専門家のアドバイスステンレス鋼溶接における変形の修正
ステンレス鋼の溶接変形は、金属加工において重大な問題を引き起こす可能性がある。この記事では、銅板の使用、水...など、これらの変形を制御し修正するさまざまな方法を探る。
2つの金属片を継ぎ目なく接合できるかどうかは、何によって決まるのでしょうか？この記事では、材料組成から環境条件に至るまで、金属材料の溶接性に影響を与える重要な要因について掘り下げている。読者は、溶接性を評価する原則、一般的な試験方法、特定の溶接プロセス下で異なる金属がどのように反応するかについての洞察を得ることができます。これらの重要なポイントを理解することは、様々な用途における溶接継手の完全性と性能を確保するために不可欠です。
金属溶接性とは、同種または異種の材料が、 製造工程で健全な接合部を形成し、要求され る性能を満たす能力のことである。溶接性には、加工溶接性と使用溶接性の2 種類がある。
プロセス溶接性とは、高品質で緻密、かつ欠陥のない溶接を行うための金属や材料の能力のことである。 溶接継手 特定の溶接プロセス条件下で要求される性能を満たすもの。
溶接性とは、溶接継手と全体が、どの程度溶接され ているかということである。 溶接構造 従来の機械的特性を含む様々な特性を満たす。
金属の溶接性に影響を与える要因には、材料要因、設計要因、工程要因、使用環境の4つがある。
溶接性を評価するためには、以下の原則を考慮す る必要がある。 溶接工程.(2) 溶接継手が構造性能要件を満たしているかどうかを評価する。
実験方法は以下の原則を満たすべきである：比較可能性、妥当性、再現性、経済性。
A.斜めV溝溶接 クラックテスト 方法この方法は、主に炭素鋼および低合金高強度鋼溶接熱影響部の低温割れに対する感受性を評価するために使用される。
B.ピンテスト
C. 突合せ溶接 プレス板の亀裂試験方法
D.調整可能拘束ひび割れ試験方法
実験の重要なステップを理解し、結果の安定性に影響を与える要因を分析する。
答えてくれ：
目的は、炭素鋼および低合金鋼の熱影響部の脆弱性を評価することである。 高張力鋼板 溶接から低温割れまで。
炭素鋼と低合金高張力鋼の熱影響部の感度を決定する際に スチール溶接 冷間割れに対して、結果の安定性に影響する因子は、溶接継手の拘束、予熱温度、角変形、不完全浸透である。
一般に、表面クラック率が低い場合、そのクラックは、その表面クラックの大きさに比例して大きくなると考えられている。 合金鋼 が20%未満であれば、一般的な溶接構造物には安全であると考えられる。
答え：影響を及ぼす要因
(1) 材料要因：電極アーク溶接用の溶接棒、サブマージアーク溶接用の溶接ワイヤおよびフラックス、溶接ワイヤ、ガスシールド溶接用のシールドガスなど、母材および使用する溶接材料が含まれる。
(2) 設計要因：溶接継手構造の設計は応力状態に影響を与え、そ れにより溶接性に影響を与える。
(3) プロセス要因：同じ母材であっても 溶接方法 およびプロセス・パラメーターは、溶接 性に大きな影響を与える可能性がある。
(4) 使用環境：溶接構造物の使用環境は、使用温度、使用媒体 の種類、荷重特性など様々である。
答えてくれ：
金属材料の使用特性および溶接特性とは、溶接継手または溶接構造物全体の技術的要件によって規定される様々な特性を指し、従来の機械的特性、または低温靭性、破壊靭性、高温クリープ強度、長期強度、疲労性能、耐食性、耐摩耗性などの特定の使用条件下での特性を含む。
プロセスの溶接性とは、特定の溶接プロセス条件下で、高品質、緻密、欠陥のない、機能的な溶接継手を製造する金属または材料の能力を指す。
