JPS6013047B2 - 溶接継手の熱処理方法 - Google Patents
溶接継手の熱処理方法Info
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- JPS6013047B2 JPS6013047B2 JP8070777A JP8070777A JPS6013047B2 JP S6013047 B2 JPS6013047 B2 JP S6013047B2 JP 8070777 A JP8070777 A JP 8070777A JP 8070777 A JP8070777 A JP 8070777A JP S6013047 B2 JPS6013047 B2 JP S6013047B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welded
- temperature
- joint
- residual stress
- welded joint
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶接継手、特に低合金鋼と炭素麹とを溶接した
溶接継手の熱処理方法に関するものである。
溶接継手の熱処理方法に関するものである。
クロム・モリブデン（Ｃｒ−Ｍｏ）系低合金鋼と軟鋼と
を溶接して継手を形成する場合には、溶接により発生す
る残留応力を除去し、材質改善を行なうため熱処理を行
なっているが、従来の熱処理方法は、継手材を炉内で６
００℃付近まで徐々に温度上昇させる方法を用いていた
。
を溶接して継手を形成する場合には、溶接により発生す
る残留応力を除去し、材質改善を行なうため熱処理を行
なっているが、従来の熱処理方法は、継手材を炉内で６
００℃付近まで徐々に温度上昇させる方法を用いていた
。
この熱処理方法は、継手材を均一温度状態で加熱してい
るので、溶接時に生じた大さし、引張残留応力は初期状
態をそのまま保持しながら温度上昇することになる。
るので、溶接時に生じた大さし、引張残留応力は初期状
態をそのまま保持しながら温度上昇することになる。
このような状態で温度上昇させると、鋼材には３００℃
〜５５０℃の温度領域で粒界割れれを起す材質的特性が
あるため、この温度領域で材質が腕化し、溶接により降
仇点を越える引張残留応力が生じている状態では応力緩
和（ＳｔｒｅｓｓＲｅｌａ松ｔｆｏｎ）（以下、ＳＲと
略記する）割れを生ずるク０点があった。本発明はこの
ような問題点を除去し、ＳＲ割れを生ぜしめることなく
応力除去および材質改善の可能な溶接継手の熱処理方法
を提供することを目的とするもので、低合金鍵と炭素鋼
とを溶接した継手に発生している引張残留応力の除去な
らびに材質改善を行なうための溶接継継手の熱処理方法
において、前記継手の溶接部以外の部分のみを加熱して
溶接部との間に前記溶接継手に発生している引張残留応
力を引張側で降伏させる温度差を与え、その後常温まで
冷却して応力反転により溶接時に生じた引張残留応力を
圧縮残留応力に変化させる操作と、該操作の行なわれた
溶接継手の全体を再結晶温度まで徐々に昇温する操作と
、該再結晶温度に所定時間保持する操作を有することを
特徴とするものである。
〜５５０℃の温度領域で粒界割れれを起す材質的特性が
あるため、この温度領域で材質が腕化し、溶接により降
仇点を越える引張残留応力が生じている状態では応力緩
和（ＳｔｒｅｓｓＲｅｌａ松ｔｆｏｎ）（以下、ＳＲと
略記する）割れを生ずるク０点があった。本発明はこの
ような問題点を除去し、ＳＲ割れを生ぜしめることなく
応力除去および材質改善の可能な溶接継手の熱処理方法
を提供することを目的とするもので、低合金鍵と炭素鋼
とを溶接した継手に発生している引張残留応力の除去な
らびに材質改善を行なうための溶接継継手の熱処理方法
において、前記継手の溶接部以外の部分のみを加熱して
溶接部との間に前記溶接継手に発生している引張残留応
力を引張側で降伏させる温度差を与え、その後常温まで
冷却して応力反転により溶接時に生じた引張残留応力を
圧縮残留応力に変化させる操作と、該操作の行なわれた
溶接継手の全体を再結晶温度まで徐々に昇温する操作と
、該再結晶温度に所定時間保持する操作を有することを
特徴とするものである。
本発明はＳＲ割割れを防止するには〜溶接部の引張残留
応力を逆の圧縮残留応力にして、粒界割れが生じる３０
０ｏｏ〜５５０ｑｏの温度領域を通過させることを必要
である点に着目してなされたものである。
応力を逆の圧縮残留応力にして、粒界割れが生じる３０
０ｏｏ〜５５０ｑｏの温度領域を通過させることを必要
である点に着目してなされたものである。
すなわち、溶接部の残留応力を引張側で降伏させる温度
差を与えれば、その後の室温までの冷却過程で応力反転
し溶接部は圧縮の残留応力状態とすることができる。
差を与えれば、その後の室温までの冷却過程で応力反転
し溶接部は圧縮の残留応力状態とすることができる。
その為その後溶接継手を均一に加熱してもＳＲ割れは発
生しない。例えば溶接部以外の温度を溶接部より１５０
