JPH05177383A - 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 - Google Patents
高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料Info
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- JPH05177383A JPH05177383A JP1824192A JP1824192A JPH05177383A JP H05177383 A JPH05177383 A JP H05177383A JP 1824192 A JP1824192 A JP 1824192A JP 1824192 A JP1824192 A JP 1824192A JP H05177383 A JPH05177383 A JP H05177383A
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- welding
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- ferritic heat
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3093—Fe as the principal constituent with other elements as next major constituents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温におけるクリープ特性、靱性、耐割れ性
に優れた溶接金属を与える溶接用材料を提供する。 【構成】 重量比で、C:0.03〜0.12%、S
i:0.3%以下、Mn:0.3〜1.5%、V:0.
03〜0.40%、Nb:0.01〜0.15%、N:
0.01〜0.08%、Cr:8〜13%、Ni:0.
05〜1.2%、Mo:0.3〜1.6%、W:0.5
〜3.5%、Co:1.0〜5.0%を必須成分として
含有し、さらにMo、W、Ni、Co添加量の間に(M
o+W)/(Ni+Co)≦1.5の関係が成立し、残
部がFe及び不可避的不純物からなる高Crフェライト
系耐熱鋼用溶接材料。
に優れた溶接金属を与える溶接用材料を提供する。 【構成】 重量比で、C:0.03〜0.12%、S
i:0.3%以下、Mn:0.3〜1.5%、V:0.
03〜0.40%、Nb:0.01〜0.15%、N:
0.01〜0.08%、Cr:8〜13%、Ni:0.
05〜1.2%、Mo:0.3〜1.6%、W:0.5
〜3.5%、Co:1.0〜5.0%を必須成分として
含有し、さらにMo、W、Ni、Co添加量の間に(M
o+W)/(Ni+Co)≦1.5の関係が成立し、残
部がFe及び不可避的不純物からなる高Crフェライト
系耐熱鋼用溶接材料。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高い靱性を有する高強度
耐熱鋼の溶接材料に関するものであり、さらに詳しく
は、高温におけるクリープ特性、靱性、耐割れ性に優れ
た溶接金属を与える溶接材料に係わるものである。
耐熱鋼の溶接材料に関するものであり、さらに詳しく
は、高温におけるクリープ特性、靱性、耐割れ性に優れ
た溶接金属を与える溶接材料に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】高温高能率型のエネルギープラント用鋼
材として、クリープ強度が極めて優れ且つオーステナイ
ト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配
が少ないフェライト系耐熱鋼が強く要望され始めてい
る。
材として、クリープ強度が極めて優れ且つオーステナイ
ト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配
が少ないフェライト系耐熱鋼が強く要望され始めてい
る。
【0003】この種の用途を目的として、例えば特開昭
60−257991号公報に開示されている9Cr−M
o系鋼用溶接ワイヤのように、溶接ワイヤ中のC、S
i、Mn、Cr、Mo、Ni添加量を限定し、さらにN
b、Vの1種又は2種を添加して(Nb+V)で0.3
%以下とする溶接ワイヤが提案されている。また、特開
平2−280993号公報では、8〜12Cr系溶接材
料のようにC、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、
V、Nb、Al、N、C添加量を限定し、Creq:1
3以下とする溶接材料が提案されている。
60−257991号公報に開示されている9Cr−M
o系鋼用溶接ワイヤのように、溶接ワイヤ中のC、S
i、Mn、Cr、Mo、Ni添加量を限定し、さらにN
b、Vの1種又は2種を添加して(Nb+V)で0.3
%以下とする溶接ワイヤが提案されている。また、特開
平2−280993号公報では、8〜12Cr系溶接材
料のようにC、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、
V、Nb、Al、N、C添加量を限定し、Creq:1
3以下とする溶接材料が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
はクリープ強度を大幅に向上させようとするものではな
く、マルテンサイト相中にδフェライトが析出して靱性
を著しく低下させるという欠点を有する。δフェライト
は基地中マルテンサイトより著しく軟らかい相であり、
このような軟らかい第二相が硬い基地中に分散すると全
体の衝撃特性は著しく低下する。
はクリープ強度を大幅に向上させようとするものではな
く、マルテンサイト相中にδフェライトが析出して靱性
を著しく低下させるという欠点を有する。δフェライト
は基地中マルテンサイトより著しく軟らかい相であり、
このような軟らかい第二相が硬い基地中に分散すると全
体の衝撃特性は著しく低下する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量比
で、C:0.03〜0.12%、Si:0.3%以下、
Mn:0.3〜1.5%、V:0.03〜0.40%、
Nb:0.01〜0.15%、N:0.01〜0.08
%、Cr:8〜13%、Ni:0.05〜1.2%、M
o:0.3〜1.6%、W:0.5〜3.5%、Co:
1.0〜5.0%を必須成分として含有し、さらにM
o、W、Ni、Co添加量の間に(Mo+W)/(Ni
+Co)≦1.5の関係が成立し、残部がFe及び不可
避的不純物からなることを特徴とする高Crフェライト
系耐熱鋼用溶接材料である。
で、C:0.03〜0.12%、Si:0.3%以下、
Mn:0.3〜1.5%、V:0.03〜0.40%、
Nb:0.01〜0.15%、N:0.01〜0.08
%、Cr:8〜13%、Ni:0.05〜1.2%、M
o:0.3〜1.6%、W:0.5〜3.5%、Co:
1.0〜5.0%を必須成分として含有し、さらにM
o、W、Ni、Co添加量の間に(Mo+W)/(Ni
+Co)≦1.5の関係が成立し、残部がFe及び不可
避的不純物からなることを特徴とする高Crフェライト
系耐熱鋼用溶接材料である。
【0006】
【作用】本発明は溶接ワイヤ中にCoを添加し、且つM
o、W、Niとの関係で限定共存させたものであり、溶
接して得られる溶接金属のδフェライトの生成を抑制
し、クリープ破断強度と靱性を格段に高めた。以下、各
成分の限定理由について述べる。
o、W、Niとの関係で限定共存させたものであり、溶
接して得られる溶接金属のδフェライトの生成を抑制
し、クリープ破断強度と靱性を格段に高めた。以下、各
成分の限定理由について述べる。
【0007】C:0.03〜0.12% Cは焼き入れ性と強度確保のため0.03%以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から上限を0.12%とした。
あるが、耐割れ性の観点から上限を0.12%とした。
【0008】Si:0.3%以下 Siは脱酸材として添加するものであるが、また耐酸化
性を向上させる元素でもある。しかし0.3%を超える
と靱性の低下を招くので、上限を0.3%と定めた。
性を向上させる元素でもある。しかし0.3%を超える
と靱性の低下を招くので、上限を0.3%と定めた。
【0009】Mn:0.3〜1.5% Mnは脱酸のためのみでなく、強度保持上も必要な成分
である。上限を1.5%としたのは、これを超すと靱性
を低下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として
0.3%と定めた。
である。上限を1.5%としたのは、これを超すと靱性
を低下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として
0.3%と定めた。
【0010】V:0.03〜0.40% Vは炭窒化物として析出させて強度を確保するため最低
0.03%必要であるが、他方0.40%を超えるとか
えって強度低下を生じるので上限を0.40%とした。
0.03%必要であるが、他方0.40%を超えるとか
えって強度低下を生じるので上限を0.40%とした。
【0011】Nb:0.01〜0.15% NbはVと同様炭窒化物として析出して強度を確保する
ほか、結晶粒を微細化して靱性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%必要であるが、0.15%
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。したがって上限を0.15%とした。
ほか、結晶粒を微細化して靱性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%必要であるが、0.15%
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。したがって上限を0.15%とした。
【0012】N:0.01〜0.08% Nは基地中に固溶してもまた窒化物として析出しても著
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%を
必要とする。0.08%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靱性が劣化するなどの問題が生じるので、上
限を0.08%と定めた。
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%を
必要とする。0.08%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靱性が劣化するなどの問題が生じるので、上
限を0.08%と定めた。
【0013】Cr:8〜13% Crは耐酸化と焼き入れ性を確保する上で非常に重要な
元素であるため最低8%必要であるが、13%を超すと
耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを析出させ靱性
の劣化が著しくなるので、上限は13%とした。
元素であるため最低8%必要であるが、13%を超すと
耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを析出させ靱性
の劣化が著しくなるので、上限は13%とした。
【0014】Ni:0.05〜1.2% Niはフェライトの生成を抑制し、使用中の脆化軽減に
有効な元素であり、高温で長時間使用される本発明溶接
材料のような用途に対しては必須の元素であるが、0.
05%未満ではその効果が得られない。他方1.2%を
超すと高温クリープ特性を劣化させるので、上限を1.
2%とした。
有効な元素であり、高温で長時間使用される本発明溶接
材料のような用途に対しては必須の元素であるが、0.
05%未満ではその効果が得られない。他方1.2%を
超すと高温クリープ特性を劣化させるので、上限を1.
2%とした。
【0015】Mo:0.3〜1.6% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、且つδフェ
ライトを析出させるため靱性の低下を招く。したがって
上限を1.6%とした。一方、Wとの共存において高温
強度、特に高温長時間側でのクリープ破断強度の向上に
効果のあるのは0.3%以上であるので、下限を0.3
%とした。
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、且つδフェ
ライトを析出させるため靱性の低下を招く。したがって
上限を1.6%とした。一方、Wとの共存において高温
強度、特に高温長時間側でのクリープ破断強度の向上に
効果のあるのは0.3%以上であるので、下限を0.3
%とした。
【0016】W:0.5〜3.5% Wはフェライト系溶接金属のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.5%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.5%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靱性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、上限を3.5%とした。
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.5%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.5%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靱性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、上限を3.5%とした。
【0017】Co:1.0〜5.0% CoはNiと同様にMo、W添加によって生じるδフェ
ライトの析出という問題点を相殺する重要な元素であ
り、最低1.0%以上を必要とする。しかし、過剰添加
するとAc1点を下げるため高温焼戻しが不可能となり、
組織の安定化処理ができなくなるという欠点を有する。
このようにCoはNiと同様にMo、Wとは相反する効
果を与える元素であり、本合金系での適切な添加範囲は
(Mo+W)/(Ni+Co)≦1.5である。
ライトの析出という問題点を相殺する重要な元素であ
り、最低1.0%以上を必要とする。しかし、過剰添加
するとAc1点を下げるため高温焼戻しが不可能となり、
組織の安定化処理ができなくなるという欠点を有する。
このようにCoはNiと同様にMo、Wとは相反する効
果を与える元素であり、本合金系での適切な添加範囲は
(Mo+W)/(Ni+Co)≦1.5である。
【0018】
【実施例】厚さ20mmのASTM規格A387 Gr
22、9Cr−1Mo鋼、9Cr−1Mo−Nb−V−
W鋼、9Cr−0.5Mo−Nb−V−W鋼、12Cr
−0.5Mo−Nb−V−W鋼で図1に示すような開先
(厚さT=20mm、開先角度θ=20°、ルートギャ
ップL=12mm)を形成し、表1、2に示す成分組成
のワイヤ径1.6mmφの溶接ワイヤを用い、表3に示
す溶接条件でTIG溶接を実施した。
22、9Cr−1Mo鋼、9Cr−1Mo−Nb−V−
W鋼、9Cr−0.5Mo−Nb−V−W鋼、12Cr
−0.5Mo−Nb−V−W鋼で図1に示すような開先
(厚さT=20mm、開先角度θ=20°、ルートギャ
ップL=12mm)を形成し、表1、2に示す成分組成
のワイヤ径1.6mmφの溶接ワイヤを用い、表3に示
す溶接条件でTIG溶接を実施した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】得られた溶接金属に740℃−4時間の後
熱処理をした後、600℃、20kgf/mm2 の応力
でのクリープ破断試験及び試験温度0℃での2mmVノ
ッチ衝撃試験を行った。
熱処理をした後、600℃、20kgf/mm2 の応力
でのクリープ破断試験及び試験温度0℃での2mmVノ
ッチ衝撃試験を行った。
【0023】表2に上記試験結果を示す。ワイヤTG−
1〜9はいずれも本発明の要件を全て満たしており、溶
接金属組織はδフェライトの析出がないマルテンサイト
単相組織であり、後熱処理後の靱性及びクリープ破断特
性が良好で、かつ溶接性の優れた溶接金属を得ることが
できた。
1〜9はいずれも本発明の要件を全て満たしており、溶
接金属組織はδフェライトの析出がないマルテンサイト
単相組織であり、後熱処理後の靱性及びクリープ破断特
性が良好で、かつ溶接性の優れた溶接金属を得ることが
できた。
【0024】ワイヤTG−10〜16は比較例を示す。
ワイヤTG−10は通常の耐熱鋼用として使用されてい
る2(1/4)%Cr−1%Mo系ワイヤの例であり、
ワイヤTG−11はさらに耐高温腐食性を向上させた熱
交換器用ワイヤであるが、いずれも本発明ワイヤにくら
べ著しくクリープ破断強度が低い。TG−12は9Cr
−1Mo−Nb−V−W系ワイヤの例であるが、C量が
本発明ワイヤに比べて著しく高いので溶接時に割れが発
生し、耐割れ性及び衝撃値が低下している。TG−13
はN量が上限を超えるものであって、溶接金属にブロホ
ールが発生するとともに靱性に乏しかった。TG−14
はC、Nが低くNi、Coがないためδフェライトが生
じ、靱性が低下している。TG−15は9Cr−0.5
Mo−Nb−V−W系でMo、W、Ni、Coを含有す
るが、(Mo+W)/(Ni+Co)が本発明の条件を
外れており、クリープ破断強度が低く、δフェライトが
生じ靱性が低い。TG−16は12Cr−0.5Mo−
Nb−V−W系でTG−14と同様にMo、W、Ni、
Coを含有するが、(Mo+W)/(Ni+Co)が本
発明の条件を外れており、クリープ破断強度が低く、δ
フェライトが生じ靱性が低下している。
ワイヤTG−10は通常の耐熱鋼用として使用されてい
る2(1/4)%Cr−1%Mo系ワイヤの例であり、
ワイヤTG−11はさらに耐高温腐食性を向上させた熱
交換器用ワイヤであるが、いずれも本発明ワイヤにくら
べ著しくクリープ破断強度が低い。TG−12は9Cr
−1Mo−Nb−V−W系ワイヤの例であるが、C量が
本発明ワイヤに比べて著しく高いので溶接時に割れが発
生し、耐割れ性及び衝撃値が低下している。TG−13
はN量が上限を超えるものであって、溶接金属にブロホ
ールが発生するとともに靱性に乏しかった。TG−14
はC、Nが低くNi、Coがないためδフェライトが生
じ、靱性が低下している。TG−15は9Cr−0.5
Mo−Nb−V−W系でMo、W、Ni、Coを含有す
るが、(Mo+W)/(Ni+Co)が本発明の条件を
外れており、クリープ破断強度が低く、δフェライトが
生じ靱性が低い。TG−16は12Cr−0.5Mo−
Nb−V−W系でTG−14と同様にMo、W、Ni、
Coを含有するが、(Mo+W)/(Ni+Co)が本
発明の条件を外れており、クリープ破断強度が低く、δ
フェライトが生じ靱性が低下している。
【0025】
【発明の効果】本発明溶接材料は、従来の9〜12%C
r鋼用溶接ワイヤと比較して高温でのクリープ強度を著
しく高めたものであり、靱性及び溶接性などの特性にも
優れている。各種発電ボイラ、化学圧力容器などに使用
される9〜12%Cr系鋼を溶接する場合に、本発明の
溶接材料を使用することにより、溶接継手の信頼性を大
幅に向上させることができる。
r鋼用溶接ワイヤと比較して高温でのクリープ強度を著
しく高めたものであり、靱性及び溶接性などの特性にも
優れている。各種発電ボイラ、化学圧力容器などに使用
される9〜12%Cr系鋼を溶接する場合に、本発明の
溶接材料を使用することにより、溶接継手の信頼性を大
幅に向上させることができる。
【図1】実施例に用いた溶接部の開先形状を示す断面図
である。
である。
1 被溶接材 2 裏当材
Claims (1)
- 【請求項1】 重量比で、 C:0.03〜0.12%、 Si:0.3%以下、 Mn:0.3〜1.5%、 V:0.03〜0.40%、 Nb:0.01〜0.15%、 N:0.01〜0.08%、 Cr:8〜13%、 Ni:0.05〜1.2%、 Mo:0.3〜1.6%、 W:0.5〜3.5%、 Co:1.0〜5.0%を必須成分として含有し、さら
にMo、W、Ni、Co添加量の間に(Mo+W)/
(Ni+Co)≦1.5の関係が成立し、残部がFe及
び不可避的不純物からなることを特徴とする高Crフェ
ライト系耐熱鋼用溶接材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4018241A JP2551511B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4018241A JP2551511B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05177383A true JPH05177383A (ja) | 1993-07-20 |
JP2551511B2 JP2551511B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=11966187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4018241A Expired - Lifetime JP2551511B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2551511B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5519186A (en) * | 1993-03-10 | 1996-05-21 | Nippon Steel Corporation | Inert gas arc welding wire for high Cr ferritic heat-resisting steel |
CN106736033A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 钢铁研究总院 | G115耐热钢用氩弧焊焊丝 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01215490A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Nkk Corp | Cr−Mo系低合金鋼用溶接ワイヤ |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP4018241A patent/JP2551511B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01215490A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Nkk Corp | Cr−Mo系低合金鋼用溶接ワイヤ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5519186A (en) * | 1993-03-10 | 1996-05-21 | Nippon Steel Corporation | Inert gas arc welding wire for high Cr ferritic heat-resisting steel |
CN106736033A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 钢铁研究总院 | G115耐热钢用氩弧焊焊丝 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2551511B2 (ja) | 1996-11-06 |
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