JPH05305478A - ガスシールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤInfo
- Publication number
- JPH05305478A JPH05305478A JP10690592A JP10690592A JPH05305478A JP H05305478 A JPH05305478 A JP H05305478A JP 10690592 A JP10690592 A JP 10690592A JP 10690592 A JP10690592 A JP 10690592A JP H05305478 A JPH05305478 A JP H05305478A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Nb含有フェライト鋼の部材を溶接割れが発生な
しに、大入熱溶接により効率よく溶接ができる溶接材料
の提供。 【課題を解決するための手段】重量％で、Ｃ:0.030％以
下、Si：1.00％以下、Mn:1.00 ％以下、Ｐ:0.040％以
下、Ｓ:0.030％以下、Cr:16.00〜25.00 ％、Ｎ:0.025％
以下、Nb: ８× (Ｃ％＋Ｎ％) から1.6 ％まで、Mo:2.5
〜6.0 ％で、かつ３×Nb％以上、残部Feおよび不可避不
純物からなる含Nbフェライト系ステンレス鋼部材のガス
シールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ。 【効果】JIS のSUS430LX、SUS436L 、SUS444等で作られ
た部材（例えば自動車排気系部材）のティグ溶接、炭酸
ガスアーク溶接、マグ溶接等に用いるのに好適である。
しに、大入熱溶接により効率よく溶接ができる溶接材料
の提供。 【課題を解決するための手段】重量％で、Ｃ:0.030％以
下、Si：1.00％以下、Mn:1.00 ％以下、Ｐ:0.040％以
下、Ｓ:0.030％以下、Cr:16.00〜25.00 ％、Ｎ:0.025％
以下、Nb: ８× (Ｃ％＋Ｎ％) から1.6 ％まで、Mo:2.5
〜6.0 ％で、かつ３×Nb％以上、残部Feおよび不可避不
純物からなる含Nbフェライト系ステンレス鋼部材のガス
シールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ。 【効果】JIS のSUS430LX、SUS436L 、SUS444等で作られ
た部材（例えば自動車排気系部材）のティグ溶接、炭酸
ガスアーク溶接、マグ溶接等に用いるのに好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車の排気系部品
のように、耐熱、耐酸化性に優れたNb含有フェライト系
ステンレス鋼で作製された部材を割れ発生の懸念なしに
能率よく溶接するためのガスシールドアーク溶接用裸溶
接棒またはワイヤに関する。
のように、耐熱、耐酸化性に優れたNb含有フェライト系
ステンレス鋼で作製された部材を割れ発生の懸念なしに
能率よく溶接するためのガスシールドアーク溶接用裸溶
接棒またはワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車排気系部品のように 800〜1000℃
程度の高温で激しい酸化と加熱・冷却の繰り返しにさら
される部材には、オーステナイト系ステンレス鋼に比べ
て耐酸化性、耐熱疲労性に優れるフェライト系ステンレ
ス鋼が用いられることが多い。
程度の高温で激しい酸化と加熱・冷却の繰り返しにさら
される部材には、オーステナイト系ステンレス鋼に比べ
て耐酸化性、耐熱疲労性に優れるフェライト系ステンレ
ス鋼が用いられることが多い。
【０００３】鋼材の耐酸化性は基本的にCrの含有量によ
り決定され、使用温度により必要な耐酸化性を備えるよ
うにCr含有量が選択される。一方、耐熱疲労性は高温で
の耐力と関連し、耐熱疲労性を向上するには高温耐力を
高めることが必要である。そこで、Nbを添加して高温耐
力を高めたフェライト系ステンレス鋼が上記のような用
途に適すると言われている (例えば、「材料とプロセ
ス」Vol.4 (1991)，1796〜1799頁) 。また、Moの添加が
有効であり、Mo−Nb含有鋼がかかる用途に適するとの報
告もある (例えば、「材料とプロセス」Vol.4 (1991)，
1788〜1791頁) 。
り決定され、使用温度により必要な耐酸化性を備えるよ
うにCr含有量が選択される。一方、耐熱疲労性は高温で
の耐力と関連し、耐熱疲労性を向上するには高温耐力を
高めることが必要である。そこで、Nbを添加して高温耐
力を高めたフェライト系ステンレス鋼が上記のような用
途に適すると言われている (例えば、「材料とプロセ
ス」Vol.4 (1991)，1796〜1799頁) 。また、Moの添加が
有効であり、Mo−Nb含有鋼がかかる用途に適するとの報
告もある (例えば、「材料とプロセス」Vol.4 (1991)，
1788〜1791頁) 。
【０００４】上記の文献に見られるように、特に自動車
排ガス部品の材料としては、Nb含有フェライト系ステン
レス鋼またはMoとNbを含有するフェライト系ステンレス
鋼が好適であるとされている。Nb含有フェライト系ステ
ンレス鋼としては、JIS のSUS 430LX があり、MoとNbを
含有するフェライト系ステンレス鋼としては、JIS のSU
S 436LおよびSUS 444 等が代表的なものである。
排ガス部品の材料としては、Nb含有フェライト系ステン
レス鋼またはMoとNbを含有するフェライト系ステンレス
鋼が好適であるとされている。Nb含有フェライト系ステ
ンレス鋼としては、JIS のSUS 430LX があり、MoとNbを
含有するフェライト系ステンレス鋼としては、JIS のSU
S 436LおよびSUS 444 等が代表的なものである。
【０００５】上記のような材料を使用して排ガス部品等
を作製する場合には、板や管のような素材を所定形状に
成形した後、ティグ溶接、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶
接等の溶接法で溶接組立てを行う。その際、前記のよう
なNb含有フェライト系ステンレス鋼の溶接には、母材と
同成分もしくは高温強度を確保するためにNb等の元素を
高めた成分系の溶接ワイヤを用いるのが普通である。
を作製する場合には、板や管のような素材を所定形状に
成形した後、ティグ溶接、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶
接等の溶接法で溶接組立てを行う。その際、前記のよう
なNb含有フェライト系ステンレス鋼の溶接には、母材と
同成分もしくは高温強度を確保するためにNb等の元素を
高めた成分系の溶接ワイヤを用いるのが普通である。
【０００６】しかし、高Nbのフェライト系ステンレス鋼
の溶接金属は凝固時に割れが生じやすい。それは、Nbが
結晶粒界に偏析し、粒界に低融点化合物が生成するから
である。この溶接割れは、溶接入熱量を制限することに
よって防止できるが、それでは高能率の大入熱溶接がで
きないことになり、生産効率の低下が避けられない。
の溶接金属は凝固時に割れが生じやすい。それは、Nbが
結晶粒界に偏析し、粒界に低融点化合物が生成するから
である。この溶接割れは、溶接入熱量を制限することに
よって防止できるが、それでは高能率の大入熱溶接がで
きないことになり、生産効率の低下が避けられない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶接
割れが発生し難く、大入熱溶接により効率よく溶接がで
きるNb含有フェライト系ステンレス鋼溶接用の裸溶接棒
またはワイヤ (以下、これらをまとめて溶接材料とい
う) を提供することにある。
割れが発生し難く、大入熱溶接により効率よく溶接がで
きるNb含有フェライト系ステンレス鋼溶接用の裸溶接棒
またはワイヤ (以下、これらをまとめて溶接材料とい
う) を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の溶接材料
をその要旨とする。
をその要旨とする。
【０００９】重量％で、Ｃ:0.030％以下、Si：1.00％以
下、Mn:1.00 ％以下、Ｐ:0.040％以下、Ｓ:0.030％以
