JPS6013046B2 - 溶接継手の熱処理方法 - Google Patents
溶接継手の熱処理方法Info
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- JPS6013046B2 JPS6013046B2 JP7937177A JP7937177A JPS6013046B2 JP S6013046 B2 JPS6013046 B2 JP S6013046B2 JP 7937177 A JP7937177 A JP 7937177A JP 7937177 A JP7937177 A JP 7937177A JP S6013046 B2 JPS6013046 B2 JP S6013046B2
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- welded
- heat treatment
- stress
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶接継手、特に低合金鋼と炭素鋼とを溶接した
溶接継手の熱処理方法に関するものである。
溶接継手の熱処理方法に関するものである。
クロム・モリブデン（Ｃて−Ｍｏ）系低合金鋼と軟鋼と
を溶接して継手を形成する場合には、溶接により発生す
る残留応力を除去し、材質改善を行なうため熱処理を行
なっているが、従来の熱処理方法は、継手村を炉内で６
００℃付近まで徐々に温度上昇させる方法を用いていた
。
を溶接して継手を形成する場合には、溶接により発生す
る残留応力を除去し、材質改善を行なうため熱処理を行
なっているが、従来の熱処理方法は、継手村を炉内で６
００℃付近まで徐々に温度上昇させる方法を用いていた
。
この熱処理方法は、継手材を均一温度状態で加熱してい
るので、溶接時に生じた大さし、引張残留応力は初期枕
態をそのまま保持しながら温度上昇することになる。
るので、溶接時に生じた大さし、引張残留応力は初期枕
態をそのまま保持しながら温度上昇することになる。
このような状態で温度上昇させると、鋼材には３００〜
５５び○の温度領域で粒界割れを起す材質的特性がある
ため、この温度領域で材質が腕化し、降伏点を越える溶
接引張残留応力の生じている状態では応力緩和（Ｓｔｒ
ｅｓｓＲｅｌａ幻ｉｏｎ）（以下、ＳＲと略記する）割
れを生ずる欠点があった。本発明はこのような問題点を
除去し、ＳＲ割れを生ぜしめることなく応力除去および
材質改善の可能な溶接継手の熱処理方法を提供すること
を目的とするもので、低合金鎌と炭素鋼とを溶接した継
手に発生している降伏応力以上の引張残留応力の除去な
らびに材質改善を行なうための溶接継手の熱処理方法に
おいて、前記継手の溶接部と該溶接部以外の部分とを、
前記継手の溶接部の温度が該溶接部以外の部分の温度よ
り高温となる温度勾配を保持した状態で加熱して、該加
熱により生じた熱庇、力によって溶接時の前記降伏応力
以上の引張残留応力を打ち消し降伏応力以下の引張残留
応力又は圧縮残留応力とする操作と、該温度勾配を保持
した状態で温度上昇させる操作と、該操作により上昇し
た温度の最高温度が再結晶温度に達した後、該最高温度
を保持しながら低温部の温度を上昇させ全体を再結晶温
度にする操作と、該再結晶温度に所定時間保持する操作
を有することを特徴とするものである。
５５び○の温度領域で粒界割れを起す材質的特性がある
ため、この温度領域で材質が腕化し、降伏点を越える溶
接引張残留応力の生じている状態では応力緩和（Ｓｔｒ
ｅｓｓＲｅｌａ幻ｉｏｎ）（以下、ＳＲと略記する）割
れを生ずる欠点があった。本発明はこのような問題点を
除去し、ＳＲ割れを生ぜしめることなく応力除去および
材質改善の可能な溶接継手の熱処理方法を提供すること
を目的とするもので、低合金鎌と炭素鋼とを溶接した継
手に発生している降伏応力以上の引張残留応力の除去な
らびに材質改善を行なうための溶接継手の熱処理方法に
おいて、前記継手の溶接部と該溶接部以外の部分とを、
前記継手の溶接部の温度が該溶接部以外の部分の温度よ
り高温となる温度勾配を保持した状態で加熱して、該加
熱により生じた熱庇、力によって溶接時の前記降伏応力
以上の引張残留応力を打ち消し降伏応力以下の引張残留
応力又は圧縮残留応力とする操作と、該温度勾配を保持
した状態で温度上昇させる操作と、該操作により上昇し
