JPH0399793A - 耐応力腐食割れ性が優れたＡｌ―Ｚｎ―Ｍｇ系溶加材 - Google Patents
耐応力腐食割れ性が優れたＡｌ―Ｚｎ―Ｍｇ系溶加材Info
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- JPH0399793A JPH0399793A JP23748689A JP23748689A JPH0399793A JP H0399793 A JPH0399793 A JP H0399793A JP 23748689 A JP23748689 A JP 23748689A JP 23748689 A JP23748689 A JP 23748689A JP H0399793 A JPH0399793 A JP H0399793A
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- 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
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950°C
- B23K35/286—Al as the principal constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は耐応力腐食割れ性が優れたＡ Ｑ −Ｚｎ−Ｍ
ｇ系溶加材に関する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）Ａｌ、−Ｚロ
ーＭｇ系及びＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金は、その
機械的性質や溶接性が優れるため、鉄道車輌や種々の陸
」二構造物に非常に広範囲に、且つ多量に使用されてい
る。 しかし、この種の高力アルミニウム合金は、高強度にな
るに従って応力腐食割れが発生し易くなる。前述のＡｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ系及びＡｌ−Ｍｇ系合金も例外ではなく、
強度を高めるためにＭ４．Ｚｎ含有量を多くすると耐応
力腐食割れ性が劣化するという問題がある。 一方、溶接構造は、軽量構造物には理想的な接合法であ
るため、多くの使用実績を持っているが、更に高性能化
、大型化を進めるに当り溶接部の応力腐食割れ性の改善
は常に求められてきている。 更に、近年になって構造物の大型化及び設ｎ］・施工の
合理化のために、厚肉材料の使用が増加しており、溶接
部に発生する応力が大きく、溶接部の耐応力腐食割れ性
の改善の要求は益々強くなっている。 この点、高力アルミニウム合金用の溶加材としては、従
来より５３５６（Ａｌ−Ｍｇ系）が用いられていたが、
溶接部の耐応力腐食割れ性が十分でなく、耐応力腐食割
れ性の優れた溶接部が得られる溶加材の開発が望まれて
いるのが実情である。 本発明は、か）る要請に応えるへくなされたものであっ
て、高力アルミニ９１１合金の溶接部の耐応力腐食割れ
性を改善し得る新規な溶加材を提供することを目的とす
るものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の溶加材の
場合に溶接部の耐応力腐食割れ性が劣化する原因を究明
し、その対応策について鋭意研究を重ねた結果、ここに
新規なＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材を見い出し、本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明は、Ｍｇ： ３ 、 Ｏ〜８．０％、
Ｔｉ：０．０５〜０．３％、Ｚｎ：０．５−３．０％、
Ｂ：０．００１〜０．２％、Ａｇ：０．０２− １．０
％及びＺｒ：０．０５〜０．３％を含有し、必要に応じ
−Ｃ更に、Ｎｉ：０．０３〜０．３％、Ｓｊ：０．２〜
０．８％、３ Ｍｎ：０．０５−０．５％及びＣｒ：０．０５−０．２
％のうちの１種又は２種以」二を含有し、残部がＡｌ及
び不純物からなることを特徴とする耐応力腐食割れ性が
優れたＡＭ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材を要旨とするものであ
る。 以下に本発明を更に詳述する。 （作用） 本発明によるへ〇−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材は、溶接性を損
なうことなく耐応力腐食割れ性を向上させるものである
。 一般に、母材部は製造工程において熱処理等により応力
腐食割れ防止処理が施されているが、溶接部は、この効
果がなくなるため、溶加月による耐応力腐食割れ性の向
上を図る必要がある。 応力腐食割れは結晶粒界に発生する一種の脆性破壊であ
り、その発生初期の原因は、結晶粒界と粒内の電位差に
よる粒界の優先溶出に起因しており、Ｍｇ、Ｚｎ含有量
を多くすると、強度は高くなるが、それに伴って粒界と
粒内の電位差が大きくなるので応力腐食割れが発生し易
くなるものであ− る。 これを防止する方策について本発明者が研究した結果、
電位の高いＡｇ、 Ｎｉ、Ｓｉを適量で含有させると、
これが溶接部の結晶粒界に優先的に析出し、粒内と粒界
の電位差を小さくする結果、粒界の優先溶出を防止でき
、溶接部の耐応力腐食割れ性を向上させる効果があるこ
とが判明した。 次に本発明における化学成分の限定理由について説明す
る。 Ｍｇ： Ｍｇは強度を向上させるために最も重要な元素であるが
、含有量が３．０％未満では十分な強度を得ることがで
きず、また８、０％を超えて含有させると耐応力腐食割
れ性が低下する。よって、Ｍｇ量は３．０〜８．０％の
範囲とする。 ｚｎ ： ＺｎはＭｇと同様に強度を向上させるために重要な元素
であるが、含有量が０．５％未満では十分な強度を得る
ことができず、また３、０％を超えて含有させると耐応
力腐食割れ性及び溶接性が低下する。よって、Ｚｎ量は
０．５〜３．０％の範囲とする。 Ｔ１、 Ｂ ： Ｔ」、Ｂは溶接部の組織を微細化し、粒界にかかる凝固
収縮時の応力を分散させる結果、溶接割れ性を向上させ
る効果がある。しかし、Ｔｊが０゜０５％未満及びＢが
０．００１％未満では溶接割れ性向上に効果がなく、ま
たＴｊ：０．３％及びＢ：０．２％を超えて含有させる
と巨大化合物が発生する可能性がある。よって、Ｔｉ量
は０．０５〜０゜３％、Ｂ量は０．００１〜０．２％の
範囲とする。 Ａｇ： Ａｇは耐応力腐食割れ性を著しく向上させる元素である
が、含有量が０．０２％未満てはこの効果がなく、また
］−１Ｏ％を超えて含有させると溶接性が劣る。よって
、Ａｇ量は０．０２〜１．０％の範囲とする。 Ｚｒ： Ｚｒは組織安定化のために必要な元素であるが、含有量
が０．０５％未満ではこの効果がなく、また０、３％を
超えて含有させると巨大化合物が発生する可能性がある
。よって、Ｚｒ量は０．０５〜０．３％の範囲とする。 以上の各元素を必須成分とするが、必要に応して、以下
に示す元素の１種又は２種以−１−を適量で添加するこ
とができる。 Ｎ１、Ｓｉ： Ｎｉ、ＳｊはＡ、ｇと同様、耐応力腐食割れ性を著しく
向」ニさせるが、Ｎｉ：０．０３％未満及びＳｊ：０．
２％未満ではこの効果がなく、またＮｉ：０．３％及び
Ｓｊ：０．８％を超えて含有させると溶接性が劣化する
。よって、Ｎｉ量は０．０３〜０．３％、Ｓｊ量は０．
２〜０．８％の範囲とする。 Ｍｎ、Ｃｒ： Ｍｎ、ＣｒはＺｒと同様、組織安定化に効果があるが、
Ｍｎ：０．０５％未満及びＣｒ：０．０５％未満ではそ
の効果がなく、またＭｎ：０．５％及びＣｒ：０．０５
％を超えて含有させると巨大化合物が発生する可能性が
ある。よって、Ｍ ｎ ｆｋは０．０５〜０．５％、Ｃ
ｒ量は０．０５−０．２％の範囲とする。 なお、本発明の溶加材は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系及びＡｌ
−Ｍｇ系合金を一例とする種々のアルミニウム合金の溶
接に適用でき、またその溶接法並びに条件も特に制限さ
れるものではない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を通常
の方法にて溶解、鋳造し、１５ ｍｍφの押し出し棒と
した後、最終的に１．６ｍｍφのＭＩＧ用溶加材とした
。 次いで、これらの溶加材を用い、母材として代表的なＡ
、Ｑ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金である７ＮＯ］、−Ｔ６材（板
厚６ ｍｍ）を用いて、電流２８０Ａ、電圧３０ｖの条
件で突合せＭＩ（に接試験を行い、溶接継手の機械的性
質、溶接性並びに溶接部の削応力腐食割れ性を調へた。 それらの結果を第２表に示す。 なお、溶接性は、スリッ１へ型割れ試験において、厚さ
