JP5183916B2

JP5183916B2 - フェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ

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Publication number: JP5183916B2
Application number: JP2006319884A
Authority: JP
Inventors: 光司高野; 裕田所; 雅之天藤; 竜一本間; 裕滋井上
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: JP2008132515A

Description

本発明は、自動車排気系部品、家電製品、給湯器、厨房機器等に適用される各種フェライト系ステンレス鋼の溶接部の溶接金属の耐食性および溶接に供される耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤに関わるものである。

フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比較して安価であり、塩化物環境での耐応力腐食割れ性の面で優れている。また、熱膨張係数も小さいことから自動車への適用が拡大している。

一方、溶接構造物として適用される場合、一般にはフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤが使用され、その代表的なものはＪＩＳＺ３３２１で規定されたＹ４３０であるが、溶接部の耐食性低下が問題となる。このような溶接部の耐食性低下を改善するため、ＣおよびＮ量を低く抑え、Ｔｉの安定化元素を添加して高周波溶接したり（例えば下記特許文献１）、Ｔｉ、Ｎｂの安定化元素の添加してＴＩＧ溶接（なめ付け）したり（例えば下記特許文献２）、更には、Ｃｕを低く抑えたアーク溶接用ワイヤ（例えば下記特許文献３）が提案されている。一方、Ｃｕ，Ｍｏ，Ｔｉ等を添加して粒径を制御した耐割れを改善した溶接ワイヤ（例えば下記特許文献４）も提案されている。しかしながら、これら従来技術を用いても、自動車排気系環境などの厳しい腐食環境では耐食性不足が問題になることが多い。また、耐食性の観点からＪＩＳＺ３３２１で規定されたＹ３０８ＬやＹ３０９Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼溶接ワイヤも使用されるが、塩化物環境での応力腐食割れの発生や高温で繰り返し使用される環境での熱疲労の発生など溶接構造物の寿命低下が問題となることも多い。

自動車排気系部品、家電製品、給湯器、厨房機器などをはじめとするフェライト系ステンレス鋼の適用の拡大、そしてその溶接構造物の設計、デザインの多様化、さらに、これら溶接構造物が適用される使用環境の苛酷化に伴い、溶接部の耐食性向上が強く求められている。
特公昭５５−４７１０２号公報特開平２−１０７７４４号公報特許第２７８０２８７号公報特開２００６―２３１４０４号公報

本発明は、上記背景からなされたものであり、フェライト系ステンレス鋼を溶接ワイヤを用いて溶接する場合、従来より耐食性に優れた溶接金属が得られるフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤを提供することを課題とする。

本発明者らは、種々の成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼ソリッドワイヤを用いてガスシールドアーク溶接試験を行い、耐食性に優れた溶接金属が得られる溶接ワイヤを鋭意検討した結果、溶接ワイヤの（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）やＣｕ，Ｍｏ等の成分を規定すると共に、鋼線表面の付着した不純物を低減するために鋼線の表面性状，耐力を制御することで溶接部の耐食性に優れた安価な溶接ワイヤが得られることを見出した。本発明は、かかる知見を基になされたものであって、その要旨とするところは下記の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０４％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｃｒ；１３．０〜２０．０％、Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．０１０％以下に制限し、さらに、Ｎｂ：０．１〜０．８％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、０．２％耐力が５００〜１１００ＭＰａ、表面粗さがＲａ＜０．４μmであり、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
（２）質量％で、さらに、Ｃｕ：０．３〜１．０％を含有することを特徴とする（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
（３）質量％で、さらに、Ｍｏ：０．２〜３．０％を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
（４）焼鈍後に、乾式潤滑剤を用いた減面率５０％以上の伸線加工と湿式潤滑剤を用いた減面率５％以上の伸線加工により製造され、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレ
ス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
（５）水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍を施さないで製造され、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。

本発明によれば、自動車排気系部品、家電製品、給湯器、厨房機器などに適用されるフェライト系ステンレス鋼用の溶接部の溶接金属および溶接ワイヤに関し、特に耐食性に優れた溶接金属が得られるフェライト系ステンレス鋼用の溶接ワイヤを提供することができる。

