JPH06691A - マグ溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
マグ溶接用フラックス入りワイヤInfo
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- JPH06691A JPH06691A JP15498092A JP15498092A JPH06691A JP H06691 A JPH06691 A JP H06691A JP 15498092 A JP15498092 A JP 15498092A JP 15498092 A JP15498092 A JP 15498092A JP H06691 A JPH06691 A JP H06691A
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- Japan
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- welding
- wire
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- cored wire
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Nb含有フェライト系ステンレス鋼（ SUS 430L
X、SUS 436L、SUS444等）の溶接に用いられるマグ溶接
用フラックス入りワイヤ。 【構成】ワイヤの外皮が JISの SUS 430LXとして規定さ
れるNbを含むステンレス鋼で、ワイヤ全体として、重量
％で、Crが16〜25％、Moが 2.5〜6 ％で、かつ３×Nb％
以上、Nbが 0.4〜1.6 ％、Alが 0.2〜0.8 ％含まれるよ
うに金属粉およびフラックスが充填されている溶接用フ
ラックス入りワイヤ。 【効果】本発明の溶接ワイヤを用いれば、割れ発生の懸
念なく、大きな入熱で効率的に溶接することができ、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。この溶接材料は、自動車排気系
部品の溶接組立に特に好適である。
X、SUS 436L、SUS444等）の溶接に用いられるマグ溶接
用フラックス入りワイヤ。 【構成】ワイヤの外皮が JISの SUS 430LXとして規定さ
れるNbを含むステンレス鋼で、ワイヤ全体として、重量
％で、Crが16〜25％、Moが 2.5〜6 ％で、かつ３×Nb％
以上、Nbが 0.4〜1.6 ％、Alが 0.2〜0.8 ％含まれるよ
うに金属粉およびフラックスが充填されている溶接用フ
ラックス入りワイヤ。 【効果】本発明の溶接ワイヤを用いれば、割れ発生の懸
念なく、大きな入熱で効率的に溶接することができ、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。この溶接材料は、自動車排気系
部品の溶接組立に特に好適である。
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マグ溶接用フラックス入りワイ
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マグ溶接用フラックス入りワイ
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、耐熱疲労性を向上させるには高温耐力
を高めることが必要である。
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、耐熱疲労性を向上させるには高温耐力
を高めることが必要である。
【０００４】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 (199
1)，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)。
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 (199
1)，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)。
【０００５】上記の文献に見られるように、特に自動車
排気系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 等があり、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S
US 436LおよびSUS 444 等が代表的なものである。
排気系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 等があり、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S
US 436LおよびSUS 444 等が代表的なものである。
【０００６】上記のような材料を使用して排気系部品等
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、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、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。
【０００７】しかし、Nbを含有するフェライト系ステン
レス鋼の溶接金属には、溶接条件によっては溶接高温割
れが生じる（例えば、「日新製鋼技報」Vol.51(1984)，
19〜28頁) 。この高温割れは、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。
レス鋼の溶接金属には、溶接条件によっては溶接高温割
れが生じる（例えば、「日新製鋼技報」Vol.51(1984)，
19〜28頁) 。この高温割れは、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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶接
高温割れが発生し難く、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に用いら
れるマグ溶接用フラックス入りワイヤを提供することに
ある。
高温割れが発生し難く、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に用いら
れるマグ溶接用フラックス入りワイヤを提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は下記のマグ溶接
用フラックス入りワイヤをその要旨とする。
用フラックス入りワイヤをその要旨とする。
【００１０】金属外皮で囲まれる腔部に金属粉およびフ
ラックスが充填されてなるマグ溶接用フラックス入りワ
イヤであって、外皮が JISの SUS 430LXとして規定され
るNbを含むステンレス鋼であり、ワイヤ全体として、重
量％で、Crが16〜25％、Moが2.5〜6 ％で、かつ３×Nb
％以上、Nbが 0.4〜1.6 ％、Alが 0.2〜0.8 ％含まれる
ように金属粉およびフラックスが充填されていることを
特徴とするマグ溶接用フラックス入りワイヤ。
ラックスが充填されてなるマグ溶接用フラックス入りワ
イヤであって、外皮が JISの SUS 430LXとして規定され
るNbを含むステンレス鋼であり、ワイヤ全体として、重
量％で、Crが16〜25％、Moが2.5〜6 ％で、かつ３×Nb
％以上、Nbが 0.4〜1.6 ％、Alが 0.2〜0.8 ％含まれる
ように金属粉およびフラックスが充填されていることを
特徴とするマグ溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１１】本発明の溶接ワイヤで溶接する対象物（被
溶接材）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、SUS 430LX 、SUS 436L、SUS 444 及び
