JPS60158995A - 高張力鋼用mig溶接ワイヤ - Google Patents

高張力鋼用mig溶接ワイヤ

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JPS60158995A
JPS60158995A JP1573684A JP1573684A JPS60158995A JP S60158995 A JPS60158995 A JP S60158995A JP 1573684 A JP1573684 A JP 1573684A JP 1573684 A JP1573684 A JP 1573684A JP S60158995 A JPS60158995 A JP S60158995A
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JP
Japan
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toughness
less
welding
wire
low
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Pending
Application number
JP1573684A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Nakajima
清 中島
Yutaka Nishikawa
裕 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPS60158995A publication Critical patent/JPS60158995A/ja
Pending 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
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高張力鋼(7okgf/n+m’級及び80k
g f /mm2級等)を溶接対象として、優れた低温
靭性の溶接金属を得ることのできるMIG溶接ワイヤに
関するものである。
上記の様な高張力鋼は圧力容器、鉄骨橋梁、各種建設用
機器、揚水発電所の水圧鉄管等積々の分野で広く使用さ
れておシ、構造物の大型化及び軽量化が進むにつれてそ
の需要は今後もますます増大して行くことが必定である
。また近年は石油及び天然ガス掘削用海洋構造物の建設
材料としての新たな需要も著しく増大しておシ、殊に新
規油田の開拓を期して北極圏の様な氷海域にも設置され
ることがある。従ってこの様な厳しい環境にも耐え得る
鋼材の開発と共に、溶接材料についても高レベルの強度
と低温靭性を確保することのできる材料がめられている
こうした要請に応する為多くの改良研究が行なわれてい
るが、現在市販されている溶接材料では強度と靭性を十
分に満足する様な溶接金属を得ることができ々いのが現
状である。
本発明はこうした状況のもとで、−100℃程度の低温
においても優れた靭性を示し且つ強度も十分に満足する
溶接金属を得ることのできる様な高張力鋼用MIG溶接
ワイヤを提供しようとするものであって、その構成は、 C:0.15%(重iチ:以下同じ)以下Mn: 1.
1〜3.0% Si:0.10〜0,65チ Cr:0.1%以下 Ni:2.O〜3.6% Mo: 0.3〜1.5 ’% Ti:0.07〜0.25チ AI:0.05チ以下 Cu:0.25%以下 V:0.3%以下 P’:0.020%以下 S:0.020%以下 0:14011P以下 [”Mn (%)+ 1.2 XMo (%) ) :
 1.6〜3.4 %の条件を満足し、残部が実質的に
鉄からなるものであるところに要旨を有するものである
以下構成元素の種類及び含有率を定めた理由を詳細に説
明する。
C:0.15%以下 焼入れ性を高め高強度を確保するうえで不可欠の元素で
あるが、0.15%を超えると低温靭性が著しく低下す
る。
Si:0.10〜0.65チ Cと同様強度を高める作用を有する他、溶接時における
溶融プールと母材の濡れ性を改善し溶接作業性を改善す
る作用があシ、特に下向き姿勢や上向き姿勢の溶接時に
その効果を最も有効に発揮する。これらの諸効果を発揮
させる為には、0.10チ以上含有させなければならな
い。反面Stは粒界に低融点酸化物を析出させて耐割れ
性及び靭性を阻害し、0.65%を超えるとその阻害効
果が顕。
著になるので0.65%以下に抑えなければならない。
Stのよシ好ましい範囲は0.25〜0.55%である
Mn : 1.1〜3.0% CやStと同様強度向上に有効である他、フェライト変
態温度を下げてフェライト粒を微細化し、靭性を高める
作用もあシ、これらの効果は1.1%以上の添加で有効
に発揮される。しかし3.Of6を超えると溶接ビード
が凸状になるなど溶接作業性が低下する他、マルテンサ
イトやベイナイトが析出して靭性はかえって低下する。
Ni:2.0〜3.6% フェライト自体の靭性を高めるのに極めて有効な元素で
あシ、2.0%以上含有させなければならない。しかし
こうした靭性改善効果は3.6チよシ多く含有させても
それ以上向上しないので、それ以上の添加は不経済であ
る他、粒界に低融点のNISを析出して耐割れ性も低下
してくる。Niの好ましい含有率は2.9〜3.3%の
範囲である。
Mo : 0.3〜1.5% 強度の向上に寄与する他、初析7エライトの析出を防止
して組織を微細化し靭性の向上にも寄与する元素であシ
、これらの効果は0.3%以上の添加で有効に発揮され
る。しかし1.5%を超えると焼戻し脆化が著しくなっ
て靭性は逆に低くなる。
Ti:0.07〜0.25% フェライト粒析出の核となって組織を微細化し靭性を高
める他、脱酸剤としてブローホール等の欠陥を抑制する
作用があシ、0.07%未満ではこれらの作用が有効に
発揮され外い。一方0.25%を超えるとスラグの生成
量が増大して融合不良等の欠陥が発生し易くなシ、又焼
戻し脆化が著しくなって特に小入熱多層溶接に適用した
場合に靭性が乏しくなる。Tiのよシ好ましい含有率範
囲は0.08〜0.15%である。
AI:0.05%以下 脱酸剤として有効な元素であるが、多すぎると不純介在
物量が増加して靭性が著しく低下するので0.05%以
下に抑えなければならない。AIは一切含有されていな
くとも本発明の効果に悪影響は与えない。
Cr:0.1%以下 強度の向上に優れた効果を発揮するが、靭性を著しく阻
害するので、本発明では0.1チ以下と定めた。Crも
一切含まれてい力くとも本発明の効果に悪影響は与えな
い。
Cu:0.25−以下 主として防錆用のめつき成分として含有されるが、めっ
き層が厚すぎて多量に混入すると耐割れ性が著しく低下
するので、0.25%以下に抑えなければならない。C
uも前記AI+Crと同様−切含まれていなくとも本発
明本来の効果には悪影響はない。
V:0.3%以下 強度を高めるのに有効であるが、多すぎると焼戻し脆化
が著しくなシ、特に小入熱多層溶接に適用した場合に靭
性が劣悪になるので0.3チ以下に抑えなければならな
い。
P及びS:何れも0.020チ以下 不純介在物となって靭性を著しく劣化させるので、何れ
も(LO20%以下に抑えなければならない。
0:140pP以下 Oは金属元素と酸化物を形成して溶着金属の清浄度を低
下させ、且つTiやMnの歩留シを低下させて靭性に大
きな悪影響を与えるもので、極力少なくすべきであるが
、140四以下であれば実質的な悪影響は現われてこな
い。尚MIG溶接においてはシールドガスとして(Ar
 CO2)混合ガスを使用するのが通例と々っているが
、該シールドガスから溶接金属への酸素の混入も考慮し
て、ワイヤ中の酸素量は厳密に管理しなければならない
。溶接時に溶接金属中に混入し得る他の元素としてNが
あり、これは強度を著しく高め、特にOとの共存によっ
て靭性を著しく阻害することがある。従ってワイヤ中の
Nもできるだけ少なくするのがよく、一般的基準として
は80−以下に抑えることが望まれる。
本発明に係るワイヤの構成元素は以上の通りであるが、
目的達成の為には上記要件に加えてMnとMOの含有率
が次式の関係を満たす様に両元素の含有高を定める必要
がある。
(Mn (%)+1.2xMo (96):l = 1
.6〜3.4%即ち第1図は、Mn及びMOの含有率の
みを変えた複数のワイヤを使用し、下記の条件で溶接し
て得た溶接金属の耐割れ性試験結果を、Mn及びMoの
含有率の関係として整理して示したグラフである。但し
用いたワイヤの他の成分は、C:0.05%、S i 
: 0.45%、NI:3.0%、Cr:0.05%、
Tに0.151、A1:0.02%、Cu(めつきCu
も含む)二0.14%、V : 0.02%、P:0.
005q6、S : 0.006チ、0ニア0pp+1
、残部Feである。
〔溶接条件〕
溶接姿勢:立向 入熱量:30〜35KJ/cm シールドガス:Ar+20%CO! 開先形状:第2図(鎖線部が衝撃試験片の採取位置) 第1図からも明らかな様に、低温靭性の優れた溶接金属
を得る為には、Mn及びMOの含有率を前述の如く個々
に規定(Mn:1.1〜3.0チ%MO二〇、3〜1.
5チ)しただけでは、不十分であシ、これらの要件に加
えて(Mn (%)+1.2xMo (9g))が1.
