JP2000263288A - セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤInfo
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- JP2000263288A JP2000263288A JP11066227A JP6622799A JP2000263288A JP 2000263288 A JP2000263288 A JP 2000263288A JP 11066227 A JP11066227 A JP 11066227A JP 6622799 A JP6622799 A JP 6622799A JP 2000263288 A JP2000263288 A JP 2000263288A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接作業性及び耐気孔性に優れ、且つ靱性の
高い溶接金属を得ることができるセルフシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤを実現すること。 【解決手段】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにお
いて、ワイヤ全重量に対する重量％で、Ｃ：０．０１〜
０．３０重量％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０重量％、Ｍ
ｎ：０．１〜３．０重量％、Ｃｕ：０．０５〜２．０重
量％、Ｎｉ：０．１〜３．０重量％、Ａｌ：１．５〜
４．０重量％、Ｍｇ：０．５〜２．０重量％、Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａの１種又は２種以上：３．０〜７．０重量％、
Ｌｉ：０．０５〜０．３０重量％、Ｆ：０．５〜３．０
重量％を含有する。
高い溶接金属を得ることができるセルフシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤを実現すること。 【解決手段】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにお
いて、ワイヤ全重量に対する重量％で、Ｃ：０．０１〜
０．３０重量％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０重量％、Ｍ
ｎ：０．１〜３．０重量％、Ｃｕ：０．０５〜２．０重
量％、Ｎｉ：０．１〜３．０重量％、Ａｌ：１．５〜
４．０重量％、Ｍｇ：０．５〜２．０重量％、Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａの１種又は２種以上：３．０〜７．０重量％、
Ｌｉ：０．０５〜０．３０重量％、Ｆ：０．５〜３．０
重量％を含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟鋼・４９０Ｎ／
ｍｍ2 級高張力鋼の溶接に用いられるセルフシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、溶接作業性及
び耐気孔性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金属を得るこ
とができるようにしたセルフシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤに関するものである。
ｍｍ2 級高張力鋼の溶接に用いられるセルフシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、溶接作業性及
び耐気孔性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金属を得るこ
とができるようにしたセルフシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、セルフシールドアーク溶
接用フラックス入りワイヤ（以下、セルフシールドワイ
ヤという）は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
もので、外部からのシールドガスを必要とせず簡便であ
ることから、土木・建築分野での屋外溶接を中心に用い
られてきた。
接用フラックス入りワイヤ（以下、セルフシールドワイ
ヤという）は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
もので、外部からのシールドガスを必要とせず簡便であ
ることから、土木・建築分野での屋外溶接を中心に用い
られてきた。
【０００３】ところが、セルフシールドワイヤは、その
フラックス中に、スラグを形成して溶接金属を被包する
とともにアーク熱で一部気化してアーク雰囲気及び溶融
池を大気から遮蔽するためのシールド剤を多く含むこと
から、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
に比べ、溶接作業性（スパッタ、アーク安定性）が劣
る。また、シールド剤としてＡｌ、Ｍｇ等を多く含むこ
とから、溶接金属の結晶粒が粗大化し、溶接金属の靱性
が低い。
フラックス中に、スラグを形成して溶接金属を被包する
とともにアーク熱で一部気化してアーク雰囲気及び溶融
池を大気から遮蔽するためのシールド剤を多く含むこと
から、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
に比べ、溶接作業性（スパッタ、アーク安定性）が劣
る。また、シールド剤としてＡｌ、Ｍｇ等を多く含むこ
とから、溶接金属の結晶粒が粗大化し、溶接金属の靱性
が低い。
【０００４】そのため、セルフシールドワイヤの適用拡
大を図るべく、これまでもアークの安定性向上やスパッ
タ発生量の低減という溶接作業性の改良や、高靱性化へ
の取り組みがなされてきた。例えば、特開平３−１１８
９９３号公報、特開平４−１３４９７号公報では、フラ
