JPH09308988A - オーステナイト系ステンレス鋼用ガスメタルアーク溶接用ワイヤ - Google Patents

オーステナイト系ステンレス鋼用ガスメタルアーク溶接用ワイヤ

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JPH09308988A
JPH09308988A JP14651796A JP14651796A JPH09308988A JP H09308988 A JPH09308988 A JP H09308988A JP 14651796 A JP14651796 A JP 14651796A JP 14651796 A JP14651796 A JP 14651796A JP H09308988 A JPH09308988 A JP H09308988A
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JP
Japan
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wire
welding
workability
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less
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JP14651796A
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Sohei Sato
荘平 佐藤
Satoyuki Miyake
聰之 三宅
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 TIGおよびMIG溶接などのガスメタルア
−ク溶接ワイヤにおいて、酸化スラグの原因となるC
a、Al、Mg、Tiなどがある程度含有されていても
良好な溶接作業性を確保する。 【解決手段】 C、Si、Mn、S、Cr、Ni、M
o、Nを適正量含有し、Caの含有量を0.005%以
下とするとともにMgを0.005%以下に規制すし、
Alの含有量を(Ca×1〜2+0.001)%とした
ガスメタルア−ク溶接用ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーステナイト系
ステンレス鋼のガスシールドアーク溶接に関し、溶接作
業性が良好なガスメタルアーク溶接ワイヤに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】TIG溶接やMIG溶接などのガスメタ
ルアーク溶接用ワイヤにおいて、溶接作業性は非常に重
要な問題である。溶接作業性を悪化させる原因として、
スラグの発生があることはよく知られている事実であ
る。一般に、スラグと呼ばれるものは酸化物であり、特
に高融点のものであるが、この特性が溶接時に様々な問
題を発生させる。
【0003】TIG溶接においては、これらスラグは溶
融プールの段階から発生しビード表面を覆い、表面張力
の増大によりビードを凸型にしたりビード蛇行の原因に
なる。凸ビードは開先内の多層溶接などで前ビードの端
部を融かし残す、融合不良を引き起こす。
【0004】また、MIG溶接においては、溶滴の表面
張力増大により適正溶接条件が高電流・高電圧側に移動
し、場合によっては、安定したスプレー領域が得られな
くなる。さらに元来凸ビードであるMIG溶接では、ビ
ード表面張力の増大によりさらに凸ビードを助長した
り、ビード蛇行の原因になる。また、酸化スラグの発生
により、電気伝導度が著しく悪化して溶滴移行の不安定
性を引き起こしスパッタを発生させる。
【0005】スラグの原因となる元素として、Ca、A
l、Mg、Tiが挙げられるが、これら元素は製造工程
での溶解時に合金の還元剤として使われる。ステンレス
鋼の場合、必須元素であるCrが酸化しやすいために、
これら還元剤の使用はどうしても必要である。このた
め、製品であるワイヤ中には微量ながら還元剤が含有さ
れることは避けられない。酸化されやすいものほど微量
で溶接作業性に影響を及ぼすため、溶接ワイヤメーカー
各社では、ワイヤ中の還元剤の含有量を減らすことが重
要な課題であった。また、近年では溶接金属の特性向上
の要求から、Ca、Al、Mg、Tiなどを故意に添加
するケースが増え、溶接作業性が問題となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、TIGおよ
びMIG溶接などのガスメタルアーク溶接用ワイヤにお
いて酸化スラグの原因となるCa、Al、Mg、Tiな
どがある程度含有されていても溶接作業性のよいワイヤ
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、オーステナイト系ステンレス鋼用ガ
スメタルアーク溶接用ワイヤにおいて、重量%で、C:
0.008〜0.15%、Si:0.2〜1.0%、M
n:1.0〜3.0%、Cr:11〜32%、Ni:
3.0〜22.5%、Mo:0.001〜4%以下、
N:0.25%以下、Ca:0.005%以下、Al:
(Ti÷0.7〜4+Ca×1〜2+0.001)%を
含有し、さらに必要に応じてTi:0.15%以下を含
有し、S:0.015%以下、O:0.01%以下、M
g:0.005%以下、残分がFeおよび不可避的不純
物からなることを特徴とするオーステナイト系ステンレ
ス鋼用ガスメタルアーク溶接用ワイヤである。
【0008】
【発明実施の形態】本発明は、各スラグ物質をある規定
量複合添加することで、酸化スラグが発生しても良好な
溶接作業性を得るものである。微量元素はその元素によ
って影響力が異なるが、各単一元素が含有された場合、
各元素について溶接作業性が悪化する量をまず調べた。
以下に調査結果を示す。 Ca:0.001% Al:0.006% Mg:0.001% Ti:0.050%
【0009】本発明者らは、これら元素の組み合わせに
注目し、ある組み合わせにおいて、ある成分比ならば作
業性に影響しないことを見いだした。まず、CaとAl
の組み合わせにおいて、含有比率がCa:1に対しA
l:1〜2ならば良好な作業性が得られる。Caは0.
