JP2017508876A - 衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手、及びこれを製造するためのソリッドワイヤ - Google Patents

Abstract

本発明に係るガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ、Ｇａｓ−Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）継手及びこれを製造するためのＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、重装備、建設機械、海洋構造物、建築、橋梁、ラインパイプ等に用いられる高強度鋼材に対して、低温衝撃靱性に優れ、超高強度を有するＧＭＡＷ溶接継手を提供する。
鋼材に対する特定の不純物合金成分の含量が、炭素（Ｃ）：０．０５〜０．１％以下、各々特定の含量範囲に規定され、微細組織が面積分率で２０〜３０％の針状フェライト（Ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ）及び７０〜８０％のベイナイト（Ｂａｉｎｉｔｅ）を含む。

Description

本発明は、重装備、建設機械、海洋構造物、建築、橋梁、ラインパイプ等に用いられる高強度鋼材に対してガスメタルアーク溶接（Ｇａｓ−Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ、以下、ＧＭＡＷという）を施すことにより得られるガスメタルアーク溶接継手（Ｇａｓ−Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｅｄ Ｊｏｉｎｔ、以下、ＧＭＡＷ溶接継手という）、及びこれを製造するためのガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ（以下、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤ）に関するものである。

最近、船舶、橋梁、ラインパイプ及び海洋構造物等は付加価値を確保するために大型化が行われている。また、超高層ビルの建設及び社会間接資本の建設が活発に行われている。このための重装備及び建設機械のニーズが大きく増加している実情である。

このような構造物等は一回の事故で致命的な環境、人命、財産上の損失をもたらすので、これに適用される鋼材には、超高強度、極厚物化、及び衝撃靱性が高い素材が用いられているだけでなく、このような鋼材は完全且つ効率的な溶接を必要とする。特に大型溶接構造物の安定性又は安全性を確保するためには、溶接部の衝撃靱性が何よりも重要な因子である。

実際問題としては、溶接部の衝撃靱性の確保と並んで溶接生産性の向上が優先されなければならない。よって、自動化及びロボット溶接が可能なＧＭＡＷが広く利用されている。ＧＭＡＷの場合は、概ね２０ｋＪ／ｃｍ程度に該当する入熱量が通常用いられている。

上述のような溶接継手を形成する溶接プロセス時には、溶接ワイヤは、溶融され、ベース鋼材からの材質と希釈されて溶融プールを形成した後、溶融プールが凝固するに連れて粗大な（ｃｏａｒｓｅ）柱状の微細構造（ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、以下、微細組織という）を有する溶接継手が形成される。
このような溶接継手の微細組織は、溶接材料及び溶接施工時の入熱量によって変化する。上述のように形成した溶接継手には、粗大なオーステナイト粒界に沿って、粗大な粒界フェライト、ウィドマンステッテンフェライト（Ｗｉｄｍａｎｓｔａｅｔｔｅｎ ｆｅｒｒｉｔｅ）、マルテンサイト、及び島状マルテンサイト（Ｍ−Ａ、Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ−Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）等の相が形成されるので、溶接継手は衝撃靱性が最も劣化する部位である。

従って、溶接構造物の安定性を確保するためには、溶接後に形成される溶接継手の微細組織を制御して溶接継手の衝撃靱性を確保する必要がある。

そのために、特許文献１では溶接材料の成分を規定することにより溶接構造物の安定性を確保しようとしたが、これは溶接継手の微細組織、粒径等を直接制御するものではないので、このような溶接材料からは溶接継手の靱性を十分に得ることが困難である。

日本特許公開２０１１−１７００８５号公報

本発明の一側面は、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）時に形成される溶接継手の組成及び微細組織を制御して、低温衝撃靱性に優れ、超高強度を有するＧＭＡＷ溶接継手を提供することにある。

本発明の他の一側面は、高強度鋼材をＧＭＡＷ溶接するにあたり、衝撃靱性に優れた溶接継手を得ることができるＧＭＡＷ用ソリッドワイヤを提供することにある。

本発明の一側面は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０５〜０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．７％、マンガン（Ｍｎ）：１．５〜２．５％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０〜３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．３〜０．９％、銅（Ｃｕ）：０．１〜０．３％、モリブデン（Ｍｏ）：０．５〜０．８％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．０４％、ボロン（Ｂ）：０．００２〜０．００５％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１〜０．０３％、窒素（Ｎ）：０．００２〜０．００７％、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、酸素（Ｏ）：０．０２〜０．０５％、並びに、残部をなす鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、上記Ｔｉの含量及びＯの含量（各々、同一文字Ｔｉ、Ｏで表わす。以下同様）は下記関係式１の含量関係を満たし、上記Ｔｉ及びＮは下記関係式２の含量関係を満たし、上記Ｔｉ、Ｂ及びＮは下記関係式３の含量関係を満たし、上記Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＣｕは下記関係式４の含量関係を満たし、
微細組織が、面積分率で、２０〜３０％の針状フェライト（Ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ）及び７０〜８０％のベイナイト（Ｂａｉｎｉｔｅ）を含む、衝撃靱性に優れた超高強度ＧＭＡＷ溶接継手を提供する。
［数１］
０．４≦Ｔｉ／Ｏ≦１．２ …［関係式（１）］
［数２］
２．８≦Ｔｉ／Ｎ≦９．０ …［関係式（２）］
［数３］
１０≦（２Ｔｉ＋５Ｂ）／Ｎ≦２０ …［関係式（３）］
［数４］
３．５≦Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ≦７．５ …［関係式（４）］

本発明の他の一側面は、ソリッドワイヤの全体重量を基準に、炭素（Ｃ）：０．０３〜０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．１〜０．５％、マンガン（Ｍｎ）：２．０〜３．０％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０〜３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．１〜０．６％、モリブデン（Ｍｏ）：０．３〜１．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０１〜０．０５％、銅（Ｃｕ）：０．１〜０．６％、ボロン（Ｂ）：０．０００５〜０．００３％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１〜０．０１％、窒素（Ｎ）：０．００５％以下、酸素（Ｏ）：０．００３％以下、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、並びに、残部をなす鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、前記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含量（各々、同一文字Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎで表わす。以下同様）、及び、前記Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉの含量は各々、５≦（５Ｃ＋Ｓｉ＋２Ｍｎ）≦７、１２≦（Ｍｏ＋２Ｃｒ＋５Ｃｕ＋４Ｎｉ）≦１５を満たすＧＭＡＷ用ソリッドワイヤを提供する。

