JPH0724948B2 - ステンレス鋼ｔｉｇ溶接用ワイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ステンレス鋼TIG溶接用ワイヤに係り、特に
溶接性にすぐれ、高品質な溶接金属を得ることができる
ステンレス鋼溶接材料に関するものである。

［従来の技術］ ステンレス鋼は、耐錆性、耐食性、耐熱性などにすぐ
れ、化学機械、耐熱部材等の材料として広く用いられて
いる。溶接方法として、これまで多く使われてきたもの
は被覆アーク溶接であるが、高能率および高品質な方法
が求められている。その方法としてガスシールドアーク
溶接がある。ガスシールドアーク溶接には、MIG溶接な
どワイヤ自体が電極になる消耗電極方式とTIG溶接など
タングステン電極を用いる非消耗電極方向がある。MIG
溶接は、装置が手軽で、半自動溶接はもちろんのこと自
動溶接が出来て能率にすぐれることから広くもちいられ
るが、ワイヤ自体が電極となってアークを発生し、アー
ク熱により溶滴となって移行し溶接金属を形成するが、
一般に １）アーク状態を安定に保つのがむずかしく、不安定に
なりやすい。

２）ビード形状が悪く、ビードが凸になりやすい。

３）融合不良など溶接欠陥を生じやすい。

などの傾向があり、信頼性が劣る。

MIG溶接におけるアークの安定性に関して特開昭56−165
589号公報に、ワイヤ中のＢおよびAl含有量が多くなる
とアーク不安定域が広くなることが開示されている。Al
は、脱酸剤として添加されるもので、Alを規制すると脱
酸不足になり、Ｏが多くなりやすい。MIG溶接作業性に
及ぼすワイヤ中のＯの影響について、特開昭58−202993
号公報にＯは溶接アークの安定性、ビード形状の改善に
寄与することが開示されている。しかしながら、ワイヤ
中のＯが多くなると、ワイヤ製造工程において、加工性
が劣化する。特に高速で圧延、伸線すると、この傾向が
顕著に現われ、加工性が劣化し能率が低下して、コスト
が高くなるという問題点がある。また0.01％を超えるＯ
をワイヤ中に均一に含有せしめることは、製鋼工程極め
て困難なことであり、実用的でない。

また、特開昭58−202993号公報にMIG溶接において、ワ
イヤ中にCa,Mgおよび稀土類元素（REM）を適量添加する
ことによりスラグの剥離を向上せしめることが開示され
ているが、TIG溶接におけるスラグの影響については、
これまで明らかになっていない。

TIG溶接はタングステン電極による非消耗電極を用いて
アークを発生させ、そのアーク熱により形成される溶融
池にワイヤを挿入して溶融させた溶接金属を形成する。
溶接金属表面にスラグが発生しない場合は、安定なアー
ク状態が得られ、溶接金属の広がりも良好であるが、溶
接金属表面に剥離しにくいスラグが発生すると、アーク
がスラグのため乱れ、溶接金属の広がりも悪くなり、融
合不良など溶接欠陥が発生しやすくなる。又スラグをグ
ラインダなどで除去することが必要になるという問題点
がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的とするところは、TIG溶接など非消耗電極
方式ガスシールドアーク溶接において、アークを乱し、
融合不良など溶接欠陥の原因となるスラグの発生が少な
く、かつワイヤ製造工程において歩留が良好でコストの
安い溶接用ワイヤを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、かかるガスシールドアーク溶接におい
て、アークの安定性にすぐれ、ビード形状が良好で、か
つ溶接欠陥の少ない溶接部が得られ、しかもワイヤ製造
工程において歩留が良好でコストの安い溶接ワイヤの検
討をすすめた結果、MIG溶接において、アークの安定性
にAlが大きく関与しているが、Alの許容量は一律に決ま
るものでなく、Siと相互に関連しており、Si含有量によ
って、Alの許容含有量が変化すること、さらにビード形
状の改善にＳが大きく関与していることを突きとめ、こ
れらの元素をそれぞれ適性範囲に含有させることによ
り、アークの安定性がすぐれ、しかもビード形状が良好
になること、また、TIG溶接においてアークを乱し、融
合不良など溶接欠陥の原因となるスラグの発生は、Caお
よびMgが原因であり、これらの元素を規制することによ
り、アークを乱すスラグの発生を防止することが出来る
こと、また、ワイヤ中のＯが多くなると、ワイヤ製造工
程において加工性が劣化し、能率が低下するが、Ｏを規
制することにより加工性が良好となり、能率を向上させ
ることを見出した。さらにこのような組成にＮを適量添
加することにより、MIG溶接など消耗電極方式ガスシー
ルドアーク溶接において、アークの安定性にすぐれ、ビ
ード形状が良好で、かつTIG溶接など非消耗電極方式ガ
スシールドアーク溶接において、スラグの発生がほとん
どなく、しかも溶着金属の強度および耐食性を向上させ
ることを見出した。

