JP2791605B2

JP2791605B2 - 球状黒鉛鋳鉄材とステンレス鋼材との接合方法

Info

Publication number: JP2791605B2
Application number: JP28672090A
Authority: JP
Inventors: 光弘竹本; 範明長宗
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH04162985A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、フェライト地を有する球状黒鉛鋳鉄材とフ
ェライト系ステンレス鋼材との接合方法に関するもので
ある。

（従来の技術）球状黒鉛鋳鉄材同士又はフェライト系ステンレス鋼材
同士の溶接では、溶接後、熱処理が施される。すなわ
ち、球状黒鉛鋳鉄材同士の溶接では焼なましが行なわ
れ、溶接直後に200〜400℃に昇温された炉中に溶接物を
移した後、900℃にまで加熱する。そして、その温度に
２時間保持した後、700℃にまで徐冷して、その温度で
５時間保持した後、250℃にまで炉中で冷却した後、炉
から取出して、静止空気中で室温にまで冷却するもので
ある（例えば、「改訂３版溶接便覧」（昭63.1.25）
社団法人溶接学会、P.868）。他方、フェライト系ステ
ンレス鋼材同士の溶接では溶接後、熱処理が700〜850℃
で適宜選定して行なわれる（例えば、「改訂３版溶接
便覧」（昭63.1.25）社団法人溶接学会、P.991）。

（発明が解決しようとする課題）上述した溶接後の該両熱処理は、高温で長時間施され
るため多大な熱エネルギを必要とし、しかも、フェライ
ト系ステンレス鋼材は長時間加熱に際して、475℃ぜい
性又はσ相ぜい性を起こす。すなわち、475℃ぜい性は4
00〜550℃の温度に長時間加熱するか、又この温度範囲
を除冷することによって起こり、他方、σ相ぜい性は60
0〜800℃の温度に長時間加熱することによって起こり、
延性およびじん性を著しく低下させる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、球状
黒鉛鋳鉄材とフェライト系ステンレス鋼材とを溶接する
接合方法において、該両材の溶接後の熱処理温度の低下
および熱処理時間の短縮が可能な接合方法を提供するも
のである。

（課題を解決するための手段）本発明の接合方法は、フェライト地を有する球状黒鉛
鋳鉄材とフェライト系ステンレス鋼材とを、重量％で、C:0.15％以下、Si:1.00％以下、Mn:3.5％
以下、P:0.03％以下、S:0.03％以下、Ni:50〜80％、Cr:
11〜32％、残部がFeからなり、オーステナイト地を有す
る溶接ワイヤでガスシールドアーク溶接する接合方法で
あって、該両材の溶接後、該両材を550〜650℃の温度Ｔ℃に
（−0.5×Ｔ＋335）分以上加熱保持し、次いで、空冷す
ることを特徴とするものである。

（１）母材母材は、フェライト地を有する球状黒鉛鋳鉄およびフ
ェライト系ステンレス鋼であり、該球状黒鉛鋳鉄母材
は、重量％で、C:3.5〜4.2％、Si:3.5〜4.3％、Mn:0.8
％以下、P:0.1％以下、S:0.03％以下、Ng:0.03〜0.1
％、残部がFeおよび不可避的不純物からなるフェライト
地を有する球状黒鉛鋳鉄、又はJIS G 5502 FCD40乃至45
のフェライト地の球状黒鉛鋳鉄あるいはフェライト地に
一部パーライトが析出した球状黒鉛鋳鉄から形成され、
他方フェライト系ステンレス鋼母材は、JIS G 4304 SUS
430（熱間圧延フェライト系ステンレス鋼板）乃至該SUS
430系のステンレス鋼板、又はJIS G 4305 SUS430（冷間
圧延フェライト系ステンレス鋼板）乃至該SUS430系のス
テンレス鋼板から形成される。

（２）溶接ワイヤ溶接ワイヤは、重量％で、C:0.15％以下、Si:1.00％
以下、Mn:3.5以下、P:0.03％以下、S:0.03％以下、Ni:5
0〜80％、Cr:11〜32％、残部がFeからなり、オーステナ
イト地を有するものである。

