JP2005046879A - 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの鋼素線 - Google Patents
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Abstract
【課 題】 炭酸ガスを主成分とするシールドガスを用いる炭酸ガスシールドアーク溶接において、常に安定したスプレー移行が得られ、高入熱溶接におけるスパッタ発生の低減のみならず、優れた製造性が得られる溶接用鋼ワイヤの素材となる鋼素線を提供することを目的とする。
【解決手段】 C:0.20質量%以下、Si:2.5質量%以下、Mn:0.25〜3.5 質量%、O:0.0200質量%以下、Ca:0.0050質量%以下、希土類元素: 0.025〜0.050 質量%、P:0.05質量%以下、S:0.025質量%以下を含有し、F=10000×[REM ]×[S]で算出されるF値を6.0以下とする。
【選択図】 なし
Description
[REM ]:鋼素線の希土類元素含有量(質量%)
[S] :鋼素線のS含有量(質量%)
前記した鋼素線の発明では、前記した組成に加えて、Al:0.02〜3.00質量%、Ti:0.02〜0.50質量%およびZr:0.02〜0.50質量%のうちの1種または2種以上を含有することが好ましい。
Cは、溶接金属の強度を確保するのに必要な元素であり、溶融メタルの粘性を低下させて流動性を向上させる効果がある。しかしC含有量が0.20質量%を超えると、溶滴および溶融メタルの挙動が不安定となるのみならず、炭酸ガスシールドアーク溶接に用いた場合の溶接金属の靭性低下を招く。したがって、Cは0.20質量%以下とした。一方、C含有量を過剰に減少させると溶接金属の強度を確保できない。そのため、 0.003〜0.20質量%とするのが好ましい。なお、0.01〜0.10質量%が一層好ましい。
Siは、脱酸作用を有し、溶融メタルの脱酸に有効な元素である。 2.5質量%を超えると、溶接金属の靱性が著しく低下する。したがって、Siは2.5 質量%以下の範囲内を満足する必要がある。さらに正極性(すなわち溶接用鋼ワイヤをマイナス極)の炭酸ガスシールドアーク溶接におけるアークの広がりを抑え、溶滴の移行回数を増大させるためには、0.25質量%以上が望ましい。そのため、0.25〜2.5 質量%とするのが好ましい。
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有し、炭酸ガスシールドアーク溶接における溶融メタルの脱酸のためには不可欠な元素である。Mn含有量が0.25質量%未満では、溶融メタルの脱酸が不足し、溶接金属にブローホールが発生する。一方、 3.5質量%を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Mnは0.25〜3.5 質量%の範囲内を満足する必要がある。なお、溶融メタルの脱酸を促進し、ブローホールを防止するためには、0.45質量%以上が望ましい。そのため、0.45〜3.5 質量%とするのが好ましい。
Oは、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接において溶接用鋼ワイヤの先端に懸垂した溶滴に発生するアーク点を不安定にし、溶滴を微細化する作用がある。しかし、O含有量が 0.0200質量%を超えると、正極性の高電流溶接におけるアークの安定化というREM 添加の効果が損なわれ、溶滴の揺動が増大してスパッタが多量に発生する。またOは、鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階で REMと激しく反応してスラグを形成する作用を有しており、O含有量が0.0200質量%を超えると、REM の歩留りが著しく低下する。したがって、Oは0.0200質量%以下とした。ただし、O含有量が0.0010質量%未満では、O添加の効果は充分に得られない。したがって、 0.0010〜0.0200質量%が好ましく、さらに0.0010〜0.0050質量%が一層好ましい。
REM は、製鋼および鋳造時の硫化物の中央偏析を抑制し、その形態をフィルム状から球状に変化させることで、鋼材板厚方向の靱性改善のために有効な元素である。正極性(すなわち溶接用鋼ワイヤをマイナス極)の炭酸ガスシールドアーク溶接においては、溶滴移行を安定化するために不可欠な元素である。REM 含有量が 0.025質量%未満では、アークの安定化が十分ではなく、スプレー移行とグロビュール移行が混在した不安定な移行形態となる。しかしREM 硫化物は加工における延性が乏しく、REM含有量が0.050質量%を超えると、粗大な硫化物による鋼素線に表面欠陥が発生するばかりでなく、硫化物が不均一に分散することに起因して溶滴移行が不安定になる。また、後述するAl,Ti,Zrと結合して、さらに粗大な複合硫化物を形成しやすい。したがって、REM は 0.025〜0.050 質量%の範囲内を満足する必要がある。
