JPS63115695A - ア−ク溶接用高炭素表面処理ワイヤ - Google Patents
ア−ク溶接用高炭素表面処理ワイヤInfo
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- JPS63115695A JPS63115695A JP25833186A JP25833186A JPS63115695A JP S63115695 A JPS63115695 A JP S63115695A JP 25833186 A JP25833186 A JP 25833186A JP 25833186 A JP25833186 A JP 25833186A JP S63115695 A JPS63115695 A JP S63115695A
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- welding
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Classifications
-
- 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
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、Ｃｉが０．０５％以下の低炭素アーク溶接用
ワイヤによって生じるアーク溶接金属の耐割れ性や靭性
の向上に関するものであり、特に溶接中のアーク雰囲気
を積極的に外気からシールドすることのできる被覆ワイ
ヤに関するものである。
ワイヤによって生じるアーク溶接金属の耐割れ性や靭性
の向上に関するものであり、特に溶接中のアーク雰囲気
を積極的に外気からシールドすることのできる被覆ワイ
ヤに関するものである。
〈従来の技術〉
アーク溶接金属では、溶接金属が凝固するとき発生する
高温割れの防止、および凝固後室温附近での溶接金属の
硬さ、拡散性水素量、溶接金属に付加される応力の兼ね
合いで発生する低温割れの防止並びに溶接金属の靭性の
向上のために、溶接金属のＣ量を積極的に下げるという
手段が採られ、通常０．０６〜０．１２重量％（以下％
と略す）程度のＣ量をＣ≦０．０５％に低減したワイヤ
を用いる場合が多い。
高温割れの防止、および凝固後室温附近での溶接金属の
硬さ、拡散性水素量、溶接金属に付加される応力の兼ね
合いで発生する低温割れの防止並びに溶接金属の靭性の
向上のために、溶接金属のＣ量を積極的に下げるという
手段が採られ、通常０．０６〜０．１２重量％（以下％
と略す）程度のＣ量をＣ≦０．０５％に低減したワイヤ
を用いる場合が多い。
しかし、このような低Ｃワイヤを用いた場合、所期の目
的である耐割れ性が向上しても、靭性向上効果かえられ
ないことが多く、両者を兼ねそなえた溶接金属を確実に
得る技術は、従来まだ見い出されていなかった。
的である耐割れ性が向上しても、靭性向上効果かえられ
ないことが多く、両者を兼ねそなえた溶接金属を確実に
得る技術は、従来まだ見い出されていなかった。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明は、従来の低Ｃ被覆ワイヤでは耐割れ性と靭性と
の両者を確実に確保できる溶接金属かえられないという
欠点があったので、この欠点を克服し、耐割れ性と靭性
とを兼ね具えた溶接金属かえられる低Ｃアーク溶接用ワ
イヤを提供するためになされたものである。
の両者を確実に確保できる溶接金属かえられないという
欠点があったので、この欠点を克服し、耐割れ性と靭性
とを兼ね具えた溶接金属かえられる低Ｃアーク溶接用ワ
イヤを提供するためになされたものである。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明者らは、低Ｃアーク溶接用ワイヤを用いた溶接に
おける溶接金属の靭性向上について鋭意研究を重ねた結
果、溶接金属のＮ増加現象について新しい知見をえ、こ
の知見にもとづいてこの発明をなすに至った。
おける溶接金属の靭性向上について鋭意研究を重ねた結
果、溶接金属のＮ増加現象について新しい知見をえ、こ
の知見にもとづいてこの発明をなすに至った。
本発明は、Ｃ≦０．０５％の低炭素アーク溶接用ワイヤ
の表面に深さ５〜５００ μｍの範囲に亘り高炭素処理
してなる低炭素アーク溶接用高炭素表面処理ワイヤであ
る。
の表面に深さ５〜５００ μｍの範囲に亘り高炭素処理
してなる低炭素アーク溶接用高炭素表面処理ワイヤであ