したがって、自動車排気系部品、家電製品、給湯器、厨房機器などに使用されるフェライト系ステンレス鋼製構造体の信頼性を長期にわたって確保し、かつ溶接部のメンテナンス性改善による経済性効果など、本発明により民生分野の産業の発展に貢献するところは極めて大である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明は、溶接金属の成分組成とミクロ組織を以下のように限定する。なお、以下に示す「％」は、特に説明がない限り「質量％」を意味するものとする。
先ず、本発明において溶接金属の耐食性および機械的特性を向上させるための技術思想および溶接金属成分の基本設計について説明する。

本発明者らの実験などの検討によれば、フェライト系ステンレス鋼を共金系の溶接ワイヤにより溶接して溶接金属を形成する場合には、溶接金属成分により以下のように溶接金属の凝固・変態形態が変化し、最終的な室温での溶接金属組織および溶接金属の靱性および耐食性に大きく影響することを確認している。

つまり、溶接金属は、その成分組成に応じて、初晶フェライト相で凝固した後、そのままフェライト単相で室温まで持ち来たされるものと、冷却途中にオーステナイト相が析出し、そのオーステナイト相がさらに冷却されることによりマルテンサイト相に変態し、室温のミクロ組織がフェライト相＋マルテンサイト相の二相になるものとに分類される。

これらの中で、溶接金属のミクロ組織がフェライト相＋マルテンサイト相の二相になるものは、溶接金属の靱性は著しく低下するとともに耐食性も低下する。一方、ミクロ組織がフェライト単相になるものは、マルテンサイト相が析出するものに比べ、靱性および耐食性の低下は少ない。したがって、本発明では、溶接金属のミクロ組織をフェライト単相に規定した。

しかしながら、フェライト相はＣやＮの固溶度が小さいため、炭化物、窒化物が析出しやすく、特に、耐食性確保に寄与するＣｒと結合してＣｒ炭化物、Ｃｒ窒化物を析出し、その結果、Ｃｒ炭窒化物の近傍にはＣｒ欠乏層が形成され、耐食性が低下する。したがって、炭化物、窒化物となるＣおよびＮをできるだけ少なくすることが耐食性確保には効果的であり、本発明では、Ｃ＋Ｎを０．０３５％未満に限定した。

一方、ＣｒよりＣおよびＮと親和力の大きいＮｂやＴｉが添加されるとＣｒ炭窒化物より早くＮｂおよびＴｉの炭窒化物が析出するため、Ｃｒ欠乏層が形成されず、耐食性の低下が抑えられる。本発明者ら実験などの検討から、ミクロ組織がフェライト単相となるフェライト系ステンレス鋼溶接金属の耐食性は、溶接金属中のＣ＋Ｎ量に対するＮｂ＋Ｔｉ量に依存することを確認し、本発明では、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を８以上に限定した。好ましくは、１０以上である。

次に、本発明における溶接金属の成分組成の限定理由を以下に説明する。

Ｃｒ：Ｃｒはフェライト生成元素であり、溶接金属に耐食性を付与する主要元素である。１０．５％未満では十分な耐食性が得られず、一方、２３．０％超では溶接金属の靱性が低下するため、１０．５〜２３．０％に限定した。

Ｓｉ＋Ｍｎ：ＳｉおよびＭｎは脱酸元素として合計で０．１％以上添加されるが、合計で１．０％超では衝撃靱性が大きく低下するため、０．１〜１．０％に限定した。

Ｎｂ＋Ｔｉ：ＮｂおよびＴｉは、ＣおよびＮと結合して、溶接金属中のＣｒ炭窒化物の析出を抑えて耐食性を向上させる。合計で０．０１％以上の添加が有効であるが、合計で１．０％超の添加は靱性を低下させるため、０．０１〜１．０％に限定した。

Ｃｕ：Ｃｕは、特に中性酸環境下での耐食性を高めるのに非常な有効な元素である。その効果は０．３％で著しいが、１．０％を超えて添加しても、その効果は飽和するし、靱性が低下する。そのため、必要に応じて、０．３〜１．０％を添加する。

Ｍｏ：Ｍｏは、溶接部の耐食性を高めるのに極めて有効な元素である。しかしながら、０．２％未満ではその効果は不十分である。一方、３．０％を超えるとシグマ相などの脆い金属化合物が生成して溶接金属の靱性が低下する。そのため、必要に応じて、０．２〜３．０％を添加する。

