JPS59150692A - フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 - Google Patents

フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料

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JPS59150692A
JPS59150692A JP58025190A JP2519083A JPS59150692A JP S59150692 A JPS59150692 A JP S59150692A JP 58025190 A JP58025190 A JP 58025190A JP 2519083 A JP2519083 A JP 2519083A JP S59150692 A JPS59150692 A JP S59150692A
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austenite
nitric acid
welding material
corrosion resistance
ferrite
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青木 正絃
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斉藤 喜一
Takeshi Yoshida
毅 吉田
Akiyasu Ikeda
了康 池田
Masanori Takahashi
正憲 高橋
Katsuo Okubo
大久保 勝夫
Masaaki Nagayama
永山 正昭
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 れた耐食性を有する溶接金属を生成するフェライトオー
ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料に関する。
ダθwt係前後までの比較的低濃度の硝酸環境において
は8US30弘やSUS30lILの如き一般オーステ
ナイト鋼が通常用いられており、十分な耐食性を示す。
しかし、硝酸濃度が増すに従い粒界の優先腐食、即ち粒
界腐食性が著しく増加し、例えば65%耶05は粒界腐
食試験法の1つとして知られているHuey 試験溶液
として利用されている。
このような粒界侵食性の厳しい硝酸環境においては従来
極低炭素型およびNb々どの添加元素で安定化した強固
な不働態化皮膜を形成する高クロム高ニツケルオーステ
ナイト ステンレス鋼(例えば3 / O ELC 、
 Uranus A !; hど)が使用されている。
このようなCr,  Nl含有量の高いオーステナイト
 ステンレス鋼は炭素の固溶限が小さいため500〜q
00°Cでの加熱又は溶接の熱影響でクロム炭化物が結
晶粒界へ優先的に析出して粒界腐食性を示す傾向にある
ことや溶接時に凝固割れ感受性が高く溶接部の信頼性に
欠けるなどの欠点を有する。
既に本発明者らはこの種環境において高クロム高ニッケ
ル鋼より高い耐粒界腐食性を示す金属材料としてコクC
r −gNi −0,I N 系のフエライトーオース
テナイト二相ステンレス銅を開発した(特願昭S A 
−iJoダダー号参照)。
然しなから木調に適した溶接材料については未開発であ
り、本発明は溶接部組織をフェライト−オーステナイト
二相組織にすることにより上記耐食上の問題点を解消す
ることを目的として開発された溶接材料である。
溶接金属部組織がフェライト−オーステナイト二相組織
を有する溶接材料としてはSUS 329Ji系二相ス
テンレス鋼用のコS C’r −3Ni −,2M。
系のものおよびこれにCuなどを添加したものなど(例
えば日本ウェルディングロッド■、商標WEL 2!;
−3,WEL 、2!r−5Cu  など)があり、又
Fe −Cr −Ni  系ステンレス鋼用のAWS規
格E、?/、2およびER3/、2  の既存のものが
ある。しかし、これら溶接材料は二相組織は有するが、
以下に示す理由により耐硝酸用二相ステンレス鋼用とし
ては不適当であり、十分な耐食性が得られない。
即ち、前者は硝酸環境における耐食性を劣化せしめるM
oおよびCuを含有すること、およびCr 含有量が通
常2S%を下廼ることがら耐硝酸性が劣ること、又後者
については通常o、og%前後のC含有量であるため、
溶接部の耐粒界腐食性が低下し5粒界病食性の強い硝酸
環境においては使用不可能である。
本発明溶接材料は硝酸環境を対象とした場合、上述の理
由により使用不可能な既存溶接材料の問題点を解決した
ものであり、硝酸の共沸濃度(6ざwt%)までの、所
謂中濃度硝酸環境において極めてすぐれた耐食性を有し
、就中、この′Wim境における耐食性を有する溶接材
料である。
次に本発明溶接材料の化学組成の範囲を限定した理由に
ついて説明する。
C: Cはオーステナイト形成元素として有力な元素で
おるが、炭化物を形成して粒界腐食感受性を増大するた
め、できるだけ少ない方が良いが、工業的に容易に製造
し得る範囲を考慮して上限を0.0.3係 とする。
別およびMn:SlおよびMnは製鋼工程中に脱酸剤と
して使用される元素であり、工業的に容易に製造するに
は、通常2.0%以下の1およびMnの添加が必要であ
るため、夫々コ、0チ以下に限定する。
Cr:Crはフェライト形成元素であり、オーステナイ
ト及びフェライトの二相組織を形成せしめるのに重要な
元素であると同時に耐食性、特に硝酸に対する抵抗性を
