JPS60154886A - 18%Νiマルエ−ジング鋼の溶接方法 - Google Patents

18%Νiマルエ−ジング鋼の溶接方法

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JPS60154886A
JPS60154886A JP1033184A JP1033184A JPS60154886A JP S60154886 A JPS60154886 A JP S60154886A JP 1033184 A JP1033184 A JP 1033184A JP 1033184 A JP1033184 A JP 1033184A JP S60154886 A JPS60154886 A JP S60154886A
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welding
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equiv
strength
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Shinji Sato
信二 佐藤
Akihiro Matsuzaki
明博 松崎
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Kawasaki Steel Corp
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    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0093—Welding characterised by the properties of the materials to be welded

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超高強カマルエージノグ鋼の溶接に関するもの
で、ざらにA7シ<は、高い1* r効−キシを?+)
るための18%Niマルエージング鋼の電fヒーム溶接
法またはTIG溶接法に関するものである。
18%Niマルエージング鋼は通畠屯1・1几にてC+
0.03%以下、 Si:0.10%以ト、 M n : O,l O%以ト、 P:0.010%以ト、 S:O,OIO%以下。
Ni:17.O〜19.0%、 Co : 7,0〜15.0%。
Mo:3.O〜6.5%、 Ti:0.2〜1.5%。
A文=0.3%以下 を含み、さらに必要にIgして、B、Caまたはzr’
:4−を含有する析出強化鋼である。この鋼は比較的簡
単な熱処理により、高い強度と良好な靭性を(Jlせ有
するため、[−11体燃栢ロケントモーターケース、深
11Q沿水艇、ウラン遠心分#機回転胴161なとに用
いられている。
これらの〕l+途においては、強度/密度比か爪要な′
I!X、素となるため、高強度化の要求か’A: (、
これに応えるtこめ当初開発された 18%Ni−8〜9%Co−3〜5%M。
−〇4〜0.5%T’ i から成る引張強さ180〜210kgf/mrn’級鋼
に加えて、さめに高強度のマルエージング鋼か開発され
ている。すなわち、 18%N + −12,5%Co−3%MO=1.2%
Ti鋼や、 18%Ni−15〜20%Co−5〜65%MO−1%
T i −0,05〜0.3%A文(粘開閉58−25
457) イ・がそれで、それぞれ、245kgf/mm’および
27C1kgf/mm′の弓1弓IQ 1jjljさを
イ〕する。
これらのItfliJ+強度マルエージング鋼開発の考
え力は以下の通りである。
マルエージング鋼の時効処理後の強度にはM o 、 
CoおよびTiか1日として富すし、これらの元素含イ
i 、lij、か増加するほと強度が増加する。
・方、これらの元素のうちMOおよυTiは溶体化処理
後の冷却時のオーステナイト相からマルテンサイト相・
\の変態を開始する温度(以下この1ira IQLを
Ms点という)を大きく低ドさせるノし、(・ミであり
、これらの元素含イ1散か多くなるとMs点か゛高温近
傍まで低ドするため、11!j効処理による硬化を?1
)るために心霊なマルテンサイト相中に多j1tのオー
ステナイト相か残留しく以下これを残留オーステナイI
・相という)十分な硬化が得られなくなる。またMOは
、これを多酸に含イjさせると、製造時にさらされる高
温において粗大な金属間化合物を形成し、靭性を害する
。
以1−の観点から、Ms点を低下させるで1〜川の小さ
いCO含イ1j−を多くし、Mo含有部を低11に抑え
ることにより、強度の」−ylを確保するとともに靭に
1の低ドを抑えている。
さて、1.記用途の多くにおいて、上場で製造された鋼
板を、必要な形状に加重後溶接した後、溶体化処理を施
し1次いで時効処理するか、あるいは溶接後直接時効処
理を施して、使用する。この場合通常、TIG溶接法が
採用されるが、溶接部には溶接金属の凝固時に生ずる濃
化偏析に起因する強度低下が生ずる。すなわち、溶接金
属の凝固相はス(本市には通路の鋼塊の凝固相と同様、
樹枝状に発達するが、樹枝状晶間の最終凝固相にはNi
、Mo、Tiか濃化するため、その部分のMs点が低ド
し、冷却後残留オーステナイト相となる。このオーステ
ナイト相は安定で、溶接後の800°C〜900°Cで
の溶体化処理によっては消滅しないため、溶接部taの
強度は鋼板強度より低くなる。
ところが、m根の強度を増加させるためには前述のこと
く、Co 、 M o 、 T iの含イ〕(11を増
加することが心霊であり、M o 、 T iの添加を
抑えてMs点の低ドを抑えてはいるものの、鋼板の強度
が増加するほと、溶接金属中の残留オーステナイト相が
増え、強度の低ドが著しくなる。構造物の設計は、強度
の最も低い部分の強度を)1(準にしてなされるため、
溶接継手の強度が低い場合には鋼板自体の強度が増加し
てもこれが設泪に反映されないことになる。
1;記問題点を解決する方策として、溶接後、溶接部を
含めて冷間油上を加えるという技術か特開+1?+ 5
1−122616に開示されている。これは、溶接後盾
体化処理して、その後60〜85%の冷間力11にを加
えた時効処理を施すことにより、溶接継手の強度および
靭性をIff材のそれと回等にしイ1)るというもので
ある。しかし、溶接された構造物を冷間加l−するのは
、非常に特殊な構造物に限られ、全ての溶接構造物に適
用することはできない。
一方、溶接後溶接金属のみあるいは構造物全体を、溶接
金属中の濃化偏析部が1・公私11シ、均一化する温度
にまで加熱する方法も考えられるが、そのためには10
00℃以]−に加熱することか8問であり、この場合高
温加熱によるfji材特性の劣化か避けられない。
未発明治らは、このような難点を克服すべく、強度およ
びMs点に及ぼすこれらの元素の影響、凝固時の偏析度
なとを詳細に検3・1シた結果、電子ビーム溶接におけ
るインサートメタルまたはTIG溶接における溶加棒の
成分を適ジノに定めることによって、溶接金属の組成を
ある範囲内に調整することにより優れた継手効率を得る
本発明を成しとげるに1)った。
以下、未発明治らか行った試験について詳細に説明する
。
17−19%N+−7−15%Co−4−6,5%M 
o−0,3〜1.5%Tiの組成を有するマルエージン
グ鋼を実験炉で溶製し、1・分に均熱した後JrjIさ
15mmの鋼板に圧延した。これらの鋼板について、8
50°C〜900°Cでの溶体化処理後Ms点をA11
i eilするとともに、480°C95時間の時効処
理後引張試験を行った。
また、一部については、入熱6000〜8000 J 
/ c mの条ヂIで711 r−ビート溶接、または
バ金溶接林で20000J/cm、15パスの条件でT
IG溶接を行い、鋼41文と同様の溶体死処J!l!1
時効処理の後、溶接金属の残留オーステナイト;(4を
A川:iテするとともにEPMA(エレクトロンプロー
ベマイクロアナライザ)により濃化偏析I11を測定し
た。
:51図は、鋼板の強度とMo、CoおよびTi含イ、
 、111との関係を示すもので、MO当fii:= 
(%Mo)子局×(%Co)+3×(%Ti)・・・・
・・・・(1)と定義すると、 引張強さ=9.7X(Mo当甲)+117・・・・・・
・・・(2) の関係かあることが分る。
第2図は鋼板のMs点と合金元素含有率との関係を示す
もので、鋼板のMs点の81算値を、Ms=941−2
6X(%N1)−1,7× (%Co)−51X (5
M o )−18X(%Ti) ・・・・・・・・・ 
(3)で表わし、Ms点の実測値と対比したもので、極
めて良DI’な・致が見られる。
力E PMAによる溶接金属の偏析度、すなわち、偏析
部含イT率/1!I均含有率は以下のように測)j!さ
れた。
Ni:1.l、 Co:1.Ol Mo : 1.5 、 Ti : 2.0、この偏析度
は、゛電子ビーム溶接およびTIG溶接に限って見れば
、入熱jiIに関係なくほぼ・ル゛であった。
この偏析INを1.記(3)式の各々の元素の係数に4
Nけることにより、溶接金属の濃化偏析部のMs点を次
の(4)式のように推定することができる。
Ms=941−28X(%N1) =1.7X(%Co) ”71X(5M o ) 一37X (%Ti) ・・・・・・・・・ (4) ただし、(%Ni)、(%CO) 、(5M o ) 
。
および(%T i )は溶接金属中のそれぞれの元素の
11均含イJ率である。
第3図は、電r−ビーム溶接金属組織中の残留オーステ
ナイト相の割合と溶接金属濃化偏析部の411定Ms点
との関係を示したもので、411定Ms点が約110℃
以下になるとオーステナイI・が残留し始め、拍定Ms
点が低ドするにつれて残留オーステナイト相の−>11
合が増えることかわかる。
本発明は以1.に示したように、溶接金属において。
(i ) 最大濃化偏析部c7)Ms点カ110 ’C
以−11ニなるように組成を限定することにより1強度
低トの原因となる残留オーステナイ;・を実質的に0に
すること (11)それに加えて、Mo当jドを147材のMo出
品以−1−に限定することにより、実質的にマルテンサ
イト?11相での時効によりITJ材以」−の強度を保
障すること の2条件を確保することによって高い溶接継手動−(X
をNるものであり、上述のようにその効果はあきらかで
ある。
なお、最大濃化偏析部のMs点が200をこえると1−
記(1)、(2)および(4)式の関係より、M Q 
l’、¥l 埴が小さくなりマルエージング鋼として1
”分な強度かtVFられないため、Ms点のに限を20
0以下に限定する。また、溶接部のMO当11が(1;
J材のMo当ii+l )を越えると溶接金属の強度が
必安以1.にヒリすきて脆化するので好ましくない。
1、記知見はインサートメタルあるいは溶加棒を使用し
ない、いわゆるヒートオンプレー1・の継手についてイ
1tられたものであるが、インサートメタルあるいは溶
加棒を使用する電子ビーム溶接あるいはTIG溶接にお
いては、母材の溶込みiil′を考慮したうえ、溶接金
属組成か−に記(1)および(11)で限定する組成に
なるようにインサートメタルあるいは溶加棒の組成を設
計する必要がある。母材の溶込み星″は、溶接方法、溶
接条件によって異なるが、インサートメタルを使用した
゛瓜r−ビーム溶接の場合は40〜60%、溶加棒を使
用したTIG溶接の場合は20〜40%が止んである。
次に実施例を挙げて本発明の効果を具体的に説明する。
実施例 第1表に示す組成の18%Niマルエージング鋼No、
1 、 No、2の50kg鋼塊な真空中で溶製した。
11No、lは210kgf/mm’、11No、、2
は245 k g f / m m’級のマルエージン
グ鋼である。
1200°Cで24時間均質化したのち、熱闘鍛造、圧
延により厚さ15mmの鋼板に仕上げ、900 ’Cで
溶体化した。
−・力、溶加棒またはインサートメタル用に供するため
、第2表に示す組成の18%Niマルエージング鋼の1
0kg鋼塊A、B、C,Dを真空中で溶製した。120
0°Cで24時間均質化した後、熱間fl造、圧延によ
り3mmの鋼板に仕上げた。900°Cで溶体化の後、
一部は厚さ2mmに、龍は厚さ1mmに冷間圧延した。
これらの冷延板を900°Cで溶体化し、耐洗したのち
、厚さ2 m、mの鋼板は2mm角の林に仕上げた。
iAは#No、lと組合わせることにより、また11 
Gは鋼N002と組み合わせることにより、本発明の限
だ範囲を満足するものである。鋼Bおよび鋼りはそれぞ
れ鋼No、lおよび銅No、2と組合わされるものであ
るが、鋼Bは被溶接鋼である鋼No、1に比へてMo当
ダの小さいもの、鋼りはMOzlz、 1j4が被溶接
鋼であるmNo、2のそれより大であるが、Ms点が低
く、溶接金属のMs点が本発明の限定範囲から外れるも
のである。
以−1,の熱延板および冷延板ならひに角棒を用いて以
下の試験を行った。
(1)15mm熱延板について480°0,5時間の時
効処理後引張試験を行った。
(2)第4図に示すように、15mm熱延板lの圧延方
向に直角に、板面に垂直な開先を加「し。
(a)そのまま2枚を突合わせて溶接部2を電子−ビー
ム溶接 (b)開先の間に厚さ1mmの冷延板4をはさ□ み電f−ビーム溶接 して継手を製作し、900°Cで溶体処理した。
第4図で3は電r−ヒートを示し、/8接人熱は800
0 J / c mとした。これらの継手の溶接金属に