た温度の最高温度が再結晶温度に達した後、該最高温度
を保持しながら低温部の温度を上昇させ全体を再結晶温
度にする操作と、該再結晶温度に所定時間保持する操作
を有することを特徴とするものである。
すなわち、本発明はＳＲ割れを防止するには、溶接部の
引張残留応力を降伏点より小ならしめるか、あるいは溶
接部を逆の圧縮残留応力状態に保持することにより、粒
界割れが生じる３００午０〜５５０℃の温度領域を通過
させることが必要である点に着目してなされたもので、
溶接部と溶接部以外の部分に温度勾配を与えて溶接時に
生じた引張残留応力を打ち消す熱応力を発生せしめるこ
とにより目的を達成するものである。
引張残留応力を降伏点より小ならしめるか、あるいは溶
接部を逆の圧縮残留応力状態に保持することにより、粒
界割れが生じる３００午０〜５５０℃の温度領域を通過
させることが必要である点に着目してなされたもので、
溶接部と溶接部以外の部分に温度勾配を与えて溶接時に
生じた引張残留応力を打ち消す熱応力を発生せしめるこ
とにより目的を達成するものである。
例えば、溶接歯車は歯車本本体には衝撃等に対して柔軟
性のある軟鋼材を用い、歯には耐摩耗性の大きいＣｒ−
Ｍｏ系低合金鋼を用いて、歯車本体に歯を溶接すること
によって製作されるが、歯車本体と歯の溶接部には、１
般に軟鋼の降伏点を越える２５ｋ９／肌２から３５ｋ９
／肋２程度の溶接引張残留応力が生じている。
性のある軟鋼材を用い、歯には耐摩耗性の大きいＣｒ−
Ｍｏ系低合金鋼を用いて、歯車本体に歯を溶接すること
によって製作されるが、歯車本体と歯の溶接部には、１
般に軟鋼の降伏点を越える２５ｋ９／肌２から３５ｋ９
／肋２程度の溶接引張残留応力が生じている。
しかも、溶接部は溶接時の急熱急冷によって材質的にか
なり劣化している場合が多い。このため、溶接歯車の溶
接残留応力を除去し材質を改善するためのＳＲと熱処理
を施こす必要がある。しかし、溶接したままの状態、す
なわち、溶接部に降伏点を越える引張残留応力を生じて
いるままの状態で溶接歯車を加熱した場合には、鋼材は
３００ｏ０〜５５０００の間で降伏点を越える引張残留
応力によって突然ＳＲ割れを生じる結果を生じることに
なる。このため、溶接歯車の温度が３００ｏｏ〜５５０
００の温度領域を通過する際に降伏点以上の引張残留応
力が存在するのを防止してＳＲ割れを防止する。例えば
、溶接部の温度を溶接部以外の温度より１００ｏｏ高〈
すると、鋼の線膨張係数１．０ｘｌｏ‐５／℃のとき熱
ひずみごは１０００×１０‐６山となり、この時溶接部
にはｍ式ｙ＝Ｅご ……（
１１より求められる圧縮応力が作用する。すなわち、Ｅ
（ヤング率）＝２０，０００ｋｇ／ｆ／柳２ の時、ｙ
＝２０，０００×１，０００×１０‐６＝２０ｋ９ｆ／
柳２となり、溶接部の引張残留応力を２０ｋ９ｆ／側２
低減することができ、溶接部に生じている２５〜３５ｋ
９ｆ／柵２の引張残留応力は５〜１５ｋｇｆ／柵２と小
さくなる。溶接部の降伏応力は１５ｋ９ｆ／柵２以上の
ため、温度差を保って昇温することによりＳＲ割れを防
止することができる。以下実施例について説明する。
なり劣化している場合が多い。このため、溶接歯車の溶
接残留応力を除去し材質を改善するためのＳＲと熱処理
を施こす必要がある。しかし、溶接したままの状態、す
なわち、溶接部に降伏点を越える引張残留応力を生じて
いるままの状態で溶接歯車を加熱した場合には、鋼材は
３００ｏ０〜５５０００の間で降伏点を越える引張残留
応力によって突然ＳＲ割れを生じる結果を生じることに
なる。このため、溶接歯車の温度が３００ｏｏ〜５５０
００の温度領域を通過する際に降伏点以上の引張残留応
力が存在するのを防止してＳＲ割れを防止する。例えば
、溶接部の温度を溶接部以外の温度より１００ｏｏ高〈
すると、鋼の線膨張係数１．０ｘｌｏ‐５／℃のとき熱
ひずみごは１０００×１０‐６山となり、この時溶接部
にはｍ式ｙ＝Ｅご ……（
１１より求められる圧縮応力が作用する。すなわち、Ｅ
（ヤング率）＝２０，０００ｋｇ／ｆ／柳２ の時、ｙ
＝２０，０００×１，０００×１０‐６＝２０ｋ９ｆ／
柳２となり、溶接部の引張残留応力を２０ｋ９ｆ／側２
低減することができ、溶接部に生じている２５〜３５ｋ
９ｆ／柵２の引張残留応力は５〜１５ｋｇｆ／柵２と小
さくなる。溶接部の降伏応力は１５ｋ９ｆ／柵２以上の
