JP2015150586A - Fms鋼用溶接ワイヤおよび溶接継ぎ手 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学組成成分として、Cr、Ni、Mn、Mo、Si、AlおよびCを含有し、残部がFeおよび不可避成分からなるものであり、かつmass%で示した化学組成成分の含有量が、次式1で規定されるCr当量および次式2で規定されるNi当量で示されるシェフラー型組織図における点P(18.71,10.05)、点Q(17.12,7.46)および点R(7.80,2.68)の3点で囲まれる領域の範囲内に入る。式1:Cr当量=(mass%Cr)+(mass%Mo)+1.5×(mass%Si)+0.5×(mass%Nb)、式2:Ni当量=(mass%Ni)+30×(mass%C)+0.5×(mass%Mn)
【選択図】図3
Description
式1
Cr当量(Creq)=(mass%Cr)+(mass%Mo)+1.5×(mass%Si)+0.5×(mass%Nb)
式2
Ni当量(Nieq)=(mass%Ni)+30×(mass%C)+0.5×(mass%Mn)
Cr当量(Creq)=(mass%Cr)+(mass%Mo)+1.5×(mass%Si)+0.5×(mass%Nb)
式2
Ni当量(Nieq)=(mass%Ni)+30×(mass%C)+0.5×(mass%Mn)
Mn:27.5%以上28.4%未満
Si: 2.0%以上10.0%未満
を含有し、付加的に、
Cr:0%以上12.0%未満
Ni:0%以上4.0%未満
Al:0%以上10.0%未満
の含有が許容され、
残部:Feおよび不可避的不純物元素
が例示される。
C:0.11
Si:0.23
Mn:1.39
P:0.012
S:0.003
V:0.05
残部:Feおよび不可避的不純物元素
である。
FMS鋼―FMS鋼の突き合わせ溶接継ぎ手、およびFMS鋼―HT780鋼の突き合わせ溶接継ぎ手に関し、溶接時の希釈率が30%である場合に、溶接金属がFA凝固モードとなる開発溶接ワイヤ1を試作した。その化学組成を表6に示した。開発溶接ワイヤ1の化学組成に基づく点座標(Creq,Nieq)は、図3に示したシェフラー型組織図の点P、点Qおよび点Rで囲まれる領域内に入る。
溶接金属の強度を調べるために、溶接金属からJIS Z 3121 1A号試験片を切り出し、室温での引張試験を行った。その結果を表7に示した。また、比較のために、FA凝固モードで凝固したが、点座標(Creq,Nieq)で示される化学組成が、図3に示した直線kよりも右側にプロットされる比較溶接ワイヤ1および2を試作した。その化学組成を表6に併せて示した。これらの比較溶接ワイヤ1および2を使用し、実施例1と同様に、板厚16mm、60°のV開先で、シールドガスにAr+2%O2混合ガスを用いたMIG溶接を行った。得られた溶接継ぎ手における溶接金属の引張試験を行った。その結果を表7に併せて示した。
溶接金属の引張強度に及ぼすδフェライト相の体積率の影響を調べた。開発溶接ワイヤ1と比較溶接ワイヤ1を使用し、板厚16mm、60°Vの開先で、シールドガスにAr+2%O2混合ガスを用いたMIG溶接を行い、溶接金属から平行部の長さ1mm、幅1mm、厚み0.5mm微小引張試験片を切り出した。δフェライト相の体積率が0%、10%、30%、51%、63%、72%および90%になる微小引張試験片に対して、室温において引張試験を行った。微小引張試験片のδフェライト相の体積率の測定値と微小引張試験を行った結果は表2に示したとおりである。なお、表2には、FMS鋼とHT780鋼について微小引張試験を行った結果を併せて示した。また、引張強度とδフェライト相の体積率の関係は図4に示したとおりである。微小試験片の引張強度は、δフェライト相の体積率の増加にともない、約900MPaから500MPaまで減少し、δフェライト相の体積率が72%を超えると、母材であるFMS鋼の引張強度未満で破断した。
溶接継ぎ手の強度を調べるために、開発溶接ワイヤ1(試験体番号3)と比較溶接ワイヤ1(試験体番号7)について、板厚16mm、60°のV開先で、シールドガスにAr+2%O2混合ガスを用いたMIG溶接を行い、溶接金属の化学組成を調べた。溶接部の断面は図6に示したとおりである。溶接部の1層目を領域1、2層目を領域2、3層目を領域3、4層目領域4、5層目を領域5として、各領域1〜5における溶接金属の化学組成を分析した。その結果を表8に示した。開発溶接ワイヤ1(試験体番号3)では、すべての領域1〜5でδフェライト相の体積率が3%以下であった。また、表3に示したように、引張試験において溶接継ぎ手は、母材であるFMS鋼で破断した。これに対し、比較溶接ワイヤ1(試験体番号7)では、δフェライト相の体積率が72%以上となる領域が存在した。表3に示したように、引張試験において溶接継ぎ手は、溶接金属で破断した。
開発溶接ワイヤ1、比較溶接ワイヤ1および比較溶接ワイヤ2を使用し、板厚16mm、60°のV開先で、シールドガスにAr+2%O2混合ガスを用いたMIG溶接を行い、FMS鋼―FMS鋼の溶接継ぎ手とFMS鋼―HT780鋼の溶接継ぎ手とを作製した。これらの溶接継ぎ手について応力振幅一定条件における疲労試験を行った。その結果を表9に示した。FMS鋼―FMS鋼の溶接継ぎ手とFMS鋼―HT780鋼の溶接継ぎ手との両方において、応力振幅±387MPaにおける疲労寿命がFMS鋼と同等の12000回以上になるのは、開発溶接ワイヤ1を使用して溶接した溶接継ぎ手のみであった。
Claims (5)
- Mnを28mass%含有するFe―Mn―Si三元合金であるFMS鋼同士の溶接、およびFMS鋼と590MPa以上の引張強度を有する建築用高強度鋼との溶接の両方に用いられる溶接ワイヤであって、
この溶接ワイヤは、化学組成成分として、Cr、Ni、Mn、Mo、Si、AlおよびCを含有し、残部がFeおよび不可避成分からなるものであり、かつ
mass%で示した化学組成成分の含有量が、次式1で規定されるCr当量(Creq)および次式2で規定されるNi当量(Nieq)で示されるシェフラー型組織図における点P(18.71,10.05)、点Q(17.12,7.46)および点R(7.80,2.68)の3点で囲まれる領域の範囲内に入る(ここで、点座標は(Creq,Nieq)である)ことを特徴とする溶接ワイヤ。
式1
Cr当量(Creq)=(mass%Cr)+(mass%Mo)+1.5×(mass%Si)+0.5×(mass%Nb)
式2
Ni当量(Nieq)=(mass%Ni)+30×(mass%C)+0.5×(mass%Mn) - Mnを28mass%含有するFe―Mn―Si三元合金であるFMS鋼同士、またはFMS鋼と、590MPa以上の引張強度を有する建築用高強度鋼とが、請求項1に記載の溶接ワイヤによって溶接されていることを特徴とする溶接継ぎ手。
- 溶接金属のδフェライトの体積率が72%以下であり、かつ溶接金属の引張強度が660MPa以上であることを特徴とする請求項2に記載の溶接継ぎ手。
- 応力振幅±387MPaにおける疲労寿命がFMS鋼と同等の12000回以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の溶接継ぎ手。
- 溶接金属のシャルピー衝撃値が−20℃以上で100J以上であることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の溶接継ぎ手。
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