ｑｏ高くすると、銭の線膨張数１．０×１０‐５／℃の
とき熱みずみどは１５００×１０‐６仏となり、この時
、溶接部には‘１｝式ｙ＝Ｅご
“””ｍより求められる引張り応力が作用する。すな
わちＥ（ヤング率）；２０，０００ｋ９／ｆ／側２ の
時ｙ＝２０，０００×１５００×１０‐６＝３０ｋ９ｆ
／楓となり、溶接部は完全に３０ｋ９ｆ／側２ では引
張降伏状態となる。その後、冷却することにより応力反
転が生じ溶接部は室温で圧縮の残留応力状態となるため
、その後に再結晶温度まで全体を均一加熱してもＳＲ割
れを生じることはない。また、再結晶温度による均一加
熱によって、溶接時の急熱急冷によって材質が劣化して
いるのを再結晶させることにより、結晶組織を整え、合
せて熔接の残留応力を完全に除去することができる。
生しない。例えば溶接部以外の温度を溶接部より１５０
ｑｏ高くすると、銭の線膨張数１．０×１０‐５／℃の
とき熱みずみどは１５００×１０‐６仏となり、この時
、溶接部には‘１｝式ｙ＝Ｅご
“””ｍより求められる引張り応力が作用する。すな
わちＥ（ヤング率）；２０，０００ｋ９／ｆ／側２ の
時ｙ＝２０，０００×１５００×１０‐６＝３０ｋ９ｆ
／楓となり、溶接部は完全に３０ｋ９ｆ／側２ では引
張降伏状態となる。その後、冷却することにより応力反
転が生じ溶接部は室温で圧縮の残留応力状態となるため
、その後に再結晶温度まで全体を均一加熱してもＳＲ割
れを生じることはない。また、再結晶温度による均一加
熱によって、溶接時の急熱急冷によって材質が劣化して
いるのを再結晶させることにより、結晶組織を整え、合
せて熔接の残留応力を完全に除去することができる。
例えば、溶接歯車は歯車本体には衝撃等に対して柔軟性
のある軟鋼材を用い、歯には耐摩耗性の大きいＣｒ−Ｍ
ｏ系低合金鋼を用いて、歯車本体に歯を溶接することに
よって製作されるが、歯車本体と歯との溶接部には、一
般に欧鋼の降伏点を越える２５ｋ９／柵２ から３５ｋ
９／柳２程度の溶接引張残留応力が生じている。
のある軟鋼材を用い、歯には耐摩耗性の大きいＣｒ−Ｍ
ｏ系低合金鋼を用いて、歯車本体に歯を溶接することに
よって製作されるが、歯車本体と歯との溶接部には、一
般に欧鋼の降伏点を越える２５ｋ９／柵２ から３５ｋ
９／柳２程度の溶接引張残留応力が生じている。
しかも溶接部は溶接時の急熱Ｖ急袷によって材質的にか
なり劣化している場合が多い。このため、歯車の妄援残
留応力を除去し材質を改善するためのＳＲと熱処理を施
こす必要がある。しかし、溶接したままの状態、すなわ
ち、溶接部に降仇点を越える引張残留応力を生じている
ままの状態で歯車を加熱した場合には、鋼材は３００℃
〜５５０℃の間で降味点を越える引張残留応力によって
突然ＳＲ割れを生じる結果を生じることになる。このた
め、歯車の温度が３００ｑｏ〜５５０℃の温度領域を通
過する際に降伏点以上の引張残留応力となるのを防止し
てＳＲ割れを防止するのが本発明であって、以下に実施
例について説明する。第１図および第２図は一実施例の
実施情況を示すもので、Ｃｒ−Ｍｏ低合金鋼材よりなる
歯１を欧鋼材よりなる歯車本体２に溶接部３で溶接して
なる溶薮歯車の熱処理状況を示している。
なり劣化している場合が多い。このため、歯車の妄援残
留応力を除去し材質を改善するためのＳＲと熱処理を施
こす必要がある。しかし、溶接したままの状態、すなわ
ち、溶接部に降仇点を越える引張残留応力を生じている
ままの状態で歯車を加熱した場合には、鋼材は３００℃
〜５５０℃の間で降味点を越える引張残留応力によって
突然ＳＲ割れを生じる結果を生じることになる。このた
め、歯車の温度が３００ｑｏ〜５５０℃の温度領域を通
過する際に降伏点以上の引張残留応力となるのを防止し
てＳＲ割れを防止するのが本発明であって、以下に実施
例について説明する。第１図および第２図は一実施例の
実施情況を示すもので、Ｃｒ−Ｍｏ低合金鋼材よりなる
歯１を欧鋼材よりなる歯車本体２に溶接部３で溶接して
なる溶薮歯車の熱処理状況を示している。
溶接歯車の歯車本体２の鯛穴４には高周波加熱器あるい
は電熱線等よりなる発熱体５が設置され、電源６によっ
て蟹力を供聯合する。また歯１の周囲には冷却器７が設
置され、空気または水が供給口７１から供給され排出口
７２より排出される。溶接歯車は最初このような加熱手
段を用いて溶接部以外の部分を加熱する。
は電熱線等よりなる発熱体５が設置され、電源６によっ
て蟹力を供聯合する。また歯１の周囲には冷却器７が設
置され、空気または水が供給口７１から供給され排出口
７２より排出される。溶接歯車は最初このような加熱手
段を用いて溶接部以外の部分を加熱する。
すなわち、歯車本体２を構成する軟鋼部の温度が３００
ｑｏ以下で、溶接部３と歯車本体２との温度差が１５０
℃以上になるよう急加熱する。この１５０℃以上の温度
差を保持した急加熱のために、冷却器７に水または空気
を供給して溶接部３を低温とする。ついで、このように
溶接部３と歯車本体２との間に温度勾配の生じている溶
接歯車を常温に戻す。この加熱、冷却操作においては、
最初加熱により引張応力を生ずるが、その後の冷却によ