る。
先づ、この発明をなすに至った２つの重要な知見につい
て説明する。
て説明する。
■Ｃ含有量を変えたサブマージアーク溶接用、ガスシー
ルドアーク溶接用（ソリッド及びフラックスコアード）
、ノンガスアーク溶接用、ＴＩＧ溶接フィラー用のワイ
ヤ等を用い、それぞれの溶接を行った場合、ワイヤのＣ
量と溶接金属の増量Ｎ量との関係は第１図のようになっ
た。増ｆｉＮＩｉｔはワイヤと母板のそれぞれの元の含
有Ｎ量と溶接後の希釈割合から算出される値を基とした
増量分を示す。
ルドアーク溶接用（ソリッド及びフラックスコアード）
、ノンガスアーク溶接用、ＴＩＧ溶接フィラー用のワイ
ヤ等を用い、それぞれの溶接を行った場合、ワイヤのＣ
量と溶接金属の増量Ｎ量との関係は第１図のようになっ
た。増ｆｉＮＩｉｔはワイヤと母板のそれぞれの元の含
有Ｎ量と溶接後の希釈割合から算出される値を基とした
増量分を示す。
第１図から明らかなように、増ｌＮｆｆ１はいずれの溶
接方法に於いてもＣ＞０．０６％で約２０ＰＰ１１以下
の一定値を示すが、Ｃ≦０．０５％ではｃｌの低減に従
うで著しく増大した。したがって、従来における溶接金
属の低靭性はこれに起因すると考えられる。
接方法に於いてもＣ＞０．０６％で約２０ＰＰ１１以下
の一定値を示すが、Ｃ≦０．０５％ではｃｌの低減に従
うで著しく増大した。したがって、従来における溶接金
属の低靭性はこれに起因すると考えられる。
■Ｃ＞０．０６％ワイヤにおけるＮ増量の防止効果を図
示したのが第２図で、同口はアーク空洞内の挙動を示し
ている。すなわち高ＣワイヤにおけるＮの増量防止効果
はワイヤ中のＣとアーク空洞内のＯが反応して生成され
るＣＯガスが、外気からのＮ、侵入をシールドすること
によって達成される。
示したのが第２図で、同口はアーク空洞内の挙動を示し
ている。すなわち高ＣワイヤにおけるＮの増量防止効果
はワイヤ中のＣとアーク空洞内のＯが反応して生成され
るＣＯガスが、外気からのＮ、侵入をシールドすること
によって達成される。
この点を詳述すると、ワイヤ１が溶けて形成されるワイ
ヤ溶滴２はアーク中３を経て、母板５中の一部に形成さ
れた溶接プール４に移行するが、大部分のＮ増量は極め
て高温にさらされるこの移行過程で完了す８．従ってＣ
とＯの反応によるＣＯガスが安定なアーク空洞の外ふち
６を安定に形成すればする程、外気からのＮ２侵入防止
効果は十分に得られることになる。ところで、このＣＤ
反応に寄与するＣは、凝固後の溶接金属のＣ量、ワイヤ
中の元のＣ量、母板のＣ量、およびそれぞれの希釈割合
から算定すると、母板のＣは寄与せずワイヤ中の元のＣ
のみが寄与し、しかもその量は元のＣ量の高々１０％程
度に過ぎないことが判明した。これは第２図に示す如く
、溶滴が完全に形成される直前に、アークの輻射熱やジ
ュール熱のために、ワイヤの表面７がいち早く溶融して
、その部分のＣがＣＯガス発生反応に寄与し、を効なＮ
増量防止効果をもたらすことに起因している。
ヤ溶滴２はアーク中３を経て、母板５中の一部に形成さ
れた溶接プール４に移行するが、大部分のＮ増量は極め
て高温にさらされるこの移行過程で完了す８．従ってＣ
とＯの反応によるＣＯガスが安定なアーク空洞の外ふち
６を安定に形成すればする程、外気からのＮ２侵入防止
効果は十分に得られることになる。ところで、このＣＤ
反応に寄与するＣは、凝固後の溶接金属のＣ量、ワイヤ
中の元のＣ量、母板のＣ量、およびそれぞれの希釈割合
から算定すると、母板のＣは寄与せずワイヤ中の元のＣ
のみが寄与し、しかもその量は元のＣ量の高々１０％程
度に過ぎないことが判明した。これは第２図に示す如く
、溶滴が完全に形成される直前に、アークの輻射熱やジ
ュール熱のために、ワイヤの表面７がいち早く溶融して
、その部分のＣがＣＯガス発生反応に寄与し、を効なＮ
増量防止効果をもたらすことに起因している。
以上を総合すると、Ｃ≦０．０５％のアーク溶接用ワイ
ヤを用いる溶接ではＣＯガス発生反応不足による溶接金
属のＮ増量が生じ、Ｃ＞０．０６％ワイヤにおけるＮ増
量防止は、その表面層のＣＯガス生成反応によって効果
的に達成されていると言うことができる。このように低
Ｃワイヤを用いて溶接した場合に溶接金属のＮが増すこ
とは本願発明者らの新発見であり、そこで本願発明者ら
は、以下に述べるとおり、Ｃ≦０．０５％アーク溶接用
ワイヤの表面に有効な処理を施し、ＣＤ反応に代るシー
ルド効果を促進させることによりＮ増量を防止できるワ
イヤを発明するに至った。
ヤを用いる溶接ではＣＯガス発生反応不足による溶接金
