JP2000169931A - レ―ザ溶接用鋼 - Google Patents
レ―ザ溶接用鋼Info
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ミルスケールを除去しなくともレーザ溶接性
の優れた鋼材の提供。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、
Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．
０００５〜１．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不
純物からなり、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下で
あり、さらに、０．４＜（０．８８［％Ａｌ］＋１．１
４［％Ｓｉ］）＜１．５を満たすレーザ溶接用鋼。Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂの１種又は２種以
上を、さらに含有することが好ましい。
の優れた鋼材の提供。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、
Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．
０００５〜１．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不
純物からなり、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下で
あり、さらに、０．４＜（０．８８［％Ａｌ］＋１．１
４［％Ｓｉ］）＜１．５を満たすレーザ溶接用鋼。Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂの１種又は２種以
上を、さらに含有することが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は造船、機械、建築、
産業プラント、その他の鋼構造物に適用されるレーザ溶
接性に優れた鋼板、鋼管、Ｈ型鋼などの鋼材に関するも
のである。
産業プラント、その他の鋼構造物に適用されるレーザ溶
接性に優れた鋼板、鋼管、Ｈ型鋼などの鋼材に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年レーザ溶接機の高出力化に伴い、厚
板においてもレーザ溶接の適用が可能となりつつある。
しかしながら、レーザ溶接を用いて厚鋼板を溶接する場
合、ア−ク溶接に比べてブローホールや凝固割れが発生
しやすく、これに起因する溶接部の強度、靭性、疲労特
性等の劣化が溶接施工上で大きな問題となる場合があ
る。従来、これを防止するために特開昭６０−２０６５
８９号公報に開示されているように、レーザ照射位置の
制御などによる対策が考えられてきたが、板厚や、溶接
条件の変更に伴い、毎回照射位置を最適化する必要があ
り実用的ではない。
板においてもレーザ溶接の適用が可能となりつつある。
しかしながら、レーザ溶接を用いて厚鋼板を溶接する場
合、ア−ク溶接に比べてブローホールや凝固割れが発生
しやすく、これに起因する溶接部の強度、靭性、疲労特
性等の劣化が溶接施工上で大きな問題となる場合があ
る。従来、これを防止するために特開昭６０−２０６５
８９号公報に開示されているように、レーザ照射位置の
制御などによる対策が考えられてきたが、板厚や、溶接
条件の変更に伴い、毎回照射位置を最適化する必要があ
り実用的ではない。
【０００３】また、実際の溶接現場では表面のミルスケ
ールを残したままでの溶接や、レーザ切断、プラズマ切
断、ガス切断等、スケールが付着した切断面をそのまま
の状態で溶接する場合が多く、これらの場合には機械加
工の様な清浄な金属面を溶接する場合に比べてブローホ
ールや凝固割れの発生が一層顕著となる。しかしなが
ら、鋼構造物をレーザ溶接で組み立てる際、切断端面の
スケールやミルスケールを除去するのは効率的、経済的
観点から現実的ではなく、ミルスケールを残したままで
の溶接や、レーザ切断、プラズマ切断、ガス切断等も切
断面をそのままの状態で溶接しても、ブローホール及び
凝固割れの発生を抑制できる技術が望まれている。
ールを残したままでの溶接や、レーザ切断、プラズマ切
断、ガス切断等、スケールが付着した切断面をそのまま
の状態で溶接する場合が多く、これらの場合には機械加
工の様な清浄な金属面を溶接する場合に比べてブローホ
ールや凝固割れの発生が一層顕著となる。しかしなが
ら、鋼構造物をレーザ溶接で組み立てる際、切断端面の
スケールやミルスケールを除去するのは効率的、経済的
観点から現実的ではなく、ミルスケールを残したままで
の溶接や、レーザ切断、プラズマ切断、ガス切断等も切
断面をそのままの状態で溶接しても、ブローホール及び
凝固割れの発生を抑制できる技術が望まれている。
【０００４】これに対する技術としては、例えば特開平
８−３００００２号公報に開示されているようにフィラ
ーワイヤを用いて脱酸元素を溶接金属に供給する方法が
ある。しかし、この方法では、脱酸元素の供給は鋼板表
面からしかなされないので、板厚が厚くなると板厚方向
での均一な脱酸元素の分布が確保できないという問題が
生じる。このため厚板のレーザ溶接においては必要な脱
酸元素は鋼中に成分として含有されることが望ましい。
８−３００００２号公報に開示されているようにフィラ
ーワイヤを用いて脱酸元素を溶接金属に供給する方法が
ある。しかし、この方法では、脱酸元素の供給は鋼板表