すなわち、本発明の要旨は、重量％でC:0.15％以下,Si:
1％以下,Mn:2.5％以下,Ni:22.5％以下,Cr:11〜32％,Mo:
4％以下,S:0.004〜0.008％未満含有し、O:0.01％以下,A
lをSi×0.03％以下,Ca:0.005％以下,Mg:0.005％以下に
制限するか、またはC:0.15％以下,Si:1％以下,Mn:2.5％
以下,Ni:22.5％以下,Cr:11〜32％,Mo:4％以下,S:0.004
〜0.008％未満，およびN:0.5％以下含有し、O:0.01％以
下,Ca:0.005％以下,Mg:0.005％以下,AlをSi×0.03％以
下に制限し、残部が主としてFeよりなることを特徴とす
るステンレス鋼TIG溶接ワイヤにある。

以下に本発明を詳細に説明する。

［作用］ まず、最初に本発明において、ガスシールドアーク溶接
とは、Ar,Heなどの不活性ガスあるいは、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っ
て、MIG溶接、TIG溶接、プラズマ溶接を指す。

次に本発明ワイヤの成分組成の限定理由について述べ
る。まず、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。

次に、Siは、耐酸化性を向上させるとともに溶接金属の
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、耐酸化性を劣化させるとともにワイヤ製造工程にお
いて、加工性が劣化するので、2.5％以下とする。

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、耐食性、じん性を向上させるが、高Niになるとワイ
ヤ製造工程において、加工性が劣化するので、22.5％以
下とする。

Crはステンレス鋼の必須成分で、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。

Moは組織を強化し、耐食性およびクリープ強度を向上さ
せるが、４％を超えるとシグマ相の生成を助長させ、延
性が低下し、ワイヤ製造工程において加工性が劣化する
ので、４％以下とする。

Ｓは溶接金属のなじみを増し、ビード形状を良好にする
が、0.004％未満ではその効果が小さく、また0.008％以
上ではワイヤ製造工程において加工性が劣化し、能率が
低下するので、0.004％以上0.008％未満とする。ワイヤ
中のＯが多くなると、ワイヤ製造工程において加工性が
劣化し、歩留が低下するので、0.01％以下とする。

Alは、脱酸剤として有効であるが、アークを不安定にさ
せ、その範囲はSi含有量と相関関係がある。Siが高い
と、アーク安定性におよぼすAlの許容範囲が広くなる
が、Si×0.03％を超えるとアークが不安定となるので、
上限をSi×0.03％とする。CaはTIG溶接およびプラズマ
溶接において溶接金属表面に剥離しにくいスラグが広く
生成し、アークがスラグのために乱れ、溶接金属の広が
りも悪くなり、融合不良など溶接欠陥が発生しやすくな
るので、0.005％以下に制限する。

MgもTIG溶接およびプラズマ溶接において、スラグが生
成し、アークがスラグのために乱れ、溶接金属の広がり
が悪くなり融合不良など溶接欠陥が発生しやすくなるの
で、0.005％以下に制限する。