ックス中に含有させる金属フッ化物，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃな
どの成分値を調整することにより、溶接作業性を改良す
るようにしたセルフシールドワイヤが提案されている。
また、例えば特公昭６２−２５４７９号公報、特開平５
−３９３号公報では、フラックス中にＬｉ酸化物，鉄系
酸化物などを含有させることにより、溶接金属の靱性の
向上を図ったセルフシールドワイヤが提案されている。
しかしながら、これらのセルフシールドワイヤも、溶接
作業性、耐気孔性および靱性をともに満足させるという
点で改善の余地があった。
大を図るべく、これまでもアークの安定性向上やスパッ
タ発生量の低減という溶接作業性の改良や、高靱性化へ
の取り組みがなされてきた。例えば、特開平３−１１８
９９３号公報、特開平４−１３４９７号公報では、フラ
ックス中に含有させる金属フッ化物，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃな
どの成分値を調整することにより、溶接作業性を改良す
るようにしたセルフシールドワイヤが提案されている。
また、例えば特公昭６２−２５４７９号公報、特開平５
−３９３号公報では、フラックス中にＬｉ酸化物，鉄系
酸化物などを含有させることにより、溶接金属の靱性の
向上を図ったセルフシールドワイヤが提案されている。
しかしながら、これらのセルフシールドワイヤも、溶接
作業性、耐気孔性および靱性をともに満足させるという
点で改善の余地があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
のもとでなされたものであって、溶接作業性及び耐気孔
性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金属を得ることができ
るセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを
提供することをその課題とする。
のもとでなされたものであって、溶接作業性及び耐気孔
性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金属を得ることができ
るセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを
提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１） 本発明者らは前
記課題を解決すべく研究を重ねた結果、耐気孔性（溶接
金属にブローホール、ピットなどの気孔欠陥の発生し難
さの度合い）を良好にするための因子として、溶接金
属中の窒素固定、アーク雰囲気中の窒素分圧の低減、
溶融金属中への窒素溶解反応の抑制が大切であること
がわかった。さらに、各々の因子に最も有効に寄与する
成分元素については、の溶接金属中の窒素固定にはＡ
ｌ、の窒素分圧の低減にはＭｇ、の窒素溶解反応の
抑制にはＬｉが効果のあることがわかった。
記課題を解決すべく研究を重ねた結果、耐気孔性（溶接
金属にブローホール、ピットなどの気孔欠陥の発生し難
さの度合い）を良好にするための因子として、溶接金
属中の窒素固定、アーク雰囲気中の窒素分圧の低減、
溶融金属中への窒素溶解反応の抑制が大切であること
がわかった。さらに、各々の因子に最も有効に寄与する
成分元素については、の溶接金属中の窒素固定にはＡ
ｌ、の窒素分圧の低減にはＭｇ、の窒素溶解反応の
抑制にはＬｉが効果のあることがわかった。
【０００７】（２） 次に、溶接作業性の改善に寄与す
る成分元素について検討の結果、Ａｌについては添加量
が多いほどアーク安定性の向上、スパッタ発生量の低減
に有効であること、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの添加がアーク安
定性の向上に有効であること、Ｆの添加がスパッタ発生
量の低減に有効であることがわかった。
る成分元素について検討の結果、Ａｌについては添加量
が多いほどアーク安定性の向上、スパッタ発生量の低減
に有効であること、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの添加がアーク安
定性の向上に有効であること、Ｆの添加がスパッタ発生
量の低減に有効であることがわかった。
【０００８】（３） また、溶接金属の高靱性化につい
ては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃ，Ｍｏなどの添加が有効で
あることを見出した。これについて以下詳しく説明す
る。前述のようにＡｌの添加は、耐気孔性及び溶接作業
性の向上に効果がある。しかし、Ａｌはその添加量が多
いほど溶接金属中に必要以上に歩留り、溶接金属の組織
を粗大化させ靱性を大きく低下させる。この原因を検討
したところ、Ａｌが溶接金属中に固溶することにより、
フェライトが安定となり、凝固時に生成する粗大なδフ
ェライトが冷却後も残存するために、靱性が低下するこ
とがわかった。
ては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃ，Ｍｏなどの添加が有効で
あることを見出した。これについて以下詳しく説明す
る。前述のようにＡｌの添加は、耐気孔性及び溶接作業
性の向上に効果がある。しかし、Ａｌはその添加量が多
いほど溶接金属中に必要以上に歩留り、溶接金属の組織
を粗大化させ靱性を大きく低下させる。この原因を検討
したところ、Ａｌが溶接金属中に固溶することにより、
フェライトが安定となり、凝固時に生成する粗大なδフ
ェライトが冷却後も残存するために、靱性が低下するこ
とがわかった。
【０００９】鋼の溶接金属は通常、凝固時に粗大なδフ
ェライトが生成するが、その後の冷却過程において一旦
完全にオーステナイトに変態し、さらにオーステナイト
から微細なフェライトへと変態するため、溶接金属の組
織は最終的には微細となり、靱性も良好となる。この点
から、Ａｌが溶接金属中に固溶した場合においても、靱
性を悪化させないためには、δフェライトを残存させな
ければよいこと、逆にいえば、完全にオーステナイトに