本発明によると、超高強度物性を有するとともに、低温衝撃靱性に優れるガスメタルアーク溶接継手を提供できる。また、上記溶接継手を製造できるガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤを提供できる。

本発明の一側面によるＧＭＡＷ溶接継手（発明例３）の微細組織を観察した結果を示したものである。

以下、本発明によるＧＭＡＷ溶接継手及びこれを製造するためのＧＭＡＷ用ソリッドワイヤに対する一具現例について詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。従って、該当分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を外れない範囲内で本発明を多様な他の形態で具現できる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明者らは、衝撃靱性に優れた８７０ＭＰａ級以上の超高強度ＧＭＡＷ溶接継手を提供できる方案について深く研究した結果、超高強度と衝撃靱性のバランスを確保できる最適な微細組織分率を導出した。即ち、溶接金属の成分及び一部の成分の含量を適切に調整するならば、高度の低温衝撃靱性だけでなく、８７０ＭＰａ級以上の超高強度を有する溶接継手を形成するための微細組織分率が確保できることを新たに究明し、その結果に基づいて本発明を完成させた。

また、本発明者らは、研究及び実験を通じてＧＭＡＷ溶接時に使用できるソリッドワイヤとして、低温でも衝撃靱性に優れ、高強度の溶接継手の確保が可能な溶接ワイヤを提供できる合金元素の範囲を設定できる点に着目して本発明を完成させた。

まず、本発明に係る衝撃靱性に優れた超高強度ＧＭＡＷ溶接継手について詳細に説明する。

本発明による衝撃靱性に優れたＧＭＡＷ溶接継手は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０５〜０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．７％、マンガン（Ｍｎ）：１．５〜２．５％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０〜３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．３〜０．９％、銅（Ｃｕ）：０．１〜０．３％、モリブデン（Ｍｏ）：０．５〜０．８％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．０４％、ボロン（Ｂ）：０．００２〜０．００５％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１〜０．０３％、窒素（Ｎ）：０．００２〜０．００７％、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、及び、酸素（Ｏ）：０．０２〜０．０５％、並びに、残部を占める鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含む。

以下、上記のように成分の含量を調整する理由について詳細に説明する。このとき、各成分の含量単位は特に制限されない限り重量％を意味する。

Ｃ：０．０５〜０．１％
炭素（Ｃ）は、溶接継手の強度を確保するとともに、溶接硬化性（ｗｅｌｄ＿ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ）を確保するのに有利な元素である。

上述の効果を得るためにはＣを０．０５％以上添加する必要がある。しかし、その含量が０．１％を超過すると、溶接時の溶接部低温割れ（ｃｒａｃｋ）が発生し易く、溶接継手の衝撃靱性を大きく低下させるという問題点がある。

従って、本発明ではＣの含量を０．０５〜０．１％に制限することが好ましい。

Ｓｉ：０．２〜０．７％
シリコン（Ｓｉ）は、溶接中の脱酸素（ｄｅｏｘｉｄｉｚｉｎｇ）効果を得るとともに溶接継手の強度を向上するために添加する元素で、その含量が０．２％未満であれば脱酸素効果が不十分であり、溶接金属の流動性が低下するという問題があるので、Ｓｉは０．２％以上添加することが好ましい。但し、その含量が０．７％を超過すると、溶接金属内の島状マルテンサイト（Ｍ−Ａ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）への変態を促進して衝撃靱性を低下し、溶接割れ感受性に悪影響を及ぼす。従って、その含量を０．７％以下に限定することが好ましい。

Ｍｎ：１．５〜２．５％
マンガン（Ｍｎ）は、溶接継手を脱酸素するとともに強度を向上するのに必須の元素で、ＴｉＯ酸化物又はＴｉＯ−ＴｉＮ複合酸化物の周りにＭｎＳの形態で析出して、Ｔｉ酸化物が靱性の改善に有利な針状フェライトの生成を促進する。また、Ｍｎは、溶接継手の母材（ｍａｔｒｉｘ）内に置換型（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ）固溶体（ｓｏｌｉｄ＿ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を形成して溶接継手の母材に対して固溶体強化効果を有し、強度及び靱性を確保する。このような効果を得るためにはＭｎを１．５％以上添加する必要がある。但し、２．５％を超過すると低温変態相が生成させ、靱性が低下するという問題がある。

従って、本発明ではＭｎの含量を１．５〜２．５％に制限することが好ましい。

Ｎｉ：２．０〜３．５％
ニッケル（Ｎｉ）は、固溶体強化によって母材の強度及び靱性を向上するのに必須の元素である。上記の効果を得るためにはＮｉを２．０％以上添加する必要がある。しかし、その含量が３．５％を超えて多すぎる場合は、焼入性（ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ、以下、硬化性ともいう）を大きく増加させ、高温割れを惹起する可能性があるので、好ましくない。

従って、本発明ではＮｉの含量を２．０〜３．５％に制限することが好ましい。

Ｃｒ：０．３〜０．９％
クロム（Ｃｒ）は、溶接継手の母材に固溶されて焼入性を増加させ、強度を向上するのに必須の元素で、強度及び靱性を確保するのに有利な元素である。上記の効果を得るためにはＣｒを０．３％以上添加する必要がある。但し、その含量が０．９％を超過すると溶接継手で硬化性を大きく増加させて靱性を阻害するという問題がある。

従って、本発明ではＣｒの含量を０．３〜０．９％に制限することが好ましい。

Ｃｕ：０．１〜０．３％
銅（Ｃｕ）は、溶接継手の母材に固溶されて固溶体強化の効果によって強度及び靱性を確保するのに有利な元素である。このような効果のためには０．１％以上添加することが好ましい。但し、その含量が０．３％を超過すると、溶接継手で硬化性を増加させて靱性を阻害するという問題がある。
従って、本発明ではＣｕの含量を０．１〜０．３％に制限することが好ましい。

