JPH11350075A - ガス圧接性に優れたパーライト系レール - Google Patents
ガス圧接性に優れたパーライト系レールInfo
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- JPH11350075A JPH11350075A JP30262398A JP30262398A JPH11350075A JP H11350075 A JPH11350075 A JP H11350075A JP 30262398 A JP30262398 A JP 30262398A JP 30262398 A JP30262398 A JP 30262398A JP H11350075 A JPH11350075 A JP H11350075A
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- Japan
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- gas pressure
- pearlitic rail
- rail
- steel
- formation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パーライト系レールのガス圧接時、圧接界面
に生ずる低融点複合酸化物(ムライト)生成に起因する
欠陥を防止し、健全なガス圧接継手を得る。 【解決手段】 重量%で、C:0.60〜1.20%、
Si:0.10〜0.50%、Mn:0.30〜1.2
0%、N:0.0060〜0.0200%を含有し、あ
るいはさらに、Cr:0.05〜2.00%、Mo:
0.01〜0.20%、Cu:0.05〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、Nb:0.005〜0.
05%、V:0.01〜0.20%、Co:0.1〜
2.0%、Ti:0.005〜0.05%、B:0.0
001〜0.0050%、の一種または二種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴
とするガス圧接性に優れたパーライト系レール。
に生ずる低融点複合酸化物(ムライト)生成に起因する
欠陥を防止し、健全なガス圧接継手を得る。 【解決手段】 重量%で、C:0.60〜1.20%、
Si:0.10〜0.50%、Mn:0.30〜1.2
0%、N:0.0060〜0.0200%を含有し、あ
るいはさらに、Cr:0.05〜2.00%、Mo:
0.01〜0.20%、Cu:0.05〜1.00%、
Ni:0.05〜1.00%、Nb:0.005〜0.
05%、V:0.01〜0.20%、Co:0.1〜
2.0%、Ti:0.005〜0.05%、B:0.0
001〜0.0050%、の一種または二種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴
とするガス圧接性に優れたパーライト系レール。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主にガス圧接により
長尺レールとして用いられる鉄道用パーライト系レール
に関するものである。
長尺レールとして用いられる鉄道用パーライト系レール
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、鉄道用レールは軌道の保守・点検
の簡略化、騒音・振動の抑制、乗り心地の向上の観点か
ら溶接によるロングレール化が進められている、用いら
れる溶接法にはフラッシュバットやガス圧接、エンクロ
ーズアーク溶接およびテルミット溶接などがある。
の簡略化、騒音・振動の抑制、乗り心地の向上の観点か
ら溶接によるロングレール化が進められている、用いら
れる溶接法にはフラッシュバットやガス圧接、エンクロ
ーズアーク溶接およびテルミット溶接などがある。
【0003】これらの溶接方法の中でフラッシュバット
やガス圧接は文献(鉄と鋼、Vol.70、No.10,1984)にも示
されているようにレールのロング化には必須の技術とな
っている。これらの接合の場合、レール同士を接合する
ため、その接合性はレール鋼成分の影響を受けやすい。
特にガス圧接では接合すべき端面を突き合わせて密着き
せ、レール軸方向に加圧しながら、大気中にて酸素−ア
セチレン炎で外周から加熱し接合するため、接合界面に
酸化物が生成し、場合によっては多元系の低融点酸化物
となり、欠陥となる、そこで、酸化を防止するために特
開平7−227684号公報や特開平7−232285
号公報などにみられるように、端面をシールして酸素の
侵入を防止するか、侵入酸素をガス化元素で除去する方
法などが検討されている。
やガス圧接は文献(鉄と鋼、Vol.70、No.10,1984)にも示
されているようにレールのロング化には必須の技術とな
っている。これらの接合の場合、レール同士を接合する
ため、その接合性はレール鋼成分の影響を受けやすい。
特にガス圧接では接合すべき端面を突き合わせて密着き