面からしかなされないので、板厚が厚くなると板厚方向
での均一な脱酸元素の分布が確保できないという問題が
生じる。このため厚板のレーザ溶接においては必要な脱
酸元素は鋼中に成分として含有されることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の背景を
鑑み、レーザ溶接部にスケールを含む場合でもブローホ
ール及び凝固割れの発生を抑制しうる、レーザ溶接性に
優れた構造用鋼を提供するものである。
鑑み、レーザ溶接部にスケールを含む場合でもブローホ
ール及び凝固割れの発生を抑制しうる、レーザ溶接性に
優れた構造用鋼を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明者らはブローホール及び凝固割れの発生と
スケール厚さ、脱酸元素の添加量について研究を進めた
結果、成分とミルスケールの許容厚さなどの諸関係を把
握するに至り完成させたものであって、その要旨とする
ところは、 （１）重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：
０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：
０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００
０５〜１．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物
からなり、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下であ
り、さらに下記の式（１）により規定されるＸの値が
０．４＜Ｘ＜１．５であることを特徴とするレーザ溶接
用鋼。 Ｘ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］ … （１）
めに、本発明者らはブローホール及び凝固割れの発生と
スケール厚さ、脱酸元素の添加量について研究を進めた
結果、成分とミルスケールの許容厚さなどの諸関係を把
握するに至り完成させたものであって、その要旨とする
ところは、 （１）重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：
０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：
０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００
０５〜１．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物
からなり、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下であ
り、さらに下記の式（１）により規定されるＸの値が
０．４＜Ｘ＜１．５であることを特徴とするレーザ溶接
用鋼。 Ｘ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］ … （１）
【０００７】（２）重量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．
１％、Ｖ：０．００１〜１．０％、Ｍｏ：０．００１〜
２．０％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：０．０１
〜７．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％の１種又は２種以上を、さらに含有す
ることを特徴とする前記（１）に記載のレーザ溶接用
鋼。
１％、Ｖ：０．００１〜１．０％、Ｍｏ：０．００１〜
２．０％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：０．０１
〜７．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％の１種又は２種以上を、さらに含有す
ることを特徴とする前記（１）に記載のレーザ溶接用
鋼。
【０００８】（３）重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２０
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０
％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：
０．０００５〜１．０％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．
００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｍ
ｇ：０．０００１〜０．０２％、Ｃａ：０．０００１〜
０．０２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．３％の１種又は
２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からな
り、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下であり、さら
に下記の式（２）により規定されるＹの値が０．４＜Ｙ
＜１．５であることを特徴とするレーザ溶接用鋼。 Ｙ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６７［％Ｔｉ］ ＋０．３５［％Ｚｒ］＋０．６６［％Ｍｇ］＋０．４０［％Ｃａ］ ＋０．３０［％ＲＥＭ］ … （２）
