JP4173076B2 - Ni基合金フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Description
外皮金属としてNi基合金を使用するのは、溶接金属の均一性を損なわないため、及びフラックスが充填過剰とならないように、フラックス中からの合金添加を抑えるためである。Ni基合金中のNi含有量が65質量%未満であると、必然的にその他の元素が添加されることになるが、溶接金属中のNi以外の元素は、溶接金属の凝固過程における固−液2相領域の温度幅を大きくして、溶接金属の耐高温割れ性を劣化させる。一方、Ni含有量が80質量%を超えると、その他の合金元素を全てフラックスに添加しなければならず、フラックス充填率(フラックス入りワイヤ全質量に対するフラックス質量の割合)が過剰になる。フラックス充填率が過剰になると、製造工程においてワイヤの伸線が困難になり、生産性が低下する。
Hは1価の陰イオンになりアークを安定させる効果がある。但し、H含有量が0.0005質量%未満の場合、その効果が得られない。一方、H含有量が0.0020質量%を超えると、帯鋼を圧延する際に割れが発生しやすくなる。よって、外皮中のH含有量は0.0005乃至0.0020質量%とする。なお、本発明においては、LECO法により測定した外皮中の全H量を、外皮中のH含有量として規定する。
Al、Ca及びOは外皮中に存在する不可避的不純物である。外皮中のO含有量が0.0050質量%を超え、且つAl含有量が0.020質量%を超えると、外皮金属中に介在物であるAl系酸化物が生成する。このAl系酸化物が、溶接時に外皮表面、即ち、給電チップとの接触面に存在すると、通電が著しく劣化してアークが不安定になる。また、外皮中のCa含有量が0.0020質量%を超えると、前述のAl系酸化物が大きくなって、アーク不安定の原因となる。よって、外皮中のAl、Ca及びOの含有量は、夫々、Al含有量を0.0020質量%以下、Ca含有量を0.0020質量%以下及びO含有量を0.0050質量%以下に規制する。
Nb及びVは外皮中に存在する不可避的不純物である。外皮中のNb含有量及びV含有量が高くなると、必然的にフラックス入りワイヤにおけるNb含有量及びV含有量も高くなる。フラックス入りワイヤ中においてこれらの含有量が高くなると、溶接金属の耐高温割れ性が劣化する。従って、外皮中のN及びVの含有量は、フラックス入りワイヤに使用しても溶接金属の耐高温割れ性を劣化させない程度、具体的には、Nb含有量を0.020質量以下、V含有量を0.020質量%以下に規制する。
Niは種々の金属と合金化して、溶接金属に優れた機械性能及び耐食性を付与する。但し、フラックス入りワイヤにおけるNi含有量が55質量%未満の場合、溶接金属が希釈されたときに安定したオーステナイト組織が形成されない。一方、Ni含有量が75質量%を超えると、他の合金元素の添加量が不十分となり、機械性能が確保できなくなる。よって、Ni含有量は、ワイヤ全質量あたり55乃至75質量%とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおおけるNi源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックス中に含まれる金属Ni及びNi−Mo合金等があり、本発明においては、これらの含有量をNiに換算した値をNi含有量として規定する。
Crは溶接金属の耐食性及び強度を向上させる効果があるが、フラックス入りワイヤ中のCr量が15.0質量%を超えると、耐高温割れ性が低下する。従って、Cr含有量は、ワイヤ全質量あたり15.0質量%以下とする。また、より好ましくは、Cr含有量が4.0質量%以下である。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるCr源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属Cr、Fe−Cr合金及びCr2O3等があり、本発明においては、これらの含有量をCrに換算した値をCr含有量として規定する。
Moは溶接金属の耐食性及び強度を向上させる効果がある。但し、フラックス入りワイヤにおけるMo含有量が10質量%未満の場合、溶接金属の耐食性及び強度を確保することができない。一方、Mo含有量が20質量%を超えると、耐高温割れ性が低下する。よって、Mo含有量は、ワイヤ全質量あたり10乃至20質量%とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるMo源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属Mo及びFe−Mo合金等があり、本発明においては、これらの含有量をMoに換算した値をMo含有量として規定する。
Wは溶接金属の強度を向上させる成分である。但し、フラックス入りワイヤにおけるW含有量が2.0質量%未満の場合、溶接金属の強度を確保することができない。一方、W含有量が5.0質量%を超えると、耐高温割れ性が低下する。よって、W含有量は、ワイヤ全質量あたり2.0乃至5.0質量%とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるW源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属W、Fe−W合金、WC等があり、本発明においては、これらの含有量をWに換算した値をW含有量として規定する。
