鍛造溶接における炭素含有量の影響

鋼中の炭素含有量は、鍛造材料の溶接性に影響を与える最も重要な要素の 1 つです。鉄と炭素の組み合わせである鋼には、さまざまな炭素含有量レベルがあり、強度、硬度、延性などの機械的特性に直接影響します。溶接鍛造品の場合、溶接接合部の完全性と品質を確保するには、炭素含有量と溶接性能の関係を理解することが重要です。

通常、炭素含有量が 0.30% 未満の低炭素鋼は、最も溶接可能な材料です。これらの鋼は優れた延性と展性を示し、幅広い溶接用途に最適です。炭素含有量が低いため、溶接中および溶接後の熱影響部 (HAZ) での亀裂のリスクが軽減されます。これは、炭素レベルが低いと焼入れ性が低くなり、溶接領域で問題となる可能性があるマルテンサイトなどの脆い微細構造が材料で形成される可能性が低くなるためです。したがって、炭素含有量が低い鍛造品は、溶接プロセス中に亀裂や歪みに関連する問題が少なくなる傾向があります。

対照的に、炭素含有量が増加すると、鋼の溶接性が低下します。炭素含有量が 0.30% ～ 0.60% の範囲の中炭素鋼は、低炭素鋼に比べて強度と硬度が高くなりますが、溶接時のリスクが高くなります。炭素含有量が高くなると焼入れ性が向上し、HAZ にマルテンサイト構造が形成される可能性が高くなります。これらの微細構造はより硬く、より脆いため、特に応力や衝撃が加わった場合に亀裂が発生する可能性が高くなります。これらの問題を防ぐために、中炭素鋼鍛造品を溶接する場合には、予熱や溶接後の熱処理などの特別な注意が必要になることがよくあります。

炭素を 0.60% 以上含む高炭素鋼は、溶接において最大の課題となります。炭素含有量が高いと鋼の硬度と脆さが大幅に増加し、溶接プロセス中に亀裂が発生しやすくなります。場合によっては、高炭素鋼には特殊な溶接技術が必要な場合や、プロセスを大幅に変更しないと溶接にまったく適さない場合があります。高炭素鋼鍛造品の脆性破壊を回避するには、予熱、パス間温度制御、溶接後の熱処理が重要です。

要約すると、鋼の炭素含有量は、鍛造部品の溶接の成功を決定する上で極めて重要な役割を果たします。低炭素鋼は最も溶接しやすいのに対し、中炭素鋼と高炭素鋼では、亀裂などの欠陥を防ぐために溶接パラメータをより慎重に制御する必要があります。炭素含有量を理解し、適切な溶接手順を選択することは、さまざまな産業用途で溶接鍛造品の耐久性と性能を確保するために不可欠です。