属のＮ増量が生じ、Ｃ＞０．０６％ワイヤにおけるＮ増
量防止は、その表面層のＣＯガス生成反応によって効果
的に達成されていると言うことができる。このように低
Ｃワイヤを用いて溶接した場合に溶接金属のＮが増すこ
とは本願発明者らの新発見であり、そこで本願発明者ら
は、以下に述べるとおり、Ｃ≦０．０５％アーク溶接用
ワイヤの表面に有効な処理を施し、ＣＤ反応に代るシー
ルド効果を促進させることによりＮ増量を防止できるワ
イヤを発明するに至った。
本願発明者らは、先述した様に、ワイヤ表面層のＣがワ
イヤ全体の溶融に先立つＣＤ反応によって、Ｎ２のシー
ルド効果を果すことに注目し、Ｃ≦０．０５％の低炭素
ワイヤ表面に、Ｃ≧０．０６％のワイヤがもつ同等のシ
ールド効果を付与する技術について鋭意研究を行った。
イヤ全体の溶融に先立つＣＤ反応によって、Ｎ２のシー
ルド効果を果すことに注目し、Ｃ≦０．０５％の低炭素
ワイヤ表面に、Ｃ≧０．０６％のワイヤがもつ同等のシ
ールド効果を付与する技術について鋭意研究を行った。
その結果、浸炭、溶射、又は蒸着等の方法でワイヤ表面
に適当な濃度と深さの高炭素部を形成することによって
上記の効果が得られる本願発明を見い出した。
に適当な濃度と深さの高炭素部を形成することによって
上記の効果が得られる本願発明を見い出した。
次に、高炭素部の適当な濃度と深さについて以下に説明
する。
する。
第３図はワイヤ表面の高炭素部の深さと、溶接金属への
Ｎ増量の関係を示す。ここで高炭素部とは、第４図（ａ
ｌおよび（ｂｌに例示するごとく、ワイヤ１のＡＡ’断
面のＣ濃度分布で、Ｃ含有量が富化された領域１ａにお
いて、実質的にＮ２シールド効果を尖鋭的に果すＣ≧０
．０８％の部分の深さｔ （μｍ）を言い、この深さは
、高炭素部がワイヤ表面において、その存在する高炭素
部の平均的な深さを意味する。また、本願でＣ≦０．０
５％の低炭素アーク溶接用ワイヤとは高炭素部を除く領
域１ｂ、すなわち第４図中）のＤの部分の平均的Ｃ含有
量がＣ≦０．０５％であるものを言う。
Ｎ増量の関係を示す。ここで高炭素部とは、第４図（ａ
ｌおよび（ｂｌに例示するごとく、ワイヤ１のＡＡ’断
面のＣ濃度分布で、Ｃ含有量が富化された領域１ａにお
いて、実質的にＮ２シールド効果を尖鋭的に果すＣ≧０
．０８％の部分の深さｔ （μｍ）を言い、この深さは
、高炭素部がワイヤ表面において、その存在する高炭素
部の平均的な深さを意味する。また、本願でＣ≦０．０
５％の低炭素アーク溶接用ワイヤとは高炭素部を除く領
域１ｂ、すなわち第４図中）のＤの部分の平均的Ｃ含有
量がＣ≦０．０５％であるものを言う。
第３図はサブマージアーク溶接、ガスシールドアーク溶
接、ノンガスシールドアーク溶接、ＴＩＧアーク溶接で
の結果であり、Ｃ２０，０８％の高炭素部を有する場合
には、その深さが５μｍ以上になると、有効なＮ８シー
ルド効果が発揮された。
接、ノンガスシールドアーク溶接、ＴＩＧアーク溶接で
の結果であり、Ｃ２０，０８％の高炭素部を有する場合
には、その深さが５μｍ以上になると、有効なＮ８シー
ルド効果が発揮された。
これはＣが極めて表面層の領域に富化されて存在する場
合、その部分で尖鋭的にＣＯ発生反応が促進され、ワイ
ヤ全体の溶融に先立って有効なＮ２シールド効果が生じ
るためであり、その意味からして、第４図（Ｃ１のよう
にＣ＜０．０８％の高炭素部の場合には、第３図に示す
ようにその深さを増しても容易にＮｚシールド効果を得
ることはできなかった。
合、その部分で尖鋭的にＣＯ発生反応が促進され、ワイ
ヤ全体の溶融に先立って有効なＮ２シールド効果が生じ
るためであり、その意味からして、第４図（Ｃ１のよう
にＣ＜０．０８％の高炭素部の場合には、第３図に示す
ようにその深さを増しても容易にＮｚシールド効果を得
ることはできなかった。
なお、ワイヤ表面高炭素部の炭素量は、蒸着などの処理
方法によっては、殆んど１００％に近い程度となる場合
もあるが、本願の主旨であるシールド効果に何ら影響は
ない。
方法によっては、殆んど１００％に近い程度となる場合
もあるが、本願の主旨であるシールド効果に何ら影響は
ない。
一方、Ｃ２０，０８％の高炭素部を有する場合に、その
深さを増大すると、Ｃ０反応後に溶接金属に残留するＣ
の含有量が増加し、その深さが５００ＩＩ１１を越すと
、実質的に、Ｃが全体に０．０６％程度以上である中炭
素あるいは高炭素ワイヤを用いた場合と大差ない程の溶
接金属のＣとなるため、本願の目的とする耐割れ性や靭