ついて組織観察により残留オーステナイト相の割合を測
定するとともに、ビードに直角かつ溶接金属か試験片1
i行部の中央になるように・11行部1イ10mm、・
1i−打部長さ50mmの引張試験片を加1.’L、4
80°C15時間の111丁効処理後引張試験を11つ
だ。また溶接部1市の組成分析も行った。
(3)第5図に示すように、15mm熱延板lの圧延方
向に直角に板面に対して75度の角度を持ったVη(開
光を加工し、共金または前記2mm角の林を溶加棒とし
IiJ材と同村の裏当金5を用いてTIG溶接によって
継手を製作し、900°Cで溶体化処理した。溶接は溶
接速度150 mm7分で18パスとし、′1F流12
0〜210A、゛重圧11〜13Vで行った。これらの
継手について上記(2)と同様の試験を行った。
第3表に試験結果をまとめて示した。
鋼No、lを被溶接鋼板とし、銅Aを電r−ヒー1、溶
接におけるインサーI・メタルまたはTIG溶接におけ
る溶加棒とした組合せ、ならびに鋼N002を被溶接鋼
板とし、鋼Cを電子ビーム溶接におけるインサートメタ
ルまたはTIG溶接における溶加棒とした組合せの場合
、Ms点は本発明の限定範囲内に入り、継手効率は99
〜100%を示している。
方、鋼No、lと鋼Bとの組合せ、銅NO12と鋼りと
の組合せ、または鋼No、1および鋼N002のそれぞ
れのインサートメタルなしの電子ビート溶接、ノ(全溶
加棒によるTIG溶接の場合は、Mo当11)が被溶接
鋼板のそれよりも小さいかまたはMs点が100 ’O
より低くなり、継手効率は84〜96%と低かった。
以りの通り、本発明の方法により、18%Niマルエー
ジング鋼の溶接部の継手効率が大きく改善されることが
明らかである。
なお、1.記実施例では主として18%Niマルエージ
ング鋼について述べたが1本発明の方法は他のマルエー
ジング錆にも同様に適用することが
【図面の簡単な説明】
第1図は18%Niマルエージング銅板の組成と引張強
さとの関係をボすグラフ、第2図は18%Niマルエー
ジング銅板の組成とMs点との関係を示すグラフ、第3
図は18%Niマルエージング鋼電r−ヒー、1、溶接
溶接金属の濃化偏析部推定Ms点とM1織中の残留オー
ステナイト相の割合の関係を示すグラフ、第4図(a)
、(b)はいずれも゛市r−ビート溶接方法における突
合せ状態を示す説明図、第5図はTIG溶接における開
先形状を小才説明図である。 l・・・被溶接鋼板 2・・・溶接部 3・・・電rヒーム 4・・・インサートメタル5・・
・裏金 出 ν1 人 川崎製鉄株式会社 代 理 人 ブ「理ト 小 杉 什 男J1゛理士 齋
 藤 和 則 第1図 120 140 160 180 200 220M5
点計算値”C’IF、E’A A $94,1.1゜第
3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 18%Niマルエージング鋼の’n(了ヒ’ムまた
    はTIGによる溶接において、溶接金属の11均組成が
    、ド記(’l )式で表わされるそrr)Ms点のイf
    iが110−200であッテ、かつト記(2)式で表わ
    されるそのMO当ノー。 の値が1≧J材のMo当りi[以上になるように、イン
    ナートメタルまたは溶加棒の組成を調整することを45
    徴とする継手効率の優れた溶接方法。 (1)戊 Ms点 =941−28X (%N1) −1,7X(%式%)−71(5M o )−38(%
    Ti) (2)式 %式%() () ただしく%Ni)、(%式%)、(5M o )およυ
    (%Ti)は溶!1錆中の各元素の・+i均含 イI、
    +、4 。
JP1033184A 1984-01-25 1984-01-25 18%Νiマルエ−ジング鋼の溶接方法 Granted JPS60154886A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017190909A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 日油株式会社 弾薬用容器

Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5195949A (ja) * 1975-02-20 1976-08-23

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