また、ＣｕとＮｉの含量の和は３．５％以下に制限することが好ましい。これは、上記二つの元素の和が３．５％を超過すると、焼入性が増加して靱性及び溶接性に悪影響を及ぼすからである。

Ｍｏ：０．５〜０．８％
モリブデン（Ｍｏ）は、溶接継手の母材の強度を向上する元素で、このような効果を得るためには０．５％以上添加する必要がある。しかし、０．８％を超過すると、その効果が飽和し、溶接硬化性が大きく増加してマルテンサイトの変態を促進させて、溶接低温割れを発生するか、又は靱性を阻害するという問題がある。

従って、本発明ではＭｏの含量を０．５〜０．８％に制限することが好ましい。

Ｔｉ：０．０２〜０．０４％
チタン（Ｔｉ）は、酸素（Ｏ）と結合して微細なＴｉ酸化物を形成するだけでなく、微細なＴｉＮ析出物を形成して針状フェライトの形成を促進することにより溶接継手の強度及び靱性を向上する。

このように、Ｔｉによる微細なＴｉＯ酸化物及びＴｉＮ複合析出物の効果を得るためには０．０２％以上添加する必要がある。しかし、多すぎると、粗大なＴｉＯ又は粗大なＴｉＮ析出物が形成されて靱性が悪くなるという問題があるので、その上限を０．０４％に制限することが好ましい。

Ｂ：０．００２〜０．００５％
ボロン（Ｂ）は、焼入性を向上する元素で、粒界に偏析して粒界フェライトの変態を抑制する役割をする。即ち、固溶ボロン（Ｂ）は、溶接継手の強度を向上する硬化能確保の役割を行うとともに、粒界に拡散して粒界のエネルギを低くして粒界フェライトへの変態を抑制し、針状フェライトへの変態を促進する。

上述の効果を得るためにはＢを０．００２％以上添加することが求められる。しかし、その含量が０．００５％を超過すると、その効果が飽和し、溶接硬化性が大きく増加して低温変態相を促進するので、溶接低温割れを発生させ、靱性を阻害するという問題がある。

従って、本発明ではＢの含量を０．００２〜０．００４％に制限することが好ましい。

Ａｌ：０．００１〜０．０３％
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸素剤として溶接金属内の酸素量を減少させ、固溶窒素と結合して微細なＡｌＮ析出物を形成する元素である。このような効果のためにはＡｌを０．００１％以上添加することが好ましい。しかし、その含量が０．０３％を超過すると、粗大なＡｌ_２Ｏ_３を形成して靱性の改善に必要なＴｉＯの形成を阻害するという問題がある。

従って、本発明ではＡｌの含量を０．００１〜０．０３％に制限することが好ましい。

Ｎ：０．００２〜０．００７％
窒素（Ｎ）は、ＴｉＮ析出物等を形成するのに必須不可欠な元素である。Ｎｉの量が増加するほど微細ＴｉＮ析出物の量を増加する。特に、ＴｉＮ析出物のサイズや析出物の間隔、析出物の分布、酸化物との複合析出頻度比、析出物自体の高温安定性等に顕著な影響を及ぼすので、その含量は０．００２％以上に設定することが好ましい。但し、多すぎて０．００７％を超過すると、その効果が飽和し、溶接金属内に存在する固溶窒素量の増加によって靱性の低下をもたらす可能性があるので、Ｎの含量は０．００２〜０．００７％に制限することが好ましい。

Ｐ：０．０３％以下（０は除く）
リン（Ｐ）は、溶接時の高温割れを惹起する不純物で、できる限り低く管理することが好ましく、その上限は０．０３％に限定することが好ましい。

Ｓ：０．０３％以下（０は除く）
硫黄（Ｓ）は、Ｍｎと結合してＭｎＳ複合析出物を析出する元素として作用する。しかし、その含量が０．０３％を超過すると、ＦｅＳ等の低融点化合物を形成して高温割れを誘発する可能性があるので、Ｓの含量を０．０３％以下に制限することが好ましい。

Ｏ：０．０２〜０．０５％
酸素（Ｏ）は、溶接継手の凝固中にＴｉと反応してＴｉ酸化物を形成する元素で、Ｔｉ酸化物は溶接継手内で針状フェライトへの変態を促進する。このとき、Ｏの含量が０．０２％未満であればＴｉ酸化物は溶接継手に適切に分布できない。これに対し、０．０５％を超過すると、粗大なＴｉ酸化物及びその他のＦｅＯ等の酸化物が生成されて溶接継手の衝撃靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

上述の成分のうち、Ｔｉの含量とＯの含量（各々、同一文字Ｔｉ、Ｏで表わす。以下同様）の比は下記関係式１を満たし、ＴｉとＮの比は下記関係式２を満たし、Ｔｉ、Ｂからなる複合構成含量（２Ｔｉ＋５Ｂ）とＮの比は下記関係式３を満たし、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＣｕからなる複合構成含量（Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ）は下記関係式４を満たすことが好ましい。
［数５］
０．４≦Ｔｉ／Ｏ≦１．２ …［関係式（１）］
［数６］
２．８≦Ｔｉ／Ｎ≦９．０ …［関係式（２）］
［数７］
１０≦（２Ｔｉ＋５Ｂ）／Ｎ≦２０ …［関係式（３）］
［数８］
３．５≦（Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ）≦７．５ …［関係式（４）］
（上記関係式１〜４において全ての成分元素含量は重量％を意味する。）

本発明においてＴｉとＯの比（Ｔｉ／Ｏ）は０．４〜１．２を満たすことが好ましい。
Ｔｉ／Ｏの比が０．４未満である場合、溶接継手内におけるオーステナイト粒の成長を抑制し、針状フェライトへの変態を促進するＴｉＯ粒子の個数が不十分である。また、ＴｉＯ粒子の間に存在するＴｉの量が低下して針状フェライトの核生成場所として機能せず、溶接熱影響部の靱性の改善に有効な針状フェライト相分率が低下する。これに対し、Ｔｉ／Ｏの比が１．２を超過すると、溶接継手内におけるオーステナイト粒の成長を抑制する効果が飽和し、酸化物内に含有される合金成分の比率が逆に小さくなって針状フェライトの核生成場所が僅かしか存在しなくなる。

本発明においてＴｉとＮの比（Ｔｉ／Ｎ）は２．８〜９．０を満たすことが好ましい。
Ｔｉ／Ｎが２．８未満である場合は、ＴｉＯ酸化物に形成されるＴｉＮ析出物の量が減少して靱性の改善に効果的な針状フェライトへの変態に悪影響を及ぼすので好ましくない。これに対し、９．０を超過すると、その効果が飽和し、固溶窒素の量が増加して衝撃靱性を阻害するので好ましくない。

本発明においてＴｉ、Ｂからなる複合構成含量（２Ｔｉ＋５Ｂ）とＮの比（（２Ｔｉ＋５Ｂ）／Ｎ）は１０〜２０を満たすことが好ましい。
上記Ｔｉ、Ｂからなる複合構成含量（２Ｔｉ＋５Ｂ）とＮの比が１０未満であると衝撃靱性に有効な析出物の形成に悪影響を及ぼすので好ましくない。これに対し、２０を超過すると、溶接部低温割れを惹起し、衝撃靱性に悪影響を及ぼすので、やはり好ましくない。

本発明においてＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕからなる複合構成含量（Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ）は３．５〜７．５を満たすことが好ましい。
上記Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕからなる複合構成含量（Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ）が３．５未満であると溶接継手の強度が不十分となるという問題がある。これに対し、７．５を超過すると、溶接時の溶接継手で溶接低温割れの発生を助長するという問題があるので好ましくない。

本発明の一側面による溶接継手は、上述の成分以外に、Ｎｂ及びＶのうちから選択された１種又は２種、並びに、カルシウム（Ｃａ）及び希土類金属（ＲＥＭ）のうちから選択された１種又は２種をさらに含むことができる。

より具体的には、Ｎｂ及びＶのうち１種以上は以下のような範囲で含まれることができる。

Ｎｂ：０．００１〜０．１％
ニオビウム（Ｎｂ）は、焼入性を向上するのに有利な元素で、特にＡｒ３変態温度を低下し、冷却速度が低い範囲でもベイナイト相の生成範囲を広げる効果があるので、ベイナイト組織を容易に形成するために添加され得る。また、強度を向上するためにも添加され得る。

上述の効果を得るためにＮｂを添加する場合、０．００１％以上添加することが好ましい。但し、その含量が０．１％を超えて多すぎると、溶接時の溶接継手で島状マルテンサイトの形成を促進して溶接継手の靱性に悪影響を及ぼすので、本発明ではＮｂの含量を０．００１〜０．１％に制限することが好ましい。

Ｖ：０．００５〜０．１％
バナジウム（Ｖ）は、窒素と反応してＶＮ析出物を形成する元素で、フェライトの変態を促進する役割をする。

上記Ｖによる効果を得るためには０．００５％以上添加される必要がある。但し、その含量が多すぎて０．１％を超過すると、溶接継手にカーバイド（ｃａｒｂｉｄｅ）のような硬化相が形成されて溶接継手に悪影響を及ぼすという問題がある。従って、本発明ではＶの含量を０．００５〜０．１％に制限することが好ましい。

また、Ｃａ及びＲＥＭのうち１種以上は以下のような範囲で含まれ得る。

Ｃａ及びＲＥＭ：各々、０．０００５〜０．００５％及び０．００１〜０．０５％
カルシウム（Ｃａ）及び希土類金属（ＲＥＭ）は、溶接時のアークを安定させ、溶接継手で酸化物の形成を抑制する役割をする。また、冷却過程でオーステナイト粒の成長を抑制して粒内のフェライトの変態を促進することにより溶接継手の靱性を向上するのに有効な元素である。上述の効果を得るために、Ｃａの場合は０．０００５％以上、ＲＥＭの場合は０．００１％以上添加する必要があるが、Ｃａが０．００５％を超過する場合、又は、ＲＥＭが０．０５％を超過する場合、粗大な酸化物を形成するので靱性を阻害する恐れがある。

このとき、ＲＥＭとしては、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、及びハフニウム（Ｈｆ）等から構成された群より選択された１種又は２種以上の元素であってよく、何れの元素を用いても上述の効果を挙げられ得る。

残りの成分は、鉄（Ｆｅ）及び不可避な不純物からなる。

本発明でＧＭＡＷ溶接後に形成される溶接継手の微細組織は、面積分率で、２０〜３０％の針状フェライト（Ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ）及び７０〜８０％のベイナイト（Ｂａｉｎｉｔｅ）を含むことが好ましい。

ＧＭＡＷによって形成された溶接継手の微細組織のうち強度が高いベイナイトの組織分率が高くなると、強度は容易に達成できるが、衝撃靱性の側面では好ましくない結果をもたらす可能性がある。これに対し、靱性に優れた針状フェライトの組織分率が高すぎると、靱性に優れた溶接継手を確保できるが、強度の側面では目的とする超高強度級に到達できない恐れがある。
従って、優れた強度及び優れた靱性を同時に確保するためにはベイナイトと針状フェライトを適切な分率で含む必要がある。そのためには、２０〜３０％の針状フェライト及び７０〜８０％のベイナイトを含むことが好ましい。

溶接継手に存在する酸化物は、溶接継手の微細組織の変態に重大な影響を及ぼす。即ち、微細組織の変態は、溶接継手内に分布する酸化物の種類、酸化物粒子のサイズ及びその個数に著しい影響を受ける。特に、ＧＭＡＷ溶接金属部の場合は、その他の溶接法とは異なって保護ガスのみで溶接金属部を保護するので、適正な酸化物が確保されなくなると溶接継手の特性が顕著に低下する。

従って、これを防止するためには、溶接継手内にＴｉＯ−ＴｉＮ複合酸化物が微細な間隔で均一に分散することが重要である。

好ましくは、平均粒径が０．０１〜０．１μｍであるＴｉＯ−ＴｉＮ複合酸化物が１ｍｍ^３当たり１×１０^８個以上分布する。このとき、５０μｍ以下の間隔で分散分布することが好ましい。

複合酸化物の粒径が０．０１μｍ未満であると、ＧＭＡＷ溶接継手で針状フェライトの変態を促進する役割を十分に行うことができない。これに対し、０．１μｍを超過すると、オーステナイト粒に対するピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ、粒成長を抑制）の効果が少なくなり、粗大な非金属介在物のような挙動をして超高強度溶接継手の衝撃靱性に悪影響を及ぼすという問題がある。

また、複合酸化物の個数が１×１０^８個／ｃｍ^３未満であると、複合酸化物が不足して針状フェライトの核生成に寄与できなくなって粒の粗大化を防止できなくなるという問題がある。

また、上記複合酸化物の分布が５０μｍの間隔を超過すると、複合酸化物が針状フェライトの核生成を十分促進できなくなるという問題がある。

上述の通り、本発明が提案する、合金元素成分組成及び微細組織、並びに、微細な粒状紋様（ｆｉｎｅ＿ｇｒａｎｕｌａｒ＿ｔｅｘｔｕｒｅ）を呈する複合酸化物を十分に含むＧＭＡＷ溶接継手は、引張強さ８７０ＭＰａ以上の超高強度を有するとともに、−２０℃における衝撃吸収エネルギー（ｖＥ）が４７Ｊ以上と優れた低温衝撃靱性を有する。

次に、本発明の溶接継手を製造できるＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤについて詳細に説明する。

本発明者らは、既存の針状フェライト相のみでは溶接継手の強度を十分に確保できないことを確認した。また、母材強度向上に効果的な元素を添加するとともに、靱性の向上に効果的な微細組織が、針状フェライト、下部ベイナイト（ｌｏｗｅｒ＿ｂａｉｎｉｔｅ）、及びマルテンサイト組織を適正比率で含むように調整するならば、引張強さ９００ＭＰａ級以上の高強度溶接継手の衝撃靱性は、高強度及び高靱性の溶接継手を同時に賦与するレベルに向上できる、という事実を発見した。

特に、ＧＭＡＷ溶接時に用いられるソリッドワイヤの成分を以下のように調整する場合、目的を達成できることを確認して本発明を完成させた。

［１］ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤにＭｏ、Ｃｒ、Ｍｎ元素を適正含量で組み合わせて添加すると、溶接後の溶接継手の引張強さを向上できる。
［２］上記ワイヤに適正含量でＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉを添加すると、ＧＭＡＷ用ソリッドワイヤを用いた溶接継手内に針状フェライト及び下部ベイナイト組織が形成され、溶接継手の靱性を向上できる。

以下、上記［１］及び［２］について具体的に説明する。

［１］Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ元素を最適量添加
本発明者らは、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤにＭｏ、Ｃｒ、Ｍｎ元素を適量添加すると、ＧＭＡＷ溶接継手の強度を向上できるだけでなく、硬化性を向上した高靱性溶接継手を確保できるという事実を見出した。
しかし、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ元素は、多量添加するほど強度が急激に増加し、特に、、溶接継手内の低温割れを誘発するので、過度な添加は好ましくない。従って、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎの添加量をなるべく最少範囲に抑制して、ＧＭＡＷ溶接継手の微細組織を上述のように制御するならば、引張強さを効果的に改善できる。

［２］Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ元素を最適量添加
本発明者らは、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤにＣｕ及びＮｉを組み合わせて添加させ、適当量のＴｉを添加すると、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤを利用して形成された溶接継手には、針状フェライトへの変態を促進するＴｉ複合酸化物が存在するという事実を見出した。このようにして、高強度溶接継手の衝撃靱性を効果的に改善できる。

以下、本発明についてより詳細に説明する。

本発明の一側面によるＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、ソリッドワイヤの全体重量を基準として、炭素（Ｃ）：０．０３〜０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．１〜０．５％、マンガン（Ｍｎ）：２．０〜３．０％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０〜３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．１〜０．６％、モリブデン（Ｍｏ）：０．３〜１．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０１〜０．０５％、銅（Ｃｕ）：０．１〜０．６％、ボロン（Ｂ）：０．０００５〜０．００３％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１〜０．０１％、窒素（Ｎ）：０．００５％以下、酸素（Ｏ）：０．００３％以下、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、並びに、残部をなす鉄（Ｆｅ）及び不可避な不純物を含む。

以下、本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤの成分の含量を上述のように限定した理由について詳細に説明する。

Ｃ：０．０３〜０．１％
炭素（Ｃ）は、溶接ワイヤの強度を確保するための必須の元素で、このような効果を十分に得るためにはＣを０．０３％以上含む必要がある。しかし、その含量が多すぎて０．１％を超過すると、熱処理時に脱炭（ｄｅｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）が行われるという問題があるので好ましくない。

Ｓｉ：０．１〜０．５％
シリコン（Ｓｉ）は、脱酸素効果のために添加する元素で、その含量が０．１％未満であれば溶接ワイヤの脱酸素効果が不十分であり、溶融金属の流動性が低下するという問題がある。これに対し、０．５％を超過すると、ワイヤを制作するための伸線時に悪影響を及ぼし、溶接金属内の島状マルテンサイト（Ｍ−Ａ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）への変態を促進して低温衝撃靱性を低下し、低温溶接割れ感受性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｍｎ：２．０〜３．０％
マンガン（Ｍｎ）は、溶接ワイヤの強度を向上するのに必須の元素である。これを十分に得るためには２．０％以上含有されることが好ましい。しかし、その含量が３．０％を超過すると、溶接ワイヤの伸線時に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｎｉ：２．０〜３．５％
ニッケル（Ｎｉ）は、固溶体強化によって母材の強度及び靱性を向上するので、本発明で必須の元素である。このような効果を得るためにはＮｉが２．０％以上含有されることが好ましい。しかし、その含量が３．５％を超過すると溶接時の溶接高温割れが発生する可能性があるので好ましくない。