005%以上では、酸化物の絶対量が増加してAlの添
加効果が小さい。さらに、Al含有量がCa含有量を下
回ってしまうと作業性が悪化するため、あらかじめ0.
001%程度含有していると良好である。
【0010】またTiとAlの組み合わせにおいては、
Tiが0.15%以上の領域では、酸化物が安定して発
生できないため、表面張力の不安定性を引き起こし、ビ
ード蛇行などが発生する。Al含有量が1に対し、Ti
含有量が0.7〜4であれば良好な作業性が得られる。
なおMgは有効な組み合わせを見いだすことができなか
った。
【0011】以下に本発明ワイヤの各成分の限定理由を
示す。 C:Cは強度を高めるために有効な元素であるが、添加
しすぎるとCr炭化物を生成し、ステンレス鋼の耐食性
を劣化させたり、場合によっては溶接割れを発生させる
場合がある。近年では、積極的にC量を低減して高温特
性を向上させる場合があるため、その範囲を、0.00
8%以上0.15%以下とする。
【0012】Si:脱酸剤であると共に溶接作業性を向
上させるため、0.2%以上添加するが、溶接金属の強
度および靭性低下を招きやすく1.0%以下とする。
【0013】Mn:脱酸、脱硫剤として添加するが、多
すぎると溶接金属の強度および靭性低下を招きやすく、
その範囲を1.0以上3.0%以下とする。
【0014】Cr:ステンレス鋼の必須成分で、不動態
皮膜を形成し、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、32%を超
えるとシグマ相の析出が起こりやすく、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。
【0015】Ni: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、靱性を向上させるため3.
0%以上添加するが、加工性が劣化するので、22.5
%以下とする。
【0016】Mo:組織を強化し、耐食性およびクリー
プ強度を向上させるため0.001%以上添加するが、
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。
【0017】N:溶接金属の強度および耐食性を向上さ
せるが、0.25%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、0.25%以下とする。
【0018】Ca:Caは元素の中で最も強酸化性であ
り、このため、脱酸および還元剤として使用されるが、
わずかな含有量でも溶接作業性を悪化させる。Ca含有
量0.001%はすでに作業性に影響を及ぼす量である
が、Alとの複合添加によって良好な作業性を確保する
ことができる。しかし、Ca含有量が0.005%を超
えるとAlを添加しても良好な作業性を確保することは
難しくなるので0.005%以下とする。
【0019】Ti:Tiは必要に応じて添加するが、C
rよりもCと結びつきやすい性質があるため、Cr炭化
物の生成を防ぎ、これにより耐食性劣化を防止する。し
かし、0.15%を超えると酸化物の生成が不安定で、
表面張力の不安定性を引き起こし、ビード蛇行などが発
生するので0.15%以下とする。
【0020】Al:Alは本発明において最も重要な元
素であり、CaやTiを含有することによる溶接作業性
の悪化を防ぐ。添加比率はCaの場合、Ca:1に対し
Al:1〜2の添加が必要である。さらに、Al含有量
がCa含有量を下回ってしまうと作業性が悪化するた
め、あらかじめ0.001%程度含有していると良好で
ある。従って、Ca含有量に対するAlの範囲は(Ca
×1〜2+0.001)%とする。またTiを添加する
場合のAlの範囲はCaの分の添加量を考慮して(Ti
÷0.7〜4+Ca×1〜2+0.001)%とする。
【0021】S:Sを下げると高温特性が改善されるの
でできるだけ下げた方が良い。その範囲を0.015%
以下とする。
【0022】O:Oは介在物の生成や粒界に酸化物を発
生させ粒界を弱くするため0.01%以下とする。
【0023】Mg:MgはCaに次ぐ強酸化性元素であ
り、脱酸および還元剤として使用される。Caと違いA
l複合添加によって溶接作業性の悪化を防ぐことはでき
ない。含有量が0.005%を超えると溶接作業性が悪
化するため0.005%以下とする。
【0024】
【実施例】本発明による成分のワイヤと、比較例として
用意したワイヤを、ビードオンプレートにより、溶接作
業性の比較をおこなった。この時の溶接条件を表1に示
す。各ワイヤの化学成分と前述の溶接条件による溶接作
業性の評価を表2ないし表4に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】A1からA11は、本発明例であり、B1
からB15は、比較例である。アーク安定性は◎:非常