次に本発明は、溶接ワイヤの成分組成と製造方法を以下のように限定する。
先ず、本発明において溶接金属の耐食性を向上させるための溶接ワイヤに対する技術思想および溶接ワイヤ成分の基本設計について説明する。

本発明者らの実験などの検討によれば、溶接金属の成分組成とミクロ組織を上記のように規定するためには、溶接ワイヤの成分と共に、その製造方法にも依存していることを確認している。

つまり、溶接金属の耐食性確保には、Ｃ＋Ｎ：０．０３５％未満、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）：８以上（好ましくは１０以上）が必要であるが、溶接時の空気の巻き込み、あるいは、開先に付着した油分などから、溶接金属中のＣおよびＮが増加する。したがって、溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量および（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）の値は溶接金属より厳しく規定する必要がある。検討の結果、溶接金属のＣ＋Ｎ＜０．０３５％を満足するには、溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量を０．０３０％以下にする必要があり、また、溶接金属の（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≧８を満足するには、溶接ワイヤの（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を１２以上にする必要があることを確認した。したがって、本発明では、溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量を０．０３０％以下、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を１２以上に限定した。好ましくは、溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量を０．０２５％以下、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を１５以上である。

次に、Ｎｂ、Ｔｉを添加したフェライト系ステンレス鋼は軟質なため、伸線工程でワイヤに表面疵が発生しやすく、その表面疵に潤滑剤等が侵入し、ＣやＮがピックアップされる。また、伸線前の焼鈍工程においても、水素ガスを含む還元性ガス中での焼鈍では、ワイヤ表層にＣやＮがピックアップされる。このようにワイヤ表面に吸着したＣやＮは溶接時に溶接金属中に混入し、溶接金属の耐食性を低下させる。

したがって、溶接金属の耐食性の低下を抑制するには、フェライト系ステンレス鋼素材のＣ＋Ｎ量および（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を規定すると共に、伸線工程や焼鈍工程にワイヤ表面にピックアップするＣやＮを考慮して、表面吸着成分も含めて溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量および（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を規定する必要がある。そこで、本発明では、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される溶接ワイヤのＣ＋Ｎ量を０．０３０％以下、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を１２以上に限定した。好ましくは、Ｃ＋Ｎ量を０．０２５％以下、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）を１５以上である。

さらに、溶接金属の耐食性の低下を抑制するには、伸線工程および焼鈍工程でのワイヤ表面へのＣやＮのピックアップを防止することが重要であるため、以下のように伸線工程、焼鈍工程を規定した。

表面疵への潤滑剤等の侵入によるＣ、Ｎのピックアップを検討した結果、ワイヤの表面粗さＲａが０．４μm以上では潤滑剤等がワイヤ表面に押し込まれて残留量が多くなり、その結果、多くのＣ、Ｎがピックアップされて溶接金属の耐食性低下を招く。一方、表面粗さＲａが０．４μm未満ではＣ、Ｎのピックアップも少なくなり、溶接金属の耐食性低下は抑制される。よって、本発明では、溶接ワイヤの表面粗さＲａを０．４μm未満に規定した。好ましくは、０．３μm以下である。

次に、表面粗さを含む表面性状を良好にする伸線工程を検討した結果、焼鈍後の乾式伸線＋湿式伸線仕上げが有効であることが確認された。また、乾式伸線の減面率が５０％未満、もしくは、湿式伸線の減面率が５％未満の場合、ワイヤの加工硬化が十分ではなく、ワイヤの表面粗さＲａが０．４μm以上となり、上記のようにＣ、Ｎのピックアップが多く、溶接金属の耐食性が低下する。したがって、本発明では、溶接ワイヤの焼鈍後の伸線工程を、乾式潤滑剤を用いた減面率５０％以上の伸線加工と湿式潤滑剤を用いた減面率５％以上の伸線加工をすることに規定した。

また、伸線工程前の焼鈍工程において、水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍を施した場合、ワイヤ表層へのＣ、Ｎの吸着が多くなり、溶接金属の耐食性が低下することが確認された。そこで、本発明では、水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍を施さないで焼鈍する、または、ストランド焼鈍を施さないことに規定した。

さらに、このようにして製造した溶接ワイヤの０．２％耐力が５００ＭＰａ未満の場合、溶接ワイヤが軟らかく溶接時の送給性が悪くなる。また、１１００ＭＰａ超の場合は、溶接ワイヤのスプリングバックが大きく、溶接時のワイヤ狙いが困難になる。そこで、本発明では、溶接ワイヤの０．２％耐力を５００〜１１００ＭＰａに限定する。

