JP2628754B2

JP2628754B2 - Ｃｒ系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP2628754B2
Application number: JP17537089A
Authority: JP
Inventors: 恒司小川; 剛志黒川; 房樹輿石
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH0342195A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はCr系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
ヤに係り、更に詳しくは、優れた溶接作業性（特に良好
なスラグ剥離性）を有し、また優れた耐割れ性と靭性を
持つ溶着金属が得られ、ガスシールドアーク溶接用とし
て適するCr系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ
に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）高能率な施工の要求から、溶接の自動、半自動化が進
み、フラックス入りワイヤは溶接作業性が優れていると
いう特徴より、近年、特にその需要が増加している。

その中で、オーステナイト系ステンレス鋼（Cr−Niス
テンレス鋼）用やCr系ステンレス鋼用の溶接材料のフラ
ックス入りワイヤ化も進んできている。

しかしながら、Cr系ステンレス鋼用溶接材料のフラッ
クス入りワイヤ化は、その施工の難しさなどから遅れて
いるのが現状である。

すなわち、Cr系ステンレス鋼は拡散性水素に起因する
定温割れ感受性が高いため、一般にオーステナイト系ス
テンレス鋼に比べて溶接施工が困難である。その中で
も、Nbを添加して組織のフェライト相を安定化させた溶
接材料は、溶接金属の硬さが低く、低温割れを起こしに
くいものの、このNb添加はスラグの焼付きを助長し、ス
ラグの剥離性を劣化させるため、特に良好な溶接作業性
が要求されるフラックス入りワイヤでは問題となる。ま
た、被覆アーク溶接棒に比べるとフラックス入りワイヤ
の使用電流は高く、溶接入熱が大きくなるため、更にス
ラグの焼付きが発生し易いといえる。

一方、Nbを添加して組織のフェライト相を安定させた
溶接金属では、結晶粒が粗大化すると、著しく靭性を劣
化させる。フラックス入りワイヤにより得られる溶接金
属は、被覆アーク溶接やTIG溶接により得られる溶接金
属よりも、溶接入熱が大きいために結晶粒が粗大化し易
く、また含有する酸素量も高くなるため、靭性も問題と
なっている。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、Cr系ステンレス鋼用の溶接材料と
して、優れた溶接作業性、特にスラグ剥離性を有し、ま
た優れた耐割れ性と或いは更に優れた靭性を持った溶接
金属が得られるフラックス入りワイヤを提供することを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段）かゝる目的を達成するため、本発明者は、種々の組成
成分のフラックス入りワイヤについて鋭意研究を重ねた
結果、特に金属外皮又はフラックス中にNbを添加する場
合、併せて金属弗化物を所定量含有させ、更にフラック
ス成分を規制することにより可能であることを見い出
し、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明に係るCr系ステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤは、要するに、ワイヤ全重量に対して
Cr:10〜35％及びNb:0.3〜1.2％と、必要に応じて更にC:
0.01〜0.12％、Al:0.05〜２％、Ti:0.05〜２％及びN:0.
02〜0.06％を含み、かつ、フラックスとして、ワイヤ全
重量に対してTiO₂:1〜８％及びSiO₂:0.2〜４％と、金属
弗化物をＦ量換算にてF/Nb≧0.2、Ｆ≦1.5％を満足する
ように含むフラックスを用いたことを特徴とするもので
ある。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）前述の如く、本発明に係るCr系ステンレス鋼溶接用フ
ラックス入りワイヤは、ワイヤ全重量に対して、金属外
皮又はフラックス中に所定量のCrとNbを添加することを
必須とし、必要に応じて更に所定量のＣ、Al、Ti及びＮ
を添加すること、かつ、フラックスとして所定量のTi
O₂、SiO₂及び金属弗化物（Ｆ換算）を含むものを用いる
ものである。

Cr: Crは耐食性に対して効果のある元素で、10％以上の添
加で特に良好となる。しかし、35％を超えると著しく靭
性が劣化するので、Crは10〜35％とする。なお、Crは金
属外皮及びフラックスのどちらにも添加でき、フラック
スに添加するときはCr粉、Fe−Cr粉などの形で添加でき
る。

Nb: Cr系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、Nbを添加すると、前述の如くその溶接金属組織のフ
ェライト相が安定してマルテンサイト相の析出が抑制さ
れ、溶接金属の硬さが低くなり、耐割れ性が向上する。
その効果はNbを0.3％以上添加することにより達成され
る。しかし、1.2％を超えて添加すると、フェライト結
晶粒が粗大化し、靭性が著しく劣化する。なお、Nbの添
加は、前述の如く僅かな量でもスラグ焼き付きを助長
し、スラグ剥離性を劣化させるが、後述の金属弗化物の
添加により対処できる。