に良好、○:良好、△:やや劣る、×:劣るを表し、ス
パッタ発生は◎:まったく無い、○:わずかに発生、
△:発生、×:多いを表し、溶接割れは◎:割れなし、
×:割れ発生を表し、ビード形状は◎:非常に良好、
○:良好、△:やや凸形状、×:凸形状を表し、ワイヤ
加工性は◎:良好、△:やや劣る、×:劣るを表す。
【0030】A1はC量下限のワイヤであり、A2はC
量上限のワイヤである。A2はワイヤ加工性が若干悪か
ったが、その他は良好であった。A3はCaが0.00
2%でAlが上限のワイヤであり、A4はCaが0.0
05%でAlが上限のワイヤである。溶接作業性、ワイ
ヤ加工性いずれも良好であった。
【0031】A5はTiが上限、Caが0.001%、
Alが下限のワイヤであり、A6はTiが上限、Caが
0.001%、Alが上限のワイヤであり、A7はTi
が上限、Caが0.005%、Alが下限のワイヤであ
り、A8はTiが上限、Caが0.005%、Alが上
限のワイヤである。溶接作業性、ワイヤ加工性いずれも
良好であった。
【0032】A9はCaが0.002%、Alが下限、
Moが2.2%のワイヤである。溶接作業性、ワイヤ加
工性いずれも良好であった。A10はCaが0.002
%、Alが下限、Nが0.13%のワイヤである。ワイ
ヤ加工性が若干悪かったが、その他は良好であった。A
11はCaが0.002%、Alが下限、Mgが上限の
ワイヤである。アーク安定性が若干悪くなり、スパッタ
がわずかに発生したがおおむね良好な溶接作業性であっ
た。
【0033】B1はC量が上限を超えるワイヤである。
ワイヤ加工性が悪化し溶接部に割れが発生した。B2は
Caが0.001%、Alが下限を下回るワイヤであ
り、B3はCaが0.001%、Alが上限を超えるワ
イヤであり、B4はCaが上限であって、Alが下限を
下回るワイヤであり、B5はCaが上限であって、Al
が上限を超えるワイヤである。いずれもアーク安定性が
損なわれ、スパッタが増加した。
【0034】B6はCaが上限を超えAlが上限のワイ
ヤである。アーク安定性が損なわれ、スパッタが増加し
た。B7はTiが上限であり、Alが下限を下回るワイ
ヤであり、B8はTiが上限であって、Alが上限を超
えるワイヤであり、B9はTiが上限を超え、Alが上
限のワイヤである。いずれもアーク安定性が損なわれ、
スパッタが増加した。
【0035】B10はTiが上限であって、Caが上限
を超えAlが上限のワイヤであり、B11はTiが上限
であって、Caが上限、Alが上限を超えるワイヤであ
り、B12はTiが上限、Caが上限であって、Alが
下限を下回るワイヤである。いずれもアーク安定性が損
なわれ、スパッタが増加した。
【0036】B13はCaが0.002%、Alが下限
であって、Moが上限を超えるワイヤである。ワイヤ加
工性が悪化した。B14はCaが0.002%、Alが
下限であって、Nが上限を超えるワイヤである。ワイヤ
加工性が悪化した。B15はCaが0.002%、Al
が下限であって、Mgが上限を超えるワイヤである。ア
ーク安定性が損なわれ、スパッタが増加した。
【0037】
【発明の効果】本発明の成分構成によるワイヤにするこ
とで、TIG溶接およびMIG溶接などのガスメタルア
ーク溶接ワイヤおいて酸化スラグの原因となるCa、A
l、Mg、Tiなどがある程度含有されていても溶接作
業性の良好なワイヤが得られ、結果的に高品質な溶接部
が得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーステナイト系ステンレス鋼用ガスメ
    タルアーク溶接用ワイヤにおいて、重量%で、 C :0.008〜0.15%、 Si:0.2〜1.0%、 Mn:1.0〜3.0%、 Cr:11〜32%、 Ni:3.0〜22.5%、 Mo:0.001〜4%以下、 N :0.25%以下、 Ca:0.005%以下、 Al:(Ca×1〜2+0.001)% を含有し、 S :0.015%以下、 O :0.01%以下、 Mg:0.005%以下、 残分がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    するオーステナイト系ステンレス鋼用ガスメタルアーク
    溶接用ワイヤ。
  2. 【請求項2】 さらに、 Ti:0.15%以下 を含有し、Alの含有量については、 Al:(Ti÷0.7〜4+Ca×1〜2+0.00
    1)% とすることを特徴とする請求項1記載のオーステナイト
    系ステンレス鋼用ガスメタルアーク溶接用ワイヤ。
JP14651796A 1996-05-17 1996-05-17 オーステナイト系ステンレス鋼用ガスメタルアーク溶接用ワイヤ Withdrawn JPH09308988A (ja)

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