次に、本発明の請求項４に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤの成分組成の限定理由を以下に説明する。

Ｃ：Ｃは耐食性に有害であるが、強度確保の観点からある程度の含有が必要であるため、０．００３％以上添加する。また、ＣはＮｂおよびＴｉと共存するとＮｂ炭化物、Ｔｉ炭化物を形成するが、その含有量が０．０４％超ではＣｒと結合してＣｒ炭化物を析出し、溶接金属の耐粒界腐食性が著しく劣化するとともに、溶接金属の靱性、延性が著しく低下するため、その含有量を０．００３〜０．０４％に限定した。

Ｓｉ：Ｓｉは脱酸元素および溶滴の表面張力を抑える元素として添加されるが、０．０５％未満ではその効果が十分でなく、一方、その含有量が１．０％超では溶接金属の延性低下に伴い、靱性が大きく低下するとともに、溶接時の溶融溶込みも減少し、実用溶接上の問題になる。したがって、その含有量を０．０５〜１．０％に限定した。

Ｍｎ：Ｍｎは脱酸元素として添加するが、その含有量が０．０５％未満では効果が十分でなく、一方、１．０％を越えて添加すると溶接金属の延性が低下するのでその含有量を０．０５〜１．０％に限定した。

Ｃｒ：Ｃｒはフェライト生成元素であり、不働態皮膜を形成し溶接金属に耐食性を付与する主要元素である。１３．０％未満では十分な耐食性は得られず、一方、２０．０％超では溶接ワイヤ用の線材圧延宙に再結晶し難くなり、表面疵が多発するため、その含有量を１３．０〜２０．０％に限定した。

Ｎ：Ｎは強度確保の観点からある程度の含有が必要であるため、０．００３％以上添加する。また、ＮはＮｂおよびＴｉと共存するとＮｂ窒化物、Ｔｉ窒化物を形成するが、その含有量が０．０４％超ではＣｒと結合してＣｒ窒化物を析出し、溶接金属の耐食性が著しく劣化するとともに、溶接金属の靱性、延性が著しく低下するため、その含有量を０．００３〜０．０４％に限定した。

Ｐ、Ｓ、Ｏは溶接ワイヤにおいて不可避成分であり、以下の理由で少なく制限する。

Ｐ：Ｐは溶接ワイヤの冷間加工性を低下させるとともに、溶接金属の靱性を低下させるので少ない方が望ましく、その含有量の上限を０．０４％とした。

Ｓ：Ｓも溶接ワイヤの冷間加工性を低下させるとともに、溶接金属の靱性を低下させるので少ない方が望ましく、その含有量の上限を０．００５％とした。

Ｏ：Ｏは酸化物を生成し、過剰な含有は溶接ワイヤおよび溶接金属の靱性を著しく低下させるため、その含有量の上限を０．０１０％とした。

Ｎｂ：ＮｂはＣと結合して炭化物を形成し、Ｃを固定することでＣｒ炭化物の析出を抑え、溶接金属の耐食性を向上させる作用を有する。その効果を得るために０．１％以上の添加が有効であるが、０．８％超の添加は溶接金属の延性、靱性を低下させるので、添加する場合は、その含有量を０．１〜０．８％とする。

Ｔｉ：ＴｉもＮｂと同様に、Ｃと結合して炭化物を形成し、Ｃを固定することでＣｒ炭化物の析出を抑え、溶接金属の耐食性を向上させる作用を有する。その効果を得るために０．０１％以上の添加が有効であるが、０．５％超の添加は溶接金属の延性、靱性を低下させるので、添加する場合は、その含有量を０．０１〜０．５％とする。

次に、本発明の請求項５に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤの成分限定理由について述べる。

Ｃｕ：Ｃｕは強度と耐食性を高めるのに非常に有効な元素であり、特に中性酸環境下で優れた耐食性を示す。その効果は０．３％以上で著しいが、１．０％を越えて添加してもその効果は飽和するとともに靱性が低下するので、添加する場合は、その含有量を０．３〜１．０％とする。

次に、本発明の請求項６に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤの成分限定理由について述べる。

