活性ガス酸素含有量

物理化学的作用メカニズム

酸素は表面活性である：溶融鋼の表面張力を下げる。これにより溶融池の濡れ性が良くなり、平坦に流れる。アークは安定して燃え、溶滴移行は細粒化する。同時に酸素は鉄、マンガン、ケイ素と反応して酸化物を形成する。これらの酸化物はスラグとして浮上するか、介在物として組織に残る。余剰酸素は炭素と反応してCOガスを生成し、気孔を引き起こすことがある。

溶接における冶金学的関連性とリスク

酸素が少なすぎる（1 %未満）と濡れ性が悪化し、スパッタが多発し、アークが不安定になる。酸素が多すぎる（8 %超）とマンガンやケイ素などの合金元素が酸化される。ビードは靭性を失い、脆くなり、気孔や高温割れを起こしやすくなる。溶接ビードには強い焼け色が現れ、機械的品質値が低下する。

現場実務と指示

非合金鋼および低合金鋼では、Ar-CO₂混合ガス中の酸素比率は2–5 %が一般的である。厚板やスプレーアークでは、比率は8 %まで上がることがある。十分な脱酸剤（Mn、Si）を含む溶加材を使用すること。ガス組成は流量計で確認し、決して自分で混合しないこと。8 % O₂を超えないこと。さもないとシャルピー衝撃値が大幅に低下する。CrNiなどの高合金鋼では、O₂比率は最大2 %であるか、CO₂入りの純Arを使用する。