JP2017074602A - 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 - Google Patents
球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017074602A JP2017074602A JP2015203274A JP2015203274A JP2017074602A JP 2017074602 A JP2017074602 A JP 2017074602A JP 2015203274 A JP2015203274 A JP 2015203274A JP 2015203274 A JP2015203274 A JP 2015203274A JP 2017074602 A JP2017074602 A JP 2017074602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- cast iron
- spheroidal graphite
- graphite cast
- weld
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 159
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 97
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 97
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 102220062469 rs786203185 Human genes 0.000 description 13
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 10
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
しかしながら、Ni−Fe系の溶接材料を用いて溶接した場合、特に多層溶接や高い予熱温度で溶接を行うと、溶接金属の冷却速度が遅くなり、冷却過程で溶接金属中の炭素が結晶粒界に黒鉛として析出するようになる。そのため、粒界強度が著しく低下し、割れ等が発生し易くなる。
これを解決するために、溶接ワイヤや溶接棒などの溶接材料に、Alや希土類金属、V、Ti、Nb等を添加し、炭素を炭化物として安定化させることで、溶接金属での割れを防止する方法が採られる。
一般に、Ni−Fe系溶接材料を用いて鋳鉄を溶接する場合、多層溶接や高温での予熱を施したのちに溶接を行うと、溶接金属の冷却速度が遅くなり、冷却過程で溶接金属中の炭素が結晶粒界に黒鉛として析出する。その結果、粒界強度が著しく小さくなり、溶接金属の機械的特性が劣るものとなる。
球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼をNi−Fe系溶接材料で溶接した溶接部において、溶接金属の金属組織に含まれるCおよびSiが、共に重量%でC:0.5〜1.0%、Si:0.5〜1.0%であり、溶接金属に含まれるCが結晶粒内に球状黒鉛として析出している点にある。
溶接材料の重量%で
C :0.3〜1.3%、
Si:0.3〜1.3%、
Mn:0.5〜2.0%、
Ni:30〜70%、
残部をFeおよび不可避成分で構成した点にある。
ただし、溶接材料の各成分の含有量を本構成の如く規定することで、溶接金属のいずれの箇所においてもC含有量およびSi含有量が適正な値となる。これにより、炭素が球状黒鉛化し、結晶粒界ではなく結晶粒内に析出して、溶接金属の強度が向上し、耐割れ性・延性が向上する。
図1には、母材1である球状黒鉛鋳鉄同士をNi−Fe系溶接材料を用いて溶接した溶接部の模式図を示す。中央の溶接金属2を挟んで両側には、球状黒鉛鋳鉄の母材1を溶接してある。具体的には、母材1同士にV形開先を形成し、第1層目で裏波溶接部を形成しつつ第2層目で仕上げ溶接を行った例である。溶接はMIG溶接法(Metal Inert Gas welding)により行った。溶接チップ3から溶接材料である溶接ワイヤ4を供給すると共に、溶接トーチ5の先端からは不活性ガス6を供給し、溶接アーク7の周辺をシールドしつつ溶接を行った。
なお、溶接部を挟んで一方の母材1は通常の鋼材を用いるものであってもよい。
以下には、本実施形態に係る溶接ワイヤ4を用いて溶接部を作製した実施例を示す。
母材1として用いた板材は、FCD500(球状黒鉛鋳鉄):JIS G5502 FCD500-7相当材、SSFDI500(球状黒鉛鋳鉄):EN1563 GJS500-14相当材、S35C(機械構造用炭素鋼):JIS G4051 の三種類である。板厚はいずれも5mmである。
なお、このように実施例と比較例とで溶接条件が異なるのは、用いる溶接ワイヤ4のタイプの違いにより、最適条件が異なることによるものである。例えば、実施例はフラックス入りワイヤであるのに対して、比較例は市販品のソリッドワイヤを用いた。フラックス入りワイヤでは、内部にフラックスや合金元素を添加しているため、ワイヤの単位長さ当たりの溶着金属量が異なるため、溶接に際する入熱条件が異なることとなる。
接金属2で破断した。特に、溶接金属2で破断したものは、溶接部での余盛の有無に拘らず溶接金属2で破断していた。通常、余盛がある溶接金属2の断面積は、余盛がないものの断面積に比べて大きい。強度が低下したとはいえ、余盛のある溶接金属2で破断する状況に直ちに移行したことは、比較例(市販品)の溶接ワイヤ4を用いて溶接した継手の強度は大幅に低下していることがわかる。
また、そのために用いる溶接ワイヤ4の組成成分を特定し、さらには、溶接後の後熱処理を行うことで、溶接金属2の強度が向上し、割れの発生を防ぎ、延性の高い溶接部を得ることができた。
4 溶接ワイヤ(溶接材料)
8 ボンド部
Claims (4)
- 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼をNi−Fe系溶接材料で溶接した溶接部において、
溶接金属の金属組織に含まれるCおよびSiが、共に重量%で
C:0.5〜1.0%、Si:0.5〜1.0%であり、
溶接金属に含まれるCが結晶粒内に球状黒鉛として析出している溶接部。 - 前記球状黒鉛鋳鉄の母材が、SiまたはNiのいずれか一方または両方で固溶強化したフェライト基地球状黒鉛鋳鉄である請求項1に記載の溶接部。
- 請求項1または請求項2に記載の溶接部を得るべく、
溶接材料の重量%で
C :0.3〜1.3%、
Si:0.3〜1.3%、
Mn:0.5〜2.0%、
Ni:30〜70%、
残部をFeおよび不可避成分
で構成される溶接材料。 - 請求項3に記載の溶接材料を用いた前記球状黒鉛鋳鉄と鋼、または、前記球状黒鉛鋳鉄同士の溶接の後に、溶接箇所を850℃以上の温度で30分間以上保持し、そののち炉冷または空冷する溶接部の熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015203274A JP6659300B2 (ja) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015203274A JP6659300B2 (ja) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017074602A true JP2017074602A (ja) | 2017-04-20 |