変態させればよいことを見出した。
ェライトが生成するが、その後の冷却過程において一旦
完全にオーステナイトに変態し、さらにオーステナイト
から微細なフェライトへと変態するため、溶接金属の組
織は最終的には微細となり、靱性も良好となる。この点
から、Ａｌが溶接金属中に固溶した場合においても、靱
性を悪化させないためには、δフェライトを残存させな
ければよいこと、逆にいえば、完全にオーステナイトに
変態させればよいことを見出した。
【００１０】またさらに、Ａｌの添加により、結晶の再
熱微細化領域が小さくなることがわかった。通常、溶接
金属上に次層の溶接を行うと、前層の溶接金属は熱影響
を受けて結晶粒が微細化する。Ａｌを含有しないワイヤ
による溶接では、この再熱微細化領域が大きく、溶接金
属の靱性確保に有効となっている。ところが、Ａｌが多
量に固溶すると、再熱微細化領域が小さく、溶接金属の
靱性が低いことがわかった。さらに、この現象は、Ａｌ
の固溶によりＡC3点（オーステナイトが単相化する最低
温度）が高温側に移動することに起因していることがわ
かった。
熱微細化領域が小さくなることがわかった。通常、溶接
金属上に次層の溶接を行うと、前層の溶接金属は熱影響
を受けて結晶粒が微細化する。Ａｌを含有しないワイヤ
による溶接では、この再熱微細化領域が大きく、溶接金
属の靱性確保に有効となっている。ところが、Ａｌが多
量に固溶すると、再熱微細化領域が小さく、溶接金属の
靱性が低いことがわかった。さらに、この現象は、Ａｌ
の固溶によりＡC3点（オーステナイトが単相化する最低
温度）が高温側に移動することに起因していることがわ
かった。
【００１１】このような結果から、Ａｌの存在下におい
て靱性向上を図るべく、δフェライトの残存を抑制し、
またＡC3点を下げるには、溶接金属のマトリックス組成
のバランスが重要であることを見出した。
て靱性向上を図るべく、δフェライトの残存を抑制し、
またＡC3点を下げるには、溶接金属のマトリックス組成
のバランスが重要であることを見出した。
【００１２】すなわち、具体的には、δフェライトを残
存させないための手段について検討した結果、前述のよ
うに冷却過程で完全にオーステナイトに変態させればよ
いが、これは溶接金属中のマトリックス組織によって決
定され、フェライトを安定させるＡｌが多量に存在する
場合は、オーステナイトを安定化するＮｉ，Ｍｎ，Ｃな
どの元素を適量添加することが効果的であることがわか
った。また、ＡC3点を下げるための検討した結果、Ｃｕ
とＮｉの複合添加が効果的であることがわかった。この
ＣｕとＮｉはＡC3点を下げるだけでなく、オーステナイ
トの安定化にも寄与してδフェライトの残存を抑制する
ことで溶接金属の靱性向上をもたらす効果もある。
存させないための手段について検討した結果、前述のよ
うに冷却過程で完全にオーステナイトに変態させればよ
いが、これは溶接金属中のマトリックス組織によって決
定され、フェライトを安定させるＡｌが多量に存在する
場合は、オーステナイトを安定化するＮｉ，Ｍｎ，Ｃな
どの元素を適量添加することが効果的であることがわか
った。また、ＡC3点を下げるための検討した結果、Ｃｕ
とＮｉの複合添加が効果的であることがわかった。この
ＣｕとＮｉはＡC3点を下げるだけでなく、オーステナイ
トの安定化にも寄与してδフェライトの残存を抑制する
ことで溶接金属の靱性向上をもたらす効果もある。
【００１３】（４） さらに、完全にオーステナイトに
変態させるための溶接金属組成について、熱力学的解析
及び実験により研究した結果、下記式(1) で決められる
指標ＦＰの値が０以上の場合に完全にオーステナイトに
変態することを見出した。すなわち、ＦＰ≧０とする溶
接金属組成にすることにより、溶接金属の靱性をより良
好にできることがわかった。ここで、式(1) において、
[C] ：Ｃ含有量（重量％）、[Si]：Ｓｉ含有量（重量
％）、[Mn]：Ｍｎ含有量（重量％）、[Al]：Ａｌ含有量
（重量％）、[Ni]：Ｎｉ含有量（重量％）、[Cu]：Ｃｕ
含有量（重量％）である。いずれも、ワイヤ全重量（鋼
製外皮とフラックスの合計重量）に対する重量％であ
る。
変態させるための溶接金属組成について、熱力学的解析
及び実験により研究した結果、下記式(1) で決められる
指標ＦＰの値が０以上の場合に完全にオーステナイトに
変態することを見出した。すなわち、ＦＰ≧０とする溶
接金属組成にすることにより、溶接金属の靱性をより良
好にできることがわかった。ここで、式(1) において、
[C] ：Ｃ含有量（重量％）、[Si]：Ｓｉ含有量（重量
％）、[Mn]：Ｍｎ含有量（重量％）、[Al]：Ａｌ含有量
（重量％）、[Ni]：Ｎｉ含有量（重量％）、[Cu]：Ｃｕ
含有量（重量％）である。いずれも、ワイヤ全重量（鋼
製外皮とフラックスの合計重量）に対する重量％であ
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】（５） また、δフェライトの残存の有無
の他に、オーステナイトからの変態組織も影響を与えて
いることも突き止め、Ｍｏを微量添加することにより、
オーステナイトからの変態組織が微細化し、溶接金属の
靱性をより良好にできることも見出した。
の他に、オーステナイトからの変態組織も影響を与えて
いることも突き止め、Ｍｏを微量添加することにより、
オーステナイトからの変態組織が微細化し、溶接金属の
靱性をより良好にできることも見出した。
【００１６】以上の知見に基づき本発明を完成したもの
である。すなわち、請求項１の発明は、鋼製外皮内にフ
ラックスを充填してなるセルフシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対し、重
量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０重量％、Ｓｉ：０．０
１〜０．２０重量％、Ｍｎ：０．１〜３．０重量％、Ｃ
ｕ：０．０５〜２．０重量％、Ｎｉ：０．１〜３．０重
量％、Ａｌ：１．５〜４．０重量％、Ｍｇ：０．５〜