6〜3.4%の範囲となる様に両者の含有率を調整する
必要がある。即ち(Mn (J)+1.2xMo (J
))が1.6チ未満では、初析フェライトが析出して組
織が粗大化し靭性が乏しくなル、一方3.4襲を超える
と焼入れ性が過大になってマルテンサイトやベイナイト
が析出し、靭性はや唸シ乏しく々る。この様に本発明で
はMnとMOの個々の含有率を厳密に規定すると共に、
両者の含有率が上記式を満足する様に夫々の含有率を調
整することによって、強度と低温靭性を同時に満足する
溶接金属を確実に得ることができる。
尚本発明ワイヤの製造法には格別の制約はなく、従来法
に準じて製造すればよいが、本発明最大の目的は靭性の
改善にあシ、その為には前述の様に酸素及び窒素の混入
をできるだけ少なくする必要があるので、ワイヤ原料の
溶製は真空溶解法によって行なうのがよく、その後鍛造
及び伸線を行なって所定の寸法に調整すればよい。また
必要によシワイヤ表面にCuめつきを施して防錆を図る
ことも有効であるが、前述の様な理由からワイヤ中のC
uはめつき分を含めて0,25%以下とする必要がある
更に本発明のワイヤを用いたMIG溶接に轟たっては、
シールドガス、としてArとCO2の混合ガスを使用す
るのが一般的であるが、アークを安定に保ち且つ溶接欠
陥を一層確実に防止する為には、5〜35チのC02を
含むArとの混合ガスを使用するのがよい。
本発明は以上の様に構成されるが、要はワイヤを構成す
る元素の種類及び含有率を厳密に規定することによって
、優れた強度と低温靭性を有する溶接金属を与えるMI
G@接ワイ接金イヤし得ることになった。その結果、高
張力低温用鋼との組合わせによって信頼性の高い高強度
の低温用溶接構造物を得ることが可能となった。
次に実験例を挙げて本発明の構成及び作用効果を一層明
確にする。 ゛ 実験例 第1表に示す如く化学成分の異なる多数のMIG溶接ワ
イヤ(1,2nunφ、表面は何れもCuめつき処理)
を作製し、下記の条件で溶接実験を行なった。
〔実験条件−1〕 母 材 : JIS G 3106.2種相当の鋼板開
先内は各供試ワイヤで2層 のバタリング処理 開先形状:第3図 (溶接条件) 電流:340A 電圧=34v 速度: 2 Q cm/m 入熱量 :、 34.7 K 57cmシールドガス:
Ar+20%COz、25n/mix姿 勢 :下向き 予熱、バス間温度=100〜150℃ 性能試験:溶接後第3図の破線Aで示す位置からJIS
 Z 3111、A1号 の引張試験片を、又鎖線Bで示 す位置からJIS Z 3112.4 号の衝撃試験片を夫々採取し、 性能試験を行なう。
〔実験条件−2〕 第4図囚〔平面図〕及び第4図(B)〔第4図(8)の
IV−IV線拡大断面説明図〕に示す如く、突合わされ
た母材1,1の外周全体を拘束板2上に拘束溶接(脚長
:16mm)L、■開先溶接部Wを各供試ワイヤを用い
て1バス溶接した後72時間以上放置する。その後拘束
板2を除去してビード表面のカラーチェック検査及びX
線透過試験によシ耐割れ性を検査する。
母材:HT80鋼(Ce q = 0.50 )拘束板
: JIS G 3106.2種相当品(溶接条件) 電流 :280A 電圧 =29v 速度 :45cm/m 入熱量: 10.8K 57cm シールドガス:Ar+20%、251/su++姿勢 
:下向き 予熱温度ニア5°C〜100℃ 結果を第2表に一括して示す。
(以下余白) ζ 第1,2表からも明らかな様に、供試ワイヤa〜hは何
れも本発明の要件をすべて満足する実施例であシ、機械
的性能及び耐割れ性共に極めて優れた溶接金属が得られ
ている。これに対し供試ワイヤi −yは規定要件の(
叶れかを2欠く比較例であシ、以下に列記する如く、得
られる溶接金属は機械的性能又は耐割れ性の何れかが不
良であるか、或は溶接作業性に劣る。
l:Cが0.15%を超えている為、強度が過大となっ
て靭性が低下している。
j:Mn量が不足する為、強度及び靭性が低い。
k:Mn量が多すぎる為、強度が過大となって靭性が低
くなっておシ、溶接作業性も悪い。
1 :Ni量が不足する為、靭性が不十分である。
m:Ni量が多すぎる為高温割れが発生している。
n5si景が不足する為溶接作業性が悪くブローホール
が発生している。
o、 : S i量が多すぎる為、靭性が低く、又高温
割れが発生している。
シ、q:Cr量が多すぎる為靭性が低い。
r:Mo量が多すぎる為強度が過大となシ靭性が低くな
っている。
s:Mo量が不足する為靭性が低い。
t:Ti量が不足する為靭性が低い。
u:Ti量が多すぎる為靭性が低く、且つ生成スラグ量
が過大で融合不良が発生している。
v:Cu量及びAI量が多すぎる為靭性が低く、高温割
れが発生している。
w : [:Mn(%)+1.2 XMo (%) 〕
が3.4%を超えている為強度が過大となシ、靭性が低
下している。
x : (Mn(%)+!、2XMo(%))が1.6
係未満である為、靭性を十分に高めることができない。
y:0量が140ppII+を超えている為靭性が悪い
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接金属の耐割れ性に与えるMn量とMo量の
相互作用を示す実験結果のグラフ、第2゜3図は実験で
採用した開先形状を示す説明図、第4図(5)、(B)
は耐割れ性試験法を示す説明図である。 ワイヤ中のMo (%〕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C:0.1596(重量q6二以下同じ)以下Mn: 
    1.1〜3.0 % S量:o、io〜0.65q6 Cr:0.1%以下 N1:2.O〜3.6チ Mo: 0.3〜1.5 % TI:0.07〜0.25% AI:0.05チ以下 Cu:0.25%以下 V:0.3チ以下 P:0.020−以下 S:0.020チ以下“ 0 :140戸以下 [Mn (%)+1.2XMO(%) ) : 1.6
    〜3.4 %の条件を満足し、残部が実質的に鉄からな
    るものであるととを特徴とする高張力鋼用MIG溶接ワ
    イヤ。
JP1573684A 1984-01-30 1984-01-30 高張力鋼用mig溶接ワイヤ Pending JPS60158995A (ja)

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