６ｍｍのスリット型溶接割れ試験片を用い、次式 割れ率（％）＝（割れ長さ／溶接全長）ｘ １００によ
り割れ率を求めて評価した。 溶接部の耐応力腐食割れ性は、第」−図に示す要領によ
り、試験片（板材１．溶接ビード２）を、ピン５を有す
る支持金具３で３点支持し、１５ｋｇ／ｌｌｌｍ２の応
力を加え、１００℃の３ｇ／］−ＮａＣＱ３６ｇ／ＩＣ
ｒｙ３−３０ｇ／］、に２Ｃｒ２０７混合水溶液に浸漬
し、割れを観察して評価した。 第２表より、本発明例の溶加材はいずれも、従来の５３
５６溶加材に比べて耐応力腐食割れ性が著しく優れてお
り、溶接継手の強度及び溶接性も良好であることがわか
る。 また、比較例は、溶接継手の強度、溶接性及び耐応力腐
食割れ性のいずれかが劣っている。
ｇ系溶加材に関する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）Ａｌ、−Ｚロ
ーＭｇ系及びＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金は、その
機械的性質や溶接性が優れるため、鉄道車輌や種々の陸
」二構造物に非常に広範囲に、且つ多量に使用されてい
る。 しかし、この種の高力アルミニウム合金は、高強度にな
るに従って応力腐食割れが発生し易くなる。前述のＡｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ系及びＡｌ−Ｍｇ系合金も例外ではなく、
強度を高めるためにＭ４．Ｚｎ含有量を多くすると耐応
力腐食割れ性が劣化するという問題がある。 一方、溶接構造は、軽量構造物には理想的な接合法であ
るため、多くの使用実績を持っているが、更に高性能化
、大型化を進めるに当り溶接部の応力腐食割れ性の改善
は常に求められてきている。 更に、近年になって構造物の大型化及び設ｎ］・施工の
合理化のために、厚肉材料の使用が増加しており、溶接
部に発生する応力が大きく、溶接部の耐応力腐食割れ性
の改善の要求は益々強くなっている。 この点、高力アルミニウム合金用の溶加材としては、従
来より５３５６（Ａｌ−Ｍｇ系）が用いられていたが、
溶接部の耐応力腐食割れ性が十分でなく、耐応力腐食割
れ性の優れた溶接部が得られる溶加材の開発が望まれて
いるのが実情である。 本発明は、か）る要請に応えるへくなされたものであっ
て、高力アルミニ９１１合金の溶接部の耐応力腐食割れ
性を改善し得る新規な溶加材を提供することを目的とす
るものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の溶加材の
場合に溶接部の耐応力腐食割れ性が劣化する原因を究明
し、その対応策について鋭意研究を重ねた結果、ここに
新規なＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材を見い出し、本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明は、Ｍｇ： ３ 、 Ｏ〜８．０％、
Ｔｉ：０．０５〜０．３％、Ｚｎ：０．５−３．０％、
Ｂ：０．００１〜０．２％、Ａｇ：０．０２− １．０
％及びＺｒ：０．０５〜０．３％を含有し、必要に応じ
−Ｃ更に、Ｎｉ：０．０３〜０．３％、Ｓｊ：０．２〜
０．８％、３ Ｍｎ：０．０５−０．５％及びＣｒ：０．０５−０．２
％のうちの１種又は２種以」二を含有し、残部がＡｌ及
び不純物からなることを特徴とする耐応力腐食割れ性が
優れたＡＭ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材を要旨とするものであ
る。 以下に本発明を更に詳述する。 （作用） 本発明によるへ〇−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材は、溶接性を損
なうことなく耐応力腐食割れ性を向上させるものである
。 一般に、母材部は製造工程において熱処理等により応力
腐食割れ防止処理が施されているが、溶接部は、この効
果がなくなるため、溶加月による耐応力腐食割れ性の向
上を図る必要がある。 応力腐食割れは結晶粒界に発生する一種の脆性破壊であ
り、その発生初期の原因は、結晶粒界と粒内の電位差に
よる粒界の優先溶出に起因しており、Ｍｇ、Ｚｎ含有量
を多くすると、強度は高くなるが、それに伴って粒界と
粒内の電位差が大きくなるので応力腐食割れが発生し易
くなるものであ− る。 これを防止する方策について本発明者が研究した結果、