％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．２〜２．０
％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：
０．０００５〜１．０％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．
００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｍ
ｇ：０．０００１〜０．０２％、Ｃａ：０．０００１〜
０．０２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．３％の１種又は
２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からな
り、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下であり、さら
に下記の式（２）により規定されるＹの値が０．４＜Ｙ
＜１．５であることを特徴とするレーザ溶接用鋼。 Ｙ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６７［％Ｔｉ］ ＋０．３５［％Ｚｒ］＋０．６６［％Ｍｇ］＋０．４０［％Ｃａ］ ＋０．３０［％ＲＥＭ］ … （２）
【０００９】（４）重量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．
１％、Ｖ：０．００１〜１．０％、Ｍｏ：０．００１〜
２．０％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：０．０１
〜７．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％の１種又は２種以上を、さらに含有す
ることを特徴とする前記（３）に記載のレーザ溶接用鋼
にある。
１％、Ｖ：０．００１〜１．０％、Ｍｏ：０．００１〜
２．０％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｎｉ：０．０１
〜７．０％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％、Ｂ：０．００
０１〜０．０１％の１種又は２種以上を、さらに含有す
ることを特徴とする前記（３）に記載のレーザ溶接用鋼
にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】ここでは先ず、スケールの付着し
た切断端面やミルスケールを含む鋼材をレーザ溶接する
場合に、ブローホールが発生するメカニズム及び、これ
を抑制するための手段を述べる。スケ−ルの付着した端
面や鋼板のミルスケールを含むレーザ溶接では、 （スケ−ルから持ち込まれる酸素）＋（鋼中のＣ）→Ｃ
Ｏガス が発生し、これにより溶接金属にブロ−ホ−ルが発生す
る。従って、この酸素を脱酸元素で固定し、ＣＯガスが
発生しないようにすることがブローホールを抑制する上
で重要であり、そのための必要且つ十分な条件が式
（１）及び式（２）により規定されたＸ及びＹの値が、
０．４＜Ｘ＜１．５、０．４＜Ｙ＜１．５である式
（１）、式（２）に用いた各元素の係数及び、ＸとＹの
上限値、下限値は実験により決定した。
た切断端面やミルスケールを含む鋼材をレーザ溶接する
場合に、ブローホールが発生するメカニズム及び、これ
を抑制するための手段を述べる。スケ−ルの付着した端
面や鋼板のミルスケールを含むレーザ溶接では、 （スケ−ルから持ち込まれる酸素）＋（鋼中のＣ）→Ｃ
Ｏガス が発生し、これにより溶接金属にブロ−ホ−ルが発生す
る。従って、この酸素を脱酸元素で固定し、ＣＯガスが
発生しないようにすることがブローホールを抑制する上
で重要であり、そのための必要且つ十分な条件が式
（１）及び式（２）により規定されたＸ及びＹの値が、
０．４＜Ｘ＜１．５、０．４＜Ｙ＜１．５である式
（１）、式（２）に用いた各元素の係数及び、ＸとＹの
上限値、下限値は実験により決定した。
【００１１】以下にその実験内容を説明する。まず最初
に種々の切断端面スケールとミルスケールに関して、そ
の厚みを調査した。その結果、ミルスケールの最大厚は
５８μｍ、最小厚は５μｍであった。一方、切断端面の
スケールに関しては、レーザ切断面が約５μｍ、プラズ
マ切断面が約１５μｍであり、ガス切断面が約２５μｍ
であった。切断端面のスケール厚は切断方法で主に決定
され、試験片毎の差異は認められなかった。これらのス
ケールはＸ線回折を行った結果、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ
4 、ＦｅＯで構成されており、全て溶接金属に酸素を持
ち込むことが確認された。
に種々の切断端面スケールとミルスケールに関して、そ
の厚みを調査した。その結果、ミルスケールの最大厚は
５８μｍ、最小厚は５μｍであった。一方、切断端面の
スケールに関しては、レーザ切断面が約５μｍ、プラズ
マ切断面が約１５μｍであり、ガス切断面が約２５μｍ
であった。切断端面のスケール厚は切断方法で主に決定
され、試験片毎の差異は認められなかった。これらのス
ケールはＸ線回折を行った結果、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ
4 、ＦｅＯで構成されており、全て溶接金属に酸素を持
ち込むことが確認された。
【００１２】ここで、脱酸元素の添加量のみを考慮する
場合には、調査された中で最大のスケール厚である５８
μｍまで考慮するべきであるが、後述するようにミルス