次に、該ワイヤの成分組成について説明する。

C:0.15％以下Ｃは強度を高めるが、0.15％を超えるとワイヤ製造工
程において加工性が劣化するので、0.15％以下とする。

Si:1.00％以下 Siは耐酸化性を向上させると共に溶接金属の湯流れを
良好にする。１％を超えるとワイヤ製造工程において、
加工性が劣化するので、１％以下とする。

Mn:3.5％以下 Mnは脱酸・脱硫剤として添加するが、多すぎると耐食
性、耐酸化性が劣化すると共にワイヤ製造工程における
加工性が劣化するので、2.5％以下とする。

P:0.03％以下Ｐは不純物として含有しており溶接高温割れを助長す
るために低い方が望ましいが、製鋼上脱リンが難しいの
で、0.03％までを許容上限とする。

S:0.03％以下Ｓは溶接高温割れに特に有害であるため0.03％以下ま
でを許容上限とする。

Ni:50〜80％ Niはオーステナイト生成元素でオーステナイトを安定
させ、耐熱性、高温強さ、クリープ破断強さ、耐酸化性
および耐食性が向上し、Niを50〜80％添加すると止端割
れが抑制される。

Cr:11〜32％ Crは不動態被膜を形成し、耐酸化性、耐食性を向上さ
せるが、11％未満ではその特性が十分に保持できず、Cr
が32％を超えるとシグマ相の析出が起りやすく、ワイヤ
製造工程において加工性が劣化するので、11〜32％とす
る。

残部残部はFeおよび不可避不純物である。

（３）ガスシールドアーク溶接ガスシールドアーク溶接は、Ar、Heなどの不活性ガ
ス、又はこれらに少量の活性ガスを加えた雰囲気中で行
なうアーク溶接であり、MIG溶接、TIG溶接、プラズマ溶
接を指す。

（４）熱処理両母材の溶接後、550〜650℃の温度Ｔ℃に（−0.5×
Ｔ＋335）分以上加熱保持すると、溶接部の破断強度が
増大する。保持時間は、フェライト系ステンレス鋼材が
475℃ぜい性又はσ相ぜい性を起こさない程度とし、短
時間の方が望ましい。

（作用）本発明は上述のような構成であるので、フェライト地
を有する球状黒鉛鋳鉄材とフェライト系ステンレス鋼材
との溶接後の熱処理温度が低下すると共に、熱処理時間
が大幅に短縮され、しかも溶接部の破断強度が増大す
る。

（実施例）フェライト系ステンレス鋼管（外径:34mmφ、肉厚:1.
5mm）をフェライト系球状黒鉛鋳鉄管に嵌挿した後、第
１表に示す溶接ワイヤを用いてMIG溶接により該両管
（以下、両母材という）を重ねすみ肉溶接して溶接継手
を作製した。第２表に両母材の成分組成を示す。

次いで、該継手を電気炉に投入し第３表に示す加熱条
件で熱処理を施した後、炉外で空冷（冷却速度:1.9℃／
秒）した。その後、該継手に引張試験を行って破断強度
および破断位置を調べた。

本発明の接合方法によって得られた継手は、破断強度
が増大し、該ステンレス鋼管が破断するが、比較例の接
合方法によって得られた継手は、破断強度が小さく、接
合部の熱影響部が破断することがわかる。

本実施例では、溶接された該両母材全体を炉内に投入
して熱処理を施したが、該両母材の溶接部に上記実施例
と同様の熱処理を施しても同様の作用効果を奏する。

（発明の効果）本発明によれば、熱処理時間が著しく短縮されると共
に、溶接部の破断強度が増大し、しかも球状黒鉛鋳鉄材
とフェライト系ステンレス鋼材との溶接物を簡単に得る
ことができるので、生産性の大幅向上およびコストの低
減を図ることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フェライト地を有する球状黒鉛鋳鉄材とフ
ェライト系ステンレス鋼材とを、重量％で、C:0.15％以下、Si:1.00％以下、Mn:3.5％以
下、P:0.03％以下、S:0.03％以下、Ni:50〜80％、Cr:11
〜32％、残部がFeからなり、オーステナイト地を有する
溶接ワイヤでガスシールドアーク溶接する接合方法であ
って、該両材の溶接後、該両材を550〜650℃の温度Ｔ℃に（−
0.5×Ｔ＋335）分以上加熱保持し、次いで、空冷するこ
とを特徴とする球状黒鉛鋳鉄材とステンレス鋼材との接
合方法。