Ｎは、溶接金属の強度並びに耐食性を向上させるが、0.
5％を超えて添加してもそれ程顕著な効果が得られな
く、かつワイヤ製造工程において加工性が劣るので、0.
5％以下とする。

ここで、本発明ワイヤの製造方法について言及すると、
真空または大気雰囲気のもとで溶解、鋳造して得られた
インゴットを熱間鍛造し、次に熱間圧延によりコイルと
し、これにより冷間伸線により所定のワイヤ径まで伸線
するものである。なお、熱間鍛造および熱間圧延は、ほ
ぼ1000〜1200℃程度に加熱して行い、冷間伸線工程にお
いても必要に応じて、ほぼ1000〜1200℃程度で焼鈍を行
って、ワイヤの硬さを調整することができる。

以下、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に述
べる。

［実施例］ 第１表に供試溶接ワイヤの化学成分を示す。

第２表に使用母材の化学成分を示す。

第３表に溶接作業性試験結果を示す。溶接作業性試験
は、TIG溶接について実施した。供試溶接ワイヤと使用
母材の組合せは、第３表に示す通りで、使用母材は、い
ずれも板厚6mm、幅75mm、長さ400mmの寸法で、拘束治具
にセットして使用した。

第４表にTIG溶接条件を示す。いずれもストレート運棒
で約350mmのビードを溶接して、溶接作業性の判定を行
った。

第５表にワイヤ製造工程における線材加工性の評価を示
す。

以上から、本発明のA1〜A7は、TIG溶接など非消耗電極
方式ガスシールドアーク溶接においては、アークを乱し
て融合不良など溶接欠陥の原因となるスラグの発生が少
なく、かつワイヤ製造工程において線材加工性が良好で
コストの安い溶接用ワイヤであることは明らかである。

これに対し、比較ワイヤB1はＣが0.15％を超えており、
B2はSiが１％を超えており、B3はMnが2.5％を超えてお
り、B4はNiが22.5％を超えており、B5はCrが32％を超え
ており、B6はMoが４％を超えており、B7は、Ｎが0.5％
を超えており、かつ何れもＳが0.008以上であり、またB
8はＳが0.008以上であり、B10はＯが0.01％を超えてお
り、いずれもワイヤ製造工程における線材加工性が劣
る。B12はCaが0.005％を超えており、又B13はMgが0.005
％を超えており、いずれもTIG溶接において、剥離しに
くいスラグがビード表面に広く生成し、アークが乱れ
た。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明ワイヤはTIG
溶接など非消耗電極方式ガスシールドアーク溶接におい
て、アークを乱して融合不良など溶接欠陥の原因となる
スラグの発生が少なく、かつワイヤ製造工程において線
材加工性が良好でコストの安い溶接用ワイヤであり、産
業上の効果は、極めて顕著である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−202993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−156893（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−165589（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−77095（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で Ｃ 0.15％以下 Si １％以下 Mn 2.5％以下 Cr 11〜32％ Ni 22.5％以下 Mo ４％以下 Ｓ 0.004％以上0.008％未満 を含有し、 Ｏ 0.01％以下 Al Si×0.03％以下 Ca 0.005％以下 Mg 0.005％以下 に制限し、残部が主としてFeよりなることを特徴とする
   ステンレス鋼TIG溶接用ワイヤ。
2. 【請求項２】重量％で Ｃ 0.15％以下 Si １％以下 Mn 2.5％以下 Cr 11〜32％ Ni 22.5％以下 Mo ４％以下 Ｎ 0.50％以下 を含有し、S 0.004％以上0.008％未満に規制し Ｏ 0.01％以下 Al Si×0.03％以下 Ca 0.005％以下 Mg 0.005％以下 に制限し、残部が主としてFeよりなることを特徴とする
   ステンレス鋼TIG溶接用ワイヤ。