ケールが５０μｍを越える場合には溶接金属に凝固割れ
が多発する場合が生じるので、以下の議論ではミルスケ
ールは５０μｍまでを検討している。つまり、式（１）
及び式（２）で規定されるＸ、Ｙの下限値は図１に示す
ように、厚さ４９μｍの鋼板ミルスケール１と厚さ２５
μｍのガス切断端面２により形成されるＬ字角継手のレ
ーザ溶接で決定された。また、上限値は図２に示すよう
に、厚さ５μｍの端面スケールを持つレーザ切断端面３
同士の突合わせ継手をレーザ溶接して決定した。
場合には、調査された中で最大のスケール厚である５８
μｍまで考慮するべきであるが、後述するようにミルス
ケールが５０μｍを越える場合には溶接金属に凝固割れ
が多発する場合が生じるので、以下の議論ではミルスケ
ールは５０μｍまでを検討している。つまり、式（１）
及び式（２）で規定されるＸ、Ｙの下限値は図１に示す
ように、厚さ４９μｍの鋼板ミルスケール１と厚さ２５
μｍのガス切断端面２により形成されるＬ字角継手のレ
ーザ溶接で決定された。また、上限値は図２に示すよう
に、厚さ５μｍの端面スケールを持つレーザ切断端面３
同士の突合わせ継手をレーザ溶接して決定した。
【００１３】実験結果の一例を図３及び図４に示す。図
３で検討した成分は重量％で、０．０８％Ｃ−Ｓｉ−
１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００５％Ｓ−０．５
％Ｍｏ−Ａｌであり、図４で検討した成分系は重量％
で、０．０８％Ｃ−Ｓｉ−１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ
−０．００５％Ｓ−０．５％Ｍｏ−Ａｌ−Ｔｉ−Ｚｒ−
Ｍｇ−Ｃａ−ＲＥＭであるが、これ以外の成分系でもス
ケール厚に差がなければ同等の結果が得られている。こ
れよりＸ及びＹの値が０．４重量％未満の場合には、脱
酸元素不足で酸素が固定できないため、ブローホールが
発生することが確認された。また、１．５重量％を越え
る場合にはレーザ溶接時にキーホール内で発生するプラ
ズマの安定性を損ない、逆にブローホールが増加するこ
とを確認した。従って式（１）及び式（２）で規定され
るＸ、Ｙの値は０．４重量％超、１．５重量％未満とし
た。
３で検討した成分は重量％で、０．０８％Ｃ−Ｓｉ−
１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００５％Ｓ−０．５
％Ｍｏ−Ａｌであり、図４で検討した成分系は重量％
で、０．０８％Ｃ−Ｓｉ−１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ
−０．００５％Ｓ−０．５％Ｍｏ−Ａｌ−Ｔｉ−Ｚｒ−
Ｍｇ−Ｃａ−ＲＥＭであるが、これ以外の成分系でもス
ケール厚に差がなければ同等の結果が得られている。こ
れよりＸ及びＹの値が０．４重量％未満の場合には、脱
酸元素不足で酸素が固定できないため、ブローホールが
発生することが確認された。また、１．５重量％を越え
る場合にはレーザ溶接時にキーホール内で発生するプラ
ズマの安定性を損ない、逆にブローホールが増加するこ
とを確認した。従って式（１）及び式（２）で規定され
るＸ、Ｙの値は０．４重量％超、１．５重量％未満とし
た。
【００１４】次に、凝固割れ発生のメカニズムとその抑
制方法について述べる。レーザ溶接に関して種々の溶接
金属を調査した結果、凝固割れは溶接金属の溶け込み形
状に大きく依存することが確認され、この凝固形状を決
定する因子はスケール厚であることを知見した。ここで
いうスケール厚とはレーザビームの貫通方向に平行に存
在するスケール厚の合計値であり、例えば図１の様なＬ
字型角継ぎ手の場合には７４μｍ（２５μｍ＋４９μ
ｍ）となる。種々の切断端面を実験した結果、この合計
値が７５μｍを越えると溶接金属に凝固割れが多発する
ことを知見した。この合計値が７５μｍを越えるのは、
図１に示すようにガス切断端面２と鋼材ミルスケール１
と組み合わせるＬ字型角継ぎ手の場合である。
制方法について述べる。レーザ溶接に関して種々の溶接
金属を調査した結果、凝固割れは溶接金属の溶け込み形
状に大きく依存することが確認され、この凝固形状を決
定する因子はスケール厚であることを知見した。ここで
いうスケール厚とはレーザビームの貫通方向に平行に存
在するスケール厚の合計値であり、例えば図１の様なＬ
字型角継ぎ手の場合には７４μｍ（２５μｍ＋４９μ
ｍ）となる。種々の切断端面を実験した結果、この合計
値が７５μｍを越えると溶接金属に凝固割れが多発する
ことを知見した。この合計値が７５μｍを越えるのは、
図１に示すようにガス切断端面２と鋼材ミルスケール１
と組み合わせるＬ字型角継ぎ手の場合である。
【００１５】前述したようにガス切断端面のスケール厚
は約２５μｍで一定なので、鋼材ミルスケールが５０μ
ｍ以上の場合に凝固割れが多発するようになる。実験結
果の一例を図５及び図６に示すが、ミルスケール厚が５
０μｍ超の場合には溶込み形状が中膨れとなり、これに
より凝固割れが多発している。尚、図５及び図６で検討
した成分系は、重量％で０．０８％Ｃ−０．４％Ｓｉ−
１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００５％Ｓ−０．５
％Ｍｏ−０．０５％Ａｌであるが、これ以外の成分系で
もスケール厚に差がなければ同等の結果が得られてい
る。従って鋼板のミルスケール厚は５０μｍ以下と規定
した。
は約２５μｍで一定なので、鋼材ミルスケールが５０μ
ｍ以上の場合に凝固割れが多発するようになる。実験結
果の一例を図５及び図６に示すが、ミルスケール厚が５