Ｃｒ：０．１〜０．６％
クロム（Ｃｒ）は、強度に寄与する元素としてよく知られている。その含量が０．１％未満であれば上記強度の向上効果を期待することが難しい。但し、その含量が０．６％を超過すると溶接継手の物性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｍｏ：０．３〜１．０％
モリブデン（Ｍｏ）は、溶接継手の強度向上に寄与する元素で、これを得るために０．３％以上添加することが好ましい。但し、その含量が１．０％を超過すると溶接継手の靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｔｉ：０．０１〜０．０５％
チタン（Ｔｉ）は、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤに添加されると、溶接継手内において酸素（Ｏ）と結合して微細なＴｉ複合酸化物を形成するので、本発明で必須の元素である。このような微細なＴｉ複合酸化物の分散（均一分布）効果を得るために、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤ内のＴｉ含量が０．０１％以上であることが好ましい。しかし、その含量が０．０５％を超過すると、逆に粗大なＴｉ複合酸化物が形成されて溶接継手の物性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｃｕ：０．１〜０．６％
銅（Ｃｕ）は、強度を向上するのに効果的な元素で、その含量が０．１％未満であれば強度の向上効果が僅かであるので好ましくない。但し、その含量が０．６％を超過すると、高強度溶接継手の割れを惹起し、衝撃靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｂ：０．０００５〜０．００３％
ボロン（Ｂ）は、焼入性の向上に有利な元素で、粒界に偏析して粒界フェライトの変態を抑制し、Ｔｉ複合酸化物にＢＮの形態で析出して粒内で針状フェライトの変態を促進する。このような効果を得るためには、０．０００５％以上添加することが好ましい。しかし、その含量が０．００３％を超過すると、その効果が飽和し、溶接硬化性が大きく増加してマルテンサイト変態を促進することにより溶接低温割れを発生させ、靱性を低下するという問題があるので好ましくない。

Ａｌ：０．００１〜０．０１％
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸素剤としてＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤ内の酸素量を減少するので本発明で必須の元素である。また、固溶窒素と結合して微細なＡｌＮ析出物を形成する。このような効果を得るためにはＡｌを０．００１％以上添加することが好ましい。しかし、その含量が０．０１％を超過すると粗大なＡｌ_２Ｏ_３を形成して物性に不利な影響を及ぼすので好ましくない。

Ｎ：０．００５％以下
窒素（Ｎ）は、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤに不可避に含有される元素で、その上限を０．００５％に管理することが好ましい。もし、Ｎの含量が０．００５％を超過すると粗大な窒化物が析出してＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤの伸線性又はその他の物性に不利な影響を及ぼすため好ましくない。

Ｏ：０．００３％以下
酸素（Ｏ）は、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤに不純物として含有される元素である。もし、その含量が０．００３％を超過すると、他の元素と反応して粗大な酸化物を形成して、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤの伸線性又はその他の物性に不利な影響を及ぼすので好ましくない。

Ｐ：０．０３％以下
リン（Ｐ）は、溶接ワイヤに不純物として含有される元素で、溶接ワイヤの熱処理時に割れ等に影響を及ぼすのでその含量を０．０３％以下に管理することが好ましい。

Ｓ：０．０３％以下
硫黄（Ｓ）は、溶接ワイヤに不純物として含有される元素で、粗大なＭｎＳを形成して高温割れを誘発するのでその含量を０．０３％以下に管理することが好ましい。

上述の成分組成を満たす本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、上記添加される元素のうちＣ、Ｓｉ、及びＭｎの含量（各々、同一文字Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎで表わす。以下同様）からなる複合構成含量（５Ｃ＋Ｓｉ＋２Ｍｎ）が、
５≦（５Ｃ＋Ｓｉ＋２Ｍｎ）≦７
を満たすことが好ましい。

本発明において、複合構成含量（５Ｃ＋Ｓｉ＋２Ｍｎ）が５未満であると、溶接時の溶融金属が酸素と反応して酸化することから溶接継手に残存する合金成分の量が低くなるので好ましくない。７を超過すると、溶接硬化性が増加して溶接後の溶接継手の低温割れが発生し、衝撃靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

また、本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＮｉからなる複合構成含量（Ｍｏ＋２Ｃｒ＋５Ｃｕ＋４Ｎｉ）が、
１２≦（Ｍｏ＋２Ｃｒ＋５Ｃｕ＋４Ｎｉ）≦１５
を満たすことが好ましい。

本発明において、でＭｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＮｉからなる複合構成含量（Ｍｏ＋２Ｃｒ＋５Ｃｕ＋４Ｎｉ）が１２未満であると、溶接後の溶接継手の衝撃靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。１５を超過すると、溶接硬化性が増加しすぎて低温溶接割れ感受性が増加するので好ましくない。

上記のように組成されるＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤを用いてＧＭＡＷ溶接時に形成される溶接継手の機械的性質をさらに向上するために、ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、以下のようにＮｂ、Ｖ、及びＷで構成される群より選択された１種又は２種以上をさらに含むことができる。

Ｎｂ：０．００１〜０．１％
ニオビウム（Ｎｂ）は、溶接継手における焼入性を向上するために添加する元素で、特にＡｒ３変態の温度を低下して冷却速度が低い範囲でもベイナイト相の生成範囲を広げるという効果があるので、ベイナイト組織を得るのに有利である。これとともに強度の向上効果を期待するためには、Ｎｂを０．００１％以上添加することが好ましい。しかし、その含量が０．１％を超過すると、溶接時の溶接継手で島状マルテンサイトの形成を促進して溶接継手の靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｖ：０．００１〜０．１％
バナジウム（Ｖ）は、溶接継手においてＶＮ析出物を形成してフェライトの変態を促進する元素である。このような効果を得るためには０．００１％以上添加される必要がある。しかし、その含量が０．１％を超過すると、溶接継手にカーバイド（ｃａｒｂｉｄｅ）のような硬化相が形成されて溶接継手の靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