せ、レール軸方向に加圧しながら、大気中にて酸素−ア
セチレン炎で外周から加熱し接合するため、接合界面に
酸化物が生成し、場合によっては多元系の低融点酸化物
となり、欠陥となる、そこで、酸化を防止するために特
開平7−227684号公報や特開平7−232285
号公報などにみられるように、端面をシールして酸素の
侵入を防止するか、侵入酸素をガス化元素で除去する方
法などが検討されている。
【0004】また、レール鋼としては、従来から高炭素
鋼が用いられているが、この場合、圧接中に一度、生成
した酸化物が鋼中の炭素により、還元されうることが文
献(溶接学会論文集、第14巻、第2号、1996)に述べ
られており、鋼中炭素もガス圧接性向上に寄与すると考
えられる。
鋼が用いられているが、この場合、圧接中に一度、生成
した酸化物が鋼中の炭素により、還元されうることが文
献(溶接学会論文集、第14巻、第2号、1996)に述べ
られており、鋼中炭素もガス圧接性向上に寄与すると考
えられる。
【0005】しかしながら、低融点複合酸化物生成の原
因となるAlの酸化物は生成エネルギーが小さく、安定
であるため、ガス圧接で晒される温度域(〜1300
℃)では容易に炭素で還元されないと推定される。
因となるAlの酸化物は生成エネルギーが小さく、安定
であるため、ガス圧接で晒される温度域(〜1300
℃)では容易に炭素で還元されないと推定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】レール鋼は構造部材で
あり、その特性上、強度の確保が必要な材料である。従
って、鉄に合金を添加して製造される場合が殆どで、そ
れらの強化元素であるSi、Mn、Crなどの合金添加
が必須となる。これらの元素の単独あるいは複合の酸化
物は比較的融点が高く、ガス圧接温度の最高加熱温度よ
り高いため、溶融は生じないが、これらにAlの酸化物
が複合するとその融点が1100℃程度のムライトと呼
ばれるAl−Si−Mn系酸化物を形成し、欠陥の原因
となる。
あり、その特性上、強度の確保が必要な材料である。従
って、鉄に合金を添加して製造される場合が殆どで、そ
れらの強化元素であるSi、Mn、Crなどの合金添加
が必須となる。これらの元素の単独あるいは複合の酸化
物は比較的融点が高く、ガス圧接温度の最高加熱温度よ
り高いため、溶融は生じないが、これらにAlの酸化物
が複合するとその融点が1100℃程度のムライトと呼
ばれるAl−Si−Mn系酸化物を形成し、欠陥の原因
となる。
【0007】レール鋼の脱酸ではこのAlの混入を可能
な限り防止するために、Si脱酸などAlキルド以外の
方法が用いられる場合が多いが、その場合でも微量のA
lの混入は不可避で、その結果、圧接時の欠陥発生に影
響を及ぼす場合がある。本発明の課題は圧接界面でのこ
の微量混入Alの酸化を防止し、多元系の低融点複合酸
化物生成を防止することにある。
な限り防止するために、Si脱酸などAlキルド以外の
方法が用いられる場合が多いが、その場合でも微量のA
lの混入は不可避で、その結果、圧接時の欠陥発生に影
響を及ぼす場合がある。本発明の課題は圧接界面でのこ
の微量混入Alの酸化を防止し、多元系の低融点複合酸
化物生成を防止することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、レールのガス
圧接時の圧接界面でのレール鋼中微量Alの酸化を防止
し、多元系の低融点複合酸化物生成を防止できるパーラ
イト系レールであり、その要旨は、(1) 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N :0.0060〜0.0200% を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなること
を特徴とするガス圧接性に優れたパーライト系レール、
(2) 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N:0.0060〜0.0200% を含有し、さらに Cr:0.05〜2.00%、 Mo:0.01〜0.20%、 Cu:0.05〜1.00%、 Ni:0.05〜1.00%、 Nb:0.005〜0.05%、 V :0.01〜0.20%、 Co:0.1〜2.0%、 Ti:0.005〜0.05%、 B :0.0001〜0.0050% の一種または二種以上を含有し、残部が鉄および不可避
的不純物からなることを特徴とするガス圧接性に優れた
パーライト系レール、(3) ガス圧接性が、ガス圧接
時に圧接界面での低融点酸化物生成による割れを生じな
いことを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のガス
圧接性に優れたパーライト系レール、である。
圧接時の圧接界面でのレール鋼中微量Alの酸化を防止
し、多元系の低融点複合酸化物生成を防止できるパーラ
イト系レールであり、その要旨は、(1) 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N :0.0060〜0.0200% を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなること
を特徴とするガス圧接性に優れたパーライト系レール、
(2) 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N:0.0060〜0.0200% を含有し、さらに Cr:0.05〜2.00%、 Mo:0.01〜0.20%、 Cu:0.05〜1.00%、 Ni:0.05〜1.00%、 Nb:0.005〜0.05%、 V :0.01〜0.20%、 Co:0.1〜2.0%、 Ti:0.005〜0.05%、 B :0.0001〜0.0050% の一種または二種以上を含有し、残部が鉄および不可避
的不純物からなることを特徴とするガス圧接性に優れた
パーライト系レール、(3) ガス圧接性が、ガス圧接
時に圧接界面での低融点酸化物生成による割れを生じな
いことを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のガス
圧接性に優れたパーライト系レール、である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。C、Si、Mnはレールの具備すべき強度を満足
し、且つパーライト系組織を安定に得るための必用な元
素である。
する。C、Si、Mnはレールの具備すべき強度を満足
し、且つパーライト系組織を安定に得るための必用な元
素である。
【0010】Cは、パーライトを生成させて耐摩耗陛を
確保する有効な成分として0.60%以上の含有が必要
である。しかし、1.20%を超える高い含有量ではセ
メンタイト組織を多く析出して延性が著しく低下する。
したがって、Cの含有量は0.60〜1.20%とす
る。
確保する有効な成分として0.60%以上の含有が必要
である。しかし、1.20%を超える高い含有量ではセ
メンタイト組織を多く析出して延性が著しく低下する。
したがって、Cの含有量は0.60〜1.20%とす
る。
【0011】Siは、パーライト組織中のフェライトを
強化するに有効な成分として0.10%以上を含有させ
る。しかし、0.50%を超える含有量は、ガス圧接時
の酸化物形成が容易となりAlとの複合酸化物形成を助
長する。したがって、Siの含有量は0.10〜0.5
0%とする。
強化するに有効な成分として0.10%以上を含有させ
る。しかし、0.50%を超える含有量は、ガス圧接時
の酸化物形成が容易となりAlとの複合酸化物形成を助
長する。したがって、Siの含有量は0.10〜0.5
0%とする。
【0012】Mnは、パーライト組織の強化に有効な元
素で0.30%未満の含有量はその効果が小さく、1.
20%を超える含有量はSiと同様にガス圧接時の酸化
物形成が容易となりAlとの複合酸化物形成を助長す
る。したがって、Mnの含有量は0.30〜1.20%
とする。
素で0.30%未満の含有量はその効果が小さく、1.
20%を超える含有量はSiと同様にガス圧接時の酸化
物形成が容易となりAlとの複合酸化物形成を助長す
る。したがって、Mnの含有量は0.30〜1.20%
とする。
【0013】Nについては、本発明の目的とするところ
の、鋼中の微量Alの酸化を防止するための添加であ
り、具体的には鋼中の微量AlをAlNの析出物として
鋼中に固定し、ガス圧接時に酸化AlとSi、Mnなど
の酸化物との低融点複合酸化物生成を阻止する作用を持
つ。
の、鋼中の微量Alの酸化を防止するための添加であ
り、具体的には鋼中の微量AlをAlNの析出物として
鋼中に固定し、ガス圧接時に酸化AlとSi、Mnなど
の酸化物との低融点複合酸化物生成を阻止する作用を持
つ。
【0014】窒化物生成に関してはFe、Si、Crあ
るいは後述するその他の選択元素、特にNbやVも炭窒
化物として生成の可能性はあるが、生成のためのエネル
ギーがAlに比較して高く、AlNの生成が選択的に生
ずる。そして、鋼中に不可避的に存在するAlの量、約
0.004%を窒化物として固定するためには、少なく
とも0.0060%の窒素が必要であり、また、0.0
200%を超えるとその効果が減ずるとともに、鋼溶製
上、不安定となる。したがって、Nの含有量は0.00
60〜0.200%とする。
るいは後述するその他の選択元素、特にNbやVも炭窒
化物として生成の可能性はあるが、生成のためのエネル
ギーがAlに比較して高く、AlNの生成が選択的に生
ずる。そして、鋼中に不可避的に存在するAlの量、約
0.004%を窒化物として固定するためには、少なく
とも0.0060%の窒素が必要であり、また、0.0
200%を超えるとその効果が減ずるとともに、鋼溶製
上、不安定となる。したがって、Nの含有量は0.00
60〜0.200%とする。
【0015】以下、必要に応じて添加する元素について
説明する。Crは、パーライトの平衡変態点を上昇さ
せ、結果としてパーライト組織を微細にする元素である
が、0.05%未満ではその効果は小さく、2.0%を
超える過剰な添加はマルテンサイトを生成させ、鋼を脆
化させる。したがって、Crの含有量は0.05〜2.