その相当鋼で作られた自動車排気系部材である。
溶接材）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、SUS 430LX 、SUS 436L、SUS 444 及び
その相当鋼で作られた自動車排気系部材である。
【００１２】溶接方法は、前記のマグ溶接によるガスシ
ールドアーク溶接法である。シールドガスとしては、 C
O2や、ArとCO2 あるいはArとO2との混合ガスなど、酸化
性ガスを用いる。
ールドアーク溶接法である。シールドガスとしては、 C
O2や、ArとCO2 あるいはArとO2との混合ガスなど、酸化
性ガスを用いる。
【００１３】
【作用】以下に、本発明のマグ溶接用フラックス入りワ
イヤの外皮を SUS 430LX（但し、Nbを含むもの）とし、
ワイヤ全体として、化学成分が前記の条件を満たすよう
に定めた理由を説明する。
イヤの外皮を SUS 430LX（但し、Nbを含むもの）とし、
ワイヤ全体として、化学成分が前記の条件を満たすよう
に定めた理由を説明する。
【００１４】外皮には炭素鋼を使用し、外皮で囲まれた
内側に充填するフラックスに金属粉を添加して、ワイヤ
全体として化学成分を上記のようにすることも可能であ
るが、この場合、金属粉の添加量が増大し、アークが不
安定となる。そこで溶接の対象となる鋼種のうち最も合
金成分の少ないSUS 430LX を外皮とし、特にNbを含有す
るものを用いる。なお、JIS のSUS 430LX ではTiまたは
Nbの添加が許されているが、TiはNbに比べて高温強度を
改善する効果が小さく、本発明の目的には適さないの
で、Nb添加鋼を用いるのである。
内側に充填するフラックスに金属粉を添加して、ワイヤ
全体として化学成分を上記のようにすることも可能であ
るが、この場合、金属粉の添加量が増大し、アークが不
安定となる。そこで溶接の対象となる鋼種のうち最も合
金成分の少ないSUS 430LX を外皮とし、特にNbを含有す
るものを用いる。なお、JIS のSUS 430LX ではTiまたは
Nbの添加が許されているが、TiはNbに比べて高温強度を
改善する効果が小さく、本発明の目的には適さないの
で、Nb添加鋼を用いるのである。
【００１５】本発明のフラックス入りワイヤは基本的に
は母材（被溶接材）の組成と同系組成のものとするが、
以下に述べるように、Cr、Mo、Nbの含有量を母材よりも
高める場合もあり、また、Alを添加する。
は母材（被溶接材）の組成と同系組成のものとするが、
以下に述べるように、Cr、Mo、Nbの含有量を母材よりも
高める場合もあり、また、Alを添加する。
【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、ワイヤの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、Crの含
有量は重量％で16〜25％の範囲とする（以下、「％」は
「重量％」を意味する）。
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、ワイヤの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、Crの含
有量は重量％で16〜25％の範囲とする（以下、「％」は
「重量％」を意味する）。
【００１７】Mo：Moは、後述するNbと同じく高温強度を
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、ワイヤ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。
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、ワイヤ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。
【００１８】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高温割れを抑制すると
いう知見に基づき、ワイヤの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、高温割れ防
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。
に、MoがNbを含有する溶接金属の高温割れを抑制すると
いう知見に基づき、ワイヤの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、高温割れ防
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。
【００１９】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％、SU
S436L 及びSUS444では、 0.8％まで許容される。溶接金
属に母材と同等以上の高温強度を付与するには、ワイヤ
に母材と同じか又はそれ以上のNbを含有させる必要があ
る。一方、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、Nbの含有量の下限は 0.4
％とする。また、Nbの含有量が 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高温
割れが生じやすくなるので、上限は 1.6％とする。
強度を向上させる元素であり、SUS430LXでは 1.0％、SU
S436L 及びSUS444では、 0.8％まで許容される。溶接金
属に母材と同等以上の高温強度を付与するには、ワイヤ
に母材と同じか又はそれ以上のNbを含有させる必要があ
る。一方、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、Nbの含有量の下限は 0.4
％とする。また、Nbの含有量が 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高温
割れが生じやすくなるので、上限は 1.6％とする。
【００２０】MoとNb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。
ト系ステンレス鋼の高温強度を高める成分である。
【００２１】しかし、Nbは溶接金属の結晶粒界に偏析
し、高温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高温割れが発生せ
ず、高温強度も確保できる。
し、高温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高温割れが発生せ
ず、高温強度も確保できる。
【００２２】Al：本発明のフラックス入りワイヤは、シ
ールドガスとしてCO2 又はAr＋CO2 、Ar＋O2の酸化性ガ
スを用いるので、溶接金属の酸素量は母材に比べて増大
する。そこで、ワイヤにAl（アルミニウム）を添加して
おくと、溶融状態の溶接金属が脱酸されてAl2O3 が晶出
し、凝固時にはそれらが核として作用して微細な等軸晶
が形成され、結晶粒界におけるNbの偏析が軽減する。そ
の結果、高温割れが抑制される。この作用はAlの含有量
が 0.2％以上で認められるが、 0.8％を超えるとAlの固
溶強化により溶接金属が硬化するので、Alの含有量は
0.2〜0.8 ％とする。
ールドガスとしてCO2 又はAr＋CO2 、Ar＋O2の酸化性ガ
スを用いるので、溶接金属の酸素量は母材に比べて増大
する。そこで、ワイヤにAl（アルミニウム）を添加して
おくと、溶融状態の溶接金属が脱酸されてAl2O3 が晶出
し、凝固時にはそれらが核として作用して微細な等軸晶
が形成され、結晶粒界におけるNbの偏析が軽減する。そ
の結果、高温割れが抑制される。この作用はAlの含有量
が 0.2％以上で認められるが、 0.8％を超えるとAlの固
溶強化により溶接金属が硬化するので、Alの含有量は