Ｍｏ：Ｍｏは不働態皮膜を安定化して高い耐食性を得るのに極めて有効な元素である。特に塩化物環境での耐孔食性向上は顕著であるが、０．２％未満ではその効果は不十分である。また、その含有量が３．０％を越えるとシグマ相など脆い金属間化合物を生成して溶接金属の靱性が低下するため、添加する場合は、その含有量を０．２〜３．０％とする。

本発明では、フェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤとして、上述のように成分含有量および製造方法を規定したソリッドワイヤを用いてフェライト系ステンレス鋼を溶接することにより、優れた耐食性を有する溶接金属が得られる。

なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼溶接ワイヤは、溶接方法として、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接、サブマージアーク溶接の際に使用される他、被覆アーク溶接棒の芯線としても使用することができる。さらに、当該溶接ワイヤは、溶接構造物の製作に適用するとともに、それら構造物の補修溶接あるいは肉盛りなどにも適用できる。

以下、実施例にて本発明を説明する。

表１に作製した溶接用ソリッドワイヤの組成および製造方法、表面粗さ、０．２％耐力を示す。これらの溶接ワイヤは、１００ｋｇ真空溶解炉にて溶解し、鋳片を５．５ｍｍφまで熱間の線材圧延を行った後、３．８５〜３．１５ｍｍφまで冷間伸線加工を施した。その後、一部を１０５０℃でストランド焼鈍を行った後、乾式および湿式の冷間伸線加工で、１．２ｍｍφの溶接ワイヤを作製した。作製した溶接ワイヤで分析・測定した化学組成、表面粗さ、０．２％耐力を表１に示す。溶接ワイヤの分析は、表面を脱脂・洗浄せずに、ルツボに入れてガス機器分析を実施した。なお、この時測定したＣとＮは表面吸着成分を含んでいるため、吸着成分を含んだ（Ｃ＋Ｎ）および（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）の欄の値であり、化学組成欄のＣ，Ｎは鋳片の段階でガス機器分析された値としている。表１に示す組成の残部は鉄と不可避的不純物である。また、表１の焼鈍欄は、水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍したものをＨ、それ以外のガス中でストランド焼鈍したものをＮ、ストランド焼鈍を施さないものを−で示す。さらに、乾式および湿式の冷間伸線加工の減面率を表１に併せて示す。

表２に組成を示す板厚２ｍｍのフェライト系ステンレス鋼を母材とし、表１の溶接ワイヤを用いて突き合わせＴＩＧ溶接および突き合わせＭＩＧ溶接を行った。溶接条件は、ＴＩＧ溶接の場合は、溶接電流：１５０Ａ、アーク電圧：１０Ｖ、溶接速度：１０ｃｍ／ｍｉｎ、１００％Ａｒシールドガス流量：１０リットル／ｍｉｎとし、ＭＩＧ溶接の場合は、溶接電流：１５０〜２００Ａ、アーク電圧：２３〜３１Ｖ、溶接速度：３０〜４０ｃｍ／ｍｉｎ、９８％Ａｒ＋２％Ｏ_２シールドガス流量：２０リットル／ｍｉｎとした。

次に、それぞれの溶接継手から、分析試験片、ミクロ試験片、腐食試験片を採取し、試験、評価を行った。腐食試験は、溶接部が試験片中央に位置するように採取し、全表面を４００番エメリー紙で湿式研磨した後、ＪＩＳＺ２３７１の塩水噴霧試験に従い、１００時間噴霧試験を実施し、溶接金属が発銹するか否かで評価した。表３に溶接金属の分析結果、ミクロ組織、耐食性評価結果を示す。表３の耐食性評価は、溶接金属に無発銹もののみを○とし、組織はフェライト単相の場合はＦ、フェライト＋マルテンサイト二相の場合はＦ＋Ｍとした。靭性はＪＩＳＺ３１２８の衝撃試験方法に従い、切り欠き位置を溶接金属とした２ｍｍサブサイズ試験片を用いて常温でシャルピー試験を実施し、吸収エネルギーが１０Ｊを超えるものを○、１０Ｊ以下を×として評価した。

溶接記号ＡＡ〜ＡＰが本発明例であり、表１における本発明例のワイヤ１〜１３を用いてＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接を実施したものである。いずれも、良好な耐食性を有し、かつ、靱性、溶接性の良好な溶接金属が得られている。

