JP5146640B2 - Ni−Mo系合金溶接用ワイヤー - Google Patents
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(a)Mo:26〜30%、Fe:0.01〜2.0%、B:0.001〜0.01%、残部:Niおよび不可避不純物からなり、不可避不純物としてMo、Mn、Co、Si、C、PおよびSの含有量がMo:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Co:1.0%以下、Si:0.1%以下、C:0.02%以下、P:0.04%以下およびS:0.03%以下としたNi−Mo系合金(特許文献1参照)、
(b)Mo:25〜35%、Al:0.3〜2%、Fe:0.5〜6%を含有し、必要に応じて、
V、W、MoおよびCuのうちの1種または2種以上:0.1〜4%、
BおよびCaのうちの1種または2種:0.001〜0.07%、
Co:0.5〜5%、
の3つのグループのうち1種以上を含有し、残部:Niおよび不可避不純物からなり、不可避不純物としてSiおよびCの含有量がSi:1%以下、C:0.1%以下としたNi−Mo系合金(特許文献2参照)、
(c)Mo:25〜35%、Al:0.3〜2%を含有し、必要に応じて、
V、W、MoおよびCuのうちの1種または2種以上:0.1〜4%、
BおよびCaのうちの1種または2種:0.001〜0.07%、
Co:0.5〜5%、
の3つのグループのうち1種以上を含有し、残部:Niおよび不可避不純物からなり、不可避不純物としてSiおよびCの含有量がSi:1%以下、C:0.1%以下としたNi−Mo系合金(特許文献3参照)、
(d)Mo:26〜30%、Fe:1.0〜7.0%、Cr:0.4〜1.5%、Mn:1.5%以下、Si:0.05%以下、Co:2.5%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Al:0.1〜0.5%、Mg:0.1%以下、Cu:1.0%以下、C:0.01%以下、N:0.01%以下、残部:Niおよび不可避不純物からなり、C+N:0.015%以下、Al+Mg:0.15〜0.40%としたNi−Mo系合金(特許文献4参照)、
(e)Mo:26〜30%、Fe:0.01〜2.0%、Cr:0.01〜1.0%、Co:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、残部:Niおよび不可避不純物からなるNi−Mo系合金(特許文献5参照)、などが知られている。
ところが、従来のNi−Mo系合金板からなる母材と共材の溶接用ワイヤーを使用して作製した溶接構造物または機械部品は、非酸化性酸に曝されると、図1(d)に示されるように母材1の耐食性は十分であるが、母材1の接合部分に形成された溶接金属4が優先的に腐食し、結果的に溶接構造物全体の耐食性は溶接金属4の耐食性に支配される。したがって、可及的に優先腐食が起こらない溶接金属を形成することができるNi−Mo系合金ワイヤーが求められていた。
(1)Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有するNi−Mo系合金溶接用ワイヤー、
(2)Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにB:0.001〜0.005%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有するNi−Mo系合金溶接用ワイヤー、
(3)Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにCu:0.01〜0.1%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有するNi−Mo系合金溶接用ワイヤー、
(4)Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにB:0.001〜0.005%を含有し、さらにCu:0.01〜0.1%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有するNi−Mo系合金溶接用ワイヤー、に特徴を有するものである。
Moは、溶接金属の優先腐食を抑制するために溶接金属におけるミクロ偏析により形成されるMo希薄領域に含まれるMoの濃度を26%以上に維持する必要があり、そのためにNi−Mo系合金溶接用ワイヤーに含まれるMoの含有量を28%以上にする必要があるが、その含有量が30%を越えると、熱間加工性が劣化し、溶接用ワイヤーの製造が難しくなることからその含有量を28〜30%に定めた。一層好ましい範囲は29〜30%である。
これら成分は、いずれもNi−Mo系合金の中間温度脆性を抑制する元素であり、溶接用ワイヤー製造時の熱間加工工程で中間温度脆性に起因した割れなどを抑制するために添加する必要がある。
Crについては0.1%以上含有することが必要であるが、1.0%を超えて含有すると耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Crの含有量を0.1〜1.0%(一層好ましくは0.2〜0.8%)に定めた。
Feについては1.0%以上含有することが必要であるが、2.0%を超えて含有すると耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Feの含有量を1.0〜2.0%(一層好ましくは1.1〜1.9%)に定めた。
Alについては0.1%以上含有することが必要であるが、0.5%を超えて含有すると耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Alの含有量を0.1〜0.5%(一層好ましくは0.2〜0.4%)に定めた。
Mg、NおよびMnを共存させることにより、相安定性を向上させることができる。すなわち、N、MnおよびMgはいずれも母相であるNi-fcc相を安定化させ、CrおよびMoの固溶化を促進し、それにより溶接金属におけるMoの希薄領域の生成を抑制する効果がある。
しかし、Nの含有量が0.001%未満では相安定化の効果がなく、したがって、溶接金属におけるMoの希薄領域の生成を抑制する効果がなくなるので好ましくなく、一方、0.04%を越えて含有すると、窒化物を形成し、また高温加工性が劣化するために溶接用ワイヤーの製造が困難になることから、Nの含有量を0.001〜0.04%に定めた。一層好ましい範囲は0.005〜0.03%である。
同様に、Mnの含有量が0.05%未満では相安定化の効果はなく、したがって、溶接金属におけるMoの希薄領域の生成を抑制する効果がなくなるので好ましくなく、一方、1.0%を越えて含有すると、相安定性を損ね、溶接金属の耐食性を劣化させるので好ましくない。したがって、Mnの含有量を0.05〜1.0%に定めた。一層好ましい範囲は0.1%〜0.5%である。
同様に、Mgの含有量が0.01%未満では相安定化の効果はなく、したがって溶接金属におけるMoの希薄領域の生成を抑制する効果がなくなるので好ましくなく、一方、0.07%を超えて含有すると相安定性を損ね、溶接金属の耐食性を劣化させるので好ましくない。したがって、Mgの含有量を0.01〜0.07%に定めた。一層好ましい範囲は0.01%〜0.05%である。
なお、これら3元素は、3元素が同時に所定の範囲に含有しないと効果がないことを見出している。また、Mnには中間温度脆性を抑制する効果もあることを見出している。
Vは溶接金属のMoの希薄領域生成を抑制する効果があるので添加するが、その含有量が0.001%未満ではその効果が現れないので好ましくなく、一方、0.04%を越えて含有すると、溶接金属の耐食性を劣化させることから、その含有量を0.001〜0.04%に定めた。一層好ましい範囲は0.002〜0.01%である。
Wは、Vと同様に溶接金属のMoの希薄領域生成を抑制する効果があるので添加するが、その含有量が0.01%未満ではその効果が現れないので好ましくなく、一方、0.1%以上含有すると、溶接金属の耐食性を劣化させることから、その含有量を0.01〜0.1%未満に定めた。一層好ましい範囲は0.02〜0.08%である。
Siは溶接割れを抑制する効果があるので微量添加するが、0.01%未満では所望の効果が現れないので好ましくなく、一方、0.08%を越えて含有すると、逆に溶接割れを促進するので好ましくない。したがって、Siの含有量を0.01〜0.08%に定めた。一層好ましい範囲は0.01〜0.04%である。
B成分は、Ni−Mo系合金の熱間加工性を向上させる作用を有するので必要に応じて添加するが、その含有量が0.001%未満ではその効果が得られず、一方、0.005%を越えて含有すると、溶接金属の耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Bの含有量を0.001〜0.005%に定めた。
Cuは溶接金属の耐食性を向上させる効果があるので必要に応じて添加するが、その含有量が0.01%未満では所望の効果が得られず、一方、0.1%を越えて含有するとかえって耐食性が劣化することからその含有量を0.01〜0.1%に定めた。
不可避不純物として含まれているCはMoと炭化物を形成し、その結果、炭化物の周辺における耐食性を著しく劣化させるとともに熱間加工中に割れを発生させることから、Cの含有量は少ないほど好ましく、そのために不可避不純物に含まれるCの含有量の上限を0.05%と定めた。
通常の高周波真空溶解炉を用い、それぞれ表1〜4に示される成分組成を有し、厚さ:40mmで約5kgのインゴットを作製し、このインゴットを1230℃で10時間均質化熱処理を施し、1000〜1230℃の範囲内に保持しながら、熱間鍛造を行い、直径:10mmの丸棒を作製した。この丸棒を1070℃で30分間保持し水焼入れすることにより固溶化処理を施したのちホットロールにより伸線加工し最終的に直径:2.4mmの溶接用ワイヤーを作製した。伸線加工の途中で固溶化処理・酸洗を繰り返し、加工性を確保した。このようにして得られた溶接用ワイヤーの表面をエメリー紙#400で研摩することにより本発明Ni−Mo系合金製ワイヤー(以下、本発明ワイヤーという)1〜28および比較Ni−Mo系合金製ワイヤー(以下、比較ワイヤーという)1〜20を作製した。さらにAlloy B−2(成分組成:Mo:26.6%、Fe:1.4%、Cr:0.4%、Co:0.2%、Mn:0.2%を含有し、残部:Niおよび不可避不純物。UNSN10665:ハステロイB−2と同一規格品)からなる市販品の溶接用ワイヤーを用意し、これを従来ワイヤーとして用意した。
Claims (4)
- 質量%で(以下、%は質量%を示す)、Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有することを特徴とするNi−Mo系合金溶接用ワイヤー。
- 質量%で(以下、%は質量%を示す)、Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにB:0.001〜0.005%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有することを特徴とするNi−Mo系合金溶接用ワイヤー。
- 質量%で(以下、%は質量%を示す)、Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにCu:0.01〜0.1%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有することを特徴とするNi−Mo系合金溶接用ワイヤー。
- 質量%で(以下、%は質量%を示す)、Mo:28.0〜30%、Cr:0.1〜1.0%、Fe:1.0〜2.0%、Al:0.1〜0.5%、Mn:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.07%、N:0.001〜0.04%、W:0.01〜0.1%未満、V:0.001〜0.04%、Si:0.01〜0.08%を含有し、さらにB:0.001〜0.005%を含有し、さらにCu:0.01〜0.1%を含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、前記不可避不純物として含まれるCの含有量をC:0.05%以下になるように規定した成分組成を有することを特徴とするNi−Mo系合金溶接用ワイヤー。
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