下、Cr:16.00〜25.00 ％、Ｎ:0.025％以下、Nb: ８×
(Ｃ％＋Ｎ％) から1.6 ％まで、Mo:2.5〜6.0 ％で、か
つ３×Nb％以上、残部Feおよび不可避不純物からなる含
Nbフェライト系ステンレス鋼部材のガスシールドアーク
溶接用裸溶接棒またはワイヤ。
下、Mn:1.00 ％以下、Ｐ:0.040％以下、Ｓ:0.030％以
下、Cr:16.00〜25.00 ％、Ｎ:0.025％以下、Nb: ８×
(Ｃ％＋Ｎ％) から1.6 ％まで、Mo:2.5〜6.0 ％で、か
つ３×Nb％以上、残部Feおよび不可避不純物からなる含
Nbフェライト系ステンレス鋼部材のガスシールドアーク
溶接用裸溶接棒またはワイヤ。
【００１０】本発明の溶接材料で溶接する対象物は、Nb
含有フェライト系ステンレス鋼製の部材であり、例え
ば、JIS のSUS430LX、SUS436L 、SUS444、及びその相当
鋼で作られた自動車排気系部材である。
含有フェライト系ステンレス鋼製の部材であり、例え
ば、JIS のSUS430LX、SUS436L 、SUS444、及びその相当
鋼で作られた自動車排気系部材である。
【００１１】溶接方法は、前記のティグ溶接、炭酸ガス
アーク溶接、マグ溶接等のガスシールドアーク溶接法で
ある。これらの溶接法で使用する溶接材料は、基本的に
は母材（被溶接材）の組成と同系組成のものとするが、
NbおよびMoの含有量とそれらの相関関係を上記のように
調整しなければならない。
アーク溶接、マグ溶接等のガスシールドアーク溶接法で
ある。これらの溶接法で使用する溶接材料は、基本的に
は母材（被溶接材）の組成と同系組成のものとするが、
NbおよびMoの含有量とそれらの相関関係を上記のように
調整しなければならない。
【００１２】
【作用】本発明の溶接材料の化学組成を前記のように定
めた理由を説明する。
めた理由を説明する。
【００１３】Ｃ:フェライト系ステンレス鋼中のＣは、
耐食性および靱性に悪影響を及ぼす成分であり、できる
だけ少ない方がよい。母材と同じ基準で、溶接材料のＣ
も0.030％以下に制限する必要がある。
耐食性および靱性に悪影響を及ぼす成分であり、できる
だけ少ない方がよい。母材と同じ基準で、溶接材料のＣ
も0.030％以下に制限する必要がある。
【００１４】SiおよびMn:これらは脱酸剤として必須の
成分であるが、過剰になると溶接金属が脆化する。従っ
て、それぞれ 1.0％以下の範囲で含有させる。
成分であるが、過剰になると溶接金属が脆化する。従っ
て、それぞれ 1.0％以下の範囲で含有させる。
【００１５】ＰおよびＳ:いずれも不純物であり低いほ
ど望ましい。母材と同じように、それぞれ0.040％、0.0
30 ％を許容上限とする。
ど望ましい。母材と同じように、それぞれ0.040％、0.0
30 ％を許容上限とする。
【００１６】Cr:Crは鋼材の耐酸化性を決定する基本元
素であり、溶接金属の耐酸化性を母材と同等以上にする
ためには、溶接材料のCr含有量も母材のそれと同じか、
又はそれより高めにしなければならない。従って、16.0
0 〜25.00 ％の範囲とする。
素であり、溶接金属の耐酸化性を母材と同等以上にする
ためには、溶接材料のCr含有量も母材のそれと同じか、
又はそれより高めにしなければならない。従って、16.0
0 〜25.00 ％の範囲とする。
【００１７】Ｎ:Ｃと同じく耐食性および靱性に悪影響
を及ぼす成分である。母材に合わせて許容上限を 0.025
％とする。
を及ぼす成分である。母材に合わせて許容上限を 0.025
％とする。
【００１８】Nb :Nb はフェライト系ステンレス鋼の高
温強度を向上させる元素であり、SUS430LXでは 1.0％、
SUS436L およびSUS444では 0.8％まで含有させることが
できるとされている。溶接金属に母材と同等以上の高温
強度を付与するには、溶接材料のNb含有量が母材と同じ
か又はそれ以上でなければならない。そこで、本発明の
溶接材料では、Nbの下限を８×（Ｃ％＋Ｎ％）とし、上
限を 1.6％とした。
温強度を向上させる元素であり、SUS430LXでは 1.0％、
SUS436L およびSUS444では 0.8％まで含有させることが