０μｍ超の場合には溶込み形状が中膨れとなり、これに
より凝固割れが多発している。尚、図５及び図６で検討
した成分系は、重量％で０．０８％Ｃ−０．４％Ｓｉ−
１．３％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００５％Ｓ−０．５
％Ｍｏ−０．０５％Ａｌであるが、これ以外の成分系で
もスケール厚に差がなければ同等の結果が得られてい
る。従って鋼板のミルスケール厚は５０μｍ以下と規定
した。
【００１６】次に、請求項で規定した各元素に関して、
その規定理由を説明する。 Ｃ：０．０１重量％未満の極低Ｃ量では強度が不足し、
また溶接金属においても凝固割れが発生する。逆に、
０．２０重量％超のＣでは溶接熱影響部及び溶接金属の
靭性が低下する。よって、Ｃは０．０１重量％以上、
０．２０重量％以下としたが、特にＣＯガス発生を抑制
する観点からはＣ量は低い方が好ましい。Ｓｉ：Ｓｉは
脱酸剤及び強化元素として添加されるが、０．０１重量
％未満ではその効果が十分ではなく、一方、１．５％超
では圧延時にスケール起因の傷を多発するようになる。
よって、Ｓｉは０．０１重量％以上、１．５重量％以下
とした。
その規定理由を説明する。 Ｃ：０．０１重量％未満の極低Ｃ量では強度が不足し、
また溶接金属においても凝固割れが発生する。逆に、
０．２０重量％超のＣでは溶接熱影響部及び溶接金属の
靭性が低下する。よって、Ｃは０．０１重量％以上、
０．２０重量％以下としたが、特にＣＯガス発生を抑制
する観点からはＣ量は低い方が好ましい。Ｓｉ：Ｓｉは
脱酸剤及び強化元素として添加されるが、０．０１重量
％未満ではその効果が十分ではなく、一方、１．５％超
では圧延時にスケール起因の傷を多発するようになる。
よって、Ｓｉは０．０１重量％以上、１．５重量％以下
とした。
【００１７】Ｍｎ：Ｍｎは鋼板の強度を向上する有用な
元素であるが０．２重量％未満ではその効果が無く、逆
に２．０重量％超の添加は逆にブローホールの発生を助
長することを知見し、Ｍｎは０．２重量％以上、２．０
重量％以下とした。 Ｐ及びＳ：Ｐ及びＳの過剰な添加は鋼板及び熱影響部の
靭性を劣化させるので、０．０２重量％以下とした。 Ａｌ：Ａｌは脱酸剤として重要な元素であるが、０．０
００５重量％未満にすることは製鋼上の負荷が高く現実
的ではない。一方、１．０％超では鋼板の衝撃靭性が劣
化する。よって、Ａｌの添加量は０．０００５重量％以
上１．０重量％以下とした。
元素であるが０．２重量％未満ではその効果が無く、逆
に２．０重量％超の添加は逆にブローホールの発生を助
長することを知見し、Ｍｎは０．２重量％以上、２．０
重量％以下とした。 Ｐ及びＳ：Ｐ及びＳの過剰な添加は鋼板及び熱影響部の
靭性を劣化させるので、０．０２重量％以下とした。 Ａｌ：Ａｌは脱酸剤として重要な元素であるが、０．０
００５重量％未満にすることは製鋼上の負荷が高く現実
的ではない。一方、１．０％超では鋼板の衝撃靭性が劣
化する。よって、Ａｌの添加量は０．０００５重量％以
上１．０重量％以下とした。
【００１８】Ｎｂ：ＮｂはＴＭＣＰプロセスにおいて、
鋼板のミクロ組織制御に重要な元素であるが、０．００
１重量％未満ではその効果が十分ではなく、逆に過剰な
添加は鋼板の靭性を損ねる。よって、Ｎｂの添加量は
０．００１重量％以上、０．１重量％以下とした。 Ｖ：ＶはＴＭＣＰプロセスにおいて、鋼板のミクロ組織
制御に重要な元素であり、また耐熱鋼においては高温強
度の確保にも必要な元素であるが、０．００１重量％未
満ではその効果が十分ではなく、逆に過剰な添加は靭性
を損ねる。従って、Ｖの添加量は０．００１重量％以
上、１．０重量％以下とした。
鋼板のミクロ組織制御に重要な元素であるが、０．００
１重量％未満ではその効果が十分ではなく、逆に過剰な
添加は鋼板の靭性を損ねる。よって、Ｎｂの添加量は
０．００１重量％以上、０．１重量％以下とした。 Ｖ：ＶはＴＭＣＰプロセスにおいて、鋼板のミクロ組織
制御に重要な元素であり、また耐熱鋼においては高温強
度の確保にも必要な元素であるが、０．００１重量％未
満ではその効果が十分ではなく、逆に過剰な添加は靭性
を損ねる。従って、Ｖの添加量は０．００１重量％以
上、１．０重量％以下とした。
【００１９】Ｍｏ：Ｍｏは溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）脆
化を抑制する元素であり、Ｍｎの代替として添加できる
が、０．００１重量％未満ではその効果が十分ではな
く、逆に２．０重量％超では鋼板の靭性が低下する。よ
って、Ｍｏの添加量は０．００１重量％以上、２．０重
量％以下とした。 Ｃｕ：Ｃｕは強度補償のためにＭｎの代替元素として添
加することができる。但しその添加量は０．０１重量％
未満ではその効果が十分でなく、逆に３．０％超の場合
には溶接金属に凝固割れが発生する。従って、Ｃｕの添
加量は０．０１重量％以上、３．０重量％以下とした。
化を抑制する元素であり、Ｍｎの代替として添加できる
が、０．００１重量％未満ではその効果が十分ではな
く、逆に２．０重量％超では鋼板の靭性が低下する。よ
って、Ｍｏの添加量は０．００１重量％以上、２．０重
量％以下とした。 Ｃｕ：Ｃｕは強度補償のためにＭｎの代替元素として添
加することができる。但しその添加量は０．０１重量％
未満ではその効果が十分でなく、逆に３．０％超の場合
には溶接金属に凝固割れが発生する。従って、Ｃｕの添
加量は０．０１重量％以上、３．０重量％以下とした。
【００２０】Ｎｉ：Ｎｉは鋼板の低温靭性を向上させる
代表的な元素であるが、０．０１重量％未満ではその効
果が十分でなく、逆に７．０重量％超では溶接金属に凝