電位の高いＡｇ、 Ｎｉ、Ｓｉを適量で含有させると、
これが溶接部の結晶粒界に優先的に析出し、粒内と粒界
の電位差を小さくする結果、粒界の優先溶出を防止でき
、溶接部の耐応力腐食割れ性を向上させる効果があるこ
とが判明した。 次に本発明における化学成分の限定理由について説明す
る。 Ｍｇ： Ｍｇは強度を向上させるために最も重要な元素であるが
、含有量が３．０％未満では十分な強度を得ることがで
きず、また８、０％を超えて含有させると耐応力腐食割
れ性が低下する。よって、Ｍｇ量は３．０〜８．０％の
範囲とする。 ｚｎ ： ＺｎはＭｇと同様に強度を向上させるために重要な元素
であるが、含有量が０．５％未満では十分な強度を得る
ことができず、また３、０％を超えて含有させると耐応
力腐食割れ性及び溶接性が低下する。よって、Ｚｎ量は
０．５〜３．０％の範囲とする。 Ｔ１、 Ｂ ： Ｔ」、Ｂは溶接部の組織を微細化し、粒界にかかる凝固
収縮時の応力を分散させる結果、溶接割れ性を向上させ
る効果がある。しかし、Ｔｊが０゜０５％未満及びＢが
０．００１％未満では溶接割れ性向上に効果がなく、ま
たＴｊ：０．３％及びＢ：０．２％を超えて含有させる
と巨大化合物が発生する可能性がある。よって、Ｔｉ量
は０．０５〜０゜３％、Ｂ量は０．００１〜０．２％の
範囲とする。 Ａｇ： Ａｇは耐応力腐食割れ性を著しく向上させる元素である
が、含有量が０．０２％未満てはこの効果がなく、また
］−１Ｏ％を超えて含有させると溶接性が劣る。よって
、Ａｇ量は０．０２〜１．０％の範囲とする。 Ｚｒ： Ｚｒは組織安定化のために必要な元素であるが、含有量
が０．０５％未満ではこの効果がなく、また０、３％を
超えて含有させると巨大化合物が発生する可能性がある
。よって、Ｚｒ量は０．０５〜０．３％の範囲とする。 以上の各元素を必須成分とするが、必要に応して、以下
に示す元素の１種又は２種以−１−を適量で添加するこ
とができる。 Ｎ１、Ｓｉ： Ｎｉ、ＳｊはＡ、ｇと同様、耐応力腐食割れ性を著しく
向」ニさせるが、Ｎｉ：０．０３％未満及びＳｊ：０．
２％未満ではこの効果がなく、またＮｉ：０．３％及び
Ｓｊ：０．８％を超えて含有させると溶接性が劣化する
。よって、Ｎｉ量は０．０３〜０．３％、Ｓｊ量は０．
２〜０．８％の範囲とする。 Ｍｎ、Ｃｒ： Ｍｎ、ＣｒはＺｒと同様、組織安定化に効果があるが、
Ｍｎ：０．０５％未満及びＣｒ：０．０５％未満ではそ
の効果がなく、またＭｎ：０．５％及びＣｒ：０．０５
％を超えて含有させると巨大化合物が発生する可能性が
ある。よって、Ｍ ｎ ｆｋは０．０５〜０．５％、Ｃ
ｒ量は０．０５−０．２％の範囲とする。 なお、本発明の溶加材は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系及びＡｌ
−Ｍｇ系合金を一例とする種々のアルミニウム合金の溶
接に適用でき、またその溶接法並びに条件も特に制限さ
れるものではない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を通常
の方法にて溶解、鋳造し、１５ ｍｍφの押し出し棒と
した後、最終的に１．６ｍｍφのＭＩＧ用溶加材とした
。 次いで、これらの溶加材を用い、母材として代表的なＡ
、Ｑ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金である７ＮＯ］、−Ｔ６材（板
厚６ ｍｍ）を用いて、電流２８０Ａ、電圧３０ｖの条
件で突合せＭＩ（に接試験を行い、溶接継手の機械的性
質、溶接性並びに溶接部の削応力腐食割れ性を調へた。 それらの結果を第２表に示す。 なお、溶接性は、スリッ１へ型割れ試験において、厚さ
６ｍｍのスリット型溶接割れ試験片を用い、次式 割れ率（％）＝（割れ長さ／溶接全長）ｘ １００によ
り割れ率を求めて評価した。 溶接部の耐応力腐食割れ性は、第」−図に示す要領によ
り、試験片（板材１．溶接ビード２）を、ピン５を有す
る支持金具３で３点支持し、１５ｋｇ／ｌｌｌｍ２の応
力を加え、１００℃の３ｇ／］−ＮａＣＱ３６ｇ／ＩＣ
ｒｙ３−３０ｇ／］、に２Ｃｒ２０７混合水溶液に浸漬
し、割れを観察して評価した。 第２表より、本発明例の溶加材はいずれも、従来の５３
５６溶加材に比べて耐応力腐食割れ性が著しく優れてお
り、溶接継手の強度及び溶接性も良好であることがわか
る。 また、比較例は、溶接継手の強度、溶接性及び耐応力腐