したがって、Nb量は0.3〜1.2％とする。なお、NbはFe
−Nbなどの形で殆どフラックスから添加される。

金属弗化物：本発明者が種々の実験を進めて行く中で、金属弗化物
のフラックスへの添加が前述のNb添加によるスラグの焼
付き防止に非常に効果のあることがわかった。すなわ
ち、金属弗化物の添加量がＦ換算にしてF/Nb≧0.2を満
足することによって効果を現れる。しかし、Ｆ換算にし
て1.5％よりも多く添加すると、スパッタ発生が多くな
り、溶接作業性を著しく劣化させる。

なお、金属弗化物の添加効果はその種類によらず同様
であり、例えば、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗
化リチウム、けい素化ナトリウム、けい弗化カリなどが
挙げられる。この中でけい弗化ナトリウムは特にアーク
の安定性を高め、溶接作業性を良好にする。

TiO₂: TiO₂は主としてスラグ形成剤として働き、溶接金属を
大気の酸化から保護し、またビード形状を良好にする。
その量は１〜８％が適当である。しかし、１％未満では
その効果がなく、また８％を超えて添加するとスラグの
粘性が著しく上昇し、融合不良などの溶接欠陥が発生し
易くなる。

SiO₂: SiO₂も主としてスラグ形成剤として働き、またビード
形状を良好にする。その量は0.2〜４％が適当である。
しかし、0.2％未満ではその効果がなく、また４％を超
えて添加するとスラグの粘性が上昇し、融合不良などの
溶接欠陥が発生し易くなる。

以上の構成により、溶接作業性が良好で、且つ組織の
フェライト相が安定し、耐割れ性に優れた溶接金属を得
ることができる。

更には、以下に示す成分（任意添加）の適量を金属外
皮又はフラックスに添加することにより、靭性が著しく
優れた溶接金属を得ることができる。

C: Ｃはマルテンサイト形成元素であるが、0.01％未満で
は結晶粒度が大きくなり、靭性を劣化させ、また0.12％
を超えて添加すると、マルテンサイト相が析出し易くな
り、耐割れ性を劣化させるので、Ｃ量は0.01〜0.12％と
する。なお、Ｃは金属外皮及びフラックスのどちらにも
添加できるが、フラックスに添加するときには高ＣのMn
及び炭化クロムなどの形で添加できる。

Al: Alを添加すると結晶粒が微細化され、靭性が改善す
る。しかし、0.05％未満ではその効果がなく、また２％
を超えて添加するとスパッタの発生が多くなり、溶接作
業性を著しく劣化させるので、Al量は0.05〜２％とす
る。なお、Alは金属外皮及びフラックスのどちらにも添
加できるが、フラックスに添加するときはAl粉、Fe−Al
粉などの形で添加できる。

Ti: Tiは結晶粒を微細化し、靭性を改善する。しかし、0.
05％未満ではその効果がなく、また２％を超えて添加す
ると逆に結晶粒が粗大化し、靭性が劣化するので、Ti量
は0.05〜２％とする。なお、Tiは金属外皮及びフラック
スのどちらにも添加できるが、フラックスに添加すると
きは主にFe−Ti粉などの形で添加できる。

N: Ｎは結晶粒を微細化し、靭性を改善する。しかし、0.
02％未満ではその効果がなく、また0.06％を超えて添加
するとブローホールの発生が起こり、耐気孔性が劣化す
るので、Ｎ量は0.02〜0.06％とする。なお、Ｎは金属外
皮及びフラックスのどちらにも添加できるが、フラック
スに添加するときは主に窒化クロムなどの形で添加でき
る。

なお、金属外皮としては、軟鋼及び409、410、430系
のCr系ステンレス鋼などが使用できる。

フラックス入りワイヤの断面形状は、第１図に示すよ
うな形状を一例として、適宜の断面形状とすることがで
き、またワイヤ径、フラックス充填率等々は特に制限さ
れない。

勿論、適用するCrステンレス鋼としては各種成分系、
組成のものが可能なことは云うまでもない。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表及び第２表に示す組成のフラックス入り供試ワ
イヤを準備し、以下に説明する要領並びに評価基準にて
溶接作業性、耐割れ性、Ｘ線性能、靭性の評価を行っ
た。それらの結果を第１表及び第２表に併記する。