MnはNiと低融点化合物を形成して耐高温割れ性を劣化させるSと結合し、Sを無害化する効果がある。但し、フラックス入りワイヤにおけるMn含有量が1.5質量%未満の場合、Sを無害化する効果が得られない。一方、Mn含有量が5.5質量%を超えると、スラグ剥離性が低下する。よって、Mn含有量は、ワイヤ全質量あたり1.5乃至5.5質量%とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるW源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属Mn、FeMn合金、MnO2及びMnCO3等があり、本発明においては、これらの含有量をMnに換算した値をMn含有量として規定する。
Tiは溶接金属の脱酸剤として効果がある成分であるが、フラックス入りワイヤのTi含有量が0.040質量%未満の場合、この脱酸効果を十分確保することができない。一方、Ti含有量が0.400質量%を超えると、耐高温割れ性が低下する。従って、Ti含有量は、ワイヤ全量あたり0.040乃至0.400質量%とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるTi源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属Ti及びFe−Ti合金等があり、本発明においては、これらの含有量をTiに換算した値をTi含有量として規定する。但し、このTi含有量は、硫酸に溶解する金属Ti及びTi合金に由来するTiの含有量とし、硫酸に溶解しないTiO2等の酸化物に由来するTiは含まない。
Feは溶接金属の延性を確保するために添加する。但し、Fe含有量が8.0質量%を超えると、耐高温割れ性が劣化する。よって、Fe含有量は、ワイヤ全量あたり8.0質量%以下とする。なお、本発明のフラックス入りワイヤにおけるFe源としては、外皮を形成するNi基合金、フラックスに含まれる金属Fe、Fe−Mn合金、Fe−Cr合金、Fe−Mo合金及びFe−Ti合金等があり、本発明においては、これらの含有量をFeに換算した値をFe含有量として規定する。
Siはフラックス入りワイヤ中に存在する不可避的不純物である。フラックス入りワイヤ中のSi量が、ワイヤ全質量あたり0.20質量%を超えると、Niと化合して低融点化合物を生成するため、耐高温割れ性が低下する。よって、Si含有量は、ワイヤ全質量あたり0.020質量%以下に規制する。なお、本発明におけるSi含有量は、塩酸及び硝酸に溶解する金属Si及びSi合金に由来するSiの含有量とし、酸に溶解しないSiO2等の酸化物に由来するSiは含まない。
Nbはフラックス入りワイヤ中に存在する不可避的不純物である。フラックス入りワイヤ中のNb量が、ワイヤ全質量あたり0.030質量%を超えると、Niと化合して低融点化合物を生成するため、耐高温割れ性が低下する。よって、Nb含有量は、ワイヤ全質量あたり0.030質量%以下に規制する。
Vはフラックス入りワイヤ中に存在する不可避的不純物である。フラックス入りワイヤ中のV量が、ワイヤ全質量あたり0.030質量%を超えると、Niと化合して低融点化合物を生成するため、耐高温割れ性が低下する。よって、V含有量は、ワイヤ全質量あたり0.030質量%以下に規制する。
P、S及びBはフラックス入りワイヤ中に存在する不可避的不純物である。フラックス入りワイヤ中のP量又はS量がワイヤ全質量あたり0.010質量%を超えるか、又は、B量がワイヤ全質量あたり0.0050質量%を超えると、結晶粒界中にこれらの元素とNiとの低融点化合物が生成するため、耐高温割れ性が低下する。よって、P、S及びBの含有量は夫々、P:ワイヤ全質量あたり0.010質量%以下、S:ワイヤ全質量あたり0.010質量%以下、B:ワイヤ全質量あたり0.0050質量%に規制する。
2:溶接部
3:再溶接部
4:クランプ
5:曲げブロック
6:TIGトーチ
Claims (5)
- Ni基合金を外皮とするNi基合金フラックス入りワイヤにおいて、Ni:65乃至80質量%、Mo:8乃至22質量%及びH:0.0005乃至0.0020質量%を含有し、Al:0.020質量%以下、Ca:0.0020質量%以下、Nb:0.020質量%以下、V:0.020質量%以下及びO:0.0050質量%以下に規制したNi基合金により形成された外皮を有し、前記外皮成分と前記外皮に内包されるフラックス成分とをあわせたワイヤ全体の組成が、ワイヤ全質量に対して、Ni:55乃至75質量%、Cr:15.0質量%以下、Mo:10乃至20質量%、W:2.0乃至5.0質量%、Mn:1.5乃至5.5質量%、Ti:0.040乃至0.400質量%及びFe:8.0質量%以下を含有し、Si:0.20質量%以下、Nb:0.030質量%以下、V:0.030質量%以下、P:0.010質量%以下、S:0.010質量%以下及びB:0.0050質量%以下に規制されていることを特徴とするNi基合金フラックス入りワイヤ。
- 更に、スラグ原料を含有することを特徴とする請求項1に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。
- 前記フラックスは、融点が2000℃以上の金属粉末を含有していないことを特徴とする請求項1又は2に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。
- ワイヤ全質量に対して、C:0.020質量%以下に規制したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。
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