できるとされている。溶接金属に母材と同等以上の高温
強度を付与するには、溶接材料のNb含有量が母材と同じ
か又はそれ以上でなければならない。そこで、本発明の
溶接材料では、Nbの下限を８×（Ｃ％＋Ｎ％）とし、上
限を 1.6％とした。
【００１９】NbはＣおよびＮとの親和力が大きいため、
添加されたNbは炭化物、窒化物として析出する。この析
出によって消耗される量を考慮し、高温強度に寄与する
固溶Nbを確保するために必要なNbの量が上記の８×（Ｃ
％＋Ｎ％）以上である。一方、Nbが 1.6％を超える場合
は、後述するNbとMoの関係式を満足させても、溶接金属
の凝固割れが発生しやすくなる。
添加されたNbは炭化物、窒化物として析出する。この析
出によって消耗される量を考慮し、高温強度に寄与する
固溶Nbを確保するために必要なNbの量が上記の８×（Ｃ
％＋Ｎ％）以上である。一方、Nbが 1.6％を超える場合
は、後述するNbとMoの関係式を満足させても、溶接金属
の凝固割れが発生しやすくなる。
【００２０】Mo:Moは、Nbと同じく高温強固を高める元
素であり、SUS 436L、SUS 444 には、それぞれ約１％、
及び約２％のMoが含有されている。したがって、溶接材
料にも少なくともこれらの母材以上のMoを含有させる必
要があるのは当然である。本発明では、後述する実施例
にも示すように、MoがNbを含有する溶接金属の凝固割れ
を抑制するという知見に基づき、溶接材料のMo含有量を
2.5％以上とする。ただし、Moの含有量が６％を超える
と、凝固割れ防止の効果は飽和し、溶接金属の硬さの増
加が著しくなるので上限を６％とする。
素であり、SUS 436L、SUS 444 には、それぞれ約１％、
及び約２％のMoが含有されている。したがって、溶接材
料にも少なくともこれらの母材以上のMoを含有させる必
要があるのは当然である。本発明では、後述する実施例
にも示すように、MoがNbを含有する溶接金属の凝固割れ
を抑制するという知見に基づき、溶接材料のMo含有量を
2.5％以上とする。ただし、Moの含有量が６％を超える
と、凝固割れ防止の効果は飽和し、溶接金属の硬さの増
加が著しくなるので上限を６％とする。
【００２１】MoとNbとの関係:前記のようにNbはフェラ
イト系ステンレス鋼の高温強度を高める成分である。
イト系ステンレス鋼の高温強度を高める成分である。
【００２２】しかし、Nbは、溶接金属の凝固割れを助長
する成分でもあるから、Nb含有量に対してMoの含有量を
調整しなければならない。その条件が、Mo (%)≧３×Nb
(%) である。この条件を満たす含有量であれば、実施例
に示すように凝固割れが発生せず、高温強度も確保でき
る。
する成分でもあるから、Nb含有量に対してMoの含有量を
調整しなければならない。その条件が、Mo (%)≧３×Nb
(%) である。この条件を満たす含有量であれば、実施例
に示すように凝固割れが発生せず、高温強度も確保でき
る。
【００２３】
【実施例】表１に示す化学組成のJIS SUS444の５mm厚の
板を用い、同じく表１に示す基本組成の溶接ワイヤ（径
1.6mm) を使用して実施した。母材のルート間隔は３mm
とした。溶接ワイヤのMoとNbの含有量は、図１に示すよ
うに様々に変化させた。
板を用い、同じく表１に示す基本組成の溶接ワイヤ（径
1.6mm) を使用して実施した。母材のルート間隔は３mm
とした。溶接ワイヤのMoとNbの含有量は、図１に示すよ
うに様々に変化させた。
【００２４】
【表１】
【００２５】溶接はマグ溶接法で行い、その条件は次の
とおりの大入熱溶接である。
とおりの大入熱溶接である。
【００２６】溶接電流: 270 Ａ、 アーク電圧: 28
Ｖ、 溶接速度: 30 cm/分 シールドガス: Ar＋2 % O2、 入熱量 15000 J/cm 。
Ｖ、 溶接速度: 30 cm/分 シールドガス: Ar＋2 % O2、 入熱量 15000 J/cm 。
【００２７】図１は、溶接材料のNbおよびMoの含有量
と、溶接割れ発生との関係をまとめた図である。割れ発
生の評価は、JIS Z3155 「Ｃ型ジグ拘束突合わせ溶接割
れ試験方法」によって溶接金属の凝固割れの有無を見て
