JPH0218960B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0218960B2 JPH0218960B2 JP56042355A JP4235581A JPH0218960B2 JP H0218960 B2 JPH0218960 B2 JP H0218960B2 JP 56042355 A JP56042355 A JP 56042355A JP 4235581 A JP4235581 A JP 4235581A JP H0218960 B2 JPH0218960 B2 JP H0218960B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- ductility
- corrosion resistance
- present
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
- B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
本発明は水力発電用水車ランナ及びポンプ等、
激しいキヤビテーシヨン侵食を受け損傷する部分
を予め保護もしくは、損傷した部分を補修するの
に好適な耐壊食性ステンレス鋼で特に延性が良好
な耐溶接割れ性の優れた溶接材料に関する。 耐壊食肉盛溶接材料とし優れた特性を示す材料
としてCo基合金のものがある。この材料はCo、
Cr、WもしくはMo等を比較的多量に含有するた
め溶接割れを生じやすく、かつ高価となる。ま
た、高合金の材料なので母材成分の稀釈を受け多
層溶接を行なわないと本来の成分とならず耐壊食
性が得られない。更により一層の耐壊食性の向上
を画るためCの含有量を高める必要があり、その
ための耐溶接割れ性を著しく損う。この種の材料
を用いる場合溶接割れを防止するため高い予熱を
行う必要があり経済的でない。のみならず水力機
械の補修溶接は狭隘部が多く作業者の安全、健康
面から著しくその使用が制限され、また、良好な
溶接金属を得ることが阻害される。上記の理由か
ら耐溶接割れ性の優れた比較的安価なオーステナ
イトステンレス鋼溶接材料が用いられるが耐壊食
性の面からはCo基合金溶接材料に比較すると非
常に悪く、最近の水力機械の苛酷な使用条件下で
使用するには十分な目的を発揮し得ない。 以上記述したように水力機械のキヤビネーシヨ
ン壊食を防ぐための肉盛材料としては耐壊食性と
耐溶接割れ性を兼備するものが望ましい。 本発明の目的はCr、Ni、Co、Mnを主成分と
したオーステナイト系ステンレス鋼で、更に適当
量のVを添加して特に延性を向上させ耐溶接割れ
性及び耐壊食性の優れた溶接材料を提供するもの
である。 本発明の特徴とするところはC、Mn、Ni、
Co、Cr等の冶金学的操作によりオーステナイト
基地を強化せしめ耐壊食性を向上させ、かつVを
適当量添加して組織を微細化し、溶着金属の延性
を向上させたものである。その溶着金属を形成す
る溶接材料の化学成分は重量%で、C0.10〜0.40
%、Si0.20〜1.00%、Mn4.96〜7.0%、Ni1.0〜7.0
%、Co2.0〜10.0%、Cr16.0〜23.0%、V0.10〜
1.50%を含み、残部鉄を有するオーステナイトス
テンレス鋼からなることを特徴とする。 上記成分の他に、さらにMoが添加される。そ
の含有量は0.5〜2.0%で、好適な範囲は0.7〜1.5
%である。 以下、夫々の成分の限定理由について説明す
る。Cは強化なオーステナイト化元素で、本発明
の抵Ni材ではその安定化に貢献する。C量が少
ない場合、本発明鋼は一部マルテンサイト組織を
生じ延性が低下する。そのため他のオーステナイ
ト化元素であるMn、Ni、Coを好ましい割合で添
加する必要がある。Niのオーステナイト化の係
数を1とするとCはその30倍、Mnは1/2、Coは
1/3で計算される。C量が少ない場合Ni、Mn、
Coでオーステナイト化をしなければならない。
しかしこの場合オーステナイト基地の硬さが低く
なり延性は向上するが耐壊食性は悪くなるのでC
は0.10%より低下させることは好ましくなく望ま
しくは0.15%以上である。一方Cを増加させると
耐壊食性が向上するがしかしC単独ではその効果
は示さず、適量のMn、Ni、Cr、Coが必要であ
るが、0.40%以上では延性が著しく低下すると共
に溶接高温割れが生じ易くなる。このため好まし
くは0.35%、以下が望ましい。 Siは溶接時の脱酸剤として0.2%以上必要であ