固割れを生じる。よってＮｉの添加量は０．０１重量％
以上、７．０重量％以下とした。 Ｃｒ：Ｃｒは強度向上元素として添加することができ
る。また、耐熱用鋼においては高温強度の確保にも必要
な元素であるが、０．０１重量％未満ではその効果が十
分ではなく、逆に５．０重量％超の添加は鋼板の靭性を
損ねる。従って、Ｃｒの添加量は０．０１重量％以上、
５．０重量％以下とした。
代表的な元素であるが、０．０１重量％未満ではその効
果が十分でなく、逆に７．０重量％超では溶接金属に凝
固割れを生じる。よってＮｉの添加量は０．０１重量％
以上、７．０重量％以下とした。 Ｃｒ：Ｃｒは強度向上元素として添加することができ
る。また、耐熱用鋼においては高温強度の確保にも必要
な元素であるが、０．０１重量％未満ではその効果が十
分ではなく、逆に５．０重量％超の添加は鋼板の靭性を
損ねる。従って、Ｃｒの添加量は０．０１重量％以上、
５．０重量％以下とした。
【００２１】Ｂ：Ｂも強度向上元素として添加すること
ができるが、０．０００１重量％未満ではその効果が十
分ではなく、逆に０．０１重量％超の添加は鋼板の靭性
を低下させる。従って、Ｂの添加量は０．０００１重量
％以上、０．０１重量％以下とした。 Ｔｉ：Ｔｉも脱酸元素として作用するので、添加しても
差し支えない。但し０．００１重量％未満ではその効果
が十分ではなく、逆に０．１重量％超では鋼板の靭性が
低下する。よって、Ｔｉの添加量は０．００１重量％以
上、０．１重量％以下とした。
ができるが、０．０００１重量％未満ではその効果が十
分ではなく、逆に０．０１重量％超の添加は鋼板の靭性
を低下させる。従って、Ｂの添加量は０．０００１重量
％以上、０．０１重量％以下とした。 Ｔｉ：Ｔｉも脱酸元素として作用するので、添加しても
差し支えない。但し０．００１重量％未満ではその効果
が十分ではなく、逆に０．１重量％超では鋼板の靭性が
低下する。よって、Ｔｉの添加量は０．００１重量％以
上、０．１重量％以下とした。
【００２２】Ｚｒ：Ｚｒも脱酸元素として作用するの
で、添加しても差し支えない。但し０．００１重量％未
満ではその効果が十分ではなく、逆に０．１重量％超で
は鋼板の靭性が低下する。よって、Ｚｒの添加量は０．
００１重量％以上、０．１重量％以下とした。 Ｍｇ：Ｍｇも脱酸元素として作用するので、添加しても
差し支えない。但し０．０００１重量％未満ではその効
果が十分ではなく、逆に０．０２重量％超の添加はレー
ザ溶接時にキーホール内で発生するプラズマの安定性を
損なう。よって、Ｍｇの添加量は０．０００１重量％以
上、０．０２重量％以下とした。
で、添加しても差し支えない。但し０．００１重量％未
満ではその効果が十分ではなく、逆に０．１重量％超で
は鋼板の靭性が低下する。よって、Ｚｒの添加量は０．
００１重量％以上、０．１重量％以下とした。 Ｍｇ：Ｍｇも脱酸元素として作用するので、添加しても
差し支えない。但し０．０００１重量％未満ではその効
果が十分ではなく、逆に０．０２重量％超の添加はレー
ザ溶接時にキーホール内で発生するプラズマの安定性を
損なう。よって、Ｍｇの添加量は０．０００１重量％以
上、０．０２重量％以下とした。
【００２３】Ｃａ：Ｃａも脱酸元素として作用するの
で、添加しても差し支えない。但し０．０００１重量％
未満ではその効果が十分ではなく、逆に０．０２重量％
超の添加はレーザ溶接時にキーホール内で発生するプラ
ズマの安定性を損なう。よって、Ｃａの添加量は０．０
００１重量％以上、０．０２重量％以下とした。 ＲＥＭ：ＲＥＭも脱酸元素として作用するので、添加し
ても差し支えない。但し０．００１重量％未満ではその
効果が十分ではなく、逆に０．３重量％超の添加はレー
ザ溶接時にキーホール内で発生するプラズマの安定性を
損なう。よって、ＲＥＭの添加量は０．００１重量％以
上、０．３重量％以下とした。
で、添加しても差し支えない。但し０．０００１重量％
未満ではその効果が十分ではなく、逆に０．０２重量％
超の添加はレーザ溶接時にキーホール内で発生するプラ
ズマの安定性を損なう。よって、Ｃａの添加量は０．０
００１重量％以上、０．０２重量％以下とした。 ＲＥＭ：ＲＥＭも脱酸元素として作用するので、添加し
ても差し支えない。但し０．００１重量％未満ではその
効果が十分ではなく、逆に０．３重量％超の添加はレー
ザ溶接時にキーホール内で発生するプラズマの安定性を
損なう。よって、ＲＥＭの添加量は０．００１重量％以
上、０．３重量％以下とした。
【００２４】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の効果を説明
する。実験に用いた鋼は転炉で溶製し、連続鋳造により
２５０ｍｍ厚のスラブとした。各鋼種の成分を表１に示
す。これらのスラブを熱間圧延で、厚さ６ｍｍ、９ｍ
ｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの鋼板とした。この際に圧延温
度とデスケーリングの条件を変化させることで、鋼板ミ
ルスケールの厚みを５μｍから６０μｍまで変化させ
た。
する。実験に用いた鋼は転炉で溶製し、連続鋳造により
２５０ｍｍ厚のスラブとした。各鋼種の成分を表１に示
す。これらのスラブを熱間圧延で、厚さ６ｍｍ、９ｍ
ｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの鋼板とした。この際に圧延温
度とデスケーリングの条件を変化させることで、鋼板ミ
ルスケールの厚みを５μｍから６０μｍまで変化させ
た。
【００２５】
【表１】
【００２６】これらの鋼板を６ｋＷのレーザ切断機で酸
素ガスを用いて切断し、レーザ切断面を端面に持つ供試
