JPH0252195A - Ｃｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ワイヤに係り、特に溶
接金属の母材へのなじみがよく、スパッタが少なくアー
ク安定性に優れるＣｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤに関す
るものである。

（従来の技術及び解決しようとする課顕）近年、エンジ
ンの高出力化に伴い自動！ＩＣＩＩＩ　′Ａ（系部品に
ステンレス鋼成形品が用いられている。これらの溶接に
は、ＭＩＧ溶接或いはＭ　Ａ　Ｇ溶１妾が用いられてお
り、板厚２ＩＩ１１前後のパイプと扱）１／９１前後の
フランジとの人材溶接や、扱ｆＦＬ　２　ｖ＋１以下の
もの同士の共金の溶接などの施且があり、また溶接条件
もスプレーアーク移行からショートアーク移行まで広い
溶接条件で使用されている。

しかし乍ら、現在Ｃｒ系ステンレス鋼用の溶接ワイヤと
して用いられているＣｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤは、
溶接金属の母材へのなじみが悪く十分な耐ギャップ性が
得られないため、部品の加工精度によっては抜は落ち、
融合不良などのｆＲ）Ｊ２欠陥の発生が多く、製品の歩
留まりを低下させている。また、スパッタも多く、後工
程でのスパッタ除去などに多くの手間がさかれているの
が実情である６ もっとも、Ｃｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤとして、特開
昭５１−１３７６３６号、同５７−１．５−・１３　り
　５号、回５７−１５６８９３号などが提案されている
が、延性、靭性或いは耐食性の改Ｈには効果はあるもの
の、アークの安定性の向」−、スパッタｉｌｔの減少は
未だ充分とは云えない。

本発明は、従来のＣｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤの欠点
を克服し、スプレーアーク移行からショー１〜アーク移
行までの広い溶接条件で安定なアークが得られ、その結
果スパッタが少なく、且つ溶接金属の母材へのなじみが
良くて耐ギヤノブ性に優れたＣｒ系ステンレス鋼溶接ワ
イヤを提供することを［１的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、これらの詣特性
を得るために様々な溶接ワイヤをつくり鋭意実験研究を
重ねた結果、溶接金属の母材へのなじみを良くし、耐ギ
ャップ性を向上させるには適量のＳｉとＳを添加するこ
とが必要であることを見い出した６ しかし、これだけではアークがまだ不安定でスパッタも
多い。その原因を調査した結果、溶接ワイヤ中に侵入型
に固溶し、どのｉｌｌ、素とも結合していない遊離Ｎが
アークを不安定にしていることが判明した。

すなわち、一般にＣｒ系ステンレスｔＶ４ｍ接ワイヤに
は、溶解時に含まれるＮ、及び伸線時における焼鈍過程
で使用されるアンモニア分解ガス又は窒素ガス中のＮの
侵入により、不可避的に含まれている。この遊離Ｎを低
く抑えろ方法としては。

原料溶解時にＮ含有量の少ない原料を選別して使用する
方法、真空溶解を採用する方法、Ａｒｆｊ囲気での焼鈍
を採用する方法があるが、前二各はいず、れもコストが
高くつき工業的に見合オ）ない。また後者の方法の如く
焼鈍時のＮ上昇を抑えるためには真空焼鈍やＡ「ガス雰
囲気で焼鈍すればよいが、これもコストが高くつき工業
的に見合わない。

したがって、溶解時、並びに伸線焼鈍時に入る不可避の
遊ｆｉＮを極力低く抑えるために強力な窒化物形成元素
であるＴｉ、Ａｌを適量で複合添加すると、アークの安
定性が飛躍的に向上し、スパッタ１よも少なくなること
を見い出したのである。

以−にの知３Ｌに基づいて更に該ワイヤの化学成分を詳
細に検討し、ここに本発明をなしたものである。

すなわち１本発明に係るＣｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤ
は、Ｃ：Ｏ，１０％以下、Ｓｉ：０．２〜］。

