高強度溶接構造用鋼としてのこのタイプの鋼は、炭素含有量が低く、通常は炭素質量分率 0.18% 未満に制限されており、合金組成の設計では溶接性の要件も考慮されているため、低炭素調質鋼の溶接は基本的に焼きならし鋼と同様です。溶接時には主に以下のような問題が発生します。
①溶接部の熱割れと熱影響部の液状化割れ。低炭素調質鋼は一般に炭素含有量が低く、マンガン含有量が高く、S、Pの管理も厳しくなるため、熱割れの傾向は小さくなりますが、高ニッケル、低マンガンタイプの低合金高張力鋼では、熱割れや液状化割れの傾向が大きくなります。
②コールドクラッキング。このタイプの鋼には、焼入れ性を向上させる合金元素が多く含まれているため、冷間割れが発生しやすい傾向があります。ただし、この種の鋼は MS 点が高いため、その温度で接合部をよりゆっくりと冷却して、生成されたマルテンサイトが「自己焼き戻し」処理を実行する時間を確保できれば、冷間割れの傾向をある程度軽減できるため、実際の冷間割れの傾向は必ずしも大きくありません。
③再熱割れ。低炭素焼戻し鋼には、V、Mo、Nb、Cr およびその他の強力な炭化物形成元素が含まれているため、再熱割れが発生する傾向があります。
④熱影響部の軟化。溶接温度をAc1まで加熱すると、母材の元の焼き戻し温度との間の領域で軟化が起こります。元の焼き戻し温度が低いほど、軟化ゾーンの範囲が広くなり、軟化の程度はより厳しくなります。
⑤熱影響部脆化。過熱域で低炭素マルテンサイトと体積分率 10% ～ 30% の下部ベイナイトが生成すると、高い靭性が得られます。しかし、冷却速度が速すぎると、体積分率 100% の低炭素マルテンサイトが形成され、靭性が低下します。一方では冷却速度が遅すぎると、過熱域での結晶粒の粗大化により、低炭素マルテンサイトとベイナイトとMA元素の混合組織が生成され、過熱域でより深刻な脆化が発生します。
σs≧980MPaの調質鋼の溶接には、タングステンアーク溶接や電子ビーム溶接などの溶接方法を使用する必要があります。 σs＜980MPaの低炭素調質鋼には、電極アーク溶接、サブマージアーク自動溶接、溶融ガスシールド溶接、タングステンアーク溶接が使用できます。ただし、σs ≧ 686MPa の鋼の場合、溶融ガスシールド溶接が最も適切な自動溶接プロセス方法です。また、マルチワイヤサブマージアーク溶接やエレクトロスラグ溶接など、入熱が大きく冷却速度が非常に遅い溶接方法を使用する場合には、溶接後焼き戻し処理を行う必要があります。
割れが避けられない場合に、入熱を最大許容値まで高める場合には、予熱措置を講じる必要があります。低炭素調質鋼の場合、予熱の主な目的は低温割れの防止であり、予熱は靱性に悪影響を与える可能性があるため、低炭素調質鋼の溶接には通常より低い予熱温度（≦200℃）で使用されます。予熱は主に、マルテンサイトの自己焼き戻し効果によってマルテンサイト変態の冷却速度を低下させ、耐クラック性を向上させることを目的としています。予熱温度が高すぎると、冷たさを防ぐだけでなく、冷やす必要がなく、800〜500℃の冷却速度が脆性混合組織の出現臨界冷却速度よりも低くなり、熱影響部が明らかな脆化を示すため、層間温度も含む予熱温度をやみくもに上げることは避けてください。
溶接後の低炭素調質鋼は一般に熱処理を行わないため、溶接材料の選択においては、得られる溶接金属は溶接状態の母材の機械的特性に近いものでなければなりません。構造の剛性が非常に高く、冷間割れを避けるのが難しいなどの特殊な場合には、溶加材として母材よりもわずかに低い強度を選択する必要があります。