り、反力として圧縮応力が働く状態になる。
ｑｏ以下で、溶接部３と歯車本体２との温度差が１５０
℃以上になるよう急加熱する。この１５０℃以上の温度
差を保持した急加熱のために、冷却器７に水または空気
を供給して溶接部３を低温とする。ついで、このように
溶接部３と歯車本体２との間に温度勾配の生じている溶
接歯車を常温に戻す。この加熱、冷却操作においては、
最初加熱により引張応力を生ずるが、その後の冷却によ
り、反力として圧縮応力が働く状態になる。
第３図および第４図は、この過程における溶接歯車の残
留応力の分布を模型的に示すもので、第１図および第２
図と同一部分には同一符号が付してあり、第３図が溶鞍
のままの状態における応力分布を示し、第４図が溶接部
以外の部分を高温にした状態における応力分布を示して
おり、Ｔが引張応力、Ｃが圧縮応力を示している。
留応力の分布を模型的に示すもので、第１図および第２
図と同一部分には同一符号が付してあり、第３図が溶鞍
のままの状態における応力分布を示し、第４図が溶接部
以外の部分を高温にした状態における応力分布を示して
おり、Ｔが引張応力、Ｃが圧縮応力を示している。
次に、前述の操作により圧縮残留応力を与えた溶接歯車
全体を炉内で徐々に６００００〜６５００Ｃ（再結晶温
度）まで温度上昇を行ない、この温度に３〜４時間保持
する。
全体を炉内で徐々に６００００〜６５００Ｃ（再結晶温
度）まで温度上昇を行ない、この温度に３〜４時間保持
する。
このような熱処理方法においては溶接部以外の部分を一
旦高温として溶接部に圧縮応力を発生さけ、これによっ
て溶接時に発生した引張残留応力を降伏点以下に下げる
か、あるいは引張残留応力を圧縮残留応力として、その
状態でＳＲ割れの生ずる３００こ０〜５５０００の温度
領域を通過させることができるため、ＳＲ割れを防止す
ることが可能となる。
旦高温として溶接部に圧縮応力を発生さけ、これによっ
て溶接時に発生した引張残留応力を降伏点以下に下げる
か、あるいは引張残留応力を圧縮残留応力として、その
状態でＳＲ割れの生ずる３００こ０〜５５０００の温度
領域を通過させることができるため、ＳＲ割れを防止す
ることが可能となる。
すなわち、この実施例の方法を用いることにより、ＳＲ
割れを発生せずに、溶接部の残留応力の除去および材質
の改善を可能とすることができるので、製品の強度に対
する信頼性が大きく向上するのみならず、その熱処理操
作を簡単、容易に実施することができる。
割れを発生せずに、溶接部の残留応力の除去および材質
の改善を可能とすることができるので、製品の強度に対
する信頼性が大きく向上するのみならず、その熱処理操
作を簡単、容易に実施することができる。
第５図は他の実施例を示すもので、第１図および第２図
と同一部分には同一符号が付してあり、これらの図の場
合と異なる点は、溶接部以外の部分の加熱手段としてガ
スバーナー８の火炎８１を用いた点で、この場合にも同
様に作用し、同等の効果を有する。
と同一部分には同一符号が付してあり、これらの図の場
合と異なる点は、溶接部以外の部分の加熱手段としてガ
スバーナー８の火炎８１を用いた点で、この場合にも同
様に作用し、同等の効果を有する。
なお、実施例にはＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼の例を示したが
、ＳＲ割れは低マンガン鋼、シリコン・マンガン鋼、マ
ンガン・クロム鋼、マンガン・モリブデン鋼、マンガン
クロム・モリブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデン
鋼などの低合金鋼には一般に起るので、この熱処理方法
は同様に適用することが可能である。
、ＳＲ割れは低マンガン鋼、シリコン・マンガン鋼、マ
ンガン・クロム鋼、マンガン・モリブデン鋼、マンガン
クロム・モリブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデン
鋼などの低合金鋼には一般に起るので、この熱処理方法
は同様に適用することが可能である。
しかし、Ｃｒ−Ｍｏ鋼におおし・てはＳＲ割れが特に箸
るしいため、その効果は特に顕著に表れる。また、この
実施例においては、溶接歯車の例を示したが、低合金鋼
と炭素鋼を溶接した溶接継手には広く適用可能であり、
同様の効果を得ることができる。以上の如く、本発明溶
接継手の熱処理方法はＳＲ割れを生ぜしめることなく応
力除去および材質改善を可能ならしめるもので、工業的
効果の大なるものである。
るしいため、その効果は特に顕著に表れる。また、この
実施例においては、溶接歯車の例を示したが、低合金鋼
と炭素鋼を溶接した溶接継手には広く適用可能であり、
同様の効果を得ることができる。以上の如く、本発明溶
接継手の熱処理方法はＳＲ割れを生ぜしめることなく応
力除去および材質改善を可能ならしめるもので、工業的
効果の大なるものである。
第１図は本発明熔接継手の熱処理方法の一実施例の実施
情況を示す平面図、第２図は同じく断面図、第３図は溶
接歯車の溶接時のままの残留応力分布図、第４図は本発
