中高炭素鋼とステンレスの溶接方法
【課題】 中高炭素鋼をステンレスに溶接した後、ビードに割れを発生させないこと。
【解決手段】 炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所でマルテンサイト組織を発生させないで中高炭素鋼とステンレスを溶接する。
【解決手段】 炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所でマルテンサイト組織を発生させないで中高炭素鋼とステンレスを溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中高炭素鋼とステンレスの溶接方法に係り、特にまず中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接技術により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことにより、ビードには割れが発生しない中高炭素鋼とステンレスの溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレスは優れた耐食性を有し、その主要な金属成分がクロムであり、クロムはステンレスが腐食しない主な成分である。典型的なステンレスに含有する他の主な金属成分はニッケル又はモリブデンなどである。延性および成形性を向上するために、殆んどのステンレスにはニッケルが添加された。
【０００３】
金相組織によって分類すると、ステンレスは、マルテンサイト系と、フェライト系と、オーステンアイト系とに分けられる。また、鉄鋼は炭素含有量によって、低炭素鋼と、中炭素鋼と、高炭素鋼とに分けられる。
【０００４】
溶接は、ガス溶接と、アーク溶接と、抵抗溶接となどに分けられるが、電子ビーム溶接は、高速で集中する電子をワークに衝撃することにより、鋼材を溶融して接合する方法である。目下、中高炭素鋼とステンレスの溶接方法には、電子ビーム溶接法が採用されておらず、それは中高炭素鋼の炭素含有量がより高く、且つ電子ビーム溶接技術が真空状態で急速に加熱して冷却する作用があるので、電子ビーム溶接装置により中高炭素鋼とステンレスを溶接するときにはマルテンサイト組織が発生する。マルテンサイト組織により、ビードには硬さが高くて応力集中現象が発生し、そのためにビードに割れが発生する。
【０００５】
図５に示すのは、一般の鋼材が溶接された後の製品の硬さ、残留応力と割れの関係図である。図５から明らかなように、鋼材の炭素含有量が高いほど、溶接した後の割れの危険性が高い。逆に、鋼材の炭素含有量が低いほど、溶接した後の割れの危険性が低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、ビードには割れが発生しない中高炭素鋼とステンレスの溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本願の発明は、炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことを特徴とする中高炭素鋼とステンレスの溶接方法であることを要旨としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る中高炭素鋼とステンレスの溶接方法によれば、中高炭素鋼をステンレスに溶接した後、ビードには割れが発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
まず、図１を参照する。図１は本発明に係るプロセスのフローチャートであり、それは、炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接する方法である。
【００１１】
また、炭素を遊離させる方式は、特定な雰囲気のなかで中高炭素鋼を加熱する方法であり、上記雰囲気は、酸化性ガスでもよいし、還元性ガスでもよいし、還元性ガスと酸化性ガスの混合ガスなどでもよい。また、酸化性ガスはエヤや水蒸気や二酸化炭素などであり、還元性ガスは水素ガスである。
【００１２】
中高炭素鋼の炭素含有量がより高いので、加熱されるときに、表面の鉄が酸化されるとともに、鋼材に含有する炭素も作用し、これにより、表面層にある炭素が減少して脱炭になる。すなわち、中高炭素鋼の周囲の酸素ガスが鋼材の内部に侵入して炭素を酸化させ、又は、中高炭素鋼に含有する炭素が表面まで拡散して雰囲気と作用して酸化炭素や二酸化炭素やメタンになって外部に排出することにより脱炭になる。また、酸化皮膜と脱炭は温度の上昇および時間の経過に従って成長し、かなりの厚さまで成長する。図２に示すのは、本発明に係る中高炭素鋼は酸化皮膜が発生し脱炭になる時の概略図であり、（ａ）は酸化された中高炭素鋼の断面図であり、中高炭素鋼の表面には酸化皮膜１が発生し、前記酸化皮膜１のベースには少量の酸素が溶解される。中高炭素鋼の炭素２の濃度は、ベースから表面まで徐々に減少し、酸化皮膜１と接触するベースには炭素２を殆んど含有しない。また、（ｂ）は中高炭素鋼のベースに各深さでの炭素含有量を示す概略図である。
【００１３】
また、図３に示すのは、脱炭になる前の中高炭素鋼の金相組織図である。図４に示すのは、脱炭になった後の中高炭素鋼の金相組織図である。図３と図４を参照すると、脱炭する前後の炭素含有量の差別を理解できる。
【００１４】
炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、これにより、電子ビーム溶接方法による急速な加熱および冷却をしても、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないので、ビードには割れが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るプロセスのフローチャートである。
【図２】本発明に係る中高炭素鋼は酸化皮膜が発生し脱炭になる時の概略図であり、（ａ）は酸化された中高炭素鋼の断面図であり、（ｂ）は中高炭素鋼のベースに各深さでの炭素含有量を示す概略図である。
【図３】脱炭になる前の中高炭素鋼の金相組織図である。
【図４】脱炭になった後の中高炭素鋼の金相組織図である。
【図５】一般の鋼材が溶接された後の製品の硬さ、残留応力と割れの関係図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 酸化皮膜
２ 炭素
【技術分野】
【０００１】
本発明は中高炭素鋼とステンレスの溶接方法に係り、特にまず中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接技術により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことにより、ビードには割れが発生しない中高炭素鋼とステンレスの溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレスは優れた耐食性を有し、その主要な金属成分がクロムであり、クロムはステンレスが腐食しない主な成分である。典型的なステンレスに含有する他の主な金属成分はニッケル又はモリブデンなどである。延性および成形性を向上するために、殆んどのステンレスにはニッケルが添加された。