例えば、低炭素鋼は溶接性は良いが、溶接性が悪い。 強度と硬度 は高炭素鋼ほど高くない。
答えてくれ：
(1) コールドクラック 通常、熱影響を受けたゾーンで発生する；
(2) ジョイントの硬さを評価することは、低温割れの可能性を判断する上で最も重要な要素であり、有用な指標となる。
通常、溶接継手には熱影響部が含まれる。
溶接継手と母材の硬度値の差が大きいほど、継手の靭性と機械的特性全体が低下し、脆性破壊などの危険性が高くなる。
この差を最小限に抑え、溶接継手の信頼性を確保するためには、溶接プロセス条件を注意深く制御する必要がある。
一般に、炭素当量の増加は熱影響部の硬化の増加につながるが、この関係は必ずしも直線的ではない。
低炭素焼入れ焼戻し鋼は、主に高強度溶接構造用鋼として利用される。 炭素含有量 制限。合金組成は、溶接性を考慮して設計されている。低炭素焼入れ・焼戻し鋼の炭素含有量は0.18%以下であり、中炭素焼入れ・焼戻し鋼に比べて優れた溶接性能をもたらします。
低炭素 マルテンサイト この鋼の溶接熱影響部では、高いマルテンサイト変態 温度(MS)と自己焼戻しマルテンサイトが生じ、中 炭素焼入れ焼戻し鋼と比較して溶接冷間割れの発生 傾向が低くなる。熱影響部に微細な低炭素マルテンサイト(ML)または低炭素ベイナイト(B)組織が得られると、良好な靭性が得られます。
MLと低温変態ベイナイト（B）の混合組織は、ベイナイトラス間の結晶位置が明瞭であり、最良の靭性を提供する。有効粒径は微細で良好な靭性を有し、ストリップ幅に依存する。MLとBLの混合は、元来のベイナイトを効果的に分割する。 オーステナイト 粒は、MLの核生成位置を増やし、その成長を制限する。ML＋B混合構造の有効結晶粒は最も小さい。
Niは低温鋼の開発において重要な元素であり、その添加は鋼の低温特性を改善することができる。例えば、1.5Ni鋼の場合、Niを増加させながら時効脆性や焼戻し脆性を防ぐために、炭素含有量を減らし、S、P、N、H、Oの含有量を厳しく制限する必要がある。この種の鋼の熱処理条件には、焼ならし、焼ならし＋焼戻し、焼入れ＋焼戻しなどがある。
低温鋼では、炭素含有量とSやPなどの不純物を厳密に管理することで、液状化割れの可能性が低くなる。しかし、焼戻し脆性は依然として懸念される場合があり、溶接後の焼戻し温度と冷却速度の制御が重要である。
低温プロセス特性 スチール溶接:
低温鋼の溶接における第一の目的は、溶接部と熱影響部の両方の低温靭性を維持し、割れを防止することである。
9Ni 鋼は強い低温靭性を持つが、9Niのようなフェライト系材料と溶接すると、溶接部の靭性が大きく低下する。
これは、鋳造溶接のミクロ組織と溶接部内の酸素含有量に起因している。
しかし、9Ni鋼に似た11Niフェライト系溶接材料は、次のような方法で良好な低温靭性を得ることができる。 TIG溶接.TIG溶接では、溶接金属中の酸素含有量が母 材の0.05%未満になるためである。
ホットクラック 炭素焼入れ・焼戻し鋼の溶接部では、炭素と合金の含有 量が高いため、液体と固体の間隔が大きく、偏析が 激しいことが原因となっていることが多い。これらの要因は、熱間割れの可能性を高 める。
中炭素鋼の焼入れ・焼戻し材の冷間クラックは、高炭素含有量と豊富な炭素量に起因する。 合金元素これは硬化傾向をもたらす。さらに、鋼の融点が低いため マルテンサイト生成 低温では自己焼戻し能力に欠け、低温割れの可能性が高くなる。
熱影響部の再加熱クラックは、性能の変化をもたらす可能性がある。