２．０重量％、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの１種又は２種以上：
３．０〜７．０重量％、Ｌｉ：０．０５〜０．３０重量
％、Ｆ：０．５〜３．０重量％をそれぞれ含有するセル
フシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
である。すなわち、請求項１の発明は、鋼製外皮内にフ
ラックスを充填してなるセルフシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対し、重
量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０重量％、Ｓｉ：０．０
１〜０．２０重量％、Ｍｎ：０．１〜３．０重量％、Ｃ
ｕ：０．０５〜２．０重量％、Ｎｉ：０．１〜３．０重
量％、Ａｌ：１．５〜４．０重量％、Ｍｇ：０．５〜
２．０重量％、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの１種又は２種以上：
３．０〜７．０重量％、Ｌｉ：０．０５〜０．３０重量
％、Ｆ：０．５〜３．０重量％をそれぞれ含有するセル
フシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【００１７】請求項２の発明は、前記請求項１記載のセ
ルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、Ｃ：０．０１〜０．１０重量％、Ｍｎ：１．０〜
２．５重量％、Ｃｕ：０．１〜１．０重量％、Ｎｉ：
１．０〜２．０重量％であることを特徴とするものであ
る。
ルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、Ｃ：０．０１〜０．１０重量％、Ｍｎ：１．０〜
２．５重量％、Ｃｕ：０．１〜１．０重量％、Ｎｉ：
１．０〜２．０重量％であることを特徴とするものであ
る。
【００１８】請求項３の発明は、前記請求項１又は２記
載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
において、前記の式(1) で定義される指標ＦＰが０以上
であることを特徴とするものである。請求項４の発明
は、前記請求項１、２又は３に記載のセルフシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、さらに、Ｍ
ｏ：０．００１〜０．２５重量％を含有することを特徴
とするものである。
載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
において、前記の式(1) で定義される指標ＦＰが０以上
であることを特徴とするものである。請求項４の発明
は、前記請求項１、２又は３に記載のセルフシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、さらに、Ｍ
ｏ：０．００１〜０．２５重量％を含有することを特徴
とするものである。
【００１９】以下、ワイヤ化学成分等の限定理由を説明
する。
する。
【００２０】Ｃはオーステナイト安定化元素の１つで、
δフェライトの残存を抑制する効果がある他、溶接金属
の強度に影響を与える元素でもある。Ｃの含有量が０．
０１重量％未満ではδフェライトの残存を抑制し溶接金
属の靱性を高める効果がなく、また、０．３０重量％を
超えると溶接金属の強度上昇により靱性が低下する。し
たがって、Ｃ量は０．０１〜０．３０重量％の範囲とす
るのがよく、確実な高靱性化の点から、０．０１〜０．
１０重量％の範囲がより好ましい。
δフェライトの残存を抑制する効果がある他、溶接金属
の強度に影響を与える元素でもある。Ｃの含有量が０．
０１重量％未満ではδフェライトの残存を抑制し溶接金
属の靱性を高める効果がなく、また、０．３０重量％を
超えると溶接金属の強度上昇により靱性が低下する。し
たがって、Ｃ量は０．０１〜０．３０重量％の範囲とす
るのがよく、確実な高靱性化の点から、０．０１〜０．
１０重量％の範囲がより好ましい。
【００２１】Ｓｉは溶接金属の粘性を良好にし、母材と
溶接金属とのなじみを良くし溶接ビード形状を良好にす
る効果がある。また、固溶強化元素である一方、フェラ
イト安定化元素でもある。Ｓｉの含有量が０．０１重量
％未満では溶接ビード形状を良くする効果が発揮されな
い。一方、０．２０重量％を超えると溶接金属の強度が
過大となって靱性が低下する。したがって、Ｓｉ量は
０．０１〜０．２０重量％とする。
溶接金属とのなじみを良くし溶接ビード形状を良好にす
る効果がある。また、固溶強化元素である一方、フェラ
イト安定化元素でもある。Ｓｉの含有量が０．０１重量
％未満では溶接ビード形状を良くする効果が発揮されな
い。一方、０．２０重量％を超えると溶接金属の強度が
過大となって靱性が低下する。したがって、Ｓｉ量は
０．０１〜０．２０重量％とする。
【００２２】ＭｎはＣと同じくオーステナイト安定化元
素の１つで、δフェライトの残存を抑制する効果があ
り、又、オーステナイトからの変態組織を微細にして溶
接金属の靱性を高める効果もある。Ｍｎの含有量が０．
１重量％未満ではこれらの効果が発揮されず、一方、
３．０重量％を超えると強度が高くなりすぎて逆に靱性
を悪化させる。したがって、Ｍｎ量は０．１〜３．０重
量％の範囲とするのがよく、確実な高靱性化の点から、
１．０〜２．５重量％の範囲がより好ましい。
素の１つで、δフェライトの残存を抑制する効果があ
り、又、オーステナイトからの変態組織を微細にして溶
接金属の靱性を高める効果もある。Ｍｎの含有量が０．
１重量％未満ではこれらの効果が発揮されず、一方、
３．０重量％を超えると強度が高くなりすぎて逆に靱性
を悪化させる。したがって、Ｍｎ量は０．１〜３．０重
量％の範囲とするのがよく、確実な高靱性化の点から、
１．０〜２．５重量％の範囲がより好ましい。
【００２３】ＣｕはＡC3点を下げて溶接金属の再熱微細
化領域が狭まることを防ぐとともに、オーステナイト安
定化元素の１つで、δフェライトの残存を抑制し靱性を
高める効果がある。Ｃｕの含有量が０．０５重量％未満