ため、温度差を保って昇温することによりＳＲ割れを防
止することができる。以下実施例について説明する。
第１図および第２図は一実施例を実施するための熱処理
装置を示すもので、Ｃｒ−Ｍｏ低合金鋼材よりなる歯１
を軟鋼材よりなる歯車本体２に溶接部３で溶接してなる
溶接歯車の熱処理状況を示しており、第２図は第１図の
Ａ一Ａ断面を示している。
装置を示すもので、Ｃｒ−Ｍｏ低合金鋼材よりなる歯１
を軟鋼材よりなる歯車本体２に溶接部３で溶接してなる
溶接歯車の熱処理状況を示しており、第２図は第１図の
Ａ一Ａ断面を示している。
溶接歯車は熱処理炉５の固定台６上に載層され、溶接歯
車の溶接部３の両側には電熱線等よりなる加熱器７が近
接して設けられ、溶接歯車の藤穴４には冷却用空気を供
聯合するためのパイプ８が設けられている。また、熱処
理炉５中には炉内温度測定用の炉内熱電対９、溶接部の
温度測定用の溶接部熱電対１０、低温部の温度測定用の
低温部熱電対１ １が設けられており熱電温度計１２に
よって各部の温度測定が可能になっている。このような
熱処理炉５を用いて溶接歯車の熱処理を行なうには、溶
接歯車の熔接部３を加熱器７で加熱し、一方溶接部３よ
り離れた歯車本体２をパイプ８を通して冷却用の空気を
流して冷却し、歯車本体２の温度を溶接部３の温度より
１００ｏｏ程度常に低い状態にする。
車の溶接部３の両側には電熱線等よりなる加熱器７が近
接して設けられ、溶接歯車の藤穴４には冷却用空気を供
聯合するためのパイプ８が設けられている。また、熱処
理炉５中には炉内温度測定用の炉内熱電対９、溶接部の
温度測定用の溶接部熱電対１０、低温部の温度測定用の
低温部熱電対１ １が設けられており熱電温度計１２に
よって各部の温度測定が可能になっている。このような
熱処理炉５を用いて溶接歯車の熱処理を行なうには、溶
接歯車の熔接部３を加熱器７で加熱し、一方溶接部３よ
り離れた歯車本体２をパイプ８を通して冷却用の空気を
流して冷却し、歯車本体２の温度を溶接部３の温度より
１００ｏｏ程度常に低い状態にする。
これらの操作は溶接部熱亀対１０、低温度熱電対１１の
検出結果を熱電温度計１２により測定し、加熱器７の電
力およびパイプ８中に供給される冷却用の空気の供孫舎
量などを調節して行なわれる。このように溶接部３と歯
車本体２との間に温度勾配をつけることによって生じる
熱応力によって溶接部３に生じている引張残留応力を約
２０ｋ９／柳２小さくすることができ、降伏点よりはる
かに小さな引張残留応力とすることができる。第３図お
よび第４図は、この過剰における溶接歯車の残留応力の
分布を模型的に示すもので、第１図および第２図と同一
部分には同一符号が付してあり、第３図が溶接のままの
場合の応力分布をを示し、第４図が溶接部と溶接部以外
の部分との間に溶接部を高温とする温度勾配を与えた場
合の応力分布を示しており、Ｔが引張り応力、Ｃが圧縮
応力を示している。
検出結果を熱電温度計１２により測定し、加熱器７の電
力およびパイプ８中に供給される冷却用の空気の供孫舎
量などを調節して行なわれる。このように溶接部３と歯
車本体２との間に温度勾配をつけることによって生じる
熱応力によって溶接部３に生じている引張残留応力を約
２０ｋ９／柳２小さくすることができ、降伏点よりはる
かに小さな引張残留応力とすることができる。第３図お
よび第４図は、この過剰における溶接歯車の残留応力の
分布を模型的に示すもので、第１図および第２図と同一
部分には同一符号が付してあり、第３図が溶接のままの
場合の応力分布をを示し、第４図が溶接部と溶接部以外
の部分との間に溶接部を高温とする温度勾配を与えた場
合の応力分布を示しており、Ｔが引張り応力、Ｃが圧縮
応力を示している。
次に、この温度勾配を保持した状態で溶接歯車を除々に
６２５℃（再結晶温度）まであげる。
６２５℃（再結晶温度）まであげる。
この操作は炉内の温度を炉内熱蟹対９で検出して行ない
、溶接部３の温度が６２５℃まで上昇した時点で、溶接
部３の温度がそれ以上上昇しないように加熱器７を制御
して溶接部３の温度を６２５ｏｏに保持する。この時点
で歯車本体２は５２ｙｏになっているが、ついで、パイ
プ８を流す冷却用の空気の供給をを停止または減少せし
め、歯車本体２の温度を徐々に上昇させ、溶接歯車全体
の温度を６２５℃の均一温度にして、その状態で３〜４