過熱領域での脆化
(1) 中炭素焼入焼戻し鋼は炭素含有量が高く、数種類の炭素を含む。 合金元素このため、溶接過熱部に硬くて脆い高炭素マル テンサイトが生成しやすい。冷却速度が速いほど、高炭素マルテンサイトの生成は大きくなり、脆化傾向は顕著になる。
(2) 線エネルギーが高いにもかかわらず、高炭素マルテンサイトの形成を防ぐことは困難である。
(3) 過熱ゾーンの性能を向上させるために、低線エネルギー、予熱、徐冷、後加熱などの対策が一般的に採用される。
熱影響部の軟化
となると 焼き入れと焼き戻し 溶接後に熱処理ができない場合は、熱影響部 の軟化を考慮する必要がある。焼入れ・焼戻し鋼の鋼種が強ければ強いほど、軟化の問題は深刻になる。軟化域の範囲と幅は、溶接に使用する線エネルギーと方法と密接に結びついている。
(1) 溶接部の熱間割れでは、炭素焼入れ焼戻し鋼の炭素および合金元素含有量が高いため、液固間隔が大きく、偏析が激しく、熱間割れが発生しやすい。
(2)中炭素焼入れ焼戻し鋼の冷間割れは、高炭素含有量と合金元素の増加によって引き起こされ、その結果、明らかな硬化傾向が生じる。
(3) 融点が低いため マルテンサイト生成 一般に低温では自己焼戻し能力がないため、低温割れが発生しやすい。
(4)熱影響部における性能の変化。
過熱領域での脆化
(1)中炭素焼入れ焼戻し鋼は、炭素含有量が高く、合金元素が多く、焼入れ性が大きいため、溶接過熱部に硬くて脆い高炭素マルテンサイトが生成しやすい。冷却速度が速いほど、高炭素マルテンサイトは多く生成され、脆化傾向はより厳しくなる。
(2) 高い線エネルギーを持っているにもかかわらず、高炭素マルテンサイトの形成を防ぐことは困難であり、これは材料をより粗く、より脆くする。
(3) 過熱ゾーンの性能を向上させるために、通常、低線エネルギー、予熱、徐冷、後加熱などの対策が採用される。
熱影響部の軟化
溶接が完了し 焼き入れと焼き戻し 処理できない場合は、熱影響部（HAZ）の軟化を考慮する必要がある。
焼入れ・焼戻し鋼の強度等級が高くなればなるほど、軟化の問題は顕著になる。
軟化の程度と幅は、そのエネルギーと密接な関係がある。 溶接ライン および使用される溶接方法。
軟化を抑えるには、より集中した熱源を利用する溶接法が有利である。
(1) 中炭素焼入れ・焼戻し鋼は、一般的に焼鈍状態で 溶接される。溶接工程が完了すると、全体的な焼入れ・焼戻し処理により、望ましい特性を持つ均一な溶接継手が得られる。
(2)焼入れ・焼戻し後に溶接を行う場合、熱影響部の性能劣化に対処することはしばしば困難である。
(3)溶接前の状態によって、問題の性質と、その過程で取るべき必要なステップが決まる。
の溶接性特性 Q345 鋼を分析し、対応する溶接材料と溶接プロセス要件を示した。
答えてくれ： Q345鋼は、炭素含有量が0.4%以下の熱間圧延鋼の一種で、溶接性に優れています。
一般に、予熱と正確なコントロールが必要である。 溶接熱 の入力は必要ない。しかし、素材への潜在的な影響を考慮することは重要である。
脆性・硬質特性に関しては、Q345鋼を連続的に冷却すると、パーライト変態が右側にシフトし、急冷下でフェライトが析出し、炭素リッチになる。 オーステナイト への変態が遅すぎる。このベイナイトや高炭素含有マルテンサイトへの変態は、硬化効果につながる。しかし、Q345鋼は炭素含有量が低く、マンガン含有量が高いため、熱間割れに対する耐性が高い。
Q345鋼にVとNbを添加することで、析出強化により溶接継手の応力割れをなくすことができる。