ではこのような効果が発揮されず、一方、２．０重量％
を超えると溶接金属の強度が過大となって逆に靱性が低
下する。したがって、Ｃｕ量は０．０５〜２．０重量％
の範囲とするのがよく、確実な高靱性化の点から、０．
１〜１．０重量％の範囲がより好ましい。
化領域が狭まることを防ぐとともに、オーステナイト安
定化元素の１つで、δフェライトの残存を抑制し靱性を
高める効果がある。Ｃｕの含有量が０．０５重量％未満
ではこのような効果が発揮されず、一方、２．０重量％
を超えると溶接金属の強度が過大となって逆に靱性が低
下する。したがって、Ｃｕ量は０．０５〜２．０重量％
の範囲とするのがよく、確実な高靱性化の点から、０．
１〜１．０重量％の範囲がより好ましい。
【００２４】ＮｉはＡC3点を下げて溶接金属の再熱微細
化領域が狭まることを防ぐとともに、オーステナイト安
定化元素の１つで、Ｃｕに比べより効果的にδフェライ
トの残存を抑制し靱性を高める効果がある。Ｎｉの含有
量が０．１重量％未満ではこのような効果が発揮され
ず、一方、３．０重量％を超えると溶接金属の強度が過
大となって逆に靱性が低下する。したがって、Ｎｉ量は
０．１〜３．０重量％の範囲とするのがよく、確実な高
靱性化の点から、１．０〜２．０重量％の範囲がより好
ましい。
化領域が狭まることを防ぐとともに、オーステナイト安
定化元素の１つで、Ｃｕに比べより効果的にδフェライ
トの残存を抑制し靱性を高める効果がある。Ｎｉの含有
量が０．１重量％未満ではこのような効果が発揮され
ず、一方、３．０重量％を超えると溶接金属の強度が過
大となって逆に靱性が低下する。したがって、Ｎｉ量は
０．１〜３．０重量％の範囲とするのがよく、確実な高
靱性化の点から、１．０〜２．０重量％の範囲がより好
ましい。
【００２５】Ａｌはアークの安定性を高めスパッタ発生
量を減らし、よって溶接作業性を向上させる効果があ
り、また、溶接金属中の窒素を固定してブローホール、
ピットなどの発生を抑制する効果もある。かかる点から
セルフシールドワイヤでは最も重要な元素である。Ａｌ
の含有量が１．５重量％未満ではこれらの効果が得られ
ず、一方、４．０重量％を超えると溶接金属中に粗大な
δフェライトが析出し、靱性が低下する。したがって、
Ａｌ量は１．５〜４．０重量％とする。
量を減らし、よって溶接作業性を向上させる効果があ
り、また、溶接金属中の窒素を固定してブローホール、
ピットなどの発生を抑制する効果もある。かかる点から
セルフシールドワイヤでは最も重要な元素である。Ａｌ
の含有量が１．５重量％未満ではこれらの効果が得られ
ず、一方、４．０重量％を超えると溶接金属中に粗大な
δフェライトが析出し、靱性が低下する。したがって、
Ａｌ量は１．５〜４．０重量％とする。
【００２６】Ｍｇは高蒸気圧金属で、高温のアーク中で
容易に気化し金属蒸気となる。その結果、アーク内の窒
素分圧を下げ、溶接金属中に溶解する窒素量を減らすこ
とによりブローホールなどの発生を抑制する優れたシー
ルド効果がある。Ｍｇの含有量が０．５重量％未満では
こうした効果が得られず、一方、２．０重量％を超える
とＭｇが爆発的に気化するため、アークが乱れて溶接作
業性が悪化する。したがって、Ｍｇ量は０．５〜２．０
重量％とする。
容易に気化し金属蒸気となる。その結果、アーク内の窒
素分圧を下げ、溶接金属中に溶解する窒素量を減らすこ
とによりブローホールなどの発生を抑制する優れたシー
ルド効果がある。Ｍｇの含有量が０．５重量％未満では
こうした効果が得られず、一方、２．０重量％を超える
とＭｇが爆発的に気化するため、アークが乱れて溶接作
業性が悪化する。したがって、Ｍｇ量は０．５〜２．０
重量％とする。
【００２７】Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａは、いずれも、アークの
安定性を高めスパッタ発生量を減らし、よって溶接作業
性を向上させる効果があり、また、スラグの形成にも寄
与してビード形状を整えて安定化させる効果もある。Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｂａの量の合計が３．０重量％未満ではこれ
らの効果が得られず、一方、７．０重量％を超えるとス
ラグ生成量が過剰になってアークが不安定となり、さら
にスラグの粘度上昇によってスラグ流動性が悪くなるた
めビードを安定して覆うことができず、ビード形状が不
安定になる。したがって、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの１種又は
２種以上の量の合計は、３．０〜７．０重量％とする。
これらの元素は、通常、フッ化物，炭酸塩，酸化物の形
態でフラックス中に添加されるが、このいずれの形態で
用いても効果は同じであり、特には、ＣａＦ2 ，ＳｒＦ
2 ，ＢａＦのような金属フッ化物の形態で添加するのが
好ましい。
安定性を高めスパッタ発生量を減らし、よって溶接作業
性を向上させる効果があり、また、スラグの形成にも寄
与してビード形状を整えて安定化させる効果もある。Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｂａの量の合計が３．０重量％未満ではこれ
らの効果が得られず、一方、７．０重量％を超えるとス
ラグ生成量が過剰になってアークが不安定となり、さら
にスラグの粘度上昇によってスラグ流動性が悪くなるた
めビードを安定して覆うことができず、ビード形状が不
安定になる。したがって、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの１種又は
２種以上の量の合計は、３．０〜７．０重量％とする。
これらの元素は、通常、フッ化物，炭酸塩，酸化物の形
態でフラックス中に添加されるが、このいずれの形態で
用いても効果は同じであり、特には、ＣａＦ2 ，ＳｒＦ
2 ，ＢａＦのような金属フッ化物の形態で添加するのが
好ましい。
【００２８】Ｌｉはスラグを低融点化し、スラグの粘性
も下げ、また、溶接金属との界面エネルギーも小さくす
るため溶接金属表面や溶滴表面を均一に覆い、その結