り過度に添加すると靭性が低下する。そのため1
%以下とすべきで、好ましくは0.30〜0.70%であ
る。また脱酸剤として例えばAl、Zrあるいは希
土類元素が不純物として0.10%以下存在しても良
い。 Mnは溶接時の脱酸剤として用いられるが本発
明ではオーステナイト化を促す重要な元素で、こ
の添加は本発明の特徴の一つでもある。Mn量の
増加はオーステナイト化を促し、4.96%以上の添
加は溶着金属の延性を顕著に向上させ、高温割れ
性を改善する。しかし7.0%を越えるとオーステ
ナイトが安定になり耐壊食性は著しく低下する。 Niはオーステナイト生成元素で、Crと共存し
て地をオーステナイトにして強度、靭性を向上さ
せる。本発明鋼は適度に不安定なオーステナイト
組織を有しキヤビテーシヨン壊滅時の衝撃力によ
り、加工誘起マンテンサイトを適量発生させ耐壊
食性を向上させるものでNiを低くするのが望ま
しいが、1.0%未満ではオーステナイトが過剰に
不安定となりマンテンサイト組織を一部含むよう
になり延性が低下する。好ましくは1.5%以上が
良い。一方7.0%以上となるとC、Mn、Coの作
用と相まつてオーステナイトが過剰に安定し、耐
壊食性が著しく低下し溶接高温割れが生じ易くな
る。好ましくは6.0以下が望ましい。 Coは比較的弱いオーステナイト生成元素で、
Ni、Mnと共にオーステナイト組織を適度に安定
し、かつその組織を強化する。2.0%以上、好ま
しくは4.0%以上でその含有量を増加させてると
耐壊食性はそれにつれて著しく向上するが8.0%
以上では効果が小さくなる。しかし10.0%程度ま
では有効でCoの増量は耐壊食性を安定にする。 Crは水中における耐壊食性を向上させる。Ni
と共在してオーステナイト地を生成するが一部少
量のフエライトを生じさせる。16.0%未満ではオ
ーステナイト中に一部マンテンサイトが生じ、
23.0%を超えるとフエライトが一部生じ、延性及
び耐壊食性が低下する。好ましくは17.5〜21.5%
である。 Vはその添加量の増加と共に耐壊食性をむしろ
悪くするが0.10%未満の添加は耐壊食性になんら
影響を及ぼさず、その量以上の添加は耐壊食性を
悪くするが延性は増加して行く。すなわち本発明
鋼ではC、Mn、Ni、Co、Crで耐壊食性を極力
向上させておく。その結果として延性が低下する
ので0.1%以上のVを添加して延性の改善を画る
が、顕著な効果を示すのは0.20%以上である。し
かし、1.50%をこえると耐壊食性を著しく損うの
で、、好ましくは0.5%以下にするのが良い。 残部はFeと同伴する不純物である。不純物の
代表例としてP、Sがあるがそれらは極力少ない
方が好ましく、夫々0.030%以下が良い。 Moは鋼に延性を与えると共にマトリツクスを
強化して耐壊食性を改善させるために0.5%以上
添加される。しかし2.0%をこえて添加するとフ
エライト組織が多くなり逆に耐壊食性が低下する
ので、2.0%以下とすべきである。好ましくは0.7
〜1.5%に含有させるのがよい。 上述したC、Mn、Ni、Co及びCrは独立して
添加しては意味がなく、夫々の範囲内で適量が共
在することによりオーステナイト基地を強化し過
剰のマンテンサイト及びフエライトを生ぜず、か
つ過度にオーステナイトが安定しないように選ん
である。 次に本発明の実施例について、比較材を加え説
明する。
激しいキヤビテーシヨン侵食を受け損傷する部分
を予め保護もしくは、損傷した部分を補修するの
に好適な耐壊食性ステンレス鋼で特に延性が良好
な耐溶接割れ性の優れた溶接材料に関する。 耐壊食肉盛溶接材料とし優れた特性を示す材料
としてCo基合金のものがある。この材料はCo、
Cr、WもしくはMo等を比較的多量に含有するた
め溶接割れを生じやすく、かつ高価となる。ま
た、高合金の材料なので母材成分の稀釈を受け多
層溶接を行なわないと本来の成分とならず耐壊食
性が得られない。更により一層の耐壊食性の向上
を画るためCの含有量を高める必要があり、その
ための耐溶接割れ性を著しく損う。この種の材料
を用いる場合溶接割れを防止するため高い予熱を
行う必要があり経済的でない。のみならず水力機
械の補修溶接は狭隘部が多く作業者の安全、健康
面から著しくその使用が制限され、また、良好な
溶接金属を得ることが阻害される。上記の理由か
ら耐溶接割れ性の優れた比較的安価なオーステナ
イトステンレス鋼溶接材料が用いられるが耐壊食
性の面からはCo基合金溶接材料に比較すると非
常に悪く、最近の水力機械の苛酷な使用条件下で
使用するには十分な目的を発揮し得ない。 以上記述したように水力機械のキヤビネーシヨ
ン壊食を防ぐための肉盛材料としては耐壊食性と
耐溶接割れ性を兼備するものが望ましい。 本発明の目的はCr、Ni、Co、Mnを主成分と
したオーステナイト系ステンレス鋼で、更に適当
量のVを添加して特に延性を向上させ耐溶接割れ
性及び耐壊食性の優れた溶接材料を提供するもの
である。 本発明の特徴とするところはC、Mn、Ni、
Co、Cr等の冶金学的操作によりオーステナイト
基地を強化せしめ耐壊食性を向上させ、かつVを
適当量添加して組織を微細化し、溶着金属の延性
を向上させたものである。その溶着金属を形成す
る溶接材料の化学成分は重量%で、C0.10〜0.40
%、Si0.20〜1.00%、Mn4.96〜7.0%、Ni1.0〜7.0
%、Co2.0〜10.0%、Cr16.0〜23.0%、V0.10〜
1.50%を含み、残部鉄を有するオーステナイトス
テンレス鋼からなることを特徴とする。 上記成分の他に、さらにMoが添加される。そ
の含有量は0.5〜2.0%で、好適な範囲は0.7〜1.5
%である。 以下、夫々の成分の限定理由について説明す
る。Cは強化なオーステナイト化元素で、本発明
の抵Ni材ではその安定化に貢献する。C量が少
ない場合、本発明鋼は一部マルテンサイト組織を
生じ延性が低下する。そのため他のオーステナイ
ト化元素であるMn、Ni、Coを好ましい割合で添
加する必要がある。Niのオーステナイト化の係
数を1とするとCはその30倍、Mnは1/2、Coは
1/3で計算される。C量が少ない場合Ni、Mn、
Coでオーステナイト化をしなければならない。
しかしこの場合オーステナイト基地の硬さが低く
なり延性は向上するが耐壊食性は悪くなるのでC
は0.10%より低下させることは好ましくなく望ま
しくは0.15%以上である。一方Cを増加させると
耐壊食性が向上するがしかしC単独ではその効果
は示さず、適量のMn、Ni、Cr、Coが必要であ
るが、0.40%以上では延性が著しく低下すると共
に溶接高温割れが生じ易くなる。このため好まし
くは0.35%、以下が望ましい。 Siは溶接時の脱酸剤として0.2%以上必要であ
り過度に添加すると靭性が低下する。そのため1
%以下とすべきで、好ましくは0.30〜0.70%であ
る。また脱酸剤として例えばAl、Zrあるいは希
土類元素が不純物として0.10%以下存在しても良
い。 Mnは溶接時の脱酸剤として用いられるが本発
明ではオーステナイト化を促す重要な元素で、こ
の添加は本発明の特徴の一つでもある。Mn量の
増加はオーステナイト化を促し、4.96%以上の添
加は溶着金属の延性を顕著に向上させ、高温割れ
性を改善する。しかし7.0%を越えるとオーステ
ナイトが安定になり耐壊食性は著しく低下する。 Niはオーステナイト生成元素で、Crと共存し
て地をオーステナイトにして強度、靭性を向上さ
せる。本発明鋼は適度に不安定なオーステナイト
組織を有しキヤビテーシヨン壊滅時の衝撃力によ
り、加工誘起マンテンサイトを適量発生させ耐壊
食性を向上させるものでNiを低くするのが望ま
しいが、1.0%未満ではオーステナイトが過剰に
不安定となりマンテンサイト組織を一部含むよう
になり延性が低下する。好ましくは1.5%以上が
良い。一方7.0%以上となるとC、Mn、Coの作
用と相まつてオーステナイトが過剰に安定し、耐
壊食性が著しく低下し溶接高温割れが生じ易くな
る。好ましくは6.0以下が望ましい。 Coは比較的弱いオーステナイト生成元素で、
Ni、Mnと共にオーステナイト組織を適度に安定
し、かつその組織を強化する。2.0%以上、好ま
しくは4.0%以上でその含有量を増加させてると
耐壊食性はそれにつれて著しく向上するが8.0%
以上では効果が小さくなる。しかし10.0%程度ま
では有効でCoの増量は耐壊食性を安定にする。 Crは水中における耐壊食性を向上させる。Ni
と共在してオーステナイト地を生成するが一部少
量のフエライトを生じさせる。16.0%未満ではオ
ーステナイト中に一部マンテンサイトが生じ、
23.0%を超えるとフエライトが一部生じ、延性及
び耐壊食性が低下する。好ましくは17.5〜21.5%
である。 Vはその添加量の増加と共に耐壊食性をむしろ
悪くするが0.10%未満の添加は耐壊食性になんら
影響を及ぼさず、その量以上の添加は耐壊食性を
悪くするが延性は増加して行く。すなわち本発明
鋼ではC、Mn、Ni、Co、Crで耐壊食性を極力
向上させておく。その結果として延性が低下する
ので0.1%以上のVを添加して延性の改善を画る
が、顕著な効果を示すのは0.20%以上である。し
かし、1.50%をこえると耐壊食性を著しく損うの
で、、好ましくは0.5%以下にするのが良い。 残部はFeと同伴する不純物である。不純物の
代表例としてP、Sがあるがそれらは極力少ない
方が好ましく、夫々0.030%以下が良い。 Moは鋼に延性を与えると共にマトリツクスを
強化して耐壊食性を改善させるために0.5%以上
添加される。しかし2.0%をこえて添加するとフ
エライト組織が多くなり逆に耐壊食性が低下する
ので、2.0%以下とすべきである。好ましくは0.7
〜1.5%に含有させるのがよい。 上述したC、Mn、Ni、Co及びCrは独立して
添加しては意味がなく、夫々の範囲内で適量が共
在することによりオーステナイト基地を強化し過
剰のマンテンサイト及びフエライトを生ぜず、か
つ過度にオーステナイトが安定しないように選ん
である。 次に本発明の実施例について、比較材を加え説
明する。
【表】
第1表は被覆アーク溶着金属の化学成分と引張
試験で得られた伸び率及び磁歪振動式壊食試験で
得られた初期10時間の壊食減量の結果を示す。溶
接棒は4φで被覆剤はライム・チタニア型である。
溶着金属の成分のうちC、Si、Mn及びCrの1部
は溶接棒芯線から添加し、他は被覆剤より添加し
たものである。 本発明鋼はNo.1〜No.5迄のものでオーステナイ
ト相を有し特にVを添加したものである。No.6、
7と本発明材と主成分系は類似しているがVを添
加しないものである。これらの伸び率を比較する
と明らかに本発明材が優れている。Vは溶着金属
の組織を微細化し、延性を向上する。No.4及び5
はVの他Moをも添加したものである。Moを添
加したことによりNo.1〜3のものに比べて伸び率
が高く、かつ壊食量は少なくなり、耐壊食性が向
上している。 発明者らは0.3m2以上の範囲を3層以上肉盛溶
接を行い溶接割れを生じさせないための溶着金属
の持つ伸び率は約10%以上必要であること、これ
以下の伸び率では溶接施工時に特別な厳しい管理
を必要とすることを実験的に確認した。従来材で
はD−309Moが耐溶接割れ性を満足するが耐壊
食性が得られない。またCo基合金材料で多層肉
盛溶接では溶接割れをしばしば生ずる。No.5、6
の比較材でも割れが生じ易い。本発明鋼はCr当
量(Creq)=Cr+1.5、Si+Mo(%)で表す量に
おいて17.5〜24.5%の範囲にあり、Ni当量
(Nieq)=Ni+30C+1/2Mn+1/3Coで表わすもの
でフエライトを最大3%程度含むように夫々の成
分を調整し、かつVを0.1〜1.0%添加させるよう
にしたものである。 本発明材は成分限定理由及び実施例で説明した
ように被覆アーク溶接棒の芯線もしくは被覆剤の
少なくともいずれか一方に合金元素を含有させ溶
着金属の成分が請求範囲内になるように選ぶこと
により著しく延性が良好で耐溶接割れ性の良い耐
壊食性の優れた合金が得られる。 第1表の本発明材No.1とほぼ同成分のものを溶
接線材としたのち不活性ガスアーク溶接を行つ
た。その結果もほぼ同一な値が得られた。 本発明による溶接材料は延性が比較的大きいの
で広範囲な面積の多層肉盛溶接を行なつても溶接
割れを防ぐことが出来る。
試験で得られた伸び率及び磁歪振動式壊食試験で
得られた初期10時間の壊食減量の結果を示す。溶
接棒は4φで被覆剤はライム・チタニア型である。
溶着金属の成分のうちC、Si、Mn及びCrの1部
は溶接棒芯線から添加し、他は被覆剤より添加し
たものである。 本発明鋼はNo.1〜No.5迄のものでオーステナイ
ト相を有し特にVを添加したものである。No.6、
7と本発明材と主成分系は類似しているがVを添
加しないものである。これらの伸び率を比較する
と明らかに本発明材が優れている。Vは溶着金属
の組織を微細化し、延性を向上する。No.4及び5
はVの他Moをも添加したものである。Moを添
加したことによりNo.1〜3のものに比べて伸び率
が高く、かつ壊食量は少なくなり、耐壊食性が向
上している。 発明者らは0.3m2以上の範囲を3層以上肉盛溶
接を行い溶接割れを生じさせないための溶着金属
の持つ伸び率は約10%以上必要であること、これ
以下の伸び率では溶接施工時に特別な厳しい管理
を必要とすることを実験的に確認した。従来材で
はD−309Moが耐溶接割れ性を満足するが耐壊
食性が得られない。またCo基合金材料で多層肉
盛溶接では溶接割れをしばしば生ずる。No.5、6
の比較材でも割れが生じ易い。本発明鋼はCr当
量(Creq)=Cr+1.5、Si+Mo(%)で表す量に
おいて17.5〜24.5%の範囲にあり、Ni当量
(Nieq)=Ni+30C+1/2Mn+1/3Coで表わすもの
でフエライトを最大3%程度含むように夫々の成
分を調整し、かつVを0.1〜1.0%添加させるよう
にしたものである。 本発明材は成分限定理由及び実施例で説明した
ように被覆アーク溶接棒の芯線もしくは被覆剤の
少なくともいずれか一方に合金元素を含有させ溶
着金属の成分が請求範囲内になるように選ぶこと
により著しく延性が良好で耐溶接割れ性の良い耐
壊食性の優れた合金が得られる。 第1表の本発明材No.1とほぼ同成分のものを溶
接線材としたのち不活性ガスアーク溶接を行つ
た。その結果もほぼ同一な値が得られた。 本発明による溶接材料は延性が比較的大きいの
で広範囲な面積の多層肉盛溶接を行なつても溶接
割れを防ぐことが出来る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量で、C0.10〜0.40%、Si0.20〜1.00%、
Mn4.96〜7.0%、Ni1.0〜7.0%、Co2.0〜10.0%、
Cr16.0〜23.0%、V0.10〜1.50%を含み、残部鉄を
有するオーステナイトステンレス鋼からなること
を特徴とする溶接材料。 2 重量で、C0.10〜0.40%、Si0.20〜1.00%、
Mn4.96〜7.0%、Ni1.0〜7.0%、Co2.0〜10.0%、
Cr16.0〜23.0%、V0.10〜1.50%、Mo0.5〜2.0%
を含み、残部鉄を有するオーステナイトステンレ
ス鋼からなることを特徴とする溶接材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4235581A JPS57156894A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Stainless steel welding alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4235581A JPS57156894A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Stainless steel welding alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57156894A JPS57156894A (en) | 1982-09-28 |
| JPH0218960B2 true JPH0218960B2 (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=12633717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4235581A Granted JPS57156894A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Stainless steel welding alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57156894A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107587008B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-09-27 | 宁波华源精特金属制品有限公司 | 一种平叉右壳 |
| CN111015007A (zh) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于不锈钢焊接的焊条及其焊接方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54121220A (en) * | 1978-03-14 | 1979-09-20 | Hitachi Metals Ltd | Corrosion resistant steel alloy |
-
1981
- 1981-03-25 JP JP4235581A patent/JPS57156894A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57156894A (en) | 1982-09-28 |
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