溶接作業性 SUS410鋼板（20mm厚）上に第３表に示す条件でビード
オンプレートの溶接を行い、溶接作業性を評価した。な
お、シールドガスの種類は第３表に示すように２種類で
あるが、溶接作業性の評価結果は同等の傾向であった。

耐割れ性、Ｘ線性能、靭性 JIS Ｚ 3323（ステンレス鋼アーク溶接フラックス
入りワイヤ）に準じ、SM41B試験板の開先内を供試ワイ
ヤにて３層バタリング（溶接条件：第２表、但し、シー
ルドガスは100％CO₂のみ）したもので溶接金属を作成
し、試験を実施した。耐割れ性についてはミクロ組織観
察により評価し、Ｘ線性能についてはJIS Ｚ 3106に
準じて試験を行い、靭性についてはシャルピー衝撃試験
で評価した。それぞれの評価基準を第４表に示す。

第１表及び第２表において、No.1〜No.9は比較例、N
o.10〜No.31は本発明例であり、以下の如く考察され
る。

比較例No.1は、Nbが不足しているため、組織にマルテ
ンサイト相が析出しており、耐割れ性が劣っている。ま
た、比較例No.2は、Nbが過剰なため、フェライト粒が粗
大化し、靭性が劣っている。

比較例No.3は、TiO₂が不足しているため、スラグの被
りが悪くなり、溶接作業性に劣り、またビード形状も悪
い。また比較例No.4は、TiO₂が過剰なため、融合不良が
発生し、Ｘ線性能が劣っている。

比較例No.5は、金属弗化物が過剰なため、スパッタ発
生が多く、溶接作業性に劣る。また比較例No.6は、金属
弗化物が不足しているため、スラグ剥離性が悪く、溶接
作業性に劣る。比較例No.7は、金属弗化物がNo.6よりも
更に不足しているため、スラグ剥離性が著しく悪く、溶
接作業性に劣る。

比較例No.8は、SiO₂が不足しているため、スラグの被
りが悪く、溶接作業性に劣る。また、比較例No.9は、Si
O₂が過剰なため、融合不良が発生し、Ｘ線性能に劣る。

一方、本発明例No.10〜No.31は、いずれも、スラグ剥
離性、スラグ被り、スパッタ発生等の溶接作業性が優れ
ていると共に、耐割れ性、Ｘ線性能も優れている。

なお、本発明例No.10はＣ量が少ないため、また本発
明例No.11はＣ量が多いため、それぞれ若干靭性に劣
る。

本発明例No.12はAl量が少ないため、また本発明例No.
13はAl量が多いため、それぞれ若干靭性に劣る。

本発明例No.14はTi量が少ないため、また本発明例No.
15はTi量が多いため、それぞれ若干靭性に劣る。

本発明例No.16はＮ量が少ないため、また本発明例No.
17はＮ量が多いため、それぞれ若干靭性に劣る。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、Cr系ステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、特にNb添加
と共に金属弗化物を適量添加して組成を調整したので、
溶接作業性が優れ、特に良好なスラグ剥離性を有し、ま
た優れた耐割れ性と更に靭性を持った溶着金属が得られ
るので、各種Cr系ステンレス鋼溶接用として適し、特に
ガスシールドアーク溶接用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）はフラックス入りワイヤの断面形
状の一例を示す図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属外皮にフラックスを充填してなるワイ
ヤにおいて、ワイヤ全重量に対してCr:10〜35％及びNb:
0.3〜1.2％を含み、かつ、フラックスとして、ワイヤ全
重量に対してTiO₂:1〜８％及びSiO₂:0.2〜４％と、金属
弗化物をＦ量換算にてF/Nb≧0.2、Ｆ≦1.5％を満足する
ように含むフラックスを用いたことを特徴とするCr系ス
テンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】金属外皮にフラックスを充填してなるワイ
ヤにおいて、ワイヤ全重量に対してCr:10〜35％、Nb:0.
3〜1.2％、C:0.01〜0.12％、Al:0.05〜２％、Ti:0.05〜
２％及びN:0.02〜0.06％を含み、かつ、フラックスとし
て、ワイヤ全重量に対してTiO₂:1〜８％及びSiO₂:0.2〜
４％と、金属弗化物をＦ量換算にてF/Nb≧0.2、Ｆ≦1.5
％を満足するように含むフラックスを用いたことを特徴
とするCr系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。