Pは、鋼の融点を低下させるとともに、電気抵抗率を向上させ、溶融効率を向上させる元素である。さらに正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接において、溶滴を微細化し、アークを安定化する作用も有する。しかしP含有量が0.05質量%を超えると、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接において溶融メタルの粘性が著しく低下し、アークが不安定となり、小粒のスパッタが増加する。また、溶接金属の高温割れを生じる危険性が増大する。したがって、Pは0.05質量%以下とした。なお、好ましくは0.03質量%以下である。一方、 鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階でPを低減するためには長時間を要するので、生産性向上の観点から 0.002質量%以上が望ましい。そのため、 0.002〜0.03質量%とするのが好ましい。
Caは、製鋼および鋳造時に不純物として溶鋼に混入したり、あるいは伸線加工時に不純物として鋼素線に混入する。正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接では、Ca含有量が0.0050質量%を超えると、高電流溶接におけるアークの安定化というREM 添加の効果が損なわれる。したがって、Caは0.0050質量%以下とするのが好ましい。
Sは、溶融メタルの粘性を低下させ、溶接用鋼ワイヤの先端に懸垂した溶滴の離脱を促進し、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接においてアークを安定化する。しかしS含有量が0.020質量%を超えると、粗大なREM 硫化物を形成し、偏析に起因して表面の凹凸により鋼素線の歩留りを著しく低下させる。したがって、Sは0.020質量%以下とした。なお、好ましくは0.015質量%以下である。一方、 鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階でSを低減するためには長時間を要するので、生産性向上の観点から 0.001質量%以上が望ましい。そのため、 0.001〜0.015質量%とするのが好ましい。
[REM ]:鋼素線の希土類元素含有量(質量%)
[S] :鋼素線のS含有量(質量%)
F値が6.0を超えると、REM とSとが結合して粗大なREM 硫化物を形成し、その偏析に起因して鋼素線の歩留りを著しく低下させるとともに、鋼素線長手方向の REM分布が不均一になり、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接においてアークの安定化を阻害する。鋼素線の表面に凹凸を生じて、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接においてアークの安定化を阻害する。
Cr,Ni,Mo,Cu,B,Mgは、いずれも溶接金属の強度を増加し、耐候性を向上させる元素である。これらの元素の含有量が微少である場合は、このような効果は得られない。一方、過剰に添加すると、溶接金属の靭性の低下を招く。したがって、Cr,Ni,Mo,Cu,B,Mgを含有する場合は、Cr:0.02〜3.0 質量%,Ni:0.05〜3.0 質量%,Mo:0.05〜1.5 質量%,Cu:0.05〜3.0 質量%,B:0.0005〜0.015 質量%,Mg: 0.001〜0.2 質量%の範囲内を満足するのが好ましい。
Nb,Vは、いずれも溶接金属の強度,靭性を向上し、アークの安定性を向上させる元素である。これらの元素の含有量が微少である場合は、このような効果は得られない。一方、過剰に添加すると、溶接金属の靭性の低下を招く。したがって、Nb,Vを含有する場合は、Nb: 0.005〜0.5 質量%,V: 0.005〜0.5 質量%の範囲内を満足するのが好ましい。
Claims (2)
- 炭酸ガスシールドアーク溶接に使用する溶接用鋼ワイヤの鋼素線であって、C:0.20質量%以下、Si:2.5 質量%以下、Mn:0.25〜3.5 質量%、O:0.0200質量%以下、Ca:0.0050質量%以下、希土類元素: 0.025〜0.050 質量%、P:0.05質量%以下、S:0.020質量%以下を含有し、下記の (1)式で算出されるF値が6以下であることを特徴とする炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの鋼素線。
F=10000×[REM ]×[S] ・・・ (1)
[REM ]:鋼素線の希土類元素含有量(質量%)
[S] :鋼素線のS含有量(質量%) - 前記鋼素線が、前記組成に加えて、Al:0.02〜3.00質量%、Ti:0.02〜0.50質量%およびZr:0.02〜0.50質量%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの鋼素線。
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