【０００３】
金相組織によって分類すると、ステンレスは、マルテンサイト系と、フェライト系と、オーステンアイト系とに分けられる。また、鉄鋼は炭素含有量によって、低炭素鋼と、中炭素鋼と、高炭素鋼とに分けられる。
【０００４】
溶接は、ガス溶接と、アーク溶接と、抵抗溶接となどに分けられるが、電子ビーム溶接は、高速で集中する電子をワークに衝撃することにより、鋼材を溶融して接合する方法である。目下、中高炭素鋼とステンレスの溶接方法には、電子ビーム溶接法が採用されておらず、それは中高炭素鋼の炭素含有量がより高く、且つ電子ビーム溶接技術が真空状態で急速に加熱して冷却する作用があるので、電子ビーム溶接装置により中高炭素鋼とステンレスを溶接するときにはマルテンサイト組織が発生する。マルテンサイト組織により、ビードには硬さが高くて応力集中現象が発生し、そのためにビードに割れが発生する。
【０００５】
図５に示すのは、一般の鋼材が溶接された後の製品の硬さ、残留応力と割れの関係図である。図５から明らかなように、鋼材の炭素含有量が高いほど、溶接した後の割れの危険性が高い。逆に、鋼材の炭素含有量が低いほど、溶接した後の割れの危険性が低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、ビードには割れが発生しない中高炭素鋼とステンレスの溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本願の発明は、炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことを特徴とする中高炭素鋼とステンレスの溶接方法であることを要旨としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る中高炭素鋼とステンレスの溶接方法によれば、中高炭素鋼をステンレスに溶接した後、ビードには割れが発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
まず、図１を参照する。図１は本発明に係るプロセスのフローチャートであり、それは、炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接する方法である。
【００１１】
また、炭素を遊離させる方式は、特定な雰囲気のなかで中高炭素鋼を加熱する方法であり、上記雰囲気は、酸化性ガスでもよいし、還元性ガスでもよいし、還元性ガスと酸化性ガスの混合ガスなどでもよい。また、酸化性ガスはエヤや水蒸気や二酸化炭素などであり、還元性ガスは水素ガスである。
【００１２】
中高炭素鋼の炭素含有量がより高いので、加熱されるときに、表面の鉄が酸化されるとともに、鋼材に含有する炭素も作用し、これにより、表面層にある炭素が減少して脱炭になる。すなわち、中高炭素鋼の周囲の酸素ガスが鋼材の内部に侵入して炭素を酸化させ、又は、中高炭素鋼に含有する炭素が表面まで拡散して雰囲気と作用して酸化炭素や二酸化炭素やメタンになって外部に排出することにより脱炭になる。また、酸化皮膜と脱炭は温度の上昇および時間の経過に従って成長し、かなりの厚さまで成長する。図２に示すのは、本発明に係る中高炭素鋼は酸化皮膜が発生し脱炭になる時の概略図であり、（ａ）は酸化された中高炭素鋼の断面図であり、中高炭素鋼の表面には酸化皮膜１が発生し、前記酸化皮膜１のベースには少量の酸素が溶解される。中高炭素鋼の炭素２の濃度は、ベースから表面まで徐々に減少し、酸化皮膜１と接触するベースには炭素２を殆んど含有しない。また、（ｂ）は中高炭素鋼のベースに各深さでの炭素含有量を示す概略図である。
【００１３】
また、図３に示すのは、脱炭になる前の中高炭素鋼の金相組織図である。図４に示すのは、脱炭になった後の中高炭素鋼の金相組織図である。図３と図４を参照すると、脱炭する前後の炭素含有量の差別を理解できる。
【００１４】
炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、これにより、電子ビーム溶接方法による急速な加熱および冷却をしても、溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないので、ビードには割れが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るプロセスのフローチャートである。
【図２】本発明に係る中高炭素鋼は酸化皮膜が発生し脱炭になる時の概略図であり、（ａ）は酸化された中高炭素鋼の断面図であり、（ｂ）は中高炭素鋼のベースに各深さでの炭素含有量を示す概略図である。
【図３】脱炭になる前の中高炭素鋼の金相組織図である。
【図４】脱炭になった後の中高炭素鋼の金相組織図である。
【図５】一般の鋼材が溶接された後の製品の硬さ、残留応力と割れの関係図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ 酸化皮膜
２ 炭素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、
電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、
溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことを特徴とする、
中高炭素鋼とステンレスの溶接方法。
【請求項１】
炭素を遊離させる方式により中高炭素鋼の表面を脱炭して、
電子ビーム溶接方法により中高炭素鋼をステンレスに溶接し、
溶接箇所ではマルテンサイト組織が発生しないことを特徴とする、
中高炭素鋼とステンレスの溶接方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１７５４６７（Ｐ２００６−１７５４６７Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７０１４４（Ｐ２００４−３７０１４４）
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（５０４４６９８０２）和大工業股▲分▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（５０４４６９８０２）和大工業股▲分▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
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