明溶接継手の熱処理方法の一工程における溶接歯車の応
力分布図、第５図は同じく他の一実施例の実施情況を示
す断面図である１…歯、２…歯車本体、３…溶接部、４
・・・軸穴、５・・・発祢体、７・・・冷却器、８…ガ
スバーナ１ーー。 努′図 豹２図 衆３図 チ図 紫づ図
情況を示す平面図、第２図は同じく断面図、第３図は溶
接歯車の溶接時のままの残留応力分布図、第４図は本発
明溶接継手の熱処理方法の一工程における溶接歯車の応
力分布図、第５図は同じく他の一実施例の実施情況を示
す断面図である１…歯、２…歯車本体、３…溶接部、４
・・・軸穴、５・・・発祢体、７・・・冷却器、８…ガ
スバーナ１ーー。 努′図 豹２図 衆３図 チ図 紫づ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低合金鋼と炭素鋼とを溶接した継手に発生している
引張残留応力の除去ならびに材質改善を行なうための溶
接継手の熱処理方法において、前記継手の溶接部以外の
部分のみを加熱して溶接部との間に前記溶接継手に発生
している引張残留応力を引張側で降伏させる温度差を与
え、その後常温まで冷却して応力反転により溶接時に生
じた引張残留応力を圧縮残留応力に変化させる操作と、
該操作の行なわれた溶接継手の全体を再結晶温度まで徐
々に昇温する操作と、該再結晶温度に所定時間保持する
操作を有することを特徴とする溶接継手の熱処理方法。 ２ 前記低合金鋼がクロム・モリブデン系低合金鋼であ
り、前記炭素鋼が軟鋼である特許請求の範囲第１項記載
の溶接継手の熱処理方法。３ 前記溶接部以外の加熱が
、３００℃以下の急加熱によって行なわれ、前記溶接部
との間に生ぜしめる温度差が１５０℃以上であり、前記
所定の熱処理温度が６００℃〜６５０℃である特許請求
の範囲第１項または第２項記載の溶接継手の熱処理方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8070777A JPS6013047B2 (ja) | 1977-07-05 | 1977-07-05 | 溶接継手の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8070777A JPS6013047B2 (ja) | 1977-07-05 | 1977-07-05 | 溶接継手の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5414347A JPS5414347A (en) | 1979-02-02 |
| JPS6013047B2 true JPS6013047B2 (ja) | 1985-04-04 |
Family
ID=13725792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8070777A Expired JPS6013047B2 (ja) | 1977-07-05 | 1977-07-05 | 溶接継手の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013047B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447035U (ja) * | 1987-09-16 | 1989-03-23 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0704118D0 (en) * | 2007-03-02 | 2007-04-11 | Welding Inst | Method of relieving residual stress in a welded structure |
| WO2012112779A2 (en) | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Keystone Synergistic Enterprises, Inc. | Metal joining and strengthening methods utilizing microstructural enhancement |
| US11225868B1 (en) | 2018-01-31 | 2022-01-18 | Stresswave, Inc. | Method for integral turbine blade repair |
-
1977
- 1977-07-05 JP JP8070777A patent/JPS6013047B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447035U (ja) * | 1987-09-16 | 1989-03-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5414347A (en) | 1979-02-02 |
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