果、溶融金属中への窒素溶解反応を抑制して耐気孔性を
良好にするという効果がある。Ｌｉの含有量が０．０５
重量％未満ではこうした効果が発揮されず、０．３０重
量％を超えるとアークが乱れ、溶接作業性が悪化する。
したがって、Ｌｉ量は０．０５〜０．３０重量％の範囲
とする。なお、Ｌｉ源としては、合金あるいは複合酸化
物の形態があるが、最も好ましいのはＬｉフェライト
（ＬｉＦｅＯ2 ）などのような複合酸化物である。
も下げ、また、溶接金属との界面エネルギーも小さくす
るため溶接金属表面や溶滴表面を均一に覆い、その結
果、溶融金属中への窒素溶解反応を抑制して耐気孔性を
良好にするという効果がある。Ｌｉの含有量が０．０５
重量％未満ではこうした効果が発揮されず、０．３０重
量％を超えるとアークが乱れ、溶接作業性が悪化する。
したがって、Ｌｉ量は０．０５〜０．３０重量％の範囲
とする。なお、Ｌｉ源としては、合金あるいは複合酸化
物の形態があるが、最も好ましいのはＬｉフェライト
（ＬｉＦｅＯ2 ）などのような複合酸化物である。
【００２９】Ｆはアークの安定性を高めスパッタ発生量
を減らし、よって溶接作業性を向上させる効果がある。
Ｆの含有量が０．５重量％未満ではこの溶接作業性向上
効果が得られず、一方、３．０重量％を超えるとアーク
が乱れて逆に溶接作業性が悪化する。したがって、Ｆ量
は０．５〜３．０重量％の範囲とする。なお、Ｆ源とし
ては各種フッ化物が考えられるが、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａと
のフッ化物が最も好ましい。
を減らし、よって溶接作業性を向上させる効果がある。
Ｆの含有量が０．５重量％未満ではこの溶接作業性向上
効果が得られず、一方、３．０重量％を超えるとアーク
が乱れて逆に溶接作業性が悪化する。したがって、Ｆ量
は０．５〜３．０重量％の範囲とする。なお、Ｆ源とし
ては各種フッ化物が考えられるが、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａと
のフッ化物が最も好ましい。
【００３０】Ｍｏはオーステナイトからの変態組織を微
細にして靱性を高める効果がある。Ｍｏの含有量が０．
００１重量％未満ではこの靱性向上効果が発揮されず、
一方、０．２５重量％を超えると溶接金属の強度上昇に
より逆に靱性が悪化する。したがって、Ｍｏ量は０．０
０１〜０．２５重量％の範囲とする。
細にして靱性を高める効果がある。Ｍｏの含有量が０．
００１重量％未満ではこの靱性向上効果が発揮されず、
一方、０．２５重量％を超えると溶接金属の強度上昇に
より逆に靱性が悪化する。したがって、Ｍｏ量は０．０
０１〜０．２５重量％の範囲とする。
【００３１】指標ＦＰは、前記の(1) 式より求められ値
であり、溶接金属が冷却中に完全にオーステナイトに変
態するか否かの指標である。この指標ＦＰの値が０以上
の場合に完全にオーステナイトに変態し、溶接金属の靱
性をより高くすることができる。ＦＰの値が０未満の場
合は、オーステナイトへの完全な変態が起こり難くδフ
ェライトが少し残存するため、靱性は低下する傾向があ
る。このような点から、ＦＰが０以上となるようにして
おくことがよい。
であり、溶接金属が冷却中に完全にオーステナイトに変
態するか否かの指標である。この指標ＦＰの値が０以上
の場合に完全にオーステナイトに変態し、溶接金属の靱
性をより高くすることができる。ＦＰの値が０未満の場
合は、オーステナイトへの完全な変態が起こり難くδフ
ェライトが少し残存するため、靱性は低下する傾向があ
る。このような点から、ＦＰが０以上となるようにして
おくことがよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３３】
【実施例】表２及び表３に示す諸元の各セルフシールド
ワイヤを常法により作製した。一般にセルフシールドワ
イヤのワイヤ断面形状には図１に示す４つのタイプのも
のがあるが、本実施例及び比較例のワイヤの断面形状は
図１（ｃ）に示すラップ型構造のものとした。図１中、
符号Ｍは鋼製外皮、符号ＦＬＸはフラックスをそれぞれ
示す。鋼製外皮は通常の炭素鋼（ＪＩＳ Ｇ３１４１
ＳＰＣＣ）を使用し、その鋼製外皮成分（重量％）は
Ｃ：０．０４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１９
％、Ｐ：０．００８％、Ｓ：０．００８％である。ま
た、本実施例及び比較例のワイヤいずれも、ワイヤ径は
φ１．４ｍｍ、フラックス充填率は２０重量％である。
ワイヤを常法により作製した。一般にセルフシールドワ
イヤのワイヤ断面形状には図１に示す４つのタイプのも
のがあるが、本実施例及び比較例のワイヤの断面形状は
図１（ｃ）に示すラップ型構造のものとした。図１中、
符号Ｍは鋼製外皮、符号ＦＬＸはフラックスをそれぞれ
示す。鋼製外皮は通常の炭素鋼（ＪＩＳ Ｇ３１４１
ＳＰＣＣ）を使用し、その鋼製外皮成分（重量％）は
Ｃ：０．０４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１９
％、Ｐ：０．００８％、Ｓ：０．００８％である。ま
た、本実施例及び比較例のワイヤいずれも、ワイヤ径は
φ１．４ｍｍ、フラックス充填率は２０重量％である。
【００３４】これらのワイヤによるセルフシールドアー
ク溶接を行い、溶接作業性、耐気孔性及び溶接金属の靱
性について調べた。表１に示す試験板及び溶接条件でＪ
ＩＳＺ ３１１１に従って溶接を行った。そして、溶接
作業性については、溶接中のアークの安定性及びスパッ
タ発生状況を目視観察し、良好（○），不良（×）の評
価を行った。耐気孔性は、溶接された継手試験片につい
てＪＩＳ Ｚ ３１０４に従ってＸ線透過試験を行い、
分類が１種１類のものを良好（○）とし、それ以外のも
のは不良（×）とした。溶接金属の靱性については、Ｊ
ＩＳ Ｚ ３１１１に従って試験を行い、０℃での衝撃
値が７０Ｊ以上のものを良好（○）とした。表４，５に
試験結果を示す。
ク溶接を行い、溶接作業性、耐気孔性及び溶接金属の靱
性について調べた。表１に示す試験板及び溶接条件でＪ
ＩＳＺ ３１１１に従って溶接を行った。そして、溶接
