JPH03159B2 - - Google Patents

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JPH03159B2
JPH03159B2 JP62103780A JP10378087A JPH03159B2 JP H03159 B2 JPH03159 B2 JP H03159B2 JP 62103780 A JP62103780 A JP 62103780A JP 10378087 A JP10378087 A JP 10378087A JP H03159 B2 JPH03159 B2 JP H03159B2
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JP
Japan
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welding
less
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carbon
present
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JP62103780A
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JPS63268592A (ja
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Juji Okada
Toshihiko Kobayashi
Hiroshi Sasabe
Yoshimitsu Aoki
Makoto Nishizawa
Shunji Endo
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Priority to DE19883814072 priority patent/DE3814072A1/de
Priority to AU15140/88A priority patent/AU586951B2/en
Publication of JPS63268592A publication Critical patent/JPS63268592A/ja
Priority to US07/383,265 priority patent/US5254836A/en
Publication of JPH03159B2 publication Critical patent/JPH03159B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明はステンレス鋼の溶接に使用されるフエ
ライト系溶接材料に関するものである。 〔従来の技術〕 従来ステンレス鋼の溶接に使用されるオーステ
ナイト系の溶接材料(溶接棒)は数多く発表され
ている。しかしフエライト系の溶接材料としては
JISZ3321(Y410、Y430)しか規格化されていな
い。Y410は、炭素:0.12重量%以下(以下、%
は重量%を示す)、珪素:0.50%以下、マンガ
ン:0.6%以下、リン:0.03%以下、硫黄:0.03%
以下、ニツケル:0.6%以下、クロム:11.5〜13.5
%、モリブデン:0.60%以下、残部鉄の組成より
なる。又Y430は、炭素:0.10%以下、珪素:0.50
%以下、マンガン:0.6%以下、リン:0.03%以
下、硫黄:0.03%以下、ニツケル:0.6%以下、
クロム:15.5〜17.0%、残部鉄の組成よりなる。 又市販されているフエライト系の溶接材として
は、日鉄溶接工業株式会社製のYT434NB(炭
素:0.07%、珪素:0.35%、マンガン:0.64%、
クロム:17.7%、モリブデン:0.90%、ニオブ:
0.91%、残部鉄)が知られている。 更に異種金属溶接、例えばフエライト系とオー
ステナイト系のステンレス鋼を溶接する場合に
は、JISZ3321(Y309)が多用されている。この
Y309は、炭素:0.12%以下、珪素:0.60%以下、
マンガン:1.0〜2.5%、リン:0.03%以下、硫
黄:0.03%以下、ニツケル:12.0〜14.0%、クロ
ム:23.0〜25.0%、残部鉄の組成よりなるもので
ある。 〔本発明によつて解決される問題点〕 フエライト系ステンレス鋼の溶接に使用される
従来のY410、Y430等の溶接材料は、シールドガ
ス中の炭素、酸素等によりマルテンサイトが析出
し非常に脆い材料になる。上記したYT434NBの
ように、Y430にニオブやチタンを添加すること
により遅れ破壊を遅らせるとか、チタンの効果に
より結晶粒を小さくして割れ等への対応を行つて
いる技術もあるが、その効果は十分とはいえな
い。またこれら従来の溶接材料には、溶接前後の
熱処理等を省くと水素脆性や耐衝撃性の低下等の
問題点がある。 又異種ステンレス鋼の溶接に用いられるY309
の溶接材料は、加熱冷却の熱サイクルを受ける部
品では熱膨張係数の違いから発生する熱応力(熱
疲労)によつてバルジ現象(膨張係数の低いフエ
ライト系材料の上に膨張係数の高いオーステナイ
ト系をを重ね溶接した場合、繰返し加熱が加わる
と溶接ビートが外周方向へ膨らむ現象)が起り変
形亀裂を生じる。しかもこのような異種ステンレ
