JP2002035988A - 溶接ワイヤ及びこれを用いた溶接方法 - Google Patents

溶接ワイヤ及びこれを用いた溶接方法

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JP2002035988A
JP2002035988A JP2000226926A JP2000226926A JP2002035988A JP 2002035988 A JP2002035988 A JP 2002035988A JP 2000226926 A JP2000226926 A JP 2000226926A JP 2000226926 A JP2000226926 A JP 2000226926A JP 2002035988 A JP2002035988 A JP 2002035988A
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stainless steel
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welding wire
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Keigo Inui
圭吾 乾
Yasuyuki Tsukahara
康行 塚原
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温強度に優れ、耐溶接割れ性が良好な溶接
ワイヤ及びその溶接方法を提供する。 【解決手段】 重量基準で、C≦0.015%,Si:
0.9〜l.5%,Mn≦1.0%,P≦0.030
%,S≦0.010%,Cr:15.0〜25.0%,
Mo:0.3〜2.0%,Nb≦0.50%,N≦0.
02%,Ca≦0.002%であり、残部が実質的に不
可避的不純物およびFeからなる高温強度および耐溶接
割れ性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤを
用いてフェライト系ステンレス鋼材をマグ若しくはミグ
溶接法により溶接することを特徴とする溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の排気
系部品の溶接に用いて好適な高温強度および耐溶接割れ
性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤ及びこ
れを用いた溶接方法である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来自
動車の排気系部品としての特に触媒コンバータシェル即
ち触媒の作用で排ガスを浄化する触媒コンバータの外殻
体は半体をプレス加工にて成形した上一対の半体を合せ
て溶接接合することで構成し、そのシェルに対して排気
管を別途に溶接接合している。又エキゾーストマニホー
ルドについても排気管を別途溶接接合している。これら
の部位は自動車エンジンの熱効率アップに伴い高温強度
の優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤが強く要
望され始めている。触媒コンバータシェル及びエキゾー
ストマニホールドを溶接して構成する際その一部の溶接
方法としてマグ若しくはミグ溶接手法を用いている。
【0003】従来、これらの溶接に当たってJlS Y
0430に準じたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイ
ヤが使用されてきた。
【0004】ここでJlS Y 0430に準じたフェ
ライト系ステンレス鋼溶接ワイヤの代表的な合金組成は
以下の通りである。 C=0.02%,Si=0.47%,Mn=0.42
%,P=0.021% S=0.012%,Cr=16.80% しかしながらこのフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤ
を用いた溶接では高温強度が不十分であることが考えら
れる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
事情を背景としてなされたものである。本願の発明は、
溶接ワイヤの組成を重量基準で、C≦0.015%,S
i:0.9〜l.5%,Mn≦l.0%,P≦0.03
0%,S≦0.010%,Cr:15.0〜25.0
%,Mo:0.3〜2.00%,N≦0.02%,Ca
≦0.002%であり、残部が実質的にFeから成る組
成としたことを特微とする(請求項1)
【0006】請求項2は溶接方法に係るもので、重量基
準で、C≦0.015%,Si:0.9〜l.5%,M
n≦1.0%,P≦0.030%,S≦0.010%,
Cr:15.0〜25.0%,Mo:0.3〜2.0
%,Nb≦0.50%,N≦0.02%,Ca≦0.0
02%であり、残部が実質的に不可避的不純物およびF
eからなる高温強度および耐溶接割れ性に優れたフェラ
イト系ステンレス鋼溶接ワイヤを用いてフェライト系ス
テンレス鋼材をマグ若しくはミグ溶接法により溶接する
ことを特徴とする。
【0007】請求項3の溶接方法は、前記フェライト系
ステンレス鋼材が重量基準でC≦0.030%,Si≦
1.0%,Mn≦l.0%,P≦0.040%,S≦
0.030%,Cr:10.00〜20.00%,Ni
≦0.30%,Mo≦2.00%,Ti≦0.40%,
Nb≦0.70%,V≦0.30%,Ca≦0.002
%であり、残部が実質的にFeから成る組成であるフェ
ライト系ステンレス鋼材である請求項2記載の溶接方法
である。
【0008】本発明は、上記のJlS Y 0430に
準じたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤを用いた場
合よりも、高温強度および耐溶接割れ性に優れる溶接金
属を与えるフェライト系ステンレス鋼溶接材料を提供す
ることを目的とする。
【0009】そこで本発明者等は、耐溶接割れ性に優
れ、かつ溶接金属の高温強度を高めることを目的に溶接
ワイヤ中のMoを種々の量で含有させたところ、C≦
0.015%,Si:0.9〜l.5%,Mn≦1.0
%,P≦0.030%,S≦0.010%,Cr:1
5.0〜25.0%,Nb≦0.50%,N≦0.02
%,Ca≦0.002% これらの成分に質量%においてMoを0.3〜2.0%
添加することで高温での強度および延性に優れかつ溶接
割れを良好に抑制できることが分かった。
【0010】上記溶接ワイヤはフェライト系ステンレス
鋼材のマグ若しくはミグ溶接に適用して好適なものであ
り(請求項2)、特に好適なのは重量基準でC≦0.0
30%,Si≦l.0%,Mn≦1.0%,P≦0.0
40%,S≦0.03%,Cr:l0.00〜20.0
0%,Ni≦0.30%,Mo≦2.00%,Ti≦
0.40%,Nb≦0.70%,V≦0.30%,Ca
≦0.002%,であり、残部が実質的にFeから成る
組成フェライト系ステンレス鋼材の溶接への適用である
(請求項3)。
【0011】次に本発明の溶接ワイヤ及びフェライト系
ステンレス鋼材の各成分の限定理由を以下に詳述する。 <溶接ワイヤ> C:≦0.015% Cは溶接部の強度を向上させる作用を有するものの、C
含有量が多すぎるとマルテンサイトを生成して硬さが過
大となり、浴接割れを発生する恐れがあるので、0.0
15%以下とする。
【0012】Si:0.9〜l.5% Siは0.9%以上で有効に耐溶接割れ性を向上させる
ものの、Si含有量が多すぎると靱性が劣化するので
l.5%以下とする。また、耐溶接性を特に考慮する場
合は1.0%を超える量含有することが好ましい。
【0013】Mn:≦1.0% Mnはステンレス鋼の溶製時において脱酸剤として作用
する元素であるので脱酸に有効な量を含有させることが
望ましいが、多すぎると耐食性や耐酸化性を低下させる
のでl.0%以下とする。
【0014】P:≦0.030% P含有量が多いと溶接割れを生じ易くなるとともに、溶
接部の靭性を劣化させることとなるので0.030%以
下とする。
【0015】S:≦0.010% S含有量が多いと溶接割れを生じ易くなるとともに、溶
接部の靭性を劣化させたり耐食性を低下させるので0.
010%以下とする。
【0016】Cr:15.0〜25.0% Crはフェライト系ステンレス鋼の基本成分であり、溶
接部の強度を高めるとともに耐食性並びに耐酸化性を椎
保する上で15.0%以上必要である。しかしながらあ
まり多く添加しても効果の向上はさほど得られず、却っ
て歩留りを抵下させてコストの上晃をもたらすため2
5.0%以下とする。
【0017】N:≦0.02% N含有量が多いと耐溶接割れ性を低下させるとともに溶
接部の靭性を劣化させるので0.02%以下とする。
【0018】Ca:≦0.002% Caは溶製上含有させるが、その量が多いとアーク安定
性を抵下させるので0.002%以下とする。
【0019】Nb:≦0.50% Nbは溶接金属の結晶粒の微細化を促進するため必要な
元素である。より好ましくは、Nb:0.1〜0.50
%が望ましい。
【0020】Mo:0.30〜2.00% Moはマトリックスを強化するために有効な元素であ
る。但し2.0%を超えた場合、溶接部の延性を劣化さ
せるので2.0%以下とする。
【0021】<フェライト系ステンレス鋼材> C:≦0.030% Cは材科の強度を向上させる作用を有するものの、C含
有量が多すぎるとマルテンサイトを生成して硬さが過大
となり、割れが発生する恐れがあるので0.030%以
下とする。
【0022】Si:≦1.0% Siはステンレス鋼の溶製時において脱酸剤として作用
する元素であるため、脱酸に必要な量を含有させること
が望ましいが、多すぎると靭性が劣化するのでl.0%
以下とする。
【0023】Mn:≦1.5% Mnはステンレス鋼の溶製時において脱酸剤として作用
する元素であるため脱酸に必要な量を含有させることが
望ましいが、多すぎると耐食性や耐酸化性を低下させる
ので1.0%以下とする。
【0024】P:≦0.040%、S:≦0.030% これら元素は、含有量が多いと溶接割れを生じ易くなる
とともに耐食性も低下するので、Pについては0.04
0%以下,Sについては0.030%以下とする。
【0025】Cr:10.00〜20.00% Crはフェライト系ステンレス鋼の基本成分であり、強
度を高めるとともに耐食性並びに耐酸化性を確保する上
で、10.00%以上必要てある。しかしながらあまり
多く添加しても効果の向上はさほど得られず、却って、
歩留りを低下させてコストの上昇:をもたらすため、2
0.00%以下とする。
【0026】Mo:≦2.00% Moは強度確保の上で必要であるが、2.00%を超え
て添加してもその添加に見合った効果が得られないた
め、上限を2.00%とする。
【0027】Ni:≦0.30%,V:≦0.30%,
Nb:≦0.70%,Ti:≦0.40% これらの成分は耐孔食性を改善するが、過剰に添加して
も更なる向上はさほど得られないため、それぞれの上限
値を上記値とする。
【0028】Ca:≦0.002% Caは溶製上含有されるが、その量が多いと溶接を行う
際ア一ク安定性を低下させるので、0.002%以下と
する。
【0029】
【実施例】次に、本発明の実施例について、本願特許請
求の範囲から外れる比較例と比較し説明する。下記第1
表は実施例及び比較例に係る溶接ワイヤの組成を示す。
【0030】
【第1表】表1 溶接ワイヤの化学成分(重量%)