Ｗ：０．０１〜０．５％
タングステン（Ｗ）は、溶接継手において高温強度を向上させ、析出強化に効果的な元素である。このようなＷの含量が０．０１％未満であれば、強度の向上効果が僅かである。これに対し、その含量が０．５％を超過すると溶接継手の靱性に悪影響を及ぼすので好ましくない。

また、本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、先行する（ｐｒｉｏｒ）オーステナイト粒の成長を抑制するためにＣａ及びＲＥＭのうち１種又は２種をさらに含むことができる。

Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、及び／又は、ＲＥＭ：０．００５〜０．０５％
カルシウム（Ｃａ）及び希土類元素（ＲＥＭ）は、本発明で選択的に添加される元素で、溶接時のアークを安定させ、溶接継手内に酸化物を形成する。また、冷却過程でオーステナイト粒の成長を抑制し、粒内フェライトへの変態を促進して溶接継手の靱性を向上する。

上述の効果を得るために、Ｃａは０．０００５％以上、ＲＥＭは０．００５％以上含むことが好ましい。しかし、その含量が各々０．００５％、０．０５％を超過すると、溶接スパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）が非常に多く発生して溶接作業性に悪影響を及ぼすので好ましくない。このとき、ＲＥＭとしてはセリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、及びハフニウム（Ｈｆ）等の１種又は２種以上を用いてもよく、何れの場合も上記効果を得ることができる。

本発明が提案するＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、上述の合金組成の他に、残部をなす鉄（Ｆｅ）及びその他の製造工程上不可避に含有される不純物を含んで形成される。

また、本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤは、例えば、９００℃以上の加熱炉で加熱してから伸線して、最終の直径が約１．２ｍｍであるワイヤとして製造される。

上述の成分組成及び関係を全て満たす本発明のＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤを用いて溶接を行った後に形成される溶接継手は、その微細組織が、面積分率で、２０〜３０％の針状フェライト及び７０〜８０％の下部ベイナイトからなる。これにより、引張強さが９００ＭＰａ以上であり、−２０℃における衝撃靱性が７０Ｊ以上という超高強度及び高靱性を確保できる。

上記溶接継手は、その微細組織が針状フェライト及び下部ベイナイトの他に一定の分率を有するマルテンサイトを含んでも、目標とする物性には大きい影響を及ぼさない。このとき、上記マルテンサイトは、面積分率で５％以下、より好ましくは３％以下の比率で含まれる場合、溶接継手の物性の劣化に影響を及ぼさない。

以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示により詳細に説明するだけであって、本発明の権利範囲を限定しないことに留意する必要がある。これは、本発明の権利範囲は特許請求の範囲に記載された事項とそこから合理的に類推される事項によって決定されるからである。

［実施例１］
下記表１及び表２（表２は、表１から算出される）に各々示されている成分組成、及び複合構成含量を有する溶接金属部を１５〜２５ｋＪ／ｃｍの溶接入熱量でＧＭＡＷ溶接した。その後、形成されたＧＭＡＷ溶接継手に対する物性、即ち、微細組織における針状フェライト面積分率、並びに、Ｔｉ複合酸化物のサイズ及び個数を測定して下記表３に示した。

このとき、形成されたＧＭＡＷ溶接継手の機械的性質を評価するための試片を各溶接継手の中央部から採取した。
引張試験片は韓国産業標準（ＫＩＳ）規格の「ＫＳ Ｂ ０８０１ 第４号」に準じて製造し、引張試験はクロスヘッド速度（ｃｒｏｓｓ ｈｅａｄ ｓｐｅｅｄ）１０ｍｍ／ｍｉｎで行った。
また、衝撃試験片はＫＩＳ規格の「ＫＳ Ｂ ０８０９ 第３号」に準じて製造し、衝撃試験は−２０℃でシャルピー（Ｃｈａｒｐｙ）衝撃試験法に則って行った。
上記機械的性質の評価結果は下記表３に示した。

上記表３に示されているように、本発明の開示に従って製造されたＧＭＡＷ溶接継手（発明例１〜５）は、十分な量のＴｉ複合酸化物を含み、微細組織は針状フェライトを２０〜３０％含むので、優れた強度及び衝撃靱性をともに確保できる。

これに対し、本願が提起した合金の成分組成及び成分関係を満たさない比較鋼１〜５は、全ての場合においてＴｉ複合酸化物の個数が十分ではないだけでなく、針状フェライトの分率が十分ではないので、強度及び衝撃靱性のうち一つ以上の物性が劣位であることが確認できる。

また、図１は本発明によるＧＭＡＷ溶接継手（発明例３）の微細組織を観察した写真を示すもので、微細組織が主に針状フェライト及び下部ベイナイトからなることが確認できる。

［実施例２］
真空溶解、熱処理及び伸線を通じて下記表４に示す成分組成を有するＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤを製造した。このとき表４から導出される、上記ＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤの合金元素の複合構成含量を下記表５に示した。

上記製造された各々のソリッドワイヤを用いて約２５ｋＪ／ｃｍの溶接入熱量を適用してＧＭＡＷ溶接を行い、溶接時の保護ガスとして１００％のＣＯ_２を使用した。このとき、溶接素材として引張強さ８００ＭＰａ級の高強度構造用鋼材を用いて、上記ＧＭＡＷ溶接後の溶接継手の成分組成を下記表６に示した。

上記ＧＭＡＷ溶接後に形成された溶接継手の機械的物性を測定し、その結果を下記表７に示した。このとき、上記機械的物性を測定するための試験片は各溶接継手の中央部から採取して、引張試験片は、韓国産業標準（ＫＩＳ）規格の「ＫＳ Ｂ ０８０１ 第４号」に準じて製造した。
引張試験は、クロスヘッド速度（ｃｒｏｓｓ ｈｅａｄ ｓｐｅｅｄ）１０ｍｍ／ｍｉｎで実行した。
また、衝撃試験片は、韓国産業標準（ＫＩＳ）規格の「ＫＳ Ｂ ０８０９ 第３号」に準じて加工した後、−２０℃でシャルピー衝撃試験法に則って行った。また、各々形成された溶接継手の微細組織を光学顕微鏡で観察し、組織の種類及び分率についても共に示した。