0%とする。
説明する。Crは、パーライトの平衡変態点を上昇さ
せ、結果としてパーライト組織を微細にする元素である
が、0.05%未満ではその効果は小さく、2.0%を
超える過剰な添加はマルテンサイトを生成させ、鋼を脆
化させる。したがって、Crの含有量は0.05〜2.
0%とする。
【0016】Moは、強度向上に効果のある元素である
が、下限値である0.01%未満ではその効果を減じ、
上限値である0.20%超ではマルテンサイトの生成を
招き、レール鋼本来の耐表面損傷性に有害となる。した
がって、Moの含有量は0.01〜0.20%とする。
が、下限値である0.01%未満ではその効果を減じ、
上限値である0.20%超ではマルテンサイトの生成を
招き、レール鋼本来の耐表面損傷性に有害となる。した
がって、Moの含有量は0.01〜0.20%とする。
【0017】Cu、Niは、延性・靱性を損なわず、強
度の向上に有効な元素であるが、0.05%未満ではそ
の効果が減じ、1.00%を超えるとその効果が飽和す
る。したがって、Cu、Niの含有量はそれぞれ0.0
5〜1.00%とする。
度の向上に有効な元素であるが、0.05%未満ではそ
の効果が減じ、1.00%を超えるとその効果が飽和す
る。したがって、Cu、Niの含有量はそれぞれ0.0
5〜1.00%とする。
【0018】Nb、Vは析出効果による強度向上元素で
あるが、下限値のそれぞれ0.005%、0.01%未
満ではその効果が減じ、上限値のそれぞれ0.05%、
0.20%を超えるとその効果が飽和する。したがっ
て、Nbの含有量は0.005〜0.05%、Vの含有
量は0.01〜0.20%とする。
あるが、下限値のそれぞれ0.005%、0.01%未
満ではその効果が減じ、上限値のそれぞれ0.05%、
0.20%を超えるとその効果が飽和する。したがっ
て、Nbの含有量は0.005〜0.05%、Vの含有
量は0.01〜0.20%とする。
【0019】Coはパーライトの強化に有効な元素であ
るが、0.1%未満では効果が減じ、2.0%を超える
と効果が飽和する。したがって、Coの含有量は0.1
〜2.0とする。
るが、0.1%未満では効果が減じ、2.0%を超える
と効果が飽和する。したがって、Coの含有量は0.1
〜2.0とする。
【0020】Tiは析出効果に加え、組織の細粒化にも
有効な元素で0.005%以上含有させるが、あまり多
く含有させるとその効果が飽和するため上限を0.05
0%とする。
有効な元素で0.005%以上含有させるが、あまり多
く含有させるとその効果が飽和するため上限を0.05
0%とする。
【0021】Bはパーライト変態を促進し、パーライト
組織の安定化に有効であるため、0.00015以上含
有させるが、過剰な含有はB系の粗大介在物を生ぜし
め、靭性を劣化させるため、上限を0.0050%とす
る。
組織の安定化に有効であるため、0.00015以上含
有させるが、過剰な含有はB系の粗大介在物を生ぜし
め、靭性を劣化させるため、上限を0.0050%とす
る。
【0022】上記のような成分組成で構成されるレール
鋼は、転炉、電気炉往どの通常の溶解炉で溶製し、この
溶鋼を造塊・分塊法あるいは連続鋳造法で鋼片とし、さ
らに熱間圧延法でレールに製造きれる。
鋼は、転炉、電気炉往どの通常の溶解炉で溶製し、この
溶鋼を造塊・分塊法あるいは連続鋳造法で鋼片とし、さ
らに熱間圧延法でレールに製造きれる。
【0023】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に示す。
表1に示す成分組成のレールについて、ガス圧接を行い
評価した。その結果を表1に併記した。ここで、ガス圧
接性の評価は、次に述べるガス圧接条件にてレール圧接
継手を作製し、頭部が引張となるように2点支持間の距
離が1000mmの3点曲げにより、接合部を強制破断
し、破断面状に低融点酸化物による欠陥の存在を目視で
観察・評価した。
表1に示す成分組成のレールについて、ガス圧接を行い
評価した。その結果を表1に併記した。ここで、ガス圧
接性の評価は、次に述べるガス圧接条件にてレール圧接
継手を作製し、頭部が引張となるように2点支持間の距
離が1000mmの3点曲げにより、接合部を強制破断
し、破断面状に低融点酸化物による欠陥の存在を目視で
観察・評価した。
【0024】
【表1】
【0025】ガス圧接は、TGP−HAと称する汎用の
ガス圧接機を用い、加圧力を600kgf/mm2 とし、酸素
ガスは1次圧7.0kgf/cm2 、2次圧5.0kgf/mm2 、
流量115 l/min、アセチレンガスは1次圧1.3kgf/
cm2 、2次圧0.6kgf/cm2、流量125 l/minの条件
で行った。
ガス圧接機を用い、加圧力を600kgf/mm2 とし、酸素
ガスは1次圧7.0kgf/cm2 、2次圧5.0kgf/mm2 、
流量115 l/min、アセチレンガスは1次圧1.3kgf/
cm2 、2次圧0.6kgf/cm2、流量125 l/minの条件
で行った。
【0026】表1において、A〜Fが本発明レール、G