時間保持する。この再結晶温度による均一加熱により、
溶接時の急熱急冷によって材質が劣化している溶接部を
再結晶させ結晶組織を整えるとともに、溶接の残留応力
を完全に除去することができる。このような熱処理方法
においては溶接部と溶接部以外の部分との間に与えられ
た温度勾配によって溶接部に圧縮応力を発生させ、これ
によって溶接時に発生した残留引張応力を降伏点以下に
下げるか、あるいは残留引張応力を圧縮応力として、そ
の状態でＳＲ割れを生ずる３００午Ｃ〜５５０ｑｏの温
度領域を通過させることができるため、ＳＲ割れを防止
することが可能となる。すなわち、この実施例の方法を
用いることにより、ＳＲ割れを発生せずに、溶接部の残
留応力の除去および材質の改善を行なうことが可能とな
り、製品の強度に対する信頼性が大きく向上する。
、溶接部３の温度が６２５℃まで上昇した時点で、溶接
部３の温度がそれ以上上昇しないように加熱器７を制御
して溶接部３の温度を６２５ｏｏに保持する。この時点
で歯車本体２は５２ｙｏになっているが、ついで、パイ
プ８を流す冷却用の空気の供給をを停止または減少せし
め、歯車本体２の温度を徐々に上昇させ、溶接歯車全体
の温度を６２５℃の均一温度にして、その状態で３〜４
時間保持する。この再結晶温度による均一加熱により、
溶接時の急熱急冷によって材質が劣化している溶接部を
再結晶させ結晶組織を整えるとともに、溶接の残留応力
を完全に除去することができる。このような熱処理方法
においては溶接部と溶接部以外の部分との間に与えられ
た温度勾配によって溶接部に圧縮応力を発生させ、これ
によって溶接時に発生した残留引張応力を降伏点以下に
下げるか、あるいは残留引張応力を圧縮応力として、そ
の状態でＳＲ割れを生ずる３００午Ｃ〜５５０ｑｏの温
度領域を通過させることができるため、ＳＲ割れを防止
することが可能となる。すなわち、この実施例の方法を
用いることにより、ＳＲ割れを発生せずに、溶接部の残
留応力の除去および材質の改善を行なうことが可能とな
り、製品の強度に対する信頼性が大きく向上する。
なお、実施例にはＣｒ一Ｍｏ系低合金鋼の例を示したが
、ＳＲ割れは低マンガン鋼、シリコン・マンガン鋼、マ
ンガン・クロム鋼、マンガン、モリブデン鋼、マンガン
・クロム・モリブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデ
ン鋼などの低合金鋼には一般に起るので、この熱処理方
法は同様に適用することが可能である。
、ＳＲ割れは低マンガン鋼、シリコン・マンガン鋼、マ
ンガン・クロム鋼、マンガン、モリブデン鋼、マンガン
・クロム・モリブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデ
ン鋼などの低合金鋼には一般に起るので、この熱処理方
法は同様に適用することが可能である。
しかし、Ｃｒ−Ｍｏ鋼においてはＳＲ割れが特に者るし
いため、その効果は特に顕著に表れる。また、この実施
例においては、溶接歯車の例をを示したが、低合金鋼と
炭素鋼とを溶接した溶接継手には広く適用可能であり、
同様のの効果を得ることができる。以上の如く、本発明
溶接継手の熱処理方法はＳＲ割れを生ぜしめることなく
応力除去および材質改善を可能ならしめるもので、工業
的効果の大なるものである。
いため、その効果は特に顕著に表れる。また、この実施
例においては、溶接歯車の例をを示したが、低合金鋼と
炭素鋼とを溶接した溶接継手には広く適用可能であり、
同様のの効果を得ることができる。以上の如く、本発明
溶接継手の熱処理方法はＳＲ割れを生ぜしめることなく
応力除去および材質改善を可能ならしめるもので、工業
的効果の大なるものである。
第１図は本発明溶接継手の熱処理方法の一実施例を実施
するための熱処理装置の断面図、第２図は第１図のＡ一
Ａ断面図、第３図は溶接歯車の溶接時のままの残留応力
分布図、第４図は本発明溶接継手の熱処理方法の一工程
における溶接歯車の応力分布図である。 １…歯、２…歯車本体、３…溶接部、４…軸タ穴、５・
・・熱処理炉、７・・・加熱器、８・・・（冷却用空気
の供給用）パイプ。 多’図 多２図 多３図 多４図
するための熱処理装置の断面図、第２図は第１図のＡ一
Ａ断面図、第３図は溶接歯車の溶接時のままの残留応力
分布図、第４図は本発明溶接継手の熱処理方法の一工程