食割れ性のいずれかが劣っている。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明の溶加材を用いるならば、
溶接継手の機械的性質及び溶接性をグ１保しつつ、優れ
た耐応力腐食割れ性を有する溶接部を得ることができる
。
溶接継手の機械的性質及び溶接性をグ１保しつつ、優れ
た耐応力腐食割れ性を有する溶接部を得ることができる
。
第１図は溶接部の耐応力腐食割れ性の試験法を示ず概略
説明図である。 ］ ・板材、２ ・溶接ビード、３ 支持金具、４・・
割れ発生部、５ ピン。
説明図である。 ］ ・板材、２ ・溶接ビード、３ 支持金具、４・・
割れ発生部、５ ピン。
Claims (2)
- （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｇ：３．０〜８．０
％、Ｔｉ：０．０５〜０．３％、Ｚｎ：０．５〜３．０
％、Ｂ：０．００１〜０．２％、Ａｇ：０．０２〜１．
０％及びＺｒ：０．０５〜０．３％を含有し、残部がＡ
ｌ及び不純物からなることを特徴とする耐応力腐食割れ
性が優れたＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶加材。 - （２）前記添加材が、更にＮｉ：０．０３〜０．３％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％及
びＣｒ：０．０５〜０．２％のうちの１種又は２種以上
を含有している請求項１に記載のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系溶
加材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23748689A JPH0399793A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 耐応力腐食割れ性が優れたＡｌ―Ｚｎ―Ｍｇ系溶加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23748689A JPH0399793A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 耐応力腐食割れ性が優れたＡｌ―Ｚｎ―Ｍｇ系溶加材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0399793A true JPH0399793A (ja) | 1991-04-24 |
Family
ID=17016038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23748689A Pending JPH0399793A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 耐応力腐食割れ性が優れたＡｌ―Ｚｎ―Ｍｇ系溶加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0399793A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100371125C (zh) * | 2004-05-27 | 2008-02-27 | 兰州理工大学 | 用于AL-Mg合金异厚度板材激光焊接的焊接方法 |
| WO2010060021A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Alcoa Inc. | Fusion weldable filler alloys |
-
1989
- 1989-09-13 JP JP23748689A patent/JPH0399793A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100371125C (zh) * | 2004-05-27 | 2008-02-27 | 兰州理工大学 | 用于AL-Mg合金异厚度板材激光焊接的焊接方法 |
| WO2010060021A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Alcoa Inc. | Fusion weldable filler alloys |
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