〜Iが比較レールである。各供試レールについて、上記
の条件でガス圧接を行い、ガス圧接継手の欠陥発生の有
無を評価した結果は表1に示す通りであり、本発明レー
ルには欠陥が認められなかった。
〜Iが比較レールである。各供試レールについて、上記
の条件でガス圧接を行い、ガス圧接継手の欠陥発生の有
無を評価した結果は表1に示す通りであり、本発明レー
ルには欠陥が認められなかった。
【0027】
【発明の効果】本発明により、ガス圧接時に、圧接界面
での低融点酸化物生成による割れを生じる等の、欠陥発
生の生じないパーライト系レールを提供できる。
での低融点酸化物生成による割れを生じる等の、欠陥発
生の生じないパーライト系レールを提供できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N :0.0060〜0.0200% を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなること
を特徴とするガス圧接性に優れたパーライト系レール。 - 【請求項2】 重量%で、 C :0.60〜1.20%、 Si:0.10〜0.50%、 Mn:0.30〜1.20%、 N :0.0060〜0.0200% を含有し、さらに Cr:0.05〜2.00%、 Mo:0.01〜0.20%、 Cu:0.05〜1.00%、 Ni:0.05〜1.00%、 Nb:0.005〜0.05%、 V :0.01〜0.20%、 Co:0.1〜2.0%、 Ti:0.005〜0.05%、 B :0.0001〜0.0050%、 の一種または二種以上を含有し、残部が鉄および不可避
的不純物からなることを特徴とするガス圧接性に優れた
パーライト系レール。 - 【請求項3】 ガス圧接性が、ガス圧接時に圧接界面で
の低融点酸化物生成による割れを生じないことを特徴と
する請求項1又は2に記載のガス圧接性に優れたパーラ
イト系レール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30262398A JPH11350075A (ja) | 1998-04-07 | 1998-10-23 | ガス圧接性に優れたパーライト系レール |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-94831 | 1998-04-07 | ||
JP9483198 | 1998-04-07 | ||
JP30262398A JPH11350075A (ja) | 1998-04-07 | 1998-10-23 | ガス圧接性に優れたパーライト系レール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11350075A true JPH11350075A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=26436074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30262398A Withdrawn JPH11350075A (ja) | 1998-04-07 | 1998-10-23 | ガス圧接性に優れたパーライト系レール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11350075A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101880822A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-11-10 | 武汉钢铁(集团)公司 | 用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢 |
US9670570B2 (en) | 2014-04-17 | 2017-06-06 | Evraz Inc. Na Canada | High carbon steel rail with enhanced ductility |
-
1998
- 1998-10-23 JP JP30262398A patent/JPH11350075A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101880822A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-11-10 | 武汉钢铁(集团)公司 | 用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢 |
US9670570B2 (en) | 2014-04-17 | 2017-06-06 | Evraz Inc. Na Canada | High carbon steel rail with enhanced ductility |
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