増すためには極めて重要であり、良好な耐硝酸性を得る
ためには、2sflr以上の添加が必要である。耐硝酸
性は適正な組織バランスのもとではCr含有量が増加す
るに従って向上するが、3θ係を超えると硬度上昇によ
り溶接材料用の冷間引抜加工が困難となるばかりでなく
溶接金属部の靭性、延性が低下し継手性能が著しく低下
する。
Nl:Niはオーステナイト形成元素であり、Cr と
ともに二相組織の形成に重要な元素であるが、全面腐食
など活性溶解速度を低減せしめるために極めて重要な元
素である。溶接金属部は急熱急冷の熱影響をこうむるた
め主たるフェライト形成元素であるCrと対応して好適
なる組織状態(オーステナイト/フェライトの量比)を
得るために7〜12%とする。
N: NはC、Ni  と同様、強力なオーステナイト
形成元素であり、耐孔食性などの耐食性の向上にも有効
な元素であるが、Nがθ、as % を超えると鋼の製
造工程において鋼塊にブローホールが発生したり、熱間
加工性を劣化するので0.3!;%以下に限定する。
ところで本発明の特徴の7つはこれらの諸元素の効果が
夫々単独で規定しても意味がなく、最良の耐食性は下記
に示す最適の組合せの下においてのみ発揮されることを
見出したことである。この組合せとは次式に示す各成分
の範囲内に限定することにより溶接部のオーステナイト
量を40〜g0%の範囲に限定することである。
−//、7 < Ntバランス〈弓、7但し N1バラ
ンス=Nleq −/ 、/ X Creq 十g 、
、2Nieq = N1%+0.5XMn%+30 X
 (C+N)%Creq : Cr%+1.rxs1%
第7図は溶接金属部において二相組織のオーステナイト
量と耐硝酸性、特に粒界腐食指数(IGCIndex)
  との関係を示したものである。これによるとオース
テナイト量が+o−go%の範囲においては粒界侵食が
殆んど認められないで良好な耐硝酸性を示している。
こ\においてIGCIndex  とは後述(実施例)
の腐食試験条件における粒界侵食の程度を示し、1:粒
界侵食端んどなし、2:軽度の粒界侵食あり、3:粒界
侵食(2と4との中間程度)あり、4;粒界侵食が酷し
い、とするものである。
N1  バランスが一//、7以下ではオーステナイト
量がダ0係以下となり溶接部における組織間での選択腐
食傾向が大きくなり、この条件ではCrを高めても耐硝
酸性は改善し得ないばかりでなく、Ni バランスを耐
食性上、より不利な方向へ移行させることになり逆に腐
食を加速することもある。
一方、N1  バランスを−6,7より大きくすること
はオーステナイト量がton以上となり、オーステナイ
ト−相組織に近づくため溶接部の耐粒界腐食性を劣化し
又高価なN1などの添加量を増して経済的に不利となる
ばかりでなく、これによって、熱間加工性が阻害される
ので、N1  バランスは一/へり以上、−6,7以下
に限定する必要がある。
次に本発明の実施例を示す。
主組成コクCr −g Ni −0,I Nの耐硝酸性
フエライトオーステナイト二相ステンレス鋼(前述)の
3 m厚鋼板を母材として、下記第7表に示す種々の化
学組成を有する溶接材料を用いてTIG  溶接した溶
接試料について、tS係硝酸にクロム6価イオンを/ 
0099m添加した溶液によりダざhr沸騰試験を5回
繰返した。(毎回、液更新、比液量〉、20ccl鑵2
)。
本腐食試験後の試料断面を検鏡して粒界侵食の有無を調
査し、粒界腐食に及ぼす溶接材料の化学組成の影響を調
査して第1表および第一〜5図にその結果を示した。
第2〜5図に示すように本発明(本発明材2)によるも
のは第2図に示すように粒界腐食傾向は殆んど認められ
ないが本発明の成分範囲の外れる比較材では第3〜5図
に示すように(第3図は比較材7.第を図は比較材8.
第S図は比較材9を示す)溶接部に選択腐食が認められ
る。
【図面の簡単な説明】
W1図は溶接部の硝酸耐食性に及ぼすオーステナイト量
の影響を示すものであり、第一〜S図は本発明材及び比
較材の溶接部の顕微鏡(4too倍)写真である。 第1図 オーステゲイトl    (%) 第2図 第3図 第4図 第5図 上越市港町2丁目12番1号日本 ステンし・ス株式会社直江津研究 所内 0発 明 者 大久保勝夫 新居浜市星越町11番20号 0発 明 者 永山正昭 新居浜市前田町11番15号 0出 願 人 住友化学工業株式会社 大阪市東区北浜5丁目15番地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Cθ、03%以下、 812.0%以下、 Mn :1
    .0 % 以下、Cr25〜30% 、 Ni 7〜/
    、2 % 、 NO,3S%以下、残部Fe  及び不
    可避的不純物より成り、かつ次式によるN1バランス値
    を一//、7〜−乙、り とすることを特徴とするフェ
    ライトオーステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 Niバランス値=NI%+0.5 X Mnt 十、?
    0X(C+N)%−八へ(Cr4 + /、j x 8
    1%) 十g 、2
JP58025190A 1983-02-17 1983-02-17 フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 Granted JPS59150692A (ja)

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