1200℃以上に加熱すると、熱影響部の過熱領域で粗大粒脆化が発生し、靭性が著しく低下する可能性があることに注意が必要である。しかし アニール Q345鋼は、600℃で1時間加熱することにより、靭性が大幅に向上し、熱ひずみ脆化の傾向が減少する。
について 溶接材料 を選択する場合は、以下のオプションを推奨する：
100～150℃に予熱することを推奨する。溶接後の熱処理については、アーク溶接では通常必要ないか、600～650℃で焼き戻すことができる。 エレクトロスラグ溶接一方、900～930℃の焼ならしと600～650℃の焼戻しが必要である。
Q345とQ390の溶接性の違いは？Q345の溶接プロセスはQ390の溶接プロセスに適用できますか？
答えてくれ： Q345とQ390はどちらも熱間圧延鋼で、化学組成は類似している。
Q345とQ390の唯一の違いはMn含有量にあり、Q390の方が高濃度である。その結果、Q390はQ345に比べて炭素当量が高くなる。
この結果、Q390はQ345に比べて焼入れ性が増し、冷間割れが発生しやすくなる。しかし、溶接性は同等である。
Q345に使用される溶接プロセスは、炭素当量が高 く入熱が広いためQ390には適さない可能性があり、入 熱が高すぎる場合は接合部の過熱と激しい脆化を、入 熱が低すぎる場合は低温割れと脆性挙動を引き起こす可能 性があることに留意すべきである。
低合金高張力鋼の溶接における溶接材料の選択原則とは？溶接材料に対する溶接後熱処理の影響とは？
答えてくれ： 選定の原則は、溶接部の微細構造と熱影響部 が溶接継手の強度と靭性に及ぼす影響を考慮す ることである。
溶接後の熱処理は通常行われないため、溶接金属 が溶接状態の母材と同様の機械的特性を持つこ とが極めて重要である。
中炭素の焼入れ・焼戻し鋼の場合、溶接材料の選 択は、溶接部の応力条件、要求性能、および計画し ている溶接後の熱処理に基づいて行なうべきである。
溶接後に処理を施す部品の場合、溶接金属の 化学組成は母材と同等であるべきである。
低炭素焼入れ焼戻し鋼の溶接中に起こりうる問題を分析する。
この記事では、低炭素焼入れ・焼戻し鋼の溶接の重要な側面について簡単に説明します。
をコントロールするための推奨範囲は？ 溶接熱 14MnMoNiB、HQ70、HQ80のような典型的な低炭素焼入れ焼戻し鋼の投入量は？
予熱が必要な場合、なぜ最低温度が必要なのか。 予熱温度 どうだろう？
答えてくれ： 脆化は溶接工程で容易に発生する。溶接中の熱サイクルは、熱影響部の強度と靭性を低下させる。
溶接プロセスの特徴： 通常、溶接後の熱処理は必要ない。多層プロセスが使用され、幅の狭い 溶接ビード が採用されている。
典型的な低炭素焼入焼戻し鋼の溶接入熱は、0.18% WC未満に制御する必要があり、冷却速度を速めるべきでない。WCが0.18%を超える場合は、入熱を減 らすために冷却速度を上げることができる。
溶接入熱は481 kJ/cm以下に抑える必要がある。許容溶接入熱量に達し、割れが避けられない場合は、予熱措置を講じる必要がある。
予熱温度が高すぎると、低温割れの発生を防ぐことができない。一方、800～500℃の間の冷却速度が、予熱温度よりも遅いと、冷間割れの発生を防ぐことができない。 臨界冷却速度 脆性混合構造の場合、熱影響部の靭性は低下する。
したがって、室温でも予熱温度の不必要な上昇を避けることが重要である。その結果、最低予熱温度というものが存在する。
鋼材の最大許容溶接入熱量を実験によって求め、最大入熱量での冷間割れ傾向から、予熱の要否と、予熱最高温度を含む予熱温度を決定する。