作業性については、溶接中のアークの安定性及びスパッ
タ発生状況を目視観察し、良好（○），不良（×）の評
価を行った。耐気孔性は、溶接された継手試験片につい
てＪＩＳ Ｚ ３１０４に従ってＸ線透過試験を行い、
分類が１種１類のものを良好（○）とし、それ以外のも
のは不良（×）とした。溶接金属の靱性については、Ｊ
ＩＳ Ｚ ３１１１に従って試験を行い、０℃での衝撃
値が７０Ｊ以上のものを良好（○）とした。表４，５に
試験結果を示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】試験結果から、Ｎｏ．１１〜３０の比較例
では本発明で規定する要件の何れかを欠くため、次のよ
うな問題があった。Ｎｏ．１１はＣ量が下限値を下回
り、Ｎｏ．１２はＣ量が逆に上限値を上回り、両方とも
溶接金属の靱性が低かった。Ｎｏ．１３はＳｉ量が下限
値を下回るために溶接ビード形状が悪く、Ｎｏ．１４は
Ｓｉ量が上限値を上回るために靱性が低かった。Ｎｏ．
１５はＭｎ量が下限値を下回り、Ｎｏ．１６はＭｎ量が
逆に上限値を上回り、両方とも溶接金属の靱性が低かっ
た。Ｎｏ．１７はＣｕ量が下限値を下回り、Ｎｏ．１８
はＣｕ量が逆に上限値を上回り、両方とも溶接金属の靱
性が低かった。Ｎｏ．１９はＮｉ量が下限値を下回り、
Ｎｏ．２０はＮｉ量が逆に上限値を上回り、両方とも溶
接金属の靱性が低かった。
では本発明で規定する要件の何れかを欠くため、次のよ
うな問題があった。Ｎｏ．１１はＣ量が下限値を下回
り、Ｎｏ．１２はＣ量が逆に上限値を上回り、両方とも
溶接金属の靱性が低かった。Ｎｏ．１３はＳｉ量が下限
値を下回るために溶接ビード形状が悪く、Ｎｏ．１４は
Ｓｉ量が上限値を上回るために靱性が低かった。Ｎｏ．
１５はＭｎ量が下限値を下回り、Ｎｏ．１６はＭｎ量が
逆に上限値を上回り、両方とも溶接金属の靱性が低かっ
た。Ｎｏ．１７はＣｕ量が下限値を下回り、Ｎｏ．１８
はＣｕ量が逆に上限値を上回り、両方とも溶接金属の靱
性が低かった。Ｎｏ．１９はＮｉ量が下限値を下回り、
Ｎｏ．２０はＮｉ量が逆に上限値を上回り、両方とも溶
接金属の靱性が低かった。
【００４１】また、Ｎｏ．２１はＡｌ量が下限値を下回
るために溶接作業性及び耐気孔性が悪く、一方、Ｎｏ．
２２は逆にＡｌ量が上限値を上回るためにＭｏの添加に
もかかわらず靱性が極めて悪かった。Ｎｏ．２３はＭｇ
量が下限値を下回るために耐気孔性が悪く、Ｎｏ．２４
はＭｇ量が上限値を上回るためにアーク安定性が悪かっ
た。Ｎｏ．２５はＣａ，Ｓｒ，Ｂａの合計量が下限値を
下回り、Ｎｏ．２６は逆に上限値を上回り、両方とも溶
接作業性が悪かった。Ｎｏ．２７はＬｉ量が下限値を下
回るために耐気孔性が悪く、Ｎｏ．２８はＬｉ量が上限
値を上回るためにアーク安定性が悪かった。Ｎｏ．２９
はＦ量が下限値を下回り、Ｎｏ．３０は逆に上限値を上
回り、両方とも溶接作業性が悪かった。
るために溶接作業性及び耐気孔性が悪く、一方、Ｎｏ．
２２は逆にＡｌ量が上限値を上回るためにＭｏの添加に
もかかわらず靱性が極めて悪かった。Ｎｏ．２３はＭｇ
量が下限値を下回るために耐気孔性が悪く、Ｎｏ．２４
はＭｇ量が上限値を上回るためにアーク安定性が悪かっ
た。Ｎｏ．２５はＣａ，Ｓｒ，Ｂａの合計量が下限値を
下回り、Ｎｏ．２６は逆に上限値を上回り、両方とも溶
接作業性が悪かった。Ｎｏ．２７はＬｉ量が下限値を下
回るために耐気孔性が悪く、Ｎｏ．２８はＬｉ量が上限
値を上回るためにアーク安定性が悪かった。Ｎｏ．２９
はＦ量が下限値を下回り、Ｎｏ．３０は逆に上限値を上
回り、両方とも溶接作業性が悪かった。
【００４２】これに対して、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の本
発明例の各セルフシールドワイヤは、溶接作業性、耐気
孔性及び溶接金属の靱性のいずれも良好であった。
発明例の各セルフシールドワイヤは、溶接作業性、耐気
孔性及び溶接金属の靱性のいずれも良好であった。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、溶
接作業性及び耐気孔性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金
属を得ることができるセルフシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤを提供することができ、これによりセ
ルフシールドワイヤの適用拡大を図ることができる。
接作業性及び耐気孔性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金
属を得ることができるセルフシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤを提供することができ、これによりセ
ルフシールドワイヤの適用拡大を図ることができる。
【図１】セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワ
イヤの断面形状の例を模式的に示す図である。
イヤの断面形状の例を模式的に示す図である。
Ｍ…鋼製外皮 ＦＬＸ…フラックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 剛志 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 森本 啓之 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 畑野 等 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E084 AA17 BA03 BA05 BA06 BA10 BA16 BA17 BA18 CA03 CA16 CA21 CA29 DA14 GA03
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにお
いて、ワイヤ全重量に対する重量％で、Ｃ：０．０１〜
０．３０重量％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０重量％、Ｍ