鋼板を作成した。以上の鋼板をＩ型突合わせ及びＬ字型
角継ぎ手の２種類の形状でレーザ溶接を実施した。溶接
姿勢は６ｍｍ厚と９ｍｍ厚に関しては下向き、１５ｍｍ
厚と２０ｍｍ厚に関しては横向きで溶接した。溶接条件
を表２に示す。溶接後の鋼板には表３の試験を実施し、
その結果を表４〜表６に示す。表４〜表６の中で、シャ
ルピー試験の吸収エネルギは各鋼板における最低値を記
してある。以上の結果より、本発明の鋼板は全ての検査
において合格したが、比較例として検討した鋼板は不合
格であった。
素ガスを用いて切断し、レーザ切断面を端面に持つ供試
鋼板を作成した。以上の鋼板をＩ型突合わせ及びＬ字型
角継ぎ手の２種類の形状でレーザ溶接を実施した。溶接
姿勢は６ｍｍ厚と９ｍｍ厚に関しては下向き、１５ｍｍ
厚と２０ｍｍ厚に関しては横向きで溶接した。溶接条件
を表２に示す。溶接後の鋼板には表３の試験を実施し、
その結果を表４〜表６に示す。表４〜表６の中で、シャ
ルピー試験の吸収エネルギは各鋼板における最低値を記
してある。以上の結果より、本発明の鋼板は全ての検査
において合格したが、比較例として検討した鋼板は不合
格であった。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
【表６】
【００３２】
【発明の効果】以上に示したように、本発明の鋼材を用
いれば鋼板のミルスケールやスケールが付着した切断端
面等をそのまま溶接しても、健全な溶接部と十分な機械
的特性が確保されるので、そのメリットは多大であると
言える。
いれば鋼板のミルスケールやスケールが付着した切断端
面等をそのまま溶接しても、健全な溶接部と十分な機械
的特性が確保されるので、そのメリットは多大であると
言える。
【図１】レーザ溶接形状の一例を示す図である。
【図２】レーザ溶接形状の一例を示す図である。
【図３】値Ｘのブローホール個数に与える影響を示す図
である。
である。
【図４】値Ｙブローホール個数に与える影響を示す図で
ある。
ある。
【図５】スケール厚さと割れの関係を示した図である。
【図６】スケール厚さによる溶け込み形状を比較して示
した写真の模式図である。
した写真の模式図である。
１ ミルスケール ２ ガス切断端面 ３ レーザ切断端面 特許出願人 新日本製鐵株式会社代理人 弁理士
椎 名 彊
椎 名 彊
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 雅雄 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 粟飯原 周二 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 星野 学 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 斎藤 直樹 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 都築 岳史 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０１〜０．２０％、 Ｓｉ：０．０１〜１．５％、 Ｍｎ：０．２〜２．０％、 Ｐ：０．０２％以下、 Ｓ：０．０２％以下、 Ａｌ：０．０００５〜１．０％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、且
つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下であり、さらに下記
の式（１）に規定されるＸの値が０．４＜Ｘ＜１．５で
あることを特徴とするレーザ溶接用鋼。 Ｘ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］ … （１） - 【請求項２】 重量％で、 Ｎｂ：０．００１〜０．１％、 Ｖ：０．００１〜１．０％、 Ｍｏ：０．００１〜２．０％、 Ｃｕ：０．０１〜３．０％、 Ｎｉ：０．０１〜７．０％、 Ｃｒ：０．０１〜５．０％、 Ｂ：０．０００１％〜０．０１％ の１種又は２種以上を、さらに含有することを特徴とす
る請求項１に記載のレーザ溶接用鋼。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ：０．０１〜０．２０％、 Ｓｉ：０．０１〜１．５％、 Ｍｎ：０．２〜２．０％、 Ｐ：０．０２％以下、 Ｓ：０．０２％以下、 Ａｌ：０．０００５〜１．０％を含有し、 さらに、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、 Ｚｒ：０．００１〜０．１％、 Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、 Ｃａ：０．０００１〜０．０２％、 ＲＥＭ：０．００１〜０．３％ の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不
純物からなり、且つ、ミルスケール厚が５０μｍ以下で
あり、さらに下記の式（２）により規定されるＹの値が
０．４＜Ｙ＜１．５であることを特徴とするレーザ溶接
用鋼。 Ｙ＝０．８８［％Ａｌ］＋１．１４［％Ｓｉ］＋０．６７［％Ｔｉ］ ＋０．３５［％Ｚｒ］＋０．６６［％Ｍｇ］＋０．４０［％Ｃａ］ ＋０．３０［％ＲＥＭ］ … （２） - 【請求項４】 重量％で、 Ｎｂ：０．００１％〜０．１％、 Ｖ：０．００１％〜１．０％、 Ｍｏ：０．００１％〜２．０％、 Ｃｕ：０．０１％ 〜３．０％、 Ｎｉ：０．０１％ 〜７．０％、 Ｃｒ：０．０１％ 〜５．０％、 Ｂ：０．０００１％〜０．０１％ の１種又は２種以上を、さらに含有することを特徴とす