５°Ｘ１．Ｍｎ：１．Ｑ％以下、Ｃｒ：１０〜３０％、
Ｐ：０．０Ｓ％以下、Ｓ：０．００１〜０．０５％、Ｏ
：０．０４％以下及びＮ：０．０５％以下を含み、更に
Ｔｉ及びＡｌが、　Ｔｉ：　０　、２〜１．５％及びＡ
ｌ：０．００１〜０．０５％であって、且つその比率が
次式 ％式％ を満たし、更にＮに対する量として次式４・（Ｎ／１４
）≦Ｔ　ｔ／　４８＋　Ａ　Ｑ　／　２７≦４０・（Ｎ
／１４）を満たす量で含み、また必要に応してＺｒ：１
．０ヅ、以下、Ｃｅ：０．０１％以下及びＴａ：Ｏ，１
％以下のうちの１種又は２種以上を含み、残部が実質的
にＦｅからなる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。

本発明ワイヤにおける化学成分の限定部１１１は次のと
おりである。

Ｃ： Ｃが０．１０％を超えて多いと耐食性を低下させ、また
アークが不安定となるので、Ｃ量は０゜１０％以下とす
る。

Ｓｉ： ０．２％以上のＳｉは溶接金属の粘性をＦげ、溶接金属
の母材へのなじみをよくする効果がある。

しかし、１．５％を超える址を添加するとかえってアー
クが不安定になり、スパッタも多くなるので好ましくな
い。したがって、Ｓ１猷は０．２〜１゜５％の範囲とす
る。

Ｍｎ： Ｍｎの添加は溶［妾金属の粘性を下げる効果があるが、
１．０％を超えて多いとアークを不安定にし、スパッタ
を増やすので好ましくない。したがって、　Ｍｎｊ＆は
１．０％以下とする。

Ｃｒ： ＣｒはＣｒ系ステンレス鋼の必須成分であることは云う
までもないが、耐食性を向上し溶接部を健全なものとす
るためにはＣｒは最低１０％必要である。しかし、逆に
３０％を超えると加工性が劣化し、伸線が工業的に見合
わなくなる。したがって、Ｃｒ量は１０〜３０％の範囲
とする。

Ｐ　： ０．０５％よりも多量のＰは溶接金属に高温割れを起こ
すため　ｐ　獣は０．０５％以下に抑制する。

Ｓ： ０．００１％以上のＳは溶接金属の粘性を下げ。

母材へのなじみを良くする効果がある。しかし、０．０
５％よりも多量のＳはアークを不安定にし。

大粒のスパッタが発生するので好ましくない。したがっ
て、Ｎ量は０．００１〜０．０５“Ｘの範囲とする。

Ｏ： ０．０４％を超える多量のＯはｒｄ滴の移行を不安定に
し、スパッタ量を多くし、また、耐゛削れ性も劣化させ
る。そのため、○量は０．０’１％以下に抑制する。

Ｎ： ０．０５％を超える多量のＮは遊離Ｎ量を多くするため
、アークを不安定にし、スパッタ）氏を多くするので好
ましくない。よって、Ｎ量は０．０５％以下に抑制する
。

Ｔｊ： ｒｉは、Ｎを固定するには最低０．２％が必要であるが
、１００％を超えるＴｉは、アークの安定性。

溶接金属の母材へのなじみ等、溶接作業性を悪化させる
ので好ましくない。したがって、Ｔ　ｊ　量は少なくと
も０．２〜１．５％の範囲とする必要がある。なお１本
発明において定めるＴｉは全Ｔｊ駐であり、ＪＩＳ　　
Ｇ　　１２２３に定めるジアンチビリレメタン吸光光度
法により分析した値である６Ａ　Ｑ： Ａｌは酸化物を形成し、Ｔｉの窒化物形成を助ける作用
があり、またＡｌ自身も窒化物をつくり、遊離Ｎの低減
に効果がある。これらのためには少なくとも０．００１
％以上が必要である。しかし、０．０５％を超えて多す
ぎるとかえってアークを不安定にし、スパッタを増やす
ので好ましくない。

したがって、Ａ１１１ｉは少なくとも０．００１〜０゜
０５％の範囲とする必要がある。なお本発明において定
める八ａは全Ａ１１ｌｉｌであ番）、ＪＩＳＧＩ２５７
に定める原子吸光法に従い分析した値である。

但し、上記Ｔｉ及びＡｌは、これらの比率並びにＮに対
する含有風を以下の如く規制する必要がある。

まず１次式を満たすべくＡｌとＴｊの適斌値を規制する
。

１０≦Ｔｉ／Ａｌ≦１０００ すなわち、遊離Ｎはアークの安定性などの溶接作業性に
悪影響を及ぼしたり、Ｃ「と結合して実質のＣｒ量を減
らし、安定した不動態膜も得られないため、耐食性が劣
化する。したがって１本発明では窒化物生成自由エネル
ギーの低い１゛１を添加してＴｉＮ系窒化物をつくり、
極力遊離Ｎにを減らしたものである。しかし、Ｔｉは窒
化物形成元素であると共に、強力な脱酸剤でもある。よ
って、より強力な脱酸剤であり且つ窒化物形成元素であ
るＡｌもｉａ量添加することにより、酸素による１゛ｉ
の消費を抑えて窒化物量を多くしようとしたものである
。

なお、」二記Ｔｉ／Ａｌの比率のド限は窒化物を形成さ
せるために必要な最低限の−ｂｔであり、ｌ’ｉ／Ａｌ
を２０以上が特に好ましい。しかし、ｌ−限以上ではＴ
ｉが過剰になり、逆にアークを不安定にするために好ま
しくない。

次に、Ｎに対するＴｉ、Ａｌ量は次式を満たすべく規制
する。

４・（Ｎ／＋４）≦Ｔ　上／４８＋　Ａ　Ｑ、／２７≦
４ｏ−（Ｎ／１４）すなわち、この式の下限値は、アー
クの安定性に寄与し始める量であり５　ト限値はこれ以
」ユの添加はかえってアークが不安定になり、スパッタ
も多くなるために設けたものである。

本発明においては、以下に示すように、　Ｚｒ。

Ｃｅ及びＴａのうちの１種又は２種以上を適量で添加す
ることができる。

Ｚｒ： Ｚｒは溶接金属の粘性を下げ、母材へのなじみをよくす
るが、１．０％を超えるＺｒはスパッタを増やし、作業
性を悪くするので好ましくない。よって、　ＺｒＭｔは
ｌ、０％以下とする。

Ｏｅ、′ｌ’ａ： Ｃｃと１゛ｄはそれぞれ適量添加するとアークを安定に
するが、Ｃｅが０．０１％を超える場合、またＴａが０
．１％を超える場合は、それぞれアークが不安定になり
、スパッタを増やすので好ましくない゛。よって、Ｃｅ
Ｒは０．０１％以下、Ｔ　ａ　、ＦｆはＯ３１％以下と
する。

なお、分析方法により値が大きく変わる恐れのある’ｒ
”ｉ、Ａｌについては、上記の如く具体的分析方法を詳
細に特定したが、他の化学成分については概ねＪＩＳＧ
、１２０Ｌに従い分析した値を示すが、Ｔａについては
ＪＩＳ　　Ｇ　　１２３６に従い分析した量であり、０
については不活性ガス抽出赤外吸収法に従い分析した量
であり、Ｃｃについては発光分析法に従い分析した社で
ある。

また、本発明においては、それぞれ１％以下のＮｉ、Ｖ
、Ｃｕ、Ｍｏはアークの安定性、スパッタ量に影響を与
えないので添加しても差し支えない。

また、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎは不純物として含まれる場合が
あるが、その場合には以下の通りとすべきである。

Ｐｂ： ０．０１％を超えるｐｂはアークを不安定にし。

スパッタを増やし、また高温割れも起こす。よって、ｐ
ｂＨは０．０１％以下とする。

Ｓｎ、Ｚｎ： Ｓｎ、Ｚｎは蒸気圧が高いため、溶滴移行中に爆発し、
アークが不安定になってスパッタが多く発生する。また
高温割れも発生する。よって、Ｓｎ。

Ｚｎの各社はそれぞれ０．０１％以下とする９次に本発
明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有するり、２ｍｍφのワイヤを
用いて、溶接電流２００Ａ、電圧２０ｖ。

溶接速度１００ｃｍ／分の条件でＩｔＪ材（４３ｏ系ス
テンレスりのガスシールドアーク溶接を行い。

各種試験を実施した。このときのシールドガスはΔ「−
２０％ＣＯ□で流速２０Ｑ／ｗｉｎとし、エクステンシ
ョンは１５ｍｍとした。

スパッタ試験は、第１図に示すように板厚３ｉＩＩ１１
の母材Ｊ二にトーチを溶（妾方向及び１ｕ材に対して直
角で溶接を行い、その際、母材に付着したスパッタ及び
飛散したスパッタを採朶し、その重景を測定した。

ビード幅は、第２図に市示す如くスパッタ３１ｑ定した
溶接金属のビード幅を測定した。

耐ギャップ性は、第３図に示すように、２枚の板厚１．
５ｍｍの母材を上下ギャップ１．５ｍｍで重ね。

トーチを溶接方向及び母材に対して直角で溶接を行い、
その際、抜は落ちもなく５２枚の母材間を充分に橋渡し
ができているかどうかを確認し、Ｏ（良）、×（不良）
にて評価した。

アーク安定性は、上記試験中の溶滴の移行状態などを観
察して、０（良）、△（やや良）、×（不良）にて評価
した。

耐高温割れ性については、ＪＩＳＺ３１５５に従って高
温割れ試験を行った。板厚ＬＯｍｍの母材でギャップ１
ｍｍにして、溶接条（’ｌを２００Ａ２０　Ｖ　−３０
ｃｐｍで溶接し、割れの有無を確認して、○（良）、×
（不良）にて評価した。

以上の各試験の結果を第２表に示す。同表より、本発明
のワイヤを使用した場合はいずれもスパッタ量が少なく
、ビード幅が確保されており、耐ギャップ性、アーク安
定性、耐高温割れ性が優れていることがわかる。

［以下余白１ （発明の効果） 以」二詳述したように、本発明によれば、Ｃｒ系ステン
レス鋼の溶接をスプレーアーク移行からショー１−アー
ク移行までの広い溶接条件で可能であり、しかもアーク
安定性が優れ、スパッタＶが少なく、更に溶接金属の母
材へのなじみがよく耐ギャップ性を向」ニすることがで
きろ。

【図面の簡単な説明】

第１図はスパッタ試験の要領を説明するＬノ１゜第２図
はビード幅のｄＩす定要領を説明するＩＡ、第３図は耐
ギヤツブ試験の要領を説明するｌ／Ｉである。 特許出願人　　　株式会社神戸！Ｉｔ、！　＞１１所代
理人弁理士　　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．１０％以下、
   Ｓｉ：０．２〜１．５％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：
   １０〜３０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００１〜
   ０．０５％、Ｏ：０．０４％以下及びＮ：０．０５％以
   下を含み、更にＴｉ及びＡｌが、Ｔｉ：０．２〜１．５
   ％及びＡｌ：０．００１〜０．０５％であって、且つそ
   の比率が次式 １０≦Ｔｉ／Ａｌ≦１０００ を満たし、更にＮに対する量として次式 ４・（Ｎ／１４）≦Ｔｉ／４８＋Ａｌ／２７≦４０・（
   Ｎ／１４）を満たす量で含み、残部が実質的にＦｅから
   なることを特徴とするＣｒ系ステンレス鋼溶接ワイヤ。
2. （２）前記ワイヤに、Ｚｒ：１．０％以下、Ｃｅ：０．
   ０１％以下及びＴａ：０．１％以下のうちの１種又は２
   種以上を含有させた請求項１に記載のＣｒ系ステンレス
   鋼溶接ワイヤ。