ｎ：０．１〜３．０重量％、Ｃｕ：０．０５〜２．０重
量％、Ｎｉ：０．１〜３．０重量％、Ａｌ：１．５〜
４．０重量％、Ｍｇ：０．５〜２．０重量％、Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａの１種又は２種以上：３．０〜７．０重量％、
Ｌｉ：０．０５〜０．３０重量％、Ｆ：０．５〜３．０
重量％をそれぞれ含有することを特徴とするセルフシー
ルドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 【請求項２】 Ｃ：０．０１〜０．１０重量％、Ｍｎ：
１．０〜２．５重量％、Ｃｕ：０．１〜１．０重量％、
Ｎｉ：１．０〜２．０重量％である請求項１記載のセル
フシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 【請求項３】 下記式(1) で定義される指標ＦＰが０以
上である請求項１又は２記載のセルフシールドアーク溶
接用フラックス入りワイヤ。 ＦＰ＝[C] −0.145 ×[Si]＋0.013 ×[Mn]−0.3 ×[Al] ＋0.196 ×[Ni]＋0.35×[Cu]＋0.393 ……(1) - 【請求項４】 さらに、Ｍｏ：０．００１〜０．２５重
量％を含有するものである請求項１、２又は３記載のセ
ルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06622799A JP4593699B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06622799A JP4593699B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263288A true JP2000263288A (ja) | 2000-09-26 |
| JP4593699B2 JP4593699B2 (ja) | 2010-12-08 |
Family
ID=13309758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06622799A Expired - Lifetime JP4593699B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4593699B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019063870A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | アルミニウム含有溶接電極 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122073A (ja) * | 1992-05-08 | 1994-05-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | セルフシールドワイヤによる立向上進アーク溶接方法 |
| JPH0994695A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Kobe Steel Ltd | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH10180487A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Kobe Steel Ltd | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2000126893A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-09 | Kobe Steel Ltd | セルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤ |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP06622799A patent/JP4593699B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122073A (ja) * | 1992-05-08 | 1994-05-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | セルフシールドワイヤによる立向上進アーク溶接方法 |
| JPH0994695A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Kobe Steel Ltd | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH10180487A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Kobe Steel Ltd | セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2000126893A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-09 | Kobe Steel Ltd | セルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019063870A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | アルミニウム含有溶接電極 |
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|---|---|
| JP4593699B2 (ja) | 2010-12-08 |
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