JP6659300B2 JP6659300B2 (ja) | 2020-03-04 |
Family
ID=58549771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015203274A Active JP6659300B2 (ja) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6659300B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019136712A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 日産自動車株式会社 | 溶接構造及び溶接方法 |
KR20210011012A (ko) * | 2018-05-23 | 2021-01-29 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 구상 흑연 주철의 제조 및 보수 용접 |
CN113909735A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 杭州华光焊接新材料股份有限公司 | 一种镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法 |
-
2015
- 2015-10-14 JP JP2015203274A patent/JP6659300B2/ja active Active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019136712A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 日産自動車株式会社 | 溶接構造及び溶接方法 |
KR20210011012A (ko) * | 2018-05-23 | 2021-01-29 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 구상 흑연 주철의 제조 및 보수 용접 |
JP2021524810A (ja) * | 2018-05-23 | 2021-09-16 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | 球状黒鉛を含む鋳鉄の形成溶接及び補修溶接 |
KR102431127B1 (ko) * | 2018-05-23 | 2022-08-11 | 지멘스 에너지 글로벌 게엠베하 운트 코. 카게 | 구상 흑연 주철의 제조 및 보수 용접 |
CN113909735A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 杭州华光焊接新材料股份有限公司 | 一种镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6659300B2 (ja) | 2020-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4886440B2 (ja) | 低温靭性に優れた高強度溶接金属 | |
JP5411820B2 (ja) | フラックス入り溶接ワイヤ及びこれを用いた肉盛溶接のアーク溶接方法 | |
JP5977998B2 (ja) | Ni基合金溶接金属、帯状電極及び溶接方法 | |
US3860777A (en) | Process for welding low-alloy steels containing niobium | |
JP5909143B2 (ja) | 熱延鋼板のmag溶接方法および熱延鋼板のmig溶接方法 | |
WO2018051823A1 (ja) | エレクトロスラグ溶接用ワイヤ、エレクトロスラグ溶接用フラックス及び溶接継手 | |
JP4209913B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
US20100227196A1 (en) | Welding trip steels | |
JP2011020154A (ja) | ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP2019025524A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JP2014133259A (ja) | アーク溶接構造部材の製造法 | |
JP6418365B1 (ja) | サブマージアーク溶接用Ni基合金ワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JP4427416B2 (ja) | 溶接金属の靱性に優れた大入熱サブマージアーク溶接方法。 | |
JP2017074602A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄同士あるいは球状黒鉛鋳鉄と鋼の溶接部、および、当該溶接に用いる溶接材料と溶接部の熱処理方法 | |
US20150034605A1 (en) | High fracture toughness welds in thick workpieces | |
JP4745900B2 (ja) | 低温靭性、耐低温割れ性、および全姿勢溶接時のビード形状が良好な高強度溶接金属 | |
JP6420215B2 (ja) | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法 | |
WO2017145854A1 (ja) | エレクトロスラグ溶接用Ni基溶接材料 | |
JP3860437B2 (ja) | 溶接継手部の疲労強度に優れた鉄系消耗溶接材料および溶接継手 | |
JP2009034724A (ja) | 高強度鋼用のサブマージアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 | |
JP2007253163A (ja) | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ | |
JP2009018337A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP4766958B2 (ja) | Zn系めっき鋼板用溶接ワイヤー及びZn系めっき鋼板の溶接方法 | |
JP2009214171A (ja) | 亜鉛系合金めっき鋼材の溶接方法 | |
JP2008168312A (ja) | 耐高温割れ特性に優れた高Niフラックス入りワイヤおよびこれを用いた隅肉溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160427 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20160502 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190617 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190702 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6659300 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |