JPH03248783A - 鋼板の電子ビーム溶接方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業プラント、機械、船舶、建築、鉄綱構造
物等の電子ビーム溶接において、材質の優れた溶接金属
を得る溶接方法に関するものである。

〔従来の技術〕

電子ビーム溶接は、高エネルギー密度を有すること、ま
た溶接材料がほとんど不要である等の特徴があり、しか
も厚鋼板が経済的に溶接でき、真空中溶接で被溶接材の
酸化がなく、また溶接変形が小さい等の有利性があるた
めに近年急、速に発達している。

ところで電子ビーム溶接は、通常軟鋼と呼ばれる引張り
強度５０ｋｇｆ／−未満の鋼材の場合は、比較的柔らか
く、靭性あるいは強度の要求もゆるいことから特に材質
的課題は小さいが、引張り強度５０ｋｇｆ／−以上の鋼
の場合はまだ材質確保に大きな課題がある。

電子ビーム溶接は高エネルギー密度を有し、真空中で溶
接することから、溶融金属の窒素、酸素等のガス発生あ
るいはＭｎの蒸発等があり、溶接金属の組成に制約があ
る。例えば潜弧溶接は溶接金属に１００〜４００ｐｐｍ
の酸素を含有させ、この酸素による非金属酸化物を核と
した針状フェライトを含む組織となし、良好な材質を得
ている。しかし電子ビーム溶接で高酸素の溶接金属にす
ることは困難である。

電子ビーム溶接で良好な材質を確保する方法も種々検討
されている。例えば特開昭６３−１２６６８３号公報に
、低酸素でも良好な溶接金属の材質を確保する鋼の組成
が提案されている。その要旨は、溶接金属中のＭ量を制
御して、１１００ｐｐ以下の酸素量でも針状フェライト
組織を得るものである。

また特開昭６０−５４２８７号公報には、既存の鋼に対
して、溶接時の冷却速度に対応した適正量のＮｉを添加
することで良好な材質を確保する方法が提案されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで原子力機材等にみられるように、規格による厳
しい組成限定あるいは機械特性性能の制限があるものが
多く、あるいはＭｎのようにあらかじめ調整しても、溶
接のとき蒸発して成分が変化するものもあり、単に溶接
金属の組成のみでは良好な溶接金属の材質を確保できな
い。また溶接金属の材質のためのみに鋼板全体の成分を
調整するのも経済的でない面もある。例えばＮｉの場合
、鉄に比較すると著しく高価であり、必要最低限のみ鋼
板に添加し、溶接金属には別途必要量を添加する方が経
済的である。この点からは、前記した特開昭６０−５４
２８７号公報に提案された溶接時にＮｉを添加する方法
は有効といえる。しかし、同公報の方法は非溶接材の板
厚方向でＮｉ１ｉを制御し、添加することを主旨として
いるが、板厚方向に単にＮｉの添加量を変えても良好な
溶接金属の材質を確保できない。板厚方向でＮｉの添加
量を変えるのは、板厚方向で溶接時の冷却速度が異なり
、それぞれの冷却速度に適したＮｉ量を確保するためと
されているが、鋼の焼入れ性はＮｉのみで決まるもので
なく、Ｃ，ＭｎあるいはＣｒ　、　Ｍｏ　、　　Ｖ等も
鋼の焼入れ性に関与する。従って調合体の組成で、その
Ｎｉ添加量も制御されなければならない。かつ溶接部の
冷却速度によっても制御されるものでなければならない
。またＮｉ添加を径の異なる複数の線を開先面に挟み込
み行っているが、Ｎｉは偏析しやすい成分で、この方法
では適切な成分分布をもたせ安定して添加することは困
難である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、電子ビーム
溶接するときに合金成分を添加して溶接金属を適正な組
成とし、且つこの組成に適した溶接条件で良好な材質の
溶接金属を得るとともに、経済的な溶接法を捉供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは下記のとおりである。

（１）重量％でＣｓ０．２５％、Ｓｉ：０．１〜０．７
％、Ｍｎ　：　０．２〜２．０％、Ｐ≦０．０３５％、
Ｓ≦０．０５％を含み、残部Ｆｅおよび不可避成分から
なり、下記第１式に示す焼入れ性指標Ｄｉが８以下の範
囲の鋼板の電子ビーム溶接において、溶接する時に合金
元素を添加し、溶接金属の焼入れ性指標Ｄｉを３．０以
上とし、且つ溶接金属の幅から決まる第２式に示す溶接
時の冷却時間に関する指標Ｃｓを４以上、５５以下とし
、さらにＣｓと溶接金属のＤｉとの関係が第３式、第４
弐で示される範囲にあることを特徴とする銅板の電子ビ
ーム溶接方法。

第１式Ｄｉ＝０．３６　Ｃ（１＋０．７・５ｉ）（１４
３，３３Ｍｎ）但し、各成分は重量％ 第２式　Ｃ５＝１１０．７　・Ｗ２ 但し、Ｗは溶接金属の幅でｃｍ 第３弐　Ｃｓ≧４０　・Ｄｉ−２８０ 第４式　Ｃｓ≦８．７５　・Ｄｉ （２）前記鋼板が更にＣｕ　、Ｎｉ　＋Ｃｒ　＋Ｍｏ　
、Ｖ、　Ｎ。

Ｔｉ　、Ｎｂ　、Ｂの１種以上を含有することを特徴と
する前項（１）記載の鋼板の電子ビーム溶接方法。

（３）溶接する時に添加する合金元素をＮｉまたはＮｉ
を含む合金板とし、溶接金属のＮｉ含有量を０．１％以
上、４．５％以下とすることを特徴とする前項（１）又
は（２）記載の鋼板の電子ビーム溶接方法。

〔作　用〕

初めに鋼板の組成を示す。電子ビーム溶接は狭い溶接金
属幅（ビード幅）が特徴であり、その断面組織は被溶接
材側から凝固が進行し、中央部で結晶が突きあたったも
のになる。このため偏析度の高い成分、あるいは低融点
物質を形成する成分を多く含有すると、溶接金属中央部
で凝固割れが発生する。このためＣは、０．２５％を越
えると溶接条件にもよるが凝固割れが発生しやすく、０
．２５％以下に限定する。Ｓｉは強度確保あるいは脱酸
を目的に０．１％以上含まれるが、０．７％を越えると
結晶粒の粗大化を起こして凝固割れが発生する。

またＭｎも０．２％以上が脱酸あるいは強度確保の目的
で含まれるが、２．０％を越えると溶接時のＭｎの蒸発
が大きく、気孔あるいは溶接金属の垂れの原因になる。

Ｐは偏析率が高く、且つ低融点物質を形成するので、０
．０３５％を越えると凝固割れの原因になる。Ｓも０．
０５％超では偏析による凝固割れが発生する。さらに必
要によりＣｕ　＋　Ｎｉ＋　Ｃｒ。

ＭＯ、’Ｊ　、　　Ｎ、　Ｔｉ　、　Ｎｂ　、　Ｂの１
種以上を引張り強度、硬度、耐食性の調整等の目的で添
加することができ、それぞれの元素の含有量の範囲は、
（１）式のＤｉＯ値が８以下の範囲とする。その他年可
避成分としてＮ、Ｏ等が含まれる。

鋼の溶接金属の組織は、主に８００〜５００°Ｃの領域
で変態して形成され、その組成は、いわゆる焼入れ性と
８００〜５００°Ｃの冷却時間によって決まる。靭性の
優れた溶接金属は、その組織に依存し、前述したように
非金属酸化物等の介在物を核として良好な組織を実現す
る方法もあるが、組成に適した冷却時間を確保すること
が最も必要である。

電子ビーム溶接における焼入れ性を評価する式として（
１）弐を示す。それぞれの成分の焼入れ性に及ぼす寄与
率から求めた。

・・・（１） 但し、各成分は重量％ 一方電子ビーム溶接においての８００〜５００°Ｃの冷
却時間に関する指標として、１９８７年２月２７日溶接
学会５１回電子ビーム溶接研究委員会資料に、後記（２
）式に示す８００°Ｃから５００°Ｃの間の冷却時間Ｃ
ｓ−１１０，７Ｗ２但しＷは溶接金属の幅でｃｍ、Ｃｓ
はｓｅｃ　”が示されている。この数式の意味するとこ
ろは、電子ビーム溶接は線熱源であり、その冷却時間は
被溶接材の板厚に依存せず、その入熱量に依存する。ま
た入熱量が多いほど溶接金属の幅は広くなり、入熱量が
小さいと溶接金属の幅は狭くなる。従って冷却時間は溶
接金属の幅、すなわちビード幅で表わすことができると
している。本発明者らもこれを検討した結果、（２）式
が冷却時間の指標として適切であることを確認し、これ
を使用する。

Ｃ５＝１１０．７　・Ｗ”　　　　　　　　　　　　　
−（２）但し、Ｗは溶接金属の幅で１ なお、このときの被溶接材は室温（２０″Ｃ）を基準に
しており、予熱がある場合には、予熱温度によって補正
する必要がある（１９８７年２月２７日溶接学会５１回
電子ビーム溶接研究委員会資料）。

第１図に本発明による溶接金属のＤｉとＣｓの関係で良
好な材質の得られる範囲を示す。（１）式で示されるＤ
ｉが３未満では、単にＣｓとＤｉのみでは上部べイナイ
トの発達が大きい等で良好な靭性が得られないため、Ｄ
ｉを３以上に限定する。またＣｓが４未満、すなわち溶
接金属幅が１．９　ｍより狭い条件では鋼板の残留磁気
等により、電子ビームの狙いが開光線よりずれ融合不良
が発生しやすいため、Ｃｓは４以上に限定した。またＣ
ｓが５５を越えるような条件では溶接金属の組成を調整
し、良好な靭性を確保しても被溶接材の熱影響部（ＨＡ
Ｚ）の結晶粒の粗大化が起こり、この部分の靭性が低下
するため実用的でなく、５５以下に限定した。

更にこのＣｓのＤｉとの関係であるが、これを適正なも
のとする必要がある。Ｃｓが４０・Ｄｉ−２８０より小
さい冷却時間では溶接金属組織はマルテンサイトが過剰
になり、被溶接材との強度差が著しく大きくなり、また
靭性も低下する。またＣｓが８．７５・Ｄｉを越える冷
却時間では溶接金属は上部ベイナイトが発達した組織で
、靭性が低下する。よってＣｓとＤｉの関係を、（３）
弐〇ｓ≧４００ｉ−２８０、（４）式Ｃｓ≦８．７５　
・Ｄｉとする。

電子ビーム溶接では前述したようにＭｎの蒸発があり、
溶接条件にもよるが１回の溶接でその含有量の１０％以
上もの蒸発損失がある。また電子ビーム溶接では、気孔
あるいは凝固割れ等の欠陥が発生した場合、同じ箇所を
再度溶接して補修したり、あるいはビードが交差する条
件で溶接する等の作業があり、同じ箇所を３〜４回溶接
することもある。特に（１）式で明らかなようにＭｎの
Ｄｉにおよぼす寄与率は大きく、繰り返し溶接によるＭ
ｎの蒸発でＤｉが小さい方向に大きく変化する。Ｄｉが
小さくなると溶接金属の良好な材質が得られる条件範囲
は狭くなる。

更に電子ビーム溶接では、狭い溶接金属幅となるが、電
子ビームの入射側は溶接金属の幅が広く（Ｃｓが大きい
）、ビーム出側すなわち裏側は溶接金属幅が狭い（Ｃｓ
が小さい）傾向がある。このため特開昭６０−５４２８
７号公報に示されているように位置により、厚み（量）
の異なるＮｉの添加方法もあるが、この方法では挿入位
置決めあるいはその量の制御が煩雑である。そこでＣｓ
の許容範囲の広い高Ｄｉ側に成分調整すれば、ビーム入
射側がら出側まで同一の添加で行なうことができ、作業
は容易となる。しかしこのとき例えばＤｉ＝７を目標に
することは必ずしも適切でない。例えばＤｉ＝３のｍ板
を溶接するとき、溶接金属のＤｉ＝７に調整したのでは
溶接金属と被溶接材の強度差が大きくなりすぎ好ましく
ない。

このため溶接によるＤｉ低下量、あるいは被溶接材と溶
接金属の強度等を考慮して、Ｄｉを決めることにより、
繰り返し溶接しても溶接金属の靭性あるいは引張り強度
を適正なものとすることができる。

なお鋼板のＤｉがすでに８を越える条件では、Ｄｉ調整
成分の添加は溶接金属のＤｉが大きくなりすぎ、凝固割
れの発生が大きいなどで好ましくなく、従って被溶接鋼
板のＤｉは８以下とする。

溶接金属のＤｉの調整に添加する元素としては、Ｎｉ　
＋　Ｃｒ、　Ｃｕ　＋　ｋｌ、　Ｖ、　Ｍｏ　、　Ｍｎ
　、　Ｃ等の金属または非金属がある。これらの元素を
単独で、あるいはまた複数添加してＤｉを調整する。こ
のうち板状Ｎｉ添加によるＤｉｉＪ整が容易で好ましい
。ＮｉはＤｉへの寄与率がそれほど大きくなく、溶接条
件により溶接金属幅が変化し、Ｎｉの歩留りが変化する
か、あるいはＣｓが変化しても影響度が小さく、広い範
囲の溶接条件で使用できる。またＮｉは酸化物、窒化物
の形成がほとんどなく、添加量そのものが比例的に寄与
する。さらに繰り返し溶接しても蒸発等による変化がな
く、一定した効果がある等の利点がある。

しかしＮｉの添加も無制限に出来るものではなく、母材
の強度との関係をみると、Ｎｉが４．５％を越えると溶
接金属の強度が太き（なり過ぎ、０．１％未満ではその
効果が表れず、Ｎｉによる溶接金属のＤｉの調整は溶接
金属のＮｉ０．１％以上、４．５％以下の範囲で行なう
。

その他のＣｒ＋　Ｃｕ、Ｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃも、そ
の使用方法を工夫することで使用できる。例えばＣｒは
純Ｃｒ板の入手は困難であるが、Ｃｒ合全合板使用すれ
ば可能である。

ＣｒはＤｉへの寄与率が大きく、溶接金属幅の影響に敏
感である。またＣｒは窒化物あるいは酸化物を形成しや
すく、Ｎ、Ｏに留意して使用する必要がある。またＣｕ
は偏析が太き（、Ｍは酸化し易く、Ｍｏ、ＶはＤｉの寄
与率が高い等の特性があり、これらの点に留意して使用
する必要がある。

添加方法は、前記合金材を単独で、あるいは複数層状あ
るいは合金として、薄板としたものを開先内に挟み込み
溶接する方法、また特公昭６〇−５４２８７号公報に示
されているように線としたものを挟み込み溶接する方法
、あるいは特公昭６３−３２５５１号公報に示されてい
るように、フィラーワイヤーとして添加する方法等があ
る。しかし線として挟み込み添加する方法は、その位置
決定が容易でなく添加物の偏析が生じやすく好ましくな
い。

またフィラーワイヤーの添加も３０ｍｍを越えるような
厚板の溶接では均一な添加は困難である。特にＮｉは偏
析しやすい元素で、ワイヤ等で部分的に添加したのでは
溶融時、混合されるにしても均一な添加が難しい。Ｎｉ
あるいはＮｉを含む合金は容易に板状に加工できる。板
状のＮｉを溶接面に均一に張付け、溶接することで均一
に添加することができる。またＮｉは純Ｎｉ板として使
用でき、これは板厚が薄くでき、溶接金属幅が狭くても
融合不良の発生がない等の利点がある。

〔実施例〕

供試鋼板は第１表に示した７種で、板ｋｌ、２は板厚６
０ｍｍ、板Ｎα３は板厚４０鵬、その他は板厚２０ｍｍ
を使用した。電子ビーム溶接は横向き姿勢で、平板上に
板厚中央部の溶接金属の幅７〜２ｍｍ　（Ｃｓ　：　４
〜５４ｓｅｃ　）の範囲を目標に、第２表に示す条件で
行った。溶接後の試験は、断面マクロ観察による割れや
融合不良の有無の調査、また溶接金属幅を測定して冷却
時間Ｃｓを求めた。また第２図に示すように、板Ｎα１
，２はビーム入射側、板中央、裏側の３箇所の溶接金属
４０から、板Ｎｏ。

３はビーム入射側と裏側からシャルピー衝撃試験片４１
を採取して試験を実施し、同一に同じ箇所から組成分析
試料を採取し、焼き入れ性指標Ｄｉを求めた。その他の
板は板厚中央溶接金属からシャルピー試験片、組成分析
試料を採取した。なおシャルピー衝撃試験は６１０°Ｃ
で１０時間焼鈍した後、２　ｍｍ　Ｖノツチの試片を同
一箇所から３本採取し、−３０°Ｃで試験して、その最
低値が４ｋｇｆ−ｍ以上を良好とし、これ未満を不良と
した。さらに光学顕微鏡による溶接金属のミクロ組織観
察、あるいは引張り強度測定等も実施した。

第１図には、良好な溶接の領域を示すとともに、第３表
に本発明例を比較例とともに示す。実施Ｎｏ。

１．２．３は板Ｎｏ、１を使用して溶接金属幅５鵬狙い
で、開先にＮｉ薄板を挟み込み溶接した。実施Ｎα１（
電子ビーム入射側、Ｃｓ　２７．７．　Ｄｉ　４．１　
）、実施Ｎ（１２（板中央部、Ｃｓ２４．５．　Ｄｉ　
４．２）、実施Ｎｏ、３（裏面側、Ｃｓ　２２．４．　
Ｄｉ　４．０）いずれの位置でも良好なシャルピー衝撃
値が得られ、また割れ等の欠陥もなく良好な溶接ができ
た。

実施Ｎｏ、４．５．２６は板Ｎｏ、　１を使用し、Ｎｉ
とＣｕ板を開先に挟み込み、溶接金属幅４ａｍ＋狙いで
溶接した。実施陥、２６（電子ビーム入射側、Ｃｓ１７
．７゜Ｄｉ２．９）はシャルピー衝撃値が不良であった
が、実施Ｎα４（板中央部、Ｃｓ　１６．８．　Ｄｉ　
３．０）と実施に５（裏面側、Ｃｓ　１４．３．　Ｄｉ
　３．１　）は良好なシャルピー衝撃値が得られた。溶
接金属組織は実施阻２６には上部ベイナイトが多く、実
施阻４゜５には針状フェライトが多数認められた。この
溶接も割れ欠陥は認められず、良好な溶接ができた。

実施Ｎｏ、６．７．８は板Ｎｏ、　２を使用し、これも
純Ｎｉ薄板を開先に挟み込み、溶接金属幅６鵬狙いで溶
接した。実施Ｎα６（電子ビーム入射側、Ｃｓ　４６．
８゜Ｄｉ６．９）と実施Ｎｏ、７（仮中央部、Ｃｓ　４
２．６．　Ｄｉ７、０　）　、また実施Ｎｏ、８（裏面
側、Ｃｓ３７．Ｏ，Ｄｉ７．１）いずれもシャルピー衝
撃値は良好であり、割れ等の欠陥もない良好な溶接がで
きた。

実施Ｎａ９．１０．２７も実施Ｎｏ、　６と同様に板Ｎ
ｏ。

２を使用、Ｎｉ添加で、溶接金属幅４０狙いで溶接した
。全体的に溶接金属幅が狭いためＮｉとＭｎのアップが
認められた。実施Ｎｏ、９（ビーム入射側、Ｃｓ２２．
４．　Ｄｉ　７．４　）と実施Ｎｏ、　１０　（板中央
、Ｃｓ１９．０゜Ｄｉ７．３）は良好な溶接ができたが
、実施Ｎｏ、２７（裏側、Ｃｓ　１５．２．　Ｄｉ　７
．５）はシャルピー衝撃値が低下し、実施に９，１０よ
りマルテンサイトが多い。

実施Ｎα１１，２８．２９も板Ｎα２を使用し、純Ｎｉ
薄板を開先に挟み込み、Ｎｉ添加量３．３％狙い、溶接
金属幅６ｍｍ狙いで溶接した。実施Ｎα１１（電子ビー
ム入射側、Ｃｓ　４６．８．　Ｄｉ　８．０）は良好な
シャルピー衝撃値が得られた。しかし実施Ｎα２８（板
中央部、Ｃｓ　３９．９．　Ｄｉ　８．１）、実施Ｎｏ
、２９（裏面側、Ｃｓ　３３．５．　Ｄｉ　８．１　）
はマルテンサイトが発達してシャルピー衝撃値が不良で
あった。

その他の溶接欠陥は認められなかった。

実施Ｎｏ、１２．　１３．　３０は板阻２を使用し、４
回繰り返し溶接でＭｎの減少を推定し、ＮｉとＶを添加
し、溶接金属幅６ｍｍ狙いで、４回繰り返し溶接した。

なお再溶接するときは十分鋼板が冷却してから実施した
。いずれの箇所もＭｎの減少が大きい。

実施Ｎα３０（電子ビーム入射側、Ｃ９４Ｂ、２．旧５
．３）は上部ベイナイトが発達して、シャルピー衝撃値
が低く、実施陥、１２（板中央部、Ｃｓ４２．６゜Ｄｉ
５．７）、実施Ｎｎ１３（裏面側、Ｃｓ　３３．５．　
Ｄｉ５．６）は良好なシャルピー衝撃値が得られた。こ
れも溶接欠陥の発生もなく良好な溶接ができた。

実施Ｎ（１１４，３１は板Ｎｏ、３（板厚４０闘）にＮ
ｉ−Ｃｒ高合金薄板を開先に挾み込み、溶接金属幅２賦
狙いで溶接した。実施Ｎ［１１４（ビーム入射側、Ｃｓ
　６．９．　Ｄｉ　３．１）は良好なシャルピー衝撃値
が得られた。しかし実施Ｎα３１（裏面側、Ｃｓ２．５
゜Ｄｉ２．８）では融合不良が多発し、適切なシャルピ
ー衝撃試験ができなかった。

実施Ｎ（１１５，１６も板Ｎｏ、　３に、Ｎｉ−Ｃｒの
添加量を多くし、溶接金属幅３閣狙いで溶接した。実施
Ｎ（Ｌｉ２（ビーム入射側、Ｃｓ　１１．３．　Ｄｉ　
４．１　）、実施Ｎｏ、１６（裏側、Ｃｓ　７．５．　
Ｄｉ　４．２）とも良好なシャルピー衝撃値が得られ、
融合不良欠陥もない良好な溶接ができた。

実施Ｎα１７，１８は板Ｎｏ、　３に更にＮｉ添加量を
高め、溶接金属幅２肛狙いで溶接した。実施Ｎｏ、１７
（ビーム入射側、Ｃｓ　１０．６．　Ｄｉ　６．５）　
、実施Ｎ０１８（裏側、Ｃｓ　８．１．　Ｄｉ　６．７
）とも良好なシャルピー衝撃値が得られ、また融合不良
等の欠陥もない良好な溶接ができた。

実施Ｎｏ、１９．　２０．　２１は板Ｎｏ、　３を使用
し、特に合金添加はせず、溶接金属幅５ｍｎ狙いで溶接
した。実施Ｎｏ、１９（ビーム入射側、Ｃ５２Ｂ、８．
Ｄｉ２．７）、実施Ｎａ２Ｏ＜板中央、Ｃｓ　２６．６
　、　Ｄｉ　２．８）、実施Ｎｏ、２１（裏側、Ｃｓ　
２４．５　、　Ｄｉ　２．８　）いずれもシャルピー衝
撃値が低く、上部ベイナイトの発達した組織であった。

実施Ｎｏ、　２２　（Ｃｓ　１７．７．　Ｄｉ　１．７
）は板Ｎｏ、　４にＣｕ添加を目的に銅線を使用し、溶
接金属幅４ａｏｎ狙いで溶接した。一部に凝固割れが認
められ、シャルピー衝撃値も不良であり、Ｓｔの高いこ
とと、Ｃｕの偏析が原因と推定された。実施Ｎα２３（
Ｃｓ１７．７゜Ｄｉｌ、４）は板ＮＣＬ５で■を含む鋼
板を開先に挾み込み、溶接金属幅４ＩＩＩ１１狙いで溶
接した。Ｃ，Ｐ、Ｓ。

が高いため凝固割れが認められ、シャルピー衝撃値も低
い。実施Ｎａ２４　（Ｃｓ　５５．８．　Ｄｉ　９．５
）は板石６を使用し、鋼板のＤｉが高いため特に合金成
分は添加せず、ビード幅１ｍ狙いで溶接した。凝固割れ
が認められると共に、シャルピー衝撃値、特に熱影響部
（ＨＡＺ）のシャルピー衝撃値が不良であった。

実施Ｎｏ、２５　（ＣｓｌＯ，Ｏ、Ｄｉ　Ｏ，３）は板
Ｎｏ、　７を使用して、鋼板のＤｉが低いため溶接金属
のＮｉ４．７％目標で４本の純Ｎｉ線を開先に挟み込み
、溶接金属幅３−狙いで溶接した。溶接金属の引張り強
度が母材に比較し４割程も高く、不適当であった。

〔発明の効果〕

電子ビーム溶接は厚板溶接の能率向上に特に効果がある
。しかし現在までは引張り強度５０ｋｇ−ｆ／−を越え
る普通鋼材の溶接では適切な材質確保ができないため、
その適用はステンレス鋼あるいは高合金鋼の薄物の溶接
が主流であり、電子ビーム溶接の最も優れた特性が十分
発揮されていなかった。しかし本発明によれば、良好な
靭性を有する溶接材質を経済的に確保することが可能に
なり、圧力容器あるいは大型構造物の溶接に電子ビーム
溶接の適用ができるなど、産業界への技術的、経済的に
およぼす効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｓと溶接金属のＤｉとの関係において、良好
な溶接の範囲を示す図、第２図は電子ビーム溶接の断面
の概念図で、シャルピー衝撃試験片の採取状況を示す図
である。 １〜３１・・・試験片の符号、４０・・・溶接金属、４
１・・・シャルピー衝撃試験片。 第 図 溶接金属のへ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ≦０．２５％、Ｓｉ：０．１〜０．７
   ％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ≦０．０３５％、Ｓ≦
   ０．０５％を含み、残部Ｆｅおよび不可避成分からなり
   、下記第１式に示す焼入れ性指標Ｄｉが８以下の範囲の
   鋼板の電子ビーム溶接において、溶接する時に合金元素
   を添加し、溶接金属の焼入れ性指標Ｄｉを３．０以上と
   し、且つ溶接金属の幅から決まる第２式に示す溶接時の
   冷却時間に関する指標Ｃｓを４以上、５５以下とし、さ
   らにＣｓと溶接金属のＤｉとの関係が第３式、第４式で
   示される範囲にあることを特徴とする鋼板の電子ビーム
   溶接方法。 第１式▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、各成分は重量％ 第２式Ｃｓ＝１１０．７・Ｗ＾２ 但し、Ｗは溶接金属の幅でｃｍ 第３式Ｃｓ≧４０・Ｄｉ−２８０ 第４式Ｃｓ≦８．７５・Ｄｉ
2. （２）前記鋼板が更にＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａ
   ｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂの１種以上を含有することを特徴と
   する請求項（１）記載の鋼板の電子ビーム溶接方法。
3. （３）溶接する時に添加する合金元素をＮｉまたはＮｉ
   を含む合金板とし、溶接金属のＮｉ含有量を０．１％以
   上、４．５％以下とすることを特徴とする請求項（１）
   又は（２）記載の鋼板の電子ビーム溶接方法。