上記表７に示されているように、本発明によるＧＭＡＷ溶接用ソリッドワイヤを用いてＧＭＡＷ溶接を行う場合（発明材１〜５）は何れの場合も、９００ＭＰａ以上の高強度物性を有するとともに衝撃靱性に優れた溶接継手を確保できた。

これに対し、ソリッドワイヤの成分組成が本発明の提案を満たさないワイヤを用いた場合（比較材１〜５）は、強度及び衝撃靱性のうち一つ以上の物性が劣位であった。特に、溶接継手の微細組織のうち針状フェライトの分率が十分に形成できなかったので、全ての場合で衝撃靱性が劣位であったことが確認できた。

Claims (12)

1. 重量％で、炭素（Ｃ）：０．０５乃至０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．２乃至０．７％、マンガン（Ｍｎ）：１．５乃至２．５％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０乃至３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．３乃至０．９％、銅（Ｃｕ）：０．１乃至０．３％、モリブデン（Ｍｏ）：０．５乃至０．８％、チタン（Ｔｉ）：０．０２乃至０．０４％、ボロン（Ｂ）：０．００２乃至０．００５％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１乃至０．０３％、窒素（Ｎ）：０．００２乃至０．００７％、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、酸素（Ｏ）：０．０２乃至０．０５％、並びに、残部をなす鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、
   前記Ｔｉの含量及びＯの含量（各々、同一文字Ｔｉ、Ｏで表わす。以下同様）は下記関係式１の含量関係を満たし、前記Ｔｉ及びＮは下記関係式２の含量関係を満たし、前記Ｔｉ、Ｂ及びＮは下記関係式３の含量関係を満たし、前記Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＣｕは下記関係式４の含量関係を満たし、
   微細組織が、面積分率で、２０乃至３０％の針状フェライト（Ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ）及び７０乃至８０％のベイナイト（Ｂａｉｎｉｔｅ）を含む、ことを特徴とする衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接（Ｇａｓ＿Ｍｅｔａｌ＿Ａｒｃ＿Ｗｅｌｄｉｎｇ、以下、ＧＭＡＷという）継手。
   ［数１］
   ０．４≦Ｔｉ／Ｏ≦１．２ …［関係式（１）］
   ［数２］
   ２．８≦Ｔｉ／Ｎ≦９．０ …［関係式（２）］
   ［数３］
   １０≦（２Ｔｉ＋５Ｂ）／Ｎ≦２０ …［関係式（３）］
   ［数４］
   ３．５≦（Ｍｎ＋２Ｃｒ＋３Ｍｏ＋３Ｃｕ）≦７．５ …［関係式（４）］
2. 前記溶接継手は、重量％で、ニオビウム（Ｎｂ）：０．００１乃至０．１％及びバナジウム（Ｖ）：０．００５乃至０．１％のうち１種又は２種、カルシウム（Ｃａ）：０．０００５乃至０．００５％、及び希土類（ＲＥＭ）：０．００５乃至０．０５％のうち１種又は２種をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手。
3. 前記溶接継手には平均粒径０．０１乃至０．１０μｍのＴｉＯ−ＴｉＮ複合酸化物が１ｍｍ^３当たり１×１０^８個以上分布する、ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手。
4. 前記ＴｉＯ−ＴｉＮ複合酸化物は５０μｍ以下の間隔で分散する、ことを特徴とする請求項３に記載の衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手。
5. 前記溶接継手は−２０℃で衝撃靱性が４７Ｊ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手。
6. 前記溶接継手は引張強さが８７０ＭＰａ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃靱性に優れた超高強度ガスメタルアーク溶接継手。
7. ソリッドワイヤの全体重量を基準に、炭素（Ｃ）：０．０３乃至０．１％、シリコン（Ｓｉ）：０．１乃至０．５％、マンガン（Ｍｎ）：２．０乃至３．０％、ニッケル（Ｎｉ）：２．０乃至３．５％、クロム（Ｃｒ）：０．１乃至０．６％、モリブデン（Ｍｏ）：０．３乃至１．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０１乃至０．０５％、銅（Ｃｕ）：０．１乃至０．６％、ボロン（Ｂ）：０．０００５乃至０．００３％、アルミニウム（Ａｌ）：０．００１乃至０．０１％、窒素（Ｎ）：０．００５％以下、酸素（Ｏ）：０．００３％以下、リン（Ｐ）：０．０３％以下、硫黄（Ｓ）：０．０３％以下、並びに、残部をなす鉄（Ｆｅ）及び不可避な不純物を含み、
   前記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含量（各々、同一文字Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎで表わす。以下同様）、及び、前記Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉの含量は各々、
   ５≦（５Ｃ＋Ｓｉ＋２Ｍｎ）≦７、
   １２≦（Ｍｏ＋２Ｃｒ＋５Ｃｕ＋４Ｎｉ）≦１５
   を満たす、ことを特徴とするガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
8. 前記ワイヤは、重量％で、ニオビウム（Ｎｂ）：０．００１乃至０．１％、バナジウム（Ｖ）：０．００１乃至０．１％、及びタングステン（Ｗ）：０．０１乃至０．５％で構成される群より選択された１種又は２種以上をさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
9. 前記ワイヤは、重量％で、カルシウム（Ｃａ）：０．０００５乃至０．００５％、及び希土類元素（ＲＥＭ）：０．００５乃至０．０５％のうち１種又は２種をさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
10. 前記ワイヤを用いた溶接時の保護ガスは１００％のＣＯ_２又はＡｒ−ＣＯ_２混合ガスを用いる、ことを特徴とする請求項７に記載のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
11. 前記ワイヤを用いて形成された溶接継手の微細組織は、面積分率で、２０乃至３０％の針状フェライト及び７０乃至８０％の下部ベイナイトを含む、ことを特徴とする請求項７に記載のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
12. 前記ワイヤを用いて形成された溶接継手の引張強さは９００Ｍｐａ以上であり、−２０℃における衝撃靱性が７０Ｊ以上である、ことを特徴とする請求項７に記載のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。

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