一般的な金属材料の溶接特性 [炭素鋼]

レーザー溶接は様々な材料の溶接に適しています。レーザーは高い出力密度と高い溶接速度を特徴としており、レーザー溶接部と熱影響部が非常に小さくなります。溶接部の化学組成は、溶接構造の様々な要件に応じて調整でき、溶接条件を制御することで最適な溶接性能が得られます。

炭素鋼

低炭素鋼と低合金鋼は溶接性に優れていますが、レーザー溶接を使用する場合は、材料の炭素含有量（炭素当量 C）が 0.25% を超えてはなりません。

炭素当量の計算式：

C=C%+Mn/6%+Ni/15%+Cr/13%+Cu/13%+Mo/4%

炭素当量が0.3%を超える材料では、溶接冷間割れの発生傾向が増大します。設計において溶接部の一定の収縮率を考慮することは、溶接部および熱影響部の残留応力および割れ発生傾向の低減に役立ちます。炭素当量が0.3%を超える材料と炭素当量が0.3%未満の材料を溶接する場合、バイアス溶接はマルテンサイト変態を抑制し、割れ発生を低減するのに効果的です。材料の炭素当量が0.3%を超える場合は、焼入れ速度を低下させることでも割れ発生傾向を低減できます。

亜鉛めっき鋼板の場合、亜鉛の蒸発温度（903℃）は鋼板の融点（1535℃）よりもはるかに低いため、溶接工程における亜鉛の蒸発によって溶接部に深刻な気孔が発生し、レーザー溶接、特に貫通溶接の適用が困難です。現在、上下の材料の間に0.1mmの隙間を設け、そこから亜鉛蒸気を排出する実験が行われていますが、実際の生産工程ではこの隙間を操作することが困難です。

硫黄とリンの含有量は溶接割れに一定の影響を与えます。硫黄含有量が0.04%を超える鋼材、またはリン含有量が0.04%を超える鋼材は、レーザー溶接中に割れが発生しやすくなります。

炭素鋼の表面は炭素含有量が高いため、凝固割れやひび割れが発生しやすい。炭素層のため、通常はレーザー溶接には適していません。