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。レーザーの高い出力密度と高速溶接速度により、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求に応じて調整でき、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

低炭素鋼および低合金鋼は溶接性に優れているが、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%を超えてはならない。

炭素換算量の計算式：

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

炭素当量0.3%を超える材料では、溶接時の低温割れ傾向が高まります。設計において溶接部の収縮を考慮することで、溶接部および熱影響部の残留応力と割れ傾向を低減できます。炭素当量0.3%を超える材料と炭素当量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、割れの発生を低減するのに有効です。材料の炭素当量が0.3%を超える場合は、焼入れ速度を遅くすることでも割れ傾向を低減できます。

亜鉛メッキ鋼板の場合、亜鉛の蒸発温度（903℃）は鋼の融点（1535℃）よりもはるかに低いため、溶接工程で亜鉛が蒸発すると溶接部に深刻な気孔が発生し、レーザー溶接、特に完全溶接は困難です。現在、上下の材料間に0.1mmの隙間を設けて、その隙間から亜鉛蒸気を放出させる実験が行われていますが、実際の生産現場でこの隙間を適切に操作することは困難です。

硫黄とリンの含有量は溶接割れに一定の影響を与える。硫黄含有量が0.04%以上、またはリン含有量が0.04%以上の鋼材は、レーザー溶接中に割れが発生しやすい。

炭素鋼の表面は、表面炭素含有量が高いため、凝固割れや亀裂が発生しやすい。炭素層は、通常、レーザー溶接には適さない。