における溶接歯車の応力分布図である。 １…歯、２…歯車本体、３…溶接部、４…軸タ穴、５・
・・熱処理炉、７・・・加熱器、８・・・（冷却用空気
の供給用）パイプ。 多’図 多２図 多３図 多４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低合金鋼と炭素鋼とを溶接した継手に発生している
降伏応力以上の引張残留応力の除去ならびに材質改善を
行なうための溶接継手の熱処理方法において、前記継手
の溶接部と該溶接部以外の部分とを、前記継手の溶接部
の温度が該溶接部以外の部分の温度より高温となる温度
勾配を保持した状態で加熱して、該加熱により生じた熱
応力によって溶接時の前記降伏応力以上の引張残留応力
を打ち消し降伏応力以下の引張残留応力又は圧縮残留応
力とする操作と、該温度勾配を保持した状態で温度上昇
させる操作と、該操作により上昇した温度の最高温度が
再結晶温度に達した後、該最高温度を保持しながら低温
部の温度を上昇させ全体を再結晶温度にする操作と、該
再結晶温度に所定寺間保持する操作を有することを特徴
とする溶接継手の熱処理方法。 ２ 前記低合金鋼がクロム・モリブデン系低合金鋼であ
り、前記炭素鋼が軟鋼である特許請求の範囲第１項記載
の溶接継手の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7937177A JPS6013046B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 溶接継手の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7937177A JPS6013046B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 溶接継手の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5413435A JPS5413435A (en) | 1979-01-31 |
| JPS6013046B2 true JPS6013046B2 (ja) | 1985-04-04 |
Family
ID=13688010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7937177A Expired JPS6013046B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 溶接継手の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013046B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6345639U (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-28 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6033492A (en) * | 1995-07-25 | 2000-03-07 | Henkel Corporation | Composition and process for autodeposition with modifying rinse of wet autodeposited coating film |
| US6395336B1 (en) | 1998-01-14 | 2002-05-28 | Henkel Corporation | Process for improving the corrosion resistance of a metal surface |
-
1977
- 1977-07-01 JP JP7937177A patent/JPS6013046B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6345639U (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5413435A (en) | 1979-01-31 |
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