0.2〜0.8 ％とする。
【００２３】本発明のフラックス入りワイヤは、前記の
フェライト系ステンレス鋼製の外皮で囲まれた内側に金
属粉と、スラグ形成剤（SiO2、TiO2等）、アーク安定剤
（LiCO3 等）を充填し、ワイヤ全体として、化学成分が
前記の条件を満たすようにしたものである。金属粉は、
上記の金属の単体粉末、それらの合金粉末、それらと鉄
との合金粉末など、いずれの状態で添加してもよい。ス
ラグ形成剤やアーク安定剤は従来使用されているものを
適宜用いればよい。
フェライト系ステンレス鋼製の外皮で囲まれた内側に金
属粉と、スラグ形成剤（SiO2、TiO2等）、アーク安定剤
（LiCO3 等）を充填し、ワイヤ全体として、化学成分が
前記の条件を満たすようにしたものである。金属粉は、
上記の金属の単体粉末、それらの合金粉末、それらと鉄
との合金粉末など、いずれの状態で添加してもよい。ス
ラグ形成剤やアーク安定剤は従来使用されているものを
適宜用いればよい。
【００２４】
【実施例１】表１に示す化学組成の SUS 444の５mm厚の
板を母材（被溶接材）として用い、表２のＡに示す基本
組成の溶接ワイヤ（径 1.6mm) を使用して溶接を行っ
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。
板を母材（被溶接材）として用い、表２のＡに示す基本
組成の溶接ワイヤ（径 1.6mm) を使用して溶接を行っ
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。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】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。
【００２８】溶接電流：270 Ａ、 アーク電圧：28Ｖ、
溶接速度：30 cm/分、シールドガス：Ar＋２ vol％
O2、 入熱量：15000 J/cm。
溶接速度：30 cm/分、シールドガス：Ar＋２ vol％
O2、 入熱量：15000 J/cm。
【００２９】図１は、溶接ワイヤのNbおよびMoの含有量
と溶接高温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 に規定された「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割れの
有無を調べることにより行った。
と溶接高温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 に規定された「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割れの
有無を調べることにより行った。
【００３０】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、溶接ワイヤの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％の場合に溶接高温割れ
が防止されている。
ているものを示す。図示のとおり、溶接ワイヤの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％の場合に溶接高温割れ
が防止されている。
【００３１】
【実施例２】実施例１で用いた SUS 444の板を母材とし
て用い、表２のＢに示す基本組成の溶接ワイヤ（径 1.6
mm) を使用して溶接を行った。溶接方法および条件は実
施例１の場合と同じである。
て用い、表２のＢに示す基本組成の溶接ワイヤ（径 1.6
mm) を使用して溶接を行った。溶接方法および条件は実
施例１の場合と同じである。
【００３２】図２は、溶接材料のAlの含有量と溶接高温
割れ発生（割れ率）との関係を示したものである。割れ
率はJIS Z3155 に規定された算出法によって求めた。
割れ発生（割れ率）との関係を示したものである。割れ
率はJIS Z3155 に規定された算出法によって求めた。
【００３３】図から明らかなように、溶接ワイヤのAlの
含有量が本発明で定める範囲内であれば割れの発生が防
止される。
含有量が本発明で定める範囲内であれば割れの発生が防
止される。
【００３４】
【発明の効果】本発明のフラックス入り溶接ワイヤを用
いれば、 SUS 430LX、SUS 436L、SUS444 等のNb含有フ
ェライト系ステンレス鋼の部材を、割れ発生の懸念な
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、自動車排気系部品の溶接組立に特に好適であ
る。
いれば、 SUS 430LX、SUS 436L、SUS444 等のNb含有フ
ェライト系ステンレス鋼の部材を、割れ発生の懸念な
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、自動車排気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含有量と溶接高温割れと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図２】溶接材料のAl含有量と溶接高温割れ（割れ率）
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】金属外皮で囲まれる腔部に金属粉およびフ
ラックスが充填されてなるマグ溶接用フラックス入りワ
イヤであって、外皮が JISの SUS 430LXとして規定され
るNbを含むステンレス鋼であり、ワイヤ全体として、重
量％で、Crが16〜25％、Moが2.5〜6 ％で、かつ３×Nb
％以上、Nbが 0.4〜1.6 ％、Alが 0.2〜0.8 ％含まれる
ように金属粉およびフラックスが充填されていることを
特徴とするマグ溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15498092A JPH06691A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | マグ溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15498092A JPH06691A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | マグ溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06691A true JPH06691A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15596083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15498092A Pending JPH06691A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | マグ溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111417489A (zh) * | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 株式会社神户制钢所 | 气体保护电弧焊用药芯焊丝和焊接方法 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP15498092A patent/JPH06691A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111417489A (zh) * | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 株式会社神户制钢所 | 气体保护电弧焊用药芯焊丝和焊接方法 |
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