JP2009543699A5

JP2009543699A5 -

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Publication number: JP2009543699A5
Application number: JP2009520971A
Authority: JP
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2027-07-18

Description

微細構造のスケール減少の他に、析出物の体積分率は、一般に、従来の取組み方により得ることができない高い水準にまで増加し得る。例えば、事例により示され得るように、様々な高体積分率の、硬質なホウ化物、炭化物及び／又はホウ炭化物の析出物を、硬質相が１５％より多く少なくとも７５％以下である範囲で、溶接中に析出させることができる。従来のＰＴＡ硬化肉盛マクロ複合体粉末の中においては、硬質金属とバインダーは、いかなる比率でも容易に混合され得るが、不十分な濡れ及び脆性の問題のため、一般に、６５％以下だけの硬質金属が用いられ得る。コアードワイヤにおいては、体積の制限のため、金属ワイヤの芯の中央にまで組み入れられ得る硬質相はより少ない。例えば、０．０１インチから０．５インチの範囲で金属のコアードワイヤを作製する際の最大充填比率は、一般に、３５％、４０％及び４５％であり、それぞれ、０．０４５”、１／１６”及び７／６４”等、その範囲の全ての値及び増分を含む。

本明細書における合金は、より高い溶接速度（すなわち、ワイヤ供給溶接におけるインチ毎分（ＩＰＭ）、又は粉末供給系におけるポンド毎時（ポンド／時間，ｌｂ／ｈｒ））で利用され得る。従来のマクロ複合体肉盛溶接部材料の中において、複合体混合物の中に加えられる硬質微粒子は、しばしば、分解され、完全若しくは部分的に溶解され、及び／又はより脆い若しくは柔軟である劣った相の二次的な析出を引き起こすことがあるので、付着速度がより速いときには、問題が生じ得るより高い入熱が必要となることがある。目下意図された合金の配合において、硬質の粒子は、凝固する間に形成されることがあり、したがって、これらの点は問題を引き起こさないことがある。

３．５及び１８．０ポンド／時間の合金５のＰＴＡＷ試料のＳＥＭ後方散乱電子顕微鏡写真を、図６ａ、６ｂ、７ａ及び７ｂに示す。図６ａ及び６ｂは、ａ）低倍率及びｂ）高倍率での、３．５ポンド／時間で溶接した合金５のＰＴＡＷ試料のＳＥＭ後方散乱電子顕微鏡写真を図解する。図７ａ、７ｂは、ａ）低倍率及びｂ）高倍率での、１８．０ポンド／時間で溶接した合金５のＰＴＡＷ試料のＳＥＭ後方散乱電子顕微鏡写真を図解する。これらの図において、立方晶の、正方晶の及び不規則な形状を含む様々な形状である一連の炭化物及びホウ化物の析出物を見出すことができる。形成された様々な相の限定的なＥＤＳ調査により、これらの相の多くが、ホウ素及び炭素の両方を含有することが示され、それらは、明確な複合的なホウ化物又は炭化物というより、複合ホウ炭化物の相と考えられ得ることが示されることに注意されたい。これらのホウ炭化物の相のスケールは様々であるが、一般に、幅２から１０μｍ、長さ１０から６０μｍの大きく主要な長方状の相、２から１０μｍ大の中位の立方状、及び３００ｎｍから１０００ｎｍ大の小さな二次析出物の、３種類の大きさであることが見出される。

合金５のＧＭＡＷ試料のための倍率の範囲でのＳＥＭ後方散乱電子顕微鏡写真を、図１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄに示す。これらの図においては、立方晶の、正方晶の及び不規則な形状を含む様々な形状である一連の炭化物及びホウ化物の析出物を見出すことができる。形成された様々な相の限定的なＥＤＳ調査により、これらの相の多くが、ホウ素及び炭素の両方を含有することが示され、それらは、明確な複合ホウ化物又は炭化物ではなく、複合ホウ炭化物の相と考えるのが最も良いかもしれないことが示されることに注意されたい。これらのホウ炭化物の相のスケールは様々であるが、一般に、幅５から２０μｍ、長さ５０から１７５μｍの大きく主要な長方状の相、１０から２０μｍ大の中位の立方状、及び５００ｎｍから１．５μｍ大の小さな二次析出物の、３種類の大きさで見出される。

Claims

鉄及びマンガンを含むベース金属４４．２から５５．４原子％と、
ホウ素、炭素、ケイ素及びそれらの組み合わせの群から選択される格子間元素２０．２から３９．３原子％と、
クロム、モリブデン、タングステン及びそれらの組み合わせの群から選択される遷移金属１３．３から２０．５原子％と、並びに
ニオブ３．２から４．４原子％と、
を含む、基板表面に堆積される組成物を備え、
前記組成物がＲｃ６４以上の溶接堆積物の硬度を有し、また前記基板表面の２５０ミクロン以内で最大の硬度を示し、前記組成物はホウ炭化物の相を含むα−Ｆｅ及び／又はγ−Ｆｅの延性マトリックスを形成し、１５％より多く少なくとも７５％以下の前記ホウ炭化物析出物の体積分率を有し、前記析出物相が４００ｎｍから２５μｍの範囲の粒径を示し、さらに前記ホウ炭化物相が、
（１）幅５μｍから２０μｍ、長さ５０から１７５μｍの長方状の相、
（２）幅２μｍから１０μｍ、長さ１０から６０μｍの長方状の相、
（３）２μｍから１０μｍのサイズの立方状の相、
（４）１０μｍから２０μｍのサイズの立方状の相、
の１つ以上を有するサイズ範囲にある、金属合金組成物。
前記組成物は、粉末を含み、前記粉末の少なくとも５０％が、１５から２５０μｍの範囲の粒子サイズを有する、請求項１に記載の金属合金組成物。
前記組成物は、０．０１から０．５インチの範囲の直径を有するコアードワイヤの形をとる、請求項１に記載の金属合金組成物。
前記組成物は、０．０１から０．５インチの範囲の直径を有する棒電極の形をとる、請求項１に記載の金属合金組成物。
前記組成物を基板に付着させたときに、前記組成物が、０．２０ｇ未満のＡＳＴＭＧ６５ＰｒｏｃｅｄｕｒｅＡ（６０００サイクル）の重量減少を有する、請求項１に記載の金属合金組成物。
基板に付着させたときに、前記組成物は、Ｒｃ６８以上の溶接堆積物の硬度を有する、請求項１に記載の金属合金組成物。
基板に付着させたときに、０．０８ｇ未満のＡＳＴＭＧ６５ＰｒｏｃｅｄｕｒｅＡ（６０００サイクル）の重量減少を有する、請求項５に記載の金属合金組成物。
鉄及びマンガンを含むベース金属４４．２から５５．４原子％と、
ホウ素、炭素、ケイ素及びそれらの組み合わせの群から選択される格子間元素２０．２から３９．３原子％と、
クロム、モリブデン、タングステン及びそれらの組み合わせの群から選択される遷移金属１３．３から２０．５原子％と、並びに
ニオブ３．２から４．４原子％と、を含む組成物を提供するステップと、
前記組成物を噴霧することによって、前記組成物を粉末に形成するステップであって、前記粉末が、１５μｍから２５０μｍの範囲の粒子サイズを有する、ステップと、
噴霧された前記組成物を基板上に溶接するステップであって、その組成が凝固点を有し、かつ前記凝固点を超えて前記組成の温度を下げて液体の形を維持することにより過冷却する状況で、析出相を含んだ実質的なガラス組成を形成するステップと
を含み、
前記組成物を基板に付着させたときに、前記組成物がＲｃ６４以上の溶接堆積物の硬度を有し、また前記基板表面の２５０ミクロン以内で最大の硬度を示し、前記組成物はホウ炭化物の相を含むα−Ｆｅ及び／又はγ−Ｆｅの延性マトリックスを形成し、１５％より多く少なくとも７５％以下の前記ホウ炭化物析出物の体積分率を有し、前記析出物相が４００ｎｍから２５μｍの範囲の粒径を示し、さらに前記ホウ炭化物相が、
（１）幅５μｍから２０μｍ、長さ５０から１７５μｍの長方状の相、
（２）幅２μｍから１０μｍ、長さ１０から６０μｍの長方状の相、
（３）２μｍから１０μｍのサイズの立方状の相、
（４）１０μｍから２０μｍのサイズの立方状の相、
の１つ以上を有するサイズ範囲にある、基板の硬化肉盛方法。
前記組成物を、０．０１インチから０．５０インチの範囲の直径を有するコアードワイヤの形にするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記組成物を、０．０１インチから０．５０インチの範囲の直径を有する棒電極の形にするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記溶接が、レーザー溶接、移行性プラズマアーク溶接（ＰＴＡＷ）、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）、金属不活性ガス溶接（ＭＩＧ）、サブマージアーク溶接、オープンアーク溶接、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）、手棒溶接及びそれらの組み合わせからなる群から選択される工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。