一方、比較例の溶接ワイヤ１４〜３４を用いた比較例ＢＡ〜ＢＷの溶接では、耐食性、靱性、溶接性のいずれか一つ以上に不適があり、総合評価として不合格となる。

ワイヤＮｏ．１４および１５は、ＣまたはＮが本発明の成分範囲を超えているため、Ｃ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となり、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＡ〜ＢＤの溶接金属のＣ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって、耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．１６〜２０は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏのいずれか一つが本発明の成分範囲を超えているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＥ〜ＢＩの溶接金属では、耐食性は良好であるが、靱性が劣っている。また、ワイヤＮｏ．１９（溶接Ｎｏ．ＢＨ）ではワイヤの０．２％耐力が本発明の範囲を超えているため、溶接時のワイヤ狙いが困難となり、溶接作業性に劣る。ワイヤＮｏ．２１は、Ｃｒが本発明の成分範囲未満であるため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＪの溶接金属では、Ｃｒが本発明の成分範囲未満となり、溶接金属組織もフェライト＋マルテンサイトの二相になって耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．２２は、Ｃｒが本発明の成分範囲を超えているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＫの溶接金属では、Ｃｒが本発明の成分範囲を超え、耐食性は良好であるが、靱性が劣っている。ワイヤＮｏ．２３は、Ｎｂが本発明の成分範囲未満のため、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となり、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＬの溶接金属でも（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が本発明の範囲外となって耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．２４および２５は、ＮｂまたはＴｉが本発明の成分範囲を超えているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＭおよびＢＮの溶接金属では、Ｎｂ＋Ｔｉが本発明の成分範囲を超え、耐食性は良好であるが、靱性が劣っている。ワイヤＮｏ．２６および２７は、ＣｕまたはＭｏが本発明の成分範囲を超えているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＯおよびＢＰの溶接金属では、耐食性は良好であるが、靱性が劣っている。ワイヤＮｏ．２８は、Ｃ＋Ｎが本発明の範囲を超えているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＱの溶接金属では、Ｃ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって、耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．２９は、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が本発明の範囲外となっているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＲの溶接金属でも、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．３０は、ワイヤ表面に吸着した成分を含めたＣ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が本発明の範囲外となっているため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＳの溶接金属でも、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．３１は、水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍を行ったため、ワイヤ表層へのＣ、Ｎの吸着が多く、ワイヤ表面に吸着した成分を含めたＣ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が本発明の範囲外となるため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＴの溶接金属でも、Ｃ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって耐食性が劣っている。ワイヤＮｏ．３２〜３４は、伸線工程の乾式伸線あるいは湿式伸線の少なくともどちらか一方の減面率が本発明の規定範囲未満であるため、表面粗さも大きくなり、ワイヤ表面へのＣ、Ｎのピックアップが多く、ワイヤ表面に吸着した成分を含めたＣ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が本発明の範囲外となるため、その結果、溶接Ｎｏ．ＢＵ〜ＢＷの溶接金属でも、Ｃ＋Ｎ、（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）も本発明の範囲外となって耐食性が劣っている。また、ワイヤＮｏ．３４（溶接Ｎｏ．ＢＷ）ではワイヤの０．２％耐力が本発明の範囲未満であるため、溶接時のワイヤ送給性が悪く溶接作業性に劣る。
以上のように、本発明の溶接ワイヤを用いた溶接によれば、耐食性に優れた溶接金属が得られ、かつ、良好な靱性と溶接作業性が得られ、本発明の効果が確認された。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０４％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｃｒ；１３．０〜２０．０％、
Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、
Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．０１０％以下に制限し、
さらに、Ｎｂ：０．１〜０．８％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、０．２％耐力が５００〜１１００ＭＰａ、表面粗さがＲａ＜０．４μmであり、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
質量％で、さらに、
Ｃｕ：０．３〜１．０％を含有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
質量％で、さらに、
Ｍｏ：０．２〜３．０％を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
焼鈍後に、乾式潤滑剤を用いた減面率５０％以上の伸線加工と湿式潤滑剤を用いた減面率５％以上の伸線加工により製造され、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレ
ス鋼溶接用ソリッドワイヤ。
水素ガスを含む還元性ガス中でストランド焼鈍を施さないで製造され、かつ、表面吸着成分も含めた合計の化学組成より計算される（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）が１２以上、（Ｃ＋Ｎ）が０．０３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。