る請求項３に記載のレーザ溶接用鋼。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23234299A JP4213830B2 (ja) | 1998-09-29 | 1999-08-19 | レーザ溶接用鋼 |
| EP00909739A EP1136580B1 (en) | 1999-08-19 | 2000-03-17 | Use of steel in laser welding |
| PCT/JP2000/001679 WO2001014609A1 (fr) | 1999-08-19 | 2000-03-17 | Acier adapte au soudage par laser |
| DE60033495T DE60033495T2 (de) | 1999-08-19 | 2000-03-17 | Verwendung eines stahles zum laserschweissen |
| KR10-2001-7004532A KR100421686B1 (ko) | 1999-08-19 | 2000-03-17 | 레이저 용접용 강 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-275272 | 1998-09-29 | ||
| JP27527298 | 1998-09-29 | ||
| JP23234299A JP4213830B2 (ja) | 1998-09-29 | 1999-08-19 | レーザ溶接用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169931A true JP2000169931A (ja) | 2000-06-20 |
| JP4213830B2 JP4213830B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=26530409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23234299A Expired - Fee Related JP4213830B2 (ja) | 1998-09-29 | 1999-08-19 | レーザ溶接用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4213830B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007231417A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Jfe Steel Kk | レーザ溶接性に優れた高張力厚鋼板 |
| EP2660348A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Die steel having superior rusting resistance and thermal conductivity, and method for producing same |
| CN103741055A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-23 | 马鞍山市盈天钢业有限公司 | 一种耐低温钢管材料及其制备方法 |
| CN106825912A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-06-13 | 北京工业大学 | 一种铝合金激光深熔焊接气孔的抑制方法 |
-
1999
- 1999-08-19 JP JP23234299A patent/JP4213830B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007231417A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Jfe Steel Kk | レーザ溶接性に優れた高張力厚鋼板 |
| EP2660348A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Die steel having superior rusting resistance and thermal conductivity, and method for producing same |
| EP2660348A4 (en) * | 2010-12-27 | 2014-09-03 | Hitachi Metals Ltd | Rolled steel with excellent corrosion resistance and heat resistance and method of production |
| CN103741055A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-23 | 马鞍山市盈天钢业有限公司 | 一种耐低温钢管材料及其制备方法 |
| CN106825912A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-06-13 | 北京工业大学 | 一种铝合金激光深熔焊接气孔的抑制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4213830B2 (ja) | 2009-01-21 |
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