ス材溶接部にY410、Y430を使用するとオーステ
ナイト系母材から炭素、ニツケル等が溶接ビード
内に溶け込み溶接ビード内組織をマルテンサイト
化させ耐衝撃性に劣るものとなる。又このように
してマルテンサイト化した材料中に水素、酸素が
入つた場合遅れ破壊(水素脆性)等が生じる。 本発明は上記の問題点を克服するもので、異種
ステンレス鋼材料間での溶接性に優れるととも
に、耐酸化性および作業加工性の高いフエライト
系溶接材料を提供することを目的とするものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のフエライト系溶接材料は、炭素:0.03
%以下、珪素:1.00%以下、マンガン:1.00%以
下、クロム:16.0〜21.0%、ニオブ:0.30〜0.80
%、銅:0.30〜0.80%、窒素:0.025%以下、残部
鉄よりなることを特徴とするものである。 又上記した組成中にニツケルを5.0%以下含む
ものであつてもよい。 本発明のフエライト系溶接材料はフエライト系
及びオーステナイト系のような異種ステンレス鋼
材料を溶接する場合にも熱応力によるバルジ現象
や水素脆性等が生じにくい。又本発明のフエライ
ト系溶接材料では、溶接の前後における熱処理を
省略することができる等の優れた効果を有する。 本発明の溶接材料は、従来のY430に比べ低炭
素、高クロム、低ニツケルであるとともにニオブ
及び銅を含有していることに特色がある。 炭素含有量を0.03%以下とするのは組織をフエ
ライト化するためである。炭素含有量の下限は
0.01%程度である。珪素含有量を1.00%以下とし
たのは珪素含有量が1%を越えると溶接金属部の
靭性および延性が大巾に低下するためである。珪
素含有量の下限は0.5%程度である。マンガン含
有量を1.00%以下としたのはマンガン量が1%を
越えると材料の硬さを増し、成形加工性を劣化せ
しめるためである。マンガン含有量の下限は0.4
%程度である。クロム含有量を16.0〜21.0%と高
くしたのは、炭素含有量が低いことと相まつて固
溶クロム量を増加させ強度や耐衝撃性の低下を押
えるものである。又、クロムは耐酸化性を向上さ
せるために必要な元素である。クロム含有量の上
限を21.0%としたのは21.0%を越えると溶接金属
部の靭性が低下するためである。又下限を16.0%
としたのは母材に比べ耐食性が劣化するためであ
る。ニオブは耐酸化性の向上と粒界強化のために
組入れられたものである。ニオブ含有量は0.3%
以下ではほとんど効果がなく、0.5%程度が最良
である。しかし0.8%を越えると、高減面伸線加
工時に破断しやすく生産性が低下する傾向にある
ため、上限を0.8%とした。銅は溶接作業性を向
上させるために組入れられた元素である。本発明
の溶接材料では炭素およびニツケルの含有量を低
くしているために、溶接時の湯流れが非常に悪く
なつている。本発明では、この湯流れ性を銅の少
量添加により改善し作業性の向上を図つている。
銅の添加量が0.3%未満では作業性の向上の効果
に十分ではなく、0.8%を越える場合には溶接熱
影響により銅化合物が析出して硬質化し、延性、
靭性を低下させるという問題がある。オーステナ
イト系ステンレスとフエライト系ステンレスの組
合せによる異種ステンレス鋼材の溶接時には、オ
ーステナイト系ステンレスからニツケルが溶接ビ
ード内に溶け込み溶接ビード組織をマルテンサイ
ト化させ耐衝撃性に劣るものとなる可能性があ
る。しかし溶接ビードにニツケルが適量含有され
ることにより加工性が高くなるので、5%以下の
範囲内でならばニツケルを含有することが望まし
く、特に3%程度が好ましい。本発明の溶接材料
を使用すればニツケル含有量を上記範囲内でコン
トロールすることが可能である。 本発明の溶接材料は炭素含有量が0.03%以下と
極端に低いため、水素の吸蔵が少なく通常のシー
ルドガスを使用する場合には水素脆性の問題がな
い。又溶接ビート内にマルテンサイトの発生がな
いため、焼き戻し等の熱処理が不要である。この
ため従来のフエライト系溶接材料に比べ、前後熱
処理が不要となるので作業性が格段に向上する。 使用するシールドガスとしては、アルゴン100
%からアルゴン+20%炭酸ガスまで従来のシール
ドガスは問題なく使用できる。特に良好な作業性
を得るには、アルゴン+2%酸素が好しい。なお
フラツクスを使用してもよい。 溶接に際して、電流、電圧等は通常のTIG
(Tungsten Inert Gas)又はMIG(Metal Inert
Gas)アーク溶接機の使用条件範囲内で作業が可
能である。 〔実施例〕 (第1実施例) 第1表にそれぞれの組成を示すように、本発明
としてNo.1〜No.3を、比較例としてNo.4〜No.6の
溶接材料を適当な熱処理と線引き加工を施して製
造した。得られたこれら6種類の溶接材料を用い
てMIGアーク溶接機より、電流120A、電圧18、
シールドガスとしてアルゴン+2%酸素の条件で
溶接を行つた。これらの溶接によつて得られた各
溶接ビートの金属組織を第1図〜第6図の写真に
示す。なお、第1図の組成は、No.1の溶接材料の
もので、第2図〜第6図はそれぞれ数字が同じNo.
2〜No.6の溶接材料のものである。比較例のNo.
4、No.5、No.6の各溶接材料を用いた場合は、第
4図、第5図、第6図に示される金属組織からわ
かるようにいずれも黒い樹枝状のマルテンサイト
が生じている。これに対し、No.1、No.2、No.3の
本発明の溶接材料を用いた場合は、第1図、第2
図、第3図に示される金属組織からわかるように
溶接ビート内組織はすべてフエライトとなつてい
る。
【表】 次に本発明の溶接材料および従来規格品である
Y430、Y308に対し、以下に示すように遅れ破壊
試験を行いそれぞれを評価した。 第7図に示すように、A材としてSUS430、B
材としてSUSXM15J1を用い、溶接材料には、本
発明のNo.2、および従来規格品のY430、Y308を
それぞれ用いて異種ステンレス鋼材間の継手溶接
を行つた。用いた鋼材は、100×50×1.5mmの板状
で、重ね合せ部を約10mmにした。溶接条件は、電
流120A、電圧19、シールドガスとしてアルゴ
ン+2%酸素ガスを用いた。 本発明の溶接材料No.2を用いた溶接ビード内の
金属組織を第8図の写真に、また、Y430の溶接
ビード内組織を第9図の写真に示す。これらの写
真より、本発明の溶接ビード内組織はすべてフエ
ライトとなつており、これに対しY430の溶接ビ
ート内組織はマルテンサイトとなつているのがわ
かる。 このようにして得られた試験片に対し、第10
図に示すように、B材の端部を挟持し、A材の端
部に荷重W(=1Kg重)を与え続けた。 その結果、Y430を用いた場合には試験開始後
8日目に溶接ビート部に微細なクラツクが発生し
たのに対し、Y308および本発明を用いた場合は
試験開始30日後においてもクラツクの発生は認め
られなかつた。 (第2実施例) 第2表にそれぞれの組成を示すように、本発明
の溶接材料としてNo.1を、比較例としてNo.2〜7
の溶接材料を製造した。比較例については、本発
明の溶接材料に比べNo.2、No.6は高炭素、No.3は
高ニオブ、No.4は低ニオブ、No.5は低クロム、No.
7は高珪素となるようにした。
【表】
〔発明の効果〕
以上のように、本発明のフエライト系溶接材料
は従来の溶接材料に比べ、炭素およびニツケルの
含有量が少なく、クロムの含有量が比較的多く、
更にニオブおよび銅を含有していることで溶接金
属の母材を問わず、同種間だけではなく異種金属
間においても優れた溶接性を示し、耐酸化性およ
び作業加工性にも優れていることが認められた。
【図面の簡単な説明】
第1,2および3図は、本発明の溶接ビートの
金属組織を示す写真、第4,5および6図は、比
較例の溶接ビートの金属組織を示す写真である。
第7図は、継手溶接の方法を示す概略図である。
第8,9図は、本発明および比較例の溶接ビート
の金属組織を示す写真である。第10図は、遅れ
破壊試験の方法を示す概略図である。第11図
は、冷熱試験のパターン図である。第12図は、
冷熱試験の方法を示す概略図である。第13図
は、冷熱試験におけるサイクル数と変形率の関係
を示すグラフである。第14図は、冷熱試験にお
ける各溶接材料の酸化減量を示すグラフである。
第15図は、ワイヤー直進性試験における試験結
果を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素:0.03重量%以下、珪素:1.00重量%以
    下、マンガン:1.00重量%以下、クロム:16.0〜
    21.0重量%、ニオブ:0.30〜0.80重量%、銅:
    0.30〜0.80重量%、窒素:0.025重量%以下、残部
    鉄よりなることを特徴とするフエライト系溶接材
    料。 2 炭素0.01〜0.03重量%、珪素:0.50〜1.00重
    量%、マンガン:0.40〜1.00重量%である特許請
    求の範囲第1項記載のフエライト系溶接材料。 3 炭素:0.03重量%以下、珪素:1.00重量%以
    下、マンガン:1.00重量%以下、クロム:16.0〜
    21.0重量%、ニツケル:5.0重量%以下、ニオ
    ブ:0.30〜0.80重量%、銅:0.30〜0.80重量%、
    窒素:0.025重量%以下、残部鉄よりなることを
    特徴とするフエライト系溶接材料。 4 炭素:0.01〜0.03重量%、珪素:0.50〜1.00
    重量%、マンガン:0.40〜1.00重量%である特許
    請求の範囲第3項記載のフエライト系溶接材料。
JP10378087A 1987-04-27 1987-04-27 フエライト系溶接材料 Granted JPS63268592A (ja)

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JP10378087A JPS63268592A (ja) 1987-04-27 1987-04-27 フエライト系溶接材料
DE19883814072 DE3814072A1 (de) 1987-04-27 1988-04-26 Ferrit-edelstahl-schweissmaterial
AU15140/88A AU586951B2 (en) 1987-04-27 1988-04-26 Ferrite stainless steel welding material
US07/383,265 US5254836A (en) 1987-04-27 1989-07-20 Method of arc welding with a ferrite stainless steel welding rod

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AU1514088A (en) 1988-11-17
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