同銘柄の中炭素焼入れ焼戻し鋼と焼鈍鋼の溶接プロセスの違いは何ですか？なぜ中炭素焼入れ焼戻し鋼は、一般的に焼鈍状態では溶接されないのですか？
焼入れ・焼戻し状態で溶接する場合、遅れ割れを 防止し、熱影響部の硬化組織を除去するために、 適切な手順を踏むことが極めて重要である。これには、予熱、パス間温 度の管理、中間熱処理の実施、溶接後の適時の焼 戻しなどが含まれる。
熱効果の軟化を最小限に抑えるには、エネルギー密度と熱集中度の高い方法を採用し、溶接入熱をできるだけ小さくすることが推奨される。
アニール状態での溶接には、一般的な 溶接方法 を採用することができる。
材料を選択する際には、溶接金属と母材の焼入れ・ 焼戻し処理仕様の一貫性、および主合金の一貫 性を確保することが重要である。
焼入れ・焼戻しの場合、予熱温度と層間温度を高くすることで、処理前の割れを防ぐことができる。
中炭素焼入焼戻し鋼は焼入れ性が高く、硬化しやすいため、不適切な溶接を行うと、溶接部が損傷する可能性がある。 アニール クラックの発生が遅れる可能性がある。
通常、複雑な溶接工程が必要であり、予熱、後加熱、焼き戻し、溶接後の熱処理などの補助工程が、接合部の性能と寿命を確保するのに役立つ。
溶接プロセスに違いはあるのか？ 材料選択 低温度鋼を-40℃と常温で使用した場合？なぜですか？
答えてくれ： 低温鋼の溶接継手における低温脆化および熱割れを回避するためには、材料中の不純物元素の存在を最小限に抑えることが重要である。
溶接部の組成と組織を制御するには、微細なアシキュラー・フェライトと少量の合金炭化物を形成する適切な溶接材料を選択することが重要であり、これにより低温での一定のAK要件を確保することができる。
SMAW(被覆アーク溶接)を低温溶接で使用する場合、小さな線エネルギー溶接を使用することで、溶接部の過熱を防ぐことができる。 熱影響部 を低減し、粗大なMおよびWF (Weld Fracture)の形成を抑える。溶接ビードの過熱をさらに低減するために、 高速マルチパス溶接を適用することができる。
SAW（サブマージアーク溶接）プロセスでは、振動アーク溶接法を使用することで、柱状結晶の形成を防ぐことができる。
熱戦での強化方法と主な強化要素の違いは？ 圧延鋼 と焼ならし鋼の溶接性にはどのような違いがありますか？溶接プロセスを策定する際に注意すべき問題点は何か。
答え：熱間圧延鋼の強化方法は以下の通り：
(1) 固溶体強化：このプロセスにおける主な強化元素はMnとSiである。
(2) 細粒強化：このプロセスにおける主強化元素はNbとVである。
(3) 降水強化：このプロセスにおける主な強化元素はNbとVである。
焼ならし鋼の強化モード：
溶接性： ホット 圧延鋼 限られた数の合金元素を含み、炭素当量が低いため、低温割れの可能性が低くなる。
焼ならし鋼は合金元素を多く含み、焼入れ性を高め、低温割れの可能性を低減する。また、炭素量も少ない。
しかし、熱間圧延鋼を1200 ℃以上に加熱すると粗粒脆化が生じ、靭性が著しく低下する。
一方、同条件下では、焼ならし鋼の粗大粒領域のV析出物は主に固溶状態にあり、成長を抑制して組織を微細化する力が弱まる。その結果、粗大粒、上部ベイナイト、M-Aが出現し、靭性の低下と時効感受性の増大につながる。
溶接工程を計画する際には、材料組織、板厚、要求される 耐用性能、生産条件などの要因に基づいて溶接方法を 選択すべきである。
低炭素焼入れ焼戻し鋼と中炭素焼入れ焼戻し鋼は焼入れ焼戻し鋼に属する。溶接熱影響部の脆化メカニズムは同じですか？
なぜだろう？ 低炭素鋼の溶接 一方、同じ状態の中炭素鋼は溶接後の熱処理を必要とすることが多い。
答えてくれ： 低炭素焼入れ焼戻し鋼：T8/5が増加するサイクルを繰り返すと、低炭素焼入焼戻し鋼はオーステナイトの粗大化と上部ベイナイトおよびM-A成分の形成により脆くなる。
中炭素焼入れ焼戻し鋼：この 鋼種 は炭素含有量が高く、複数の合金元素を含むため、硬化傾向が強く、マルテンサイト変態温度が低く、自己焼戻しプロセスがない。
その結果、熱影響部での溶接は、かなりの量のM組織形成と潜在的な脆性を引き起こす可能性がある。
対照的に、低炭素焼入れ・焼戻し鋼は、一般的に 溶接中の入熱を中程度から低めにすることで効 果が得られるが、中炭素鋼の場合は、溶接中に高 い入熱を用い、溶接後に速やかに熱処理を行 うことで最良の結果が得られる。
パーライト耐熱鋼と低炭素焼入焼戻し鋼の溶接性の違いは何ですか？
パーライト耐熱鋼と強度鋼の溶接材料の選択原則の違いは何ですか？ なぜですか？
答えてくれ： 冷間亀裂はパーライト耐熱鋼と低炭素焼入れ焼戻し鋼の両方で発生する可能性がある。
熱影響部や再加熱クラックは、熱処理中や高温での長期使用中に硬化や脆化を起こす可能性がある。
しかし、低炭素焼入焼戻し鋼では、高ニッケル鋼や低マン ガン鋼で熱間割れが発生することがある。さらに、材料の不適切な選択は、パーライト系耐熱鋼の熱間割れにつながる可能性がある。
パールライト耐熱鋼を選択する際には、材料の強度だけでなく、高温でジョイントを使用する際の原則も考慮することが重要である。
パーライト耐熱鋼は高温で使用され、一定の強度要件を満たす必要があるため、溶接材料が乾燥していることを確認することも極めて重要である。
ステンレス鋼および耐熱鋼の溶接
いくつかのコンセプトがある：
クロム当量： ステンレス鋼の組成と構造の関係を図で示す。フェライトを形成する元素は、その影響度 を考慮してクロム (Cr) 元素の合計に変換される。この和はクロム当量と呼ばれ、クロムの係数は1である。
ニッケル相当： 同図では、オーステナイトを形成する元素が、その影響度を考慮してニッケル（Ni）元素の合計に変換されている。この合計はニッケル当量と呼ばれ、ニッケルの係数は1である。
4750°C 脆化： この形態の脆化は、高クロム フェライト系ステンレス鋼 は400℃から540℃の温度で長時間加熱される。最も敏感な温度が475℃前後であるため、4750℃脆性と呼ばれる。この温度では、鋼の強度と硬度は上昇するが、塑性と靭性は著しく低下する。
固化モード： 凝固プロセスは、結晶化から始まり、その後、γ相またはδ相で完結する。
応力腐食割れ： これは、材料の降伏点以下の弱い腐食媒質の中で、応力と腐食媒質の複合作用により形成される亀裂を指す。
σ 相脆化： σ相は脆く、硬く、非磁性の金属間化合物相で、複雑な組成の結晶構造を持つ。
粒界腐食: これは、粒界付近の選択的腐食を指す。
クロム欠乏のメカニズム： 炭素の過飽和固溶体は粒界まで拡散し、境界付近でクロムを含む炭化クロム（Cr23C16または（Fe，Cr）C6）を形成し、粒界に析出する。炭素の拡散速度はクロムよりもはるかに速いため、クロムが結晶内から粒界付近まで補足されるには遅すぎる。その結果、粒界に隣接する層のクロムの質量分率は12%未満となり、"クロム欠乏 "と呼ばれる。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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