行った。
と、溶接割れ発生との関係をまとめた図である。割れ発
生の評価は、JIS Z3155 「Ｃ型ジグ拘束突合わせ溶接割
れ試験方法」によって溶接金属の凝固割れの有無を見て
行った。
【００２８】図１中の○は割れなし、●は割れが発生し
ているものを示す。図示のとおり、溶接材料のNb含有量
が低い範囲では、Mo含有量が 2.5％以上であれば割れが
防止できる。しかし、Nb含有量が高くなると、割れが発
生しないMo含有量とNb含有量との間には相関関係が認め
られる。即ち、Mo％≧３×Nb％の場合に溶接割れが防止
されている。
ているものを示す。図示のとおり、溶接材料のNb含有量
が低い範囲では、Mo含有量が 2.5％以上であれば割れが
防止できる。しかし、Nb含有量が高くなると、割れが発
生しないMo含有量とNb含有量との間には相関関係が認め
られる。即ち、Mo％≧３×Nb％の場合に溶接割れが防止
されている。
【００２９】
【発明の効果】本発明の溶接材料を用いれば、SUS 430L
X 、SUS 436L、SUS 444 等のNb含有フェライト系ステン
レス鋼の部材を、溶接割れの懸念なく、大きな入熱で効
率的に溶接することができる。そして、この方法で得ら
れる溶接金属は母材と同等以上の耐熱性（耐酸化性、耐
熱疲労性）を有する。本発明の溶接材料は、自動車排ガ
ス系部品の溶接組立に特に好適である。
X 、SUS 436L、SUS 444 等のNb含有フェライト系ステン
レス鋼の部材を、溶接割れの懸念なく、大きな入熱で効
率的に溶接することができる。そして、この方法で得ら
れる溶接金属は母材と同等以上の耐熱性（耐酸化性、耐
熱疲労性）を有する。本発明の溶接材料は、自動車排ガ
ス系部品の溶接組立に特に好適である。
【図１】溶接材料のNbおよびMo含有量と溶接割れとの関
係を示す図である。
係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ:0.030％以下、Si：1.00％以
下、Mn:1.00 ％以下、Ｐ:0.040％以下、Ｓ:0.030％以
下、Cr:16.00〜25.00 ％、Ｎ:0.025％以下、Nb：８×
(Ｃ％＋Ｎ％) から1.6 ％まで、Mo： 2.5〜6.0 ％で、
かつ３×Nb％以上、残部Feおよび不可避不純物からなる
含Nbフェライト系ステンレス鋼部材のガスシールドアー
ク溶接用裸溶接棒またはワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10690592A JPH05305478A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ガスシールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10690592A JPH05305478A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ガスシールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05305478A true JPH05305478A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14445474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10690592A Pending JPH05305478A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | ガスシールドアーク溶接用裸溶接棒またはワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05305478A (ja) |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP10690592A patent/JPH05305478A/ja active Pending
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