【0031】この第1表に示す組成の心線(1.2mm
径)を製作し、JIS Z 3111に規定する溶着金
属の引張試験を実施した。更に第1表に示すワイヤを用
いてJIS Z 3153に規定するT型溶接割れ試験
を行った。
【0032】具体的には図1に示しているように板厚1
2mmの母材12,14をT型に配置して先ず拘束用の
溶接1Sを行い、次いで図中矢印で示す方向に10kg
の荷重を母材14に加えた状態で試験溶接2Sを行っ
た。尚、溶接条件を下記に示す。割れ評価は浸透探傷試
験で行い、全ての母材で割れがないものを○とした。
【0033】溶接条件 使用母材:表2に示す化学組成の10鋼種を用いた シールドガス=Ar+20%Co2 溶接電流=200A アーク電圧:20V 溶接速度:l S−40cm/min,2S−50cm
/min
【0034】
【第2表】表2 母材の化学成分(重量%)
【0035】表3に引張試験及び溶接割れ試験の結果を
示す。
【0036】表3 引張試験と溶接割れ試験結果
【0037】この第3表の結果に表われているように、
本発明例の溶接ワイヤ1〜8により溶接した場合は、溶
接金属の高温(950℃)引張試験の強度及び伸びのい
ずれも十分に高い値が得られた。これに対し、各組成が
本願特許請求の範囲で示した組成範囲から外れている比
較例、溶接ワイヤ9〜13は、高温(950℃)引張り
試験の強度又は伸びの少なくとも一方が低く、十分な性
能が得られない。
【0038】さらに第1表の結果の現れているように本
発明例の溶接ワイヤは表2の何れの母材の溶接に際して
も良好な結果が得られている。一方、比較例の溶接ワイ
ヤ9,12では一部に溶接による割れの発生が認められ
た。
【0039】またこの結果はMIG溶接によるものであ
るが、本発明はこれに限らず、MAG溶接及びTIG溶
接及びサブマージアーク溶接にも適用可能であり、実際
にこれらの溶接方法に適用して同様の有効の結果が得ら
れた。
【0040】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示である。例えば本発明は上記触媒コンパー
タシエル以外の排気系部晶の溶接に際して、或いはかか
る排気系部品以外のものの溶接にも適用可能であるなど
その主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態
様で実施可能である。
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明によれば高温強度に
優れ、耐溶接割れ性が良好な溶接ワイヤを提供すること
ができる。而してこの溶接ワイヤは特にフェライト系ス
テンレス鋼材の溶接に用いた場合において特に効果が高
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における溶接性評価試験の方法
の説明図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量基準で、C≦0.015%,Si:
    0.9〜l.5%,Mn≦1.0%,P≦0.030
    %,S≦0.010%,Cr:15.0〜25.0%,
    Mo:0.3〜2.0%,Nb≦0.50%,N≦0.
    02%,Ca≦0.002%であり、残部が実質的に不
    可避的不純物およびFeからなる高温強度および耐溶接
    割れ性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤ。
  2. 【請求項2】 重量基準で、C≦0.015%,Si:
    0.9〜l.5%,Mn≦1.0%,P≦0.030
    %,S≦0.010%,Cr:15.0〜25.0%,
    Mo:0.3〜2.0%,Nb≦0.50%,N≦0.
    02%,Ca≦0.002%であり、残部が実質的に不
    可避的不純物およびFeからなる高温強度および耐溶接
    割れ性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤを
    用いてフェライト系ステンレス鋼材をマグ若しくはミグ
    溶接法により溶接することを特徴とする溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記フェライト系ステンレス鋼材が重量
    基準で、C≦0.030%,Si≦l.0%,Mn≦
    l.0%,P≦0.040%,S≦0.030%,C
    r:10.00〜20.00%,Ni≦0.30%,M
    o≦2.00%,Ti≦0.40%,Nb≦0.70
    %,V≦0.30%,Ca≦0.002%であり、残部
    が実質的に不可避的不純物およびFeからなる組成のフ
    ェライト系ステンレス鋼材である請求項2記載の溶接方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009214171A (ja) * 2008-03-13 2009-09-24 Nisshin Steel Co Ltd 亜鉛系合金めっき鋼材の溶接方法
JP2014046358A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 溶接性に優れる高耐熱、高耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤ
CN115287544B (zh) * 2022-08-24 2023-10-31 浙江青山钢铁有限公司 一种具有优异焊接性能的软磁不锈钢盘条及其制造方法

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