性の向上が得られなかった。
深さを増大すると、Ｃ０反応後に溶接金属に残留するＣ
の含有量が増加し、その深さが５００ＩＩ１１を越すと
、実質的に、Ｃが全体に０．０６％程度以上である中炭
素あるいは高炭素ワイヤを用いた場合と大差ない程の溶
接金属のＣとなるため、本願の目的とする耐割れ性や靭
性の向上が得られなかった。
以上より、表面から深さ５〜５００１１ｍの範囲がＣ２
０，０８％となる高炭素処理を施した高炭素部以外の炭
素含量が、Ｃ≦０．０５％である低炭素アーク溶接用ワ
イヤを用いることにより、Ｎ２シールド効果と溶接金属
の耐割れ性向上効果とが同時に満足された。
０，０８％となる高炭素処理を施した高炭素部以外の炭
素含量が、Ｃ≦０．０５％である低炭素アーク溶接用ワ
イヤを用いることにより、Ｎ２シールド効果と溶接金属
の耐割れ性向上効果とが同時に満足された。
〈実施例〉
第１表に本願発明の実施例を示す。
サブマージアーク溶接用ワイヤ、ガスシールドアーク溶
接用ワイヤ、ノンガスシールドアーク溶接用ワイヤの外
皮、およびＴＩＧ溶接用のフィラ−ワイヤは、Ｓｉ ：
約０．２０％、 Ｍｎ ：約１．５５％を主成分とし
て、高炭素表面処理前のｃｌ≦０．０５％であるもので
あり、サブマージアーク溶接では、ＳｉＯ□／ＣａＯが
約１．０の弱塩基性フラフクスを用いた。
接用ワイヤ、ノンガスシールドアーク溶接用ワイヤの外
皮、およびＴＩＧ溶接用のフィラ−ワイヤは、Ｓｉ ：
約０．２０％、 Ｍｎ ：約１．５５％を主成分とし
て、高炭素表面処理前のｃｌ≦０．０５％であるもので
あり、サブマージアーク溶接では、ＳｉＯ□／ＣａＯが
約１．０の弱塩基性フラフクスを用いた。
また、ガスシールドアーク溶接は、Ａｒ −ＣＯｚ又は
Ａｒ−０２混合ガス中で、ＴＩＧ溶接は、Ａｒガス中で
行った。
Ａｒ−０２混合ガス中で、ＴＩＧ溶接は、Ａｒガス中で
行った。
鋼板は、適当量のＮｂ、Ｖを含有する板厚１８ｍｍの制
御圧延板を用い、突き合わせ溶接した。
御圧延板を用い、突き合わせ溶接した。
比較法Ａでは、溶接金属のＮが増量し、Ｎ２シールド効
果が得られなかった。そのため溶接金属は低靭性となっ
た。
果が得られなかった。そのため溶接金属は低靭性となっ
た。
本発明法Ａ−Ｈでは、高炭素表面処理方法やアーク溶接
方法によらず溶接金属のＮ増量が極めて低位におさえら
れるため、良好な靭性値を示した。
方法によらず溶接金属のＮ増量が極めて低位におさえら
れるため、良好な靭性値を示した。
比較法Ｂ−Ｅでは、溶接金属のＮ増量が低くできたもの
の、ワイヤ高炭素部からの溶接金属への希釈Ｃ量が０．
０６％を越え、目的とする溶接金属が得られなかった。
の、ワイヤ高炭素部からの溶接金属への希釈Ｃ量が０．
０６％を越え、目的とする溶接金属が得られなかった。
すなわち、比較法Ｂ−Ｅの溶接金属に対して、４％歪の
パレストレイント高温割れ試験を実施したところ、ビー
ドの凝固時に高温割れが発生し実用に供し得ないと判断
された。
パレストレイント高温割れ試験を実施したところ、ビー
ドの凝固時に高温割れが発生し実用に供し得ないと判断
された。
〈発明の効果〉
本発明に係るワイヤを用いると、その溶接金属は、低炭
素含有量であり、耐高温割れ性および耐低温割れ性に優
れると共に、低Ｎ含有量であり靭性にも優れている。
素含有量であり、耐高温割れ性および耐低温割れ性に優
れると共に、低Ｎ含有量であり靭性にも優れている。
第１図は、各種アーク溶接用ワイヤのＣ量と溶接金属の
Ｎ増量との関係を示すグラフ（特性図）、第２図は、ア
ーク溶接中の状態を示す説明図、第３図は、高炭素部の
深さと溶接金属のＮ増量との関係を示す特性図、第４図
（ａ）は、溶接ワイヤの高炭素部の説明図、第４図（ｂ
ｌおよびｆｃｌは、ワイヤ表面の高炭素部の深さとＣ量
の説明図である。 １・・・溶接ワイヤ １ａ・・・溶接ワイヤの高炭素部 １ｂ・・・溶接ワイヤの低炭素部 ２・・・ワイヤ先端溶滴 ３・・・アークの拡がり ４・・・？８接ブール ５・・・母 板 ６・・・アーク空洞の外ぶち ７・・・ワイヤ表面 特許出願人 川崎製鉄株式会社 ｗｉ１図 ｏ ｏｏｉ ｏ戊 ０．０３ Ｏｆ）４ ０
１）５ ００６ ００７ ００８ワイヤのＣ量（％
） 第 ２ 図 １−−一溶接ワイヤ ２−−−ワイヤ先端溶滴 ３−ｍ−アークの拡がり ４−ｍ−溶接プール ５−ｍ−母板 ６−ｍ−アーク空洞の外ふち ７−−−ワイヤ宍面 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）
Ｎ増量との関係を示すグラフ（特性図）、第２図は、ア
ーク溶接中の状態を示す説明図、第３図は、高炭素部の
深さと溶接金属のＮ増量との関係を示す特性図、第４図
（ａ）は、溶接ワイヤの高炭素部の説明図、第４図（ｂ
ｌおよびｆｃｌは、ワイヤ表面の高炭素部の深さとＣ量
の説明図である。 １・・・溶接ワイヤ １ａ・・・溶接ワイヤの高炭素部 １ｂ・・・溶接ワイヤの低炭素部 ２・・・ワイヤ先端溶滴 ３・・・アークの拡がり ４・・・？８接ブール ５・・・母 板 ６・・・アーク空洞の外ぶち ７・・・ワイヤ表面 特許出願人 川崎製鉄株式会社 ｗｉ１図 ｏ ｏｏｉ ｏ戊 ０．０３ Ｏｆ）４ ０
１）５ ００６ ００７ ００８ワイヤのＣ量（％
） 第 ２ 図 １−−一溶接ワイヤ ２−−−ワイヤ先端溶滴 ３−ｍ−アークの拡がり ４−ｍ−溶接プール ５−ｍ−母板 ６−ｍ−アーク空洞の外ふち ７−−−ワイヤ宍面 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）
Claims (1)
- Ｃ≦０．０５％の低炭素アーク溶接用ワイヤの表面に深
さ５〜５００μｍの範囲に亘り高炭素処理したことを特
徴とするアーク溶接用高炭素表面処理ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25833186A JPS63115695A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | ア−ク溶接用高炭素表面処理ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25833186A JPS63115695A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | ア−ク溶接用高炭素表面処理ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63115695A true JPS63115695A (ja) | 1988-05-20 |
Family
ID=17318761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25833186A Pending JPS63115695A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | ア−ク溶接用高炭素表面処理ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63115695A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080537A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | National Institute For Materials Science | 溶接ワイヤ |
| WO2006080541A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | National Institute For Materials Science | 溶接ワイヤ |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP25833186A patent/JPS63115695A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080537A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | National Institute For Materials Science | 溶接ワイヤ |
| WO2006080541A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | National Institute For Materials Science | 溶接ワイヤ |
| JP2006205205A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | National Institute For Materials Science | 溶接ワイヤ |
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