JPH04300092A

JPH04300092A - Ｃｒ−Ｍｏ鋼用炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH04300092A
Application number: JP8959791A
Authority: JP
Inventors: Shogo Natsume; 夏目松吾; Akinobu Goto; 後藤明信; Takeshi Nakagawa; 武中川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-23
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0813432B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラックス入りワイヤ
の優れた特徴を活かしたＣｒ−Ｍｏ鋼用炭酸ガスシール
ドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係り、より詳細
には、長時間の溶接後熱処理（以下、ＰＷＨＴと称する
）を行っても、フェライト粒の粗大化やフェライトバン
ドの発生の程度が小さく、優れた機械的性能を示す溶接
金属を得ることのできるＣｒ−Ｍｏ鋼用炭酸ガスシール
ドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】炭酸ガ
スシールドアーク溶接用ワイヤは、被覆アーク溶接棒に
比較して、高能率で溶接でき、経済性も良く、Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼の溶接においても、その採用の割合が益々増加して
きている。

【０００３】炭酸ガスシールドアーク溶接用ワイヤには
、ソリッドワイヤとフラックス入りワイヤがあるが、フ
ラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤに比較して溶接
作業性に優れ、スラグがビード表面を覆うことによりビ
ード形状及び外観が良好であるという長所がある。しか
しながら、軟鋼を金属外皮としたフラックス入りワイヤ
は、フラックス中にＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の脱酸剤
及び合金剤を多量に含むため、長時間のＰＷＨＴを行う
と、溶接金属中に粗大フェライトが多量発生し、機械的
性能が低下することが指摘され、その対応策も検討され
ているが（特開昭６３−２５９２号参照）、未だ十分と
はいえない。そのため、長時間のＰＷＨＴを行っても安
定した溶接金属組織及び優れた機械的性能が得られるフ
ラックス入りワイヤが切望されている。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みて、長時間のＰ
ＷＨＴを行っても溶接金属中のフェライト粒の粗大化や
フェライトバイドの発生の程度が小さく、優れた機械的
性能の溶接金属を得ることができるＣｒ−Ｍｏ鋼用炭酸
ガスシールドアーク溶接用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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するため鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明を完
成したものである。

【０００６】すなわち、本発明に係るＣｒ−Ｍｏ鋼用炭
酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、
金属外皮内にフラックスを充填したフラックス入りワイ
ヤにおいて、フラックスは、ＴｉＯ２：１．８〜７．５
％、Ｃ：０．００５〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１．
０％、Ｍｎ：１．０〜８．０％、Ｃｒ：１．０〜４．０
％、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｎｂ：０．００５〜０．
０５％及びＶ：０．００５〜０．０５％を含み、残部が
鉄粉及びアーク安定剤を含めたスラグ生成剤からなり、
該フラックスを充填率１０〜２０％となるように金属外
皮内に充填してなることを特徴とするものである。

【０００７】また、他の本発明は、上記フラックス入り
ワイヤにおいて、更に、金属外皮及びフラックス中に添
加される全Ｎ量を０．０１５％以下としたこと、及び／
又は、フラックスが更にＴｉ：０．０５〜０．３％、Ｂ
：０．００５〜０．０１５％及びＮｉ：０．１〜０．７
％のうちの少なくとも１種以上を含むことをそれぞれ特
徴とするものである。

【０００８】以下に本発明を更に詳述する。

【０００９】

【作用】

【００１０】本発明は、上述のように、金属外皮内に各
種成分からなるフラックスを充填したＣｒ−Ｍｏ鋼用炭
酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであ
る。以下にフラックスに添加する各種成分とその作用並
びに成分量の限定理由について説明する。

【００１１】ＴｉＯ２：１．８〜７．５％ＴｉＯ２はス
ラグ形成剤及びアーク安定剤として添加する。しかし、
１．８％未満ではスラグの被包性が悪く、溶接作業性が
実用に耐えない。また、７．５％を超えるとスラグの粘
性が極端に大きくなり、スラグの巻き込み等の問題が生
じる。したがって、フラックス中のＴｉＯ２量は１．８
〜７．５％の範囲とする。

【００１２】Ｃ：０．００５〜０．２％Ｃは溶接金属の
強度及び靭性の調整の目的でフラックスに添加する。し
かし、０．００５％未満では十分な強度及び靭性が得ら
れない。また、０．２％を超えると溶接金属の耐割れ性
が低下し、靭性の低下が大きくなる。したがって、フラ
ックス中のＣ量は０．００５〜０．２％の範囲とする。

【００１３】Ｓｉ：０．０１〜１．０、Ｍｎ：１．０〜
８．０％Ｓｉ、Ｍｎはいずれも溶接金属の脱酸及び強度・靭性の
調整のためにフラックスに添加する。しかし、Ｓｉが０
．０１％未満、Ｍｎが１．０％未満では十分な添加効果
がない。また、Ｓｉが１．０％を超え、Ｍｎが８．０％
を超えると溶接金属の靭性が低下する。したがって、フ
ラックス中のＳｉ量は０．０１〜１．０、Ｍｎ量は１．
０〜８．０％の範囲とする。

【００１４】Ｃｒ：１．０〜４．０％、Ｍｏ：０．４〜
１．５％Ｃｒ、Ｍｏはいずれも溶接金属の耐食性及び強度・靭性
の調整のためにフラックスに添加するが、これらの成分
は溶接金属が被溶接物と同一成分系になるように添加す
る。しかし、Ｃｒが１．０％未満、Ｍｏが０．４％未満
では十分な強度が得られない。また、Ｃｒが４．０％を
超え、Ｍｏが１．５％を超えると靭性の低下が大きくな
る。したがって、フラックス中のＣｒ量は１．０〜４．
０％、Ｍｏ量は０．４〜１．５％の範囲とする。

【００１５】Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｖ：０．
００５〜０．０５％Ｎｂ及びＶは強い炭化物形成元素であり、適量の添加で
ビードとビードの境目付近の炭素を固定し、フェライト
粒の粗大化及びフェライトバンドの発生を低く抑えるこ
とができる。しかし、Ｎｂが０．００５％未満及びＶが
０．００５％未満では十分な効果が得られない。また、
Ｎｂが０．０５％を超え及びＶが０．０５％を超えると
、強度が高くなり、靭性が低下する。したがって、フラ
ックス中のＮｂ量は０．００５〜０．０５％、Ｖ量は０
．００５〜０．０５％の範囲とする。

【００１６】上記成分のほか、必要に応じてＴｉ、Ｂ、
Ｎｉの少なくとも１種を適量にてフラックス中に添加す
ることができる。

【００１７】Ｔｉ：０．０５〜０．３％Ｔｉはアークの
安定化及び溶接金属の脱酸を目的として添加することが
できる。添加する場合、０．０５％未満では十分な効果
が得られず、また０．３％を超えて添加すると強度が高
くなり靭性が低下する。したがって、フラックス中のＴ
ｉ量は０．０５〜０．３％の範囲とする。

【００１８】Ｂ：０．００５〜０．０１５％Ｂは溶接金
属の靭性向上のためにフラックスに添加することができ
る。添加する場合、０．００５％未満では十分な効果が
なく、また０．０１５％を超えると強度が高くなり、靭
性が低下する。したがって、フラックス中に添加するＢ
量は０．００５〜０．０１５％の範囲とする。

【００１９】Ｎｉ：０．１〜０．７％Ｎｉを０．１〜０．７％の範囲でフラックスに添加する
と、溶接金属のマトリックスが強化され、靭性が向上す
る。しかし、０．１％未満では効果がなく、また０．７
％を超えると強度が高くなり、靭性が低下すると共に、
耐高温割れ性能も低下する。

【００２０】Ｎ：０．０１５％以下金属外皮及びフラックス中に添加される全Ｎ量を０．０
１５％以下にすると、靭性が飛躍的に向上することが判
明した。しかし、全Ｎ量が０．０１５％を超えると靭性
が低下し始め、溶接金属中にブローホール等の欠陥が多
数発生し、機械的性能が極端に悪くなるので好ましくな
い。

【００２１】鉄粉及びスラグ生成剤（アーク安定剤含む
）：フラックスの残部は鉄粉とアーク安定剤を含めたス
ラグ生成剤である。鉄粉はアークの安定と溶接効率向上
のために添加するものであり、１０％以下が望ましい。アーク安定剤を含めたスラグ生成剤としては種々のもの
が可能であり、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、鉄酸化物（ＦｅＯ
、Ｆｅ２Ｏ３など）、ＭｇＯのほか、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２
Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＭｎＯ２、ＣａＦ２、ＮａＦ等々が挙げ
られ、適宜選択して添加される。

【００２２】なお、上述のＮｂ、Ｖ及びＢの添加方法は
、金属単体、合金及び酸化物のいずれの形でも可能であ
る。また、金属外皮は軟鋼及び合金鋼のいずれも使用で
き、その断面形状は特に規定されず、合わせ目があって
もなくても何れでも良い。勿論、Ｃｒ−Ｍｏ鋼母材の材
質に制限がないことは云うまでもない。

【００２３】次に本発明の実施例を示す。

【実施例】

【００２４】

【表１】に示す金属外皮（軟鋼）内に、

【表２】、

【表３】及び

【表４】に示す成分組成のフラックスを充填した１．２ｍｍφの
フラックス入りワイヤを製作し、図１に示す開先形状（
供試鋼板：ＡＳＴＭ　Ａ３８７　Ｇｒ．２２　Ｃｌ．２
、Ａ３８７　Ｇｒ．２２　Ｃｌ．２及びＡ３８７　Ｇｒ
．２１　Ｃｌ．２）、

【表５】に示す溶接条件で試験板を作成した後、各種ＰＷＨＴを
施した。なお、ワイヤＮｏ．１〜Ｎｏ．２２は１．２５
Ｃｒ−０．５Ｍｏ系母材に、Ｎｏ．２３は２．２５Ｃｒ
−ｌＭｏ系母材に、Ｎｏ．２４は３Ｃｒ−１Ｍｏ系母材
にそれぞれ適用した例であり、本発明範囲内のワイヤ（
本発明例）はＮｏ．１０、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２０、Ｎ
ｏ．２１、Ｎｏ．２３及びＮｏ．２４である。

【００２５】その後、試験板の板厚中央からＪＩＳ　Ｚ
　３１１１　Ａ１号引張試験片とＪＩＳ　Ｚ　３１１１
　４号シャルピー衝撃試験片（２ｍｍＶノッチ）を採取
し、機械試験を行った。その結果、得られた溶接金属の
化学成分（

【表６】及び

【表７】）、作業性及び機械的性能（

【表８】）、並びに溶接金属のミクロ組織（図２及び図３）から
、次のように考察できる。

【００２６】Ｎｏ．１及びＮｏ．２（比較例）：Ｎｏ．
１及びＮｏ．２は溶接作業性を左右するＴｉＯ２量の成
分範囲を調査するために試作したワイヤである。Ｎｏ．
１はＴｉＯ２量が１．８％未満であり、スラグの被包性
が悪いため、溶接作業性やビード外観が悪かった。Ｎｏ
．２はＴｉＯ２量が７．５％を超えるものであり、スラ
グの粘性が極端に大きく、ビード外観が悪くなり、また
スラグの巻き込み等も生じた。なお、溶接金属の化学分
析及び機械試験は行っていない。

【００２７】Ｎｏ．３及びＮｏ．４（比較例）：Ｎｏ．
３はＣ量が０．００５％未満のため、焼入れ性が悪く、
強度及び靭性とも十分な結果が得られない。Ｎｏ．４は
Ｃ量が０．２％を超えるため、強度が大きくなり、靭性
が悪い。

【００２８】Ｎｏ．５及びＮｏ．６（比較例）：Ｎｏ．
５はＳｉ及びＭｎ量がそれぞれ０．０１及び１．０％未
満であり、十分な脱酸効果がなく、靭性が悪い。Ｎｏ．
６はＳｉ及びＭｎ量がそれぞれ１．０及び８．０％を超
えるため、強度が高くなり、靭性が悪い。

【００２９】Ｎｏ．７及びＮｏ．８（比較例）：Ｎｏ．
７はＣｒ及びＭｏ量がそれぞれ１．０及び０．４％未満
であり、強度・靭性とも十分でない。Ｎｏ．８はＣｒ及
びＭｏ量がそれぞれ４．０及び１．５％を超えるため、
強度が高くなり、靭性が悪い。

【００３０】Ｎｏ．９（比較例）、Ｎｏ．１０（本発明
例）、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１２（比較例）：Ｎｏ．９は
Ｎｂ及びＶ量がいずれも０．００５％未満であり、図２
に示すように、長時間のＰＷＨＴ（６９０℃×２４ｈ）
で既にフェライトバンドが生じている。Ｎｏ．１０はＮ
ｂ及びＶ量が本発明範囲内のため、図３に示すように、
長時間のＰＷＨＴ（６９０℃×２４ｈ）でもフェライト
バンドは発生していない。また、機械的性能も良好であ
る。なお、Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２の順にＮｂ及びＶ
をいずれも０．０５％を超えてフラックスに添加すると
、強度が高くなり、靭性が低下する。したがって、フラ
ックスにＮｂ及びＶを０．００５〜０．０５％で添加す
ると、フェライトバンドの発生の程度を低く抑えること
ができ、溶接金属の機械的性能も良好であることが確認
された。

【００３１】Ｎｏ．１３及びＮｏ．１４（比較例）：Ｎ
ｏ．１３はＴｉ量が０．０５％未満であり、十分な脱酸
効果がなく、機械的性能も悪い。Ｎｏ．１４はＴｉ量が
０．３％を超えるため、強度が高くなり、靭性が低下す
る。

【００３２】Ｎｏ．１５及びＮｏ．１６（比較例）：Ｎ
ｏ．１５はＢ量が０．００５％未満のため、靭性が悪い
。Ｎｏ．１６はＢ量が０．０１５％を超えるため、強度
が高くなり、靭性が低下する。

【００３３】Ｎｏ．１７（比較例）、Ｎｏ．１８（本発
明例）、Ｎｏ．１９（比較例）：Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．１
９はＮｉの靭性向上への寄与を調査したものである。Ｎ
ｏ．１７はＮｉ量が０．１％未満のため、靭性への寄与
は認められない。Ｎｏ．１８はＮｉ量が本発明範囲内で
あり、Ｎｏ．１０と比較するとＮｉの添加により靭性の
向上が認められる。Ｎｏ．１９はＮｉ量が０．７％を超
えるため、強度が高くなり、靭性が低下する。

【００３４】Ｎｏ．２０及びＮｏ．２１（本発明例）、
Ｎｏ．２２（比較例）：Ｎｏ．２０は金属外皮及びフラ
ックス中に含まれる全Ｎ量が０．０１５％以下であり、
靭性は良好である。Ｎｏ．２１は全Ｎ量が０．０１５％
であり、靭性は若干低下傾向を示している。Ｎｏ．２２
は全Ｎ量が０．０２３％であり、溶接金属中に多数のブ
ローホール等の欠陥が観察され、引張試験に際しては伸
びがなく、脆性破断し、靭性も極端に悪い。

【００３５】Ｎｏ．２３及びＮｏ．２４（本発明例）：
Ｎｏ．２３は２．２５Ｃｒ−１Ｍｏ系母材に、Ｎｏ．２
４は３Ｃｒ−１Ｍｏ系母材に本発明を適用した例であり
、いずれも溶接作業性及び機械的性能とも良好である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＣｒ−Ｍ
ｏ鋼用炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワ
イヤによれば、長時間の溶接後熱処理を行っても、フェ
ライト粒の粗大化やフェライトバンドの発生の程度が小
さく、優れた機械的性能を示す溶接金属を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】供試鋼板の開先形状を示す断面図である。

【図２】実施例でのワイヤＮｏ．９（比較例）で得られ
た溶接金属（ＰＷＨＴ：６９０℃×２４ｈ）の金属組織
を示す顕微鏡写真である。

【図３】実施例でのワイヤＮｏ．１０（本発明例）で得
られた溶接金属（ＰＷＨＴ：６９０℃×２４ｈ）の金属
組織を示す顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　金属外皮内にフラックスを充填したフ
ラックス入りワイヤにおいて、フラックスは、ワイヤ全
重量に対する重量％で（以下、同じ）、ＴｉＯ２：１．
８〜７．５％、Ｃ：０．００５〜０．２％、Ｓｉ：０．
０１〜１．０％、Ｍｎ：１．０〜８．０％、Ｃｒ：１．
０〜４．０％、Ｍｏ：０．４〜１．５％、Ｎｂ：０．０
０５〜０．０５％及びＶ：０．００５〜０．０５％を含
み、残部が鉄粉及びアーク安定剤を含めたスラグ生成剤
からなり、該フラックスを充填率（ワイヤ全重量に対す
る重量比）が１０〜２０％となるように金属外皮内に充
填してなることを特徴とするＣｒ−Ｍｏ鋼用炭酸ガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】　　金属外皮及びフラックス中に添加され
る全Ｎ量を０．０１５％以下とした請求項１に記載のフ
ラックス入りワイヤ。
【請求項３】　　フラックスが、更にＴｉ：０．０５〜
０．３％、Ｂ：０．００５〜０．０１５％及びＮｉ：０
．１〜０．７％のうちの少なくとも１種以上を含むもの
である請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤ。