JP2019111573A - Die repair weld material - Google Patents

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Abstract

To provide a die repair weld material spreadable easily on the mold surface.SOLUTION: A die repair weld material contains, in terms of mass%, 0.20%≤C≤0.25%, 0.05%≤Si≤0.15%, 0.75%≤Mn≤0.95%, 5.70%≤Cr≤6.00%, 2.40%≤Mo≤2.60%, 0.60%≤V≤0.70%, and having a residue comprising Fe and inevitable impurities. Preferably, a melting point of the die repair weld material is 1,700°C or lower. More preferably, at a room temperature, hardness of a weld zone is 45 HRC or more, and a thermal conductivity is 25 W/(m K) or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金型補修溶接材料に関し、さらに詳しくは、工具鋼よりなる金型を補修溶接するための金型補修溶接材料に関する。   The present invention relates to a mold repair welding material, and more particularly to a mold repair welding material for repair welding a mold made of tool steel.

金属材料の成形に用いられる金型において、金型の使用に伴って、金型に損傷が生じると、その損傷部が、以降の成形に影響を与えることになる。例えば、金属材料のダイカスト成形に用いられる金型においては、金型への高温の溶湯の射出と冷却とが繰り返され、金型に、ヒートチェックによる亀裂や割れ等の損傷が生じる。金型表面にこのような損傷が生じると、その損傷が製品に転写されてしまう。そこで、金型の損傷箇所を取り除いた後、その箇所を埋めるようにして、補修溶接が行われる。   In a mold used for forming a metal material, if the mold is damaged due to the use of the mold, the damaged portion will affect the subsequent forming. For example, in a mold used for die casting of a metal material, injection and cooling of a high-temperature molten metal into the mold are repeated, and damage such as cracking or cracking occurs in the mold due to heat check. Such damage to the mold surface can be transferred to the product. Therefore, after removing the damaged part of the mold, repair welding is performed so as to fill the part.

ダイカスト成形用の金型の補修溶接に用いる金型補修溶接材料が、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1においては、金型補修溶接材料の成分組成の調整により、金型の耐ヒートチェック性及び金型の寿命を確保しつつ、溶接材料の積層性を向上させることを図っている。溶接材料の積層性を向上させることで、溶接時に溶接材料が金型表面で広がり過ぎることがなく、溶接材料の厚さを確保し得るとされている。   For example, Patent Document 1 discloses a mold repair welding material used for repair welding of a die for die casting. In patent document 1, it is aiming at improving the lamination | stacking property of a welding material, ensuring the heat check resistance of a metal mold | die, and the lifetime of a metal mold | die by adjustment of the component composition of a metal mold repair welding material. By improving the laminating property of the welding material, it is believed that the welding material can be secured to the thickness of the welding material without excessively spreading on the mold surface at the time of welding.

特開2017−24053号公報JP 2017-24053 A

上記特許文献1に開示される材料のように、金型補修溶接材料が高い積層性を有するということは、金型補修溶接材料が金型表面であまり広がらずに、高く盛り上がった状態を保持することを意味する。しかし、金型の表面の広い範囲に損傷が生じた場合や、長い亀裂が生じた場合等には、広い面積に対して補修溶接を施す必要がある。そのような場合において、金型補修溶接材料が金型表面で広がりにくいと、補修溶接を多数の箇所において行うことや、1箇所ごとの補修溶接を多数回繰り返して行うことが必要となる。すると、補修溶接に長い時間を要することになる。特に、多数の金型に対して連続して補修溶接を行う場合には、各金型の補修溶接を短時間で完了することができず、補修溶接作業の稼働率を高めることが難しくなる。これらの場合において、必要な面積の補修溶接を、少ない溶接回数で完了することができるように、金型表面で広がりやすい金型補修溶接材料を用いることが望まれる。   As in the material disclosed in Patent Document 1 above, the fact that the mold repair welding material has a high laminating property keeps the mold repair weld material in a highly raised state without spreading too much on the mold surface. It means that. However, if there is damage to a wide area of the surface of the mold, or if a long crack occurs, etc., it is necessary to repair and repair the large area. In such a case, if it is difficult for the mold repair welding material to spread on the mold surface, it is necessary to carry out the repair welding at a large number of locations and to repeat the repair welding for each location a number of times. Then, repair welding will take a long time. In particular, when repair welding is continuously performed on a large number of dies, the repair welding of the dies can not be completed in a short time, and it becomes difficult to increase the operation rate of the repair welding operation. In these cases, it is desirable to use a mold repair weld material that tends to spread on the mold surface so that repair welding of the required area can be completed with a reduced number of welds.

本発明が解決しようとする課題は、金型表面で広がりやすい金型補修溶接材料を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a mold repair welding material which is easy to spread on the mold surface.

上記課題を解決するために、本発明にかかる金型補修溶接材料は、質量%で、0.20%≦C≦0.25%、0.05%≦Si≦0.15%、0.75%≦Mn≦0.95%、5.70%≦Cr≦6.00%、2.40%≦Mo≦2.60%、0.60%≦V≦0.70%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、というものである。   In order to solve the above problems, the mold repair welding material according to the present invention is, by mass%, 0.20% ≦ C ≦ 0.25%, 0.05% ≦ Si ≦ 0.15%, 0.75 % ≦ Mn ≦ 0.95%, 5.70% ≦ Cr ≦ 6.00%, 2.40% ≦ Mo ≦ 2.60%, 0.60% ≦ V ≦ 0.70%, the balance being It consists of Fe and unavoidable impurities.

ここで、上記金型補修溶接材料において、融点が、1700℃以下であるとよい。   Here, in the mold repair welding material, the melting point is preferably 1700 ° C. or less.

溶接部の硬さが、室温にて、45HRC以上であるとよい。   The hardness of the welded portion may be 45 HRC or more at room temperature.

溶接部の熱伝導率が、室温にて、25W/(m・K)以上であるとよい。   The thermal conductivity of the welded portion may be 25 W / (m · K) or more at room temperature.

3パス5層の肉盛溶接によって形成した溶接部において、幅Wに対する高さHの比H/Wが、0.28以下であるとよい。   The ratio H / W of the height H to the width W may be 0.28 or less in a weld formed by three-pass five-layer welding.

上記金型補修溶接材料において、質量%で、Ni≦0.25%、Cu≦0.25%、Al≦0.030%であるとよい。   In the mold repair welding material, it is preferable that Ni ≦ 0.25%, Cu ≦ 0.25%, Al ≦ 0.030% in mass%.

上記金型補修溶接材料において、質量%で、N≦0.020%、O≦0.0015%、P≦0.030%、S≦0.010%であるとよい。   It is good in the said mold repair welding material that it is N <= 0.020%, O <= 0.0015%, P <= 0.030%, S <= 0.010% in mass%.

上記発明にかかる金型補修溶接材料によると、特にCrの含有量が調整されていることにより、補修溶接に用いられた際に、溶融された補修溶接材料が、高い流動性を有し、金型表面でよく広がる。その結果、1パスの溶接で、広い溶接面積を確保することができ、大面積にわたる補修溶接であっても、少ない溶接回数で完了することが可能となる。金型表面に対する金型補修溶接材料の密着性も高くなる。また、上記発明にかかる金型補修溶接材料は、高い硬度と熱伝導率を有する溶接部を形成しやすいため、溶接部の耐ヒートチェック性にも優れたものとなる。   According to the mold repair weld material according to the above invention, the molten repair weld material has high fluidity when it is used for repair welding, particularly by adjusting the content of Cr, and gold Spread well on the mold surface. As a result, in one pass welding, a large welding area can be secured, and even in the case of repair welding over a large area, it can be completed with a small number of weldings. The adhesion of the mold repair welding material to the mold surface is also enhanced. In addition, since the mold repair welding material according to the above-described invention can easily form a weld having high hardness and thermal conductivity, the heat check resistance of the weld is also excellent.

ここで、上記金型補修溶接材料において、融点が、1700℃以下である場合には、融点が十分に低いことにより、補修溶接時に溶融された金型補修溶接材料が、凝固するまでの間に、高い流動性を有する状態で金型表面を広がりやすい。よって、大面積にわたる補修溶接に好適に用いることができる。   Here, in the above-mentioned mold repair welding material, when the melting point is 1700 ° C. or less, the melting point is sufficiently low, so that the mold repair welding material melted at the time of repair welding is solidified until it solidifies. , It is easy to spread the mold surface in the state of having high fluidity. Therefore, it can be used suitably for repair welding over a large area.

溶接部の硬さが、室温にて、45HRC以上である場合には、溶接部において、金型として要求される硬さを担保しやすい。また、補修溶接後の金型において、高い耐ヒートチェック性を確保することができる。   When the hardness of the weld is 45 HRC or more at room temperature, the hardness required as a mold can be easily secured in the weld. Moreover, in the metal mold | die after repair welding, high heat check resistance is securable.

溶接部の熱伝導率が、室温にて、25W/(m・K)以上である場合には、溶接部が十分に高い熱伝導率を有することで、補修溶接後の金型において、高い耐ヒートチェック性を確保することができる。   When the thermal conductivity of the weld is 25 W / (m · K) or more at room temperature, the weld has a sufficiently high thermal conductivity, so that the mold after repair welding has high resistance Heat check performance can be secured.

3パス5層の肉盛溶接によって形成した溶接部において、幅Wに対する高さHの比H/Wが、0.28以下である場合には、溶接部の高さに対して幅が広いことになり、溶融された補修溶接材料が金型表面でよく広がっていることの指標となる。   When the ratio H / W of height H to width W is 0.28 or less in a weld formed by three-pass five-layer welding, the width is wider than the height of the weld It becomes an indicator that molten repair welding material spreads well on the mold surface.

上記金型補修溶接材料において、質量%で、Ni≦0.25%、Cu≦0.25%、Al≦0.030%である場合には、金型補修溶接材料の広がりやすさの低下や、溶接部の熱伝導率の低下等、これらの元素による金型補修溶接材料の特性への影響を、小さく抑えることができる。   In the above-mentioned mold repair welding material, in the case of Ni ≦ 0.25%, Cu ≦ 0.25%, Al ≦ 0.030% by mass%, the spreadability of the mold repair welding material is lowered or The effects of these elements on the properties of the mold repair weld material, such as a decrease in the thermal conductivity of the weld, can be suppressed to a low level.

上記金型補修溶接材料において、質量%で、N≦0.020%、O≦0.0015%、P≦0.030%、S≦0.010%である場合には、溶接部における溶接欠陥の生成や化合物の形成等、これらの元素による金型補修溶接材料の特性への影響を、小さく抑えることができる。   In the above-mentioned mold repair welding material, when it is N ≦ 0.020%, O ≦ 0.0015%, P ≦ 0.030%, S ≦ 0.010% by mass%, weld defects in the weld zone The effects of these elements on the properties of the mold repair weld material, such as the formation of the compound and the formation of the compound, can be suppressed to a low level.

金型補修溶接材料におけるCr含有量と融点との関係を示す試験結果である。It is a test result which shows the relationship between Cr content and melting | fusing point in a metal mold repair welding material. 金型補修溶接材料における融点と溶接部の高さとの関係を示す試験結果である。It is a test result which shows the relationship between melting | fusing point and the height of a welding part in a mold repair welding material.

以下、本発明の一実施形態にかかる金型補修溶接材料について、詳細に説明する。本実施形態にかかる金型補修溶接材料は、ダイカスト用金型をはじめとする金型を、溶接によって補修するための材料であり、以下のような成分組成と特性を有する。   Hereinafter, a mold repair welding material according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The mold repair / welding material according to the present embodiment is a material for repairing a mold including a die for a die by welding, and has the following component composition and characteristics.

本明細書において、金型補修溶接材料を用いて形成される溶接部や金型母材について記載される熱伝導率や硬さ等の物性値は、室温における値とする。また、溶接部についてのそれらの物性値は、溶接ままの状態(溶接を行ったまま、熱処理等、他の処理を施していない状態)で得られる値とする。溶接部の物性は、実際に金型補修溶接材料を用いて金型を補修する際の溶接条件を模擬して作製した溶接部に対して評価すればよく、例えば、TIG溶接を用いた肉盛溶接によって作製した溶接部を用いることが好ましい。また、溶接部の表面に形成された酸化物や窒化物によって、溶接部を構成する金属材料に対して、正確な物性の評価を行いにくい場合には、適宜、研削等によって、溶接部表面の組織を除去してから、評価を行えばよい。   In the present specification, physical property values such as thermal conductivity and hardness described for welds and mold base materials formed using a mold repair welding material are values at room temperature. In addition, the physical property values of the welded portion are values obtained in the as-welded state (the state in which other treatments such as heat treatment and the like are not performed while the welding is performed). The physical properties of the weld may be evaluated on the weld produced by simulating the welding conditions at the time of repairing the mold using the mold repair welding material, for example, overlaying using TIG welding It is preferable to use a weld produced by welding. In addition, when it is difficult to accurately evaluate the physical properties of the metal material that constitutes the weld by the oxide or nitride formed on the surface of the weld, the surface of the weld is appropriately ground or the like. Evaluation should be performed after removing tissue.

<金型補修溶接材料の成分組成>
本実施形態にかかる金型補修溶接材料(以下、単に補修溶接材料と称する場合がある)は、C、Si、Mn、Cr、Mo、Vを必須元素として含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。以下、各成分元素の含有量の単位は、質量%である。
<Component composition of mold repair welding material>
The mold repair welding material (hereinafter sometimes referred to simply as repair welding material) according to the present embodiment contains C, Si, Mn, Cr, Mo, and V as essential elements, and the balance is Fe and unavoidable impurities. It consists of Hereinafter, the unit of content of each component element is mass%.

(1)0.20%≦C≦0.25%
Cの含有量は、補修溶接材料の硬さに大きく影響し、含有量が多いほど、硬さが高くなる。Cの含有量を0.20%以上とすれば、ダイカスト用金型をはじめ、金属材料の成形に用いられる金型に対して一般に要求される、溶接ままの状態で45HRC以上のような高硬度を、本補修溶接材料を用いて形成した溶接部において、得やすくなる。溶接部が45HRCのように高い硬さを有することで、溶接部の耐ヒートチェック性も高くなる。
(1) 0.20% ≦ C ≦ 0.25%
The content of C greatly affects the hardness of the repair welding material, and the higher the content, the higher the hardness. If the content of C is 0.20% or more, high hardness such as 45 HRC or more in the as-welded state generally required for dies used for molding of metal materials such as die casting dies. In the weld formed by using the present repair welding material. When the weld has high hardness such as 45 HRC, the heat check resistance of the weld also becomes high.

一方、Cの含有量を多くしすぎても、溶接部の硬さを向上させる効果が飽和してしまう。また、溶接部の熱伝導率が低くなってしまう。炭化物の増加による補修溶接材料の特性の劣化も懸念される。これらの観点から、Cの含有量は、0.25%以下とされる。これにより、溶接ままの状態で25W/(m・K)以上のように、高い熱伝導率が得られやすい。溶接部が25W/(m・K)以上のように高い熱伝導率を有することで、溶接部の耐ヒートチェック性が高くなる。   On the other hand, even if the content of C is too large, the effect of improving the hardness of the welded portion is saturated. In addition, the thermal conductivity of the welded portion is lowered. There is also a concern about deterioration of the properties of the repair weld material due to the increase of carbides. From these viewpoints, the content of C is set to 0.25% or less. Thereby, it is easy to obtain high thermal conductivity like 25 W / (m · K) or more in the as-welded state. When the welded portion has a high thermal conductivity such as 25 W / (m · K) or more, the heat check resistance of the welded portion is enhanced.

(2)0.05%≦Si≦0.15%
Siの含有量が多くなると、補修溶接材料の熱伝導率が低下してしまう。よって、補修溶接材料において、熱伝導率を向上させる観点から、Siの含有量は少ない方が好ましく、0.15%以下に制限される。
(2) 0.05% ≦ Si ≦ 0.15%
When the content of Si increases, the thermal conductivity of the repair welding material decreases. Therefore, in the repair welding material, from the viewpoint of improving the thermal conductivity, the content of Si is preferably small, and is limited to 0.15% or less.

熱伝導率向上等の観点から、Siの含有量は少ないほど好ましいが、Siは、鋼材の製造工程において、成分調整や精錬のために、不可避的に含有される元素である。補修溶接材料におけるSiの含有量を0.05%未満とすることは、工業的に非常に困難であるため、Siの含有量は、0.05%以上とされる。   The content of Si is preferably as small as possible from the viewpoint of improving the thermal conductivity and the like, but Si is an element that is inevitably contained for component adjustment and refining in the manufacturing process of steel materials. Since it is very difficult industrially to make content of Si in a repair welding material less than 0.05%, content of Si is made into 0.05% or more.

(3)0.75%≦Mn≦0.95%
Mnを含有させることで、補修溶接材料の焼入れ性が向上される。焼入れを経た補修溶接材料を用いて形成した溶接部において、溶接ままの状態で45HRC以上のような硬さを得る観点から、Mnの含有量は0.75%以上とされる。
(3) 0.75% ≦ Mn ≦ 0.95%
By including Mn, the hardenability of the repair welding material is improved. In the welded portion formed using the repair weld material that has undergone hardening, the content of Mn is set to 0.75% or more from the viewpoint of obtaining a hardness such as 45 HRC or more in the as-welded state.

一方、Mnを多量に含有させすぎると、補修溶接材料の熱伝導率が低下してしまう。高い熱伝導率を確保する観点から、Mnの含有量は、0.95%以下とされる。   On the other hand, if too much Mn is contained, the thermal conductivity of the repair welding material is lowered. From the viewpoint of securing a high thermal conductivity, the content of Mn is made 0.95% or less.

(4)5.70%≦Cr≦6.00%
Crの含有量は、補修溶接材料の融点に大きく影響する。後の実施例に示すように、概ねCrの含有量が5.7%未満の領域では、Crの含有量が少なくなるほど、融点が高くなる傾向がある。補修溶接材料の融点が高くなると、溶融された補修溶接材料が広がりにくくなる。そこで、融点を低く抑え、補修溶接材料の広がりやすさを確保する観点から、Crの含有量は、5.70%以上とされる。また、Crは、溶接部の硬さや高温強度を向上させる元素であり、5.70%以上含有させることで、十分な耐ヒートチェック性を与える硬さや高温強度を達成しやすくなる。
(4) 5.70% ≦ Cr ≦ 6.00%
The content of Cr greatly affects the melting point of the repair welding material. As shown in the subsequent examples, in the region where the content of Cr is less than 5.7%, the melting point tends to be higher as the content of Cr decreases. When the melting point of the repair welding material becomes high, the melted repair welding material becomes difficult to spread. Therefore, the content of Cr is made 5.70% or more from the viewpoint of keeping the melting point low and securing the spreadability of the repair welding material. Further, Cr is an element for improving the hardness and high temperature strength of the welded portion, and by containing 5.70% or more, it becomes easy to achieve the hardness and high temperature strength which gives sufficient heat check resistance.

一方、後の実施例に示されるように、補修溶接材料の融点は、Crの含有量が多くなりすぎても、高くなる傾向がある。そこで、補修溶接材料の融点の上昇を抑え、広がりやすさを確保する観点から、Crの含有量は、6.00%以下とされる。また、Crの含有量が多くなると、溶接部の熱伝導率が低下してしまう。Crの含有量を6.00%以下とすることで、溶接部の熱伝導率を高くし、ヒートチェックを抑制しやすくなる。   On the other hand, as shown in the later examples, the melting point of the repair welding material tends to be high even if the content of Cr is too large. Therefore, the content of Cr is set to 6.00% or less from the viewpoint of suppressing the rise of the melting point of the repair welding material and securing the ease of spreading. In addition, when the content of Cr is increased, the thermal conductivity of the welded portion is lowered. By setting the content of Cr to 6.00% or less, the thermal conductivity of the welded portion can be increased, and the heat check can be easily suppressed.

このように、Crの含有量を、5.70%以上、6.00%以下とすることで、1700℃以下のように融点を低くし、溶融された補修溶接材料の広がりやすさを高めることができる。同時に、25W/(m・K)以上のような高い熱伝導率と、45HRC以上のような高い硬度を確保しやすく、溶接部の耐ヒートチェック性を高めることができる。   Thus, by setting the Cr content to 5.70% or more and 6.00% or less, the melting point is lowered to 1700 ° C. or less, and the spreadability of the melted repair welding material is enhanced. Can. At the same time, it is easy to ensure high thermal conductivity such as 25 W / (m · K) or more and high hardness such as 45 HRC or more, and it is possible to improve the heat check resistance of the welded portion.

(5)2.40%≦Mo≦2.60%
Moは、焼入れ性の向上に効果を有する元素であり、Moを添加することで、焼入れを経て製造された補修溶接材料を用いて、硬さの高い溶接部を形成することができる。SiやMnも焼入れ性を向上させる元素であるが、上記のように、熱伝導率向上等の観点から、SiやMnを補修溶接材料に多量に添加することは好ましくないため、Moによって焼入れ性を確保する必要がある。Moの含有量を2.40%以上とすることで、溶接ままの状態で45HRC以上のような硬さを達成することができる。また、Moも、溶融された補修溶接材料を広がりやすくする効果を有し、Moの含有量を2.40%以上とすることで、大面積での補修溶接に必要な広がりやすさを確保しやすくなる。
(5) 2.40% ≦ Mo ≦ 2.60%
Mo is an element having the effect of improving the hardenability, and by adding Mo, it is possible to form a welded portion with high hardness using the repair welding material manufactured through hardening. Si and Mn are also elements that improve the hardenability, but as described above, it is not preferable to add large amounts of Si and Mn to the repair welding material from the viewpoint of improving the thermal conductivity etc. Need to ensure. By setting the content of Mo to 2.40% or more, hardness such as 45 HRC or more can be achieved in the as-welded state. In addition, Mo also has the effect of facilitating the spreading of the melted repair welding material, and by securing the content of Mo to 2.40% or more, the ease of spreading necessary for repair welding in a large area is secured. It will be easier.

一方、Moの含有量が多くなりすぎると、補修溶接材料の熱伝導率が低下してしまう。よって、補修溶接材料において、熱伝導率を確保する観点から、Moの含有量は2.60%以下とされる。   On the other hand, when the content of Mo is too large, the thermal conductivity of the repair welding material is lowered. Therefore, in the repair welding material, the content of Mo is made 2.60% or less from the viewpoint of securing the thermal conductivity.

(6)0.60%≦V≦0.70%
Vは、補修溶接材料中で、結晶粒を微細化する効果を有する。補修溶接材料を用いて溶接を行うと、溶接部において、金属材料が、液体状態から急激に冷却されるため、結晶粒が粗大化しやすい傾向があるが、Vを含有させることで、結晶粒の粗大化を抑制することができる。補修溶接材料において、結晶粒を微細化することで、溶接作業中に溶接部に発生する割れを抑制する効果を得ることができる。結晶粒微細化の効果を十分に得る観点から、Vの含有量は、0.60%以上とされる。
(6) 0.60% ≦ V ≦ 0.70%
V has the effect of refining the crystal grains in the repair welding material. When welding is performed using a repair welding material, the metal material is rapidly cooled from the liquid state at the weld, so the crystal grains tend to be coarsened. Coarsening can be suppressed. In the repair welding material, by refining the crystal grains, it is possible to obtain the effect of suppressing the cracking that occurs in the weld during the welding operation. From the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of grain refinement, the content of V is set to 0.60% or more.

一方、Vを含有させすぎると、粒径10μmを超えるような、粗大な窒化物を形成しやすくなる。粗大な窒化物の形成による金型の摩耗を抑制する観点から、Vの含有量は、0.70%以下とされる。   On the other hand, when V is contained too much, coarse nitrides having a particle size of more than 10 μm are easily formed. From the viewpoint of suppressing the wear of the mold due to the formation of coarse nitrides, the content of V is set to 0.70% or less.

本実施形態にかかる補修溶接材料は、上記所定量のC、Si、Mn、Cr、Mo、Vを含有し、残部は、Feと不可避的不純物よりなる。ここで、不可避的不純物としては、以下のような元素および上限量が想定される。   The repair welding material according to the present embodiment contains the predetermined amounts of C, Si, Mn, Cr, Mo, and V, and the balance is composed of Fe and unavoidable impurities. Here, the following elements and upper limit amounts are assumed as unavoidable impurities.

(7)Ni≦0.25%
(8)Cu≦0.25%
NiやCuは、補修溶接材料を工業的に製造する際、鉄スクラップや合金鉄等の原料中から、補修溶接材料に不可避的に混入する。しかし、上記各上限値以下の量であれば、含有されても、金型表面での広がりやすさ、溶接部の硬さや熱伝導率等、補修溶接材料としての特性に顕著な影響を与えるものとはなりにくい。よって、上記各上限内の含有量に抑えることが好ましい。
(7) Ni ≦ 0.25%
(8) Cu ≦ 0.25%
When manufacturing repair welding materials industrially, Ni and Cu unavoidably mix in repair welding materials from raw materials, such as iron scrap and alloy iron. However, if the amount is less than the above upper limit value, even if it is contained, the spreadability on the surface of the mold, hardness and thermal conductivity of the weld, and the like significantly affect the characteristics as the repair welding material It is difficult to become. Therefore, it is preferable to restrain to the content within the said each upper limit.

(9)Al≦0.030%
Alも、補修溶接材料の製造時に、原料中から不可避的に混入する元素である。しかし、Alは、溶融された補修溶接材料を広がりにくくするため、含有量が少ない方が好ましい。0.030%以下であれば、Alが混入したとしても、十分な広がりやすさを確保することができる。
(9) Al ≦ 0.030%
Al is also an element which is inevitably mixed in the raw materials at the time of production of the repair welding material. However, in order to make it difficult to spread the melted repair welding material, Al is preferably smaller in content. If the content is 0.030% or less, sufficient spreadability can be ensured even if Al is mixed.

(10)N≦0.020%
(11)O≦0.0015%
NやOは、工業的に鋼材を製造する際に、大気中からFe中に溶解するため、補修溶接材料に、不可避的に混入する。しかし、NおよびOの含有量が多くなりすぎると、溶接時に、ブローホール(溶接欠陥)を生成する。そして、NおよびOは、補修溶接材料中で、金属元素の窒化物および酸化物をそれぞれ形成する。金属窒化物および金属酸化物、特に粒径の大きなものは、補修溶接された金型の摩耗を引き起こしやすい。よって、NおよびOの含有量は、可及的に低減することが好ましい。Nの含有量を0.020%以下、Oの含有量を0.0015%以下に抑えておけば、粗大な窒化物や酸化物の形成を、効果的に抑制することができる。また、補修溶接材料の製造工程において、NやOの含有量を低減するほど、製造コストが増大するので、製造コストの過剰な上昇を避ける観点から、NおよびOの含有量を、上記上限の範囲内程度で管理することが好ましい。
(10) N ≦ 0.020%
(11) O 0.001 0.0015%
Since N and O dissolve in Fe from the atmosphere when manufacturing steel products industrially, they are unavoidably mixed in repair welding materials. However, if the contents of N and O become too high, blow holes (welding defects) are generated during welding. Then, N and O form nitrides and oxides of the metal element in the repair welding material, respectively. Metal nitrides and metal oxides, especially those with large particle sizes, are prone to wear of repair welded molds. Therefore, it is preferable to reduce the contents of N and O as much as possible. By suppressing the content of N to 0.020% or less and the content of O to 0.0015% or less, formation of coarse nitrides and oxides can be effectively suppressed. Moreover, in the manufacturing process of the repair welding material, since the manufacturing cost increases as the content of N and O is reduced, the content of N and O is set to the above upper limit from the viewpoint of avoiding an excessive increase in the manufacturing cost. It is preferable to manage within a range.

(12)P≦0.030%
(13)S≦0.010%
PおよびSも、原料等に起因して、補修溶接材料に不可避的に混入するものである。しかし、上記各上限値以下の量であれば、含有されても、金型表面での広がりやすさ、溶接部の硬さや熱伝導率等、補修溶接材料としての特性に顕著な影響を与えるものとはなりにくい。よって、上記各上限内の含有量に抑えることが好ましい。
(12) P ≦ 0.030%
(13) S ≦ 0.010%
P and S are also inevitably mixed in the repair welding material due to the raw material and the like. However, if the amount is less than the above upper limit value, even if it is contained, the spreadability on the surface of the mold, hardness and thermal conductivity of the weld, and the like significantly affect the characteristics as the repair welding material It is difficult to become. Therefore, it is preferable to restrain to the content within the said each upper limit.

上記のNi、Cu、Al、N、O、P、S以外に、想定される不可避的不純物としては、以下のようなものが挙げられる。つまり、Co<0.3%、W<0.10%、Nb<0.10%、Ta<0.01%、Ti<0.10%、Zr<0.01%、B<0.010%、Ca<0.010%、Se<0.03%、Te<0.01%、Bi<0.01%、Pb<0.03%、Mg<0.02%、REM<0.10%等が想定される。   Besides the above-mentioned Ni, Cu, Al, N, O, P, S, the following unavoidable impurities may be mentioned. That is, Co <0.3%, W <0.10%, Nb <0.10%, Ta <0.01%, Ti <0.10%, Zr <0.01%, B <0.010% , Ca <0.010%, Se <0.03%, Te <0.01%, Bi <0.01%, Pb <0.03%, Mg <0.02%, REM <0.10%, etc. Is assumed.

<金型補修溶接材料の特性>
本実施形態にかかる金型補修溶接材料においては、上記成分組成を有することにより、特にCrの含有量の調整により、補修溶接時に、溶融された補修溶接材料が、金型表面で広がりやすくなっている。
<Characteristics of mold repair welding material>
In the mold repair welding material according to the present embodiment, by having the above-described component composition, the melted repair weld material is easily spread on the mold surface at the time of repair welding, particularly by adjusting the content of Cr. There is.

金型表面の補修溶接を行う際に、溶融された補修溶接材料が金型表面で広がりにくいと、金型表面において、必要な面積に補修溶接を行うのに、多数の箇所で溶接を行う必要がある。また、各箇所での溶接において、多数の溶接パスが必要となる。すると、補修溶接を完了するのに、何度も溶接の操作を行わねばならず、長い時間を要することになる。特に、長い亀裂が発生した場合等、補修溶接が必要な面積が大きい場合や、多数の金型に対して補修溶接を行う必要がある場合には、補修溶接の効率が著しく悪くなる。   When performing repair welding on the mold surface, if the melted repair welding material does not spread easily on the mold surface, it is necessary to weld at a large number of places in order to repair weld the required area on the mold surface There is. In addition, in welding at each location, a large number of welding passes are required. Then, to complete the repair welding, the welding operation has to be performed many times, which takes a long time. In particular, when a long crack has occurred, the area requiring repair welding is large, or when it is necessary to carry out repair welding on a large number of molds, the efficiency of the repair welding becomes extremely low.

しかし、本実施形態にかかる補修溶接材料は、その成分組成の効果により、金型表面で広がりやすくなっているため、一度の溶接操作で、大きな面積に溶接部を形成することができる。すると、金型表面において、必要な面積に補修溶接を行うのに、溶接を行う箇所を低減し、また、各箇所における溶接パスの数も低減することができる。すると、少ない溶接操作で、大面積の補修溶接を完了することができ、補修溶接に要する時間を短縮できる。これにより、補修溶接の効率が向上される。特許文献1に記載されるような積層性の高い補修溶接材料は、小さい面積の領域に対して補修溶接を行う場合に、好適に用いることができるのに対し、本実施形態にかかる補修溶接材料は、長い亀裂が発生した場合等、大面積の領域に対して補修溶接が必要な場合や、多数の金型に対して連続して補修溶接を行う必要がある場合に、特に好適に用いることができる。さらに、本実施形態にかかる補修溶接材料は、金型表面で広がりやすいことにより、広い面積で金型表面に接することになるので、金型表面に対する溶接部の密着性も高くなる。   However, since the repair welding material according to the present embodiment is easily spread on the surface of the mold due to the effect of its component composition, the welded portion can be formed in a large area by one welding operation. Then, in order to repair and repair the required area on the mold surface, it is possible to reduce the places where welding is performed and to reduce the number of welding passes at each place. Then, a large area repair welding can be completed with a small number of welding operations, and the time required for the repair welding can be shortened. This improves the efficiency of repair welding. The highly weldable repair welding material as described in Patent Document 1 can be suitably used when repair welding is performed on a small area area, whereas the repair welding material according to the present embodiment is used. Is particularly suitable for use when repair welding is required for a large area, such as when a long crack has occurred, or when it is necessary to carry out repair welding continuously for a large number of dies. Can. Furthermore, since the repair welding material according to the present embodiment is likely to spread on the mold surface, it contacts the mold surface over a wide area, and the adhesion of the weld to the mold surface also increases.

金型表面における補修溶接材料の広がりやすさの指標としては、金型表面に形成される溶接部における、高さ比H/Wを用いることができる。ここで、Hは溶接部の高さ、Wは溶接部の幅である。例えば、平板状の金型母材の表面に、補修溶接材料を用いて、肉盛溶接によって、線状の溶接部を形成して、その溶接部の断面において、金型母材の表面から溶接部の頂部までの距離を高さHとし、溶接部と金型母材が接する界面における溶接部の幅寸法(溶接方向に直交する方向の寸法)を幅Wとすればよい。そして、高さHを幅Wで規格化して、高さ比H/Wを算出すればよい。高さ比H/Wの値が小さいほど、溶融された補修溶接材料が金型表面でよく広がることを示す。   As an index of the spreadability of the repair welding material on the mold surface, the height ratio H / W in the weld formed on the mold surface can be used. Here, H is the height of the weld and W is the width of the weld. For example, a repair weld material is used on the surface of a flat mold base material to form a linear weld by overlay welding, and welding is performed from the surface of the mold base in the cross section of the weld The distance to the top of the portion may be height H, and the width dimension (dimension in the direction orthogonal to the welding direction) of the weld at the interface where the weld and the mold base material contact each other may be width W. Then, the height ratio H / W may be calculated by normalizing the height H with the width W. The smaller the value of the height ratio H / W, the better the molten repair weld material spreads on the mold surface.

例えば、3パス5層の肉盛溶接を行った際に、つまり、平板状の金型母材の表面において、線状の溶接部を3パス形成し、各パスにおいて5層の溶接部を積層した際に、得られた溶接部において、高さ比H/Wが、0.30以下であればよい。さらには、高さ比H/Wが、0.28以下、0.25以下であるとよい。   For example, when three-pass five-layer build-up welding is performed, that is, three linear welds are formed on the surface of a flat die base material, and five welds are laminated in each pass. At the time of welding, the height ratio H / W may be 0.30 or less in the obtained welded portion. Furthermore, the height ratio H / W is preferably 0.28 or less and 0.25 or less.

補修溶接材料の広がりやすさは、補修溶接材料の融点との間に相関性を有しており、融点が低いほど、溶融された補修溶接材料が広がりやすくなる。これは、一つには、補修溶接を行う際に、補修溶接材料を溶融させるための溶接トーチ等による加熱の出力を一定とした場合に、補修溶接材料が低い融点を有するほど、融点を超えて加熱される温度が高くなり、溶融して高温の状態にある補修溶接材料が高い流動性を獲得するためである。さらに、補修溶接材料が低い融点を有するほど、金型表面で溶融した補修溶接材料が冷却されて凝固するまでに長い時間がかかることになり、補修溶接材料が金型表面を広がることができる流動性を維持した状態にある時間が、長くなるためである。   The spreadability of the repair welding material has a correlation with the melting point of the repair welding material, and the lower the melting point, the more easily the molten repair welding material spreads. This is, for example, when the output of heating by a welding torch or the like for melting the repair welding material is made constant when performing repair welding, the melting point exceeds the melting point as the repair welding material has a lower melting point Thus, the temperature at which the material is heated becomes high, and the repaired weld material which is in a molten and high temperature state acquires high fluidity. Furthermore, the lower the melting point of the repair weld material, the longer it will take for the repair weld material melted on the mold surface to cool and solidify, allowing the repair weld material to spread across the mold surface It is because the time which is in the state which maintained sex becomes long.

例えば、補修溶接材料の融点が1700℃以下であれば、補修溶接材料が金型表面において、十分によく広がりやすい。融点が、1670℃以下、さらには1650℃以下、1600℃以下であると、特に好ましい。補修溶接材料の融点は、補修溶接材料の成分組成に依存し、後の実施例に示すように、特にCrの含有量との間に高い相関を有する。   For example, if the melting point of the repair welding material is 1700 ° C. or less, the repair welding material tends to spread sufficiently well on the mold surface. It is particularly preferable that the melting point is 1670 ° C. or less, further 1650 ° C. or less, or 1600 ° C. or less. The melting point of the repair welding material depends on the component composition of the repair welding material, and has a high correlation particularly with the content of Cr as shown in the following examples.

さらに、本実施形態にかかる補修溶接材料は、上記成分組成を有することにより、特に、C、Si、Mnの含有量が少なく抑えられていることにより、高い熱伝導率を有する。例えば、本実施形態にかかる補修溶接材料を用いて溶接を行った溶接部は、溶接ままの状態において、25W/(m・K)以上の熱伝導率を備えることができる。一般に金型の補修溶接に用いられるSKD61やSKD11は、溶接材として成分が最適化されたものではなく、熱伝導率が18〜25W/(m・K)であるが、本実施形態にかかる補修溶接材料は、これよりも高い熱伝導率を示す。   Furthermore, the repair welding material according to the present embodiment has high thermal conductivity because the content of C, Si, and Mn is particularly suppressed to a low level by having the above-described component composition. For example, a welded portion welded using the repair welding material according to the present embodiment can have a thermal conductivity of 25 W / (m · K) or more in the as-welded state. Generally, SKD 61 and SKD 11 used for repair welding of molds are not the ones whose components are optimized as welding materials, and the thermal conductivity is 18 to 25 W / (m · K), but the repair according to this embodiment The weld material exhibits a higher thermal conductivity than this.

溶接部が高い熱伝導率を有することで、ダイカスト成形時の溶湯の射出等によって、溶接部が加熱を受けても、溶接部の表層部の温度が低下しやすく、表層部と内部の間の温度勾配が大きくなりにくい。すると、溶接部において、熱応力が小さく抑えられ、ヒートチェックの発生を抑制することができる。本実施形態における補修溶接材料において、溶接部が25W/(m・K)以上の熱伝導率を有していれば、効果的にヒートチェックの発生を抑制することができる。補修溶接後の金型において、ヒートチェックの発生が抑制されることで、再度金型に損傷が発生するのを、回避しやすい。熱伝導率は、27W/(m・K)以上、さらには30W/(m・K)以上であると、特に好ましい。ヒートチェック抑制の観点から、熱伝導率は高いほど好ましく、上限は特に設けられない。   Due to the high thermal conductivity of the welded portion, the temperature of the surface layer portion of the welded portion is likely to decrease even when the weld portion is heated due to injection of the molten metal at the time of die casting, etc. The temperature gradient does not easily increase. Then, in the welded portion, the thermal stress can be suppressed to a low level, and the occurrence of the heat check can be suppressed. In the repair welding material in the present embodiment, if the welded portion has a thermal conductivity of 25 W / (m · K) or more, the occurrence of heat check can be effectively suppressed. In the mold after repair welding, it is easy to avoid the occurrence of damage to the mold again by suppressing the occurrence of heat check. The thermal conductivity is particularly preferably 27 W / (m · K) or more, and further preferably 30 W / (m · K) or more. From the viewpoint of suppressing the heat check, the heat conductivity is preferably as high as possible, and the upper limit is not particularly provided.

本実施形態にかかる補修溶接材料は、形成された溶接部において、溶接ままの状態で、45HRC以上の硬さを有することが好ましい。45HRC以上の硬さは、補修溶接を経た金型が、金型としての使用に耐えるのに十分なものである。また、溶接部が45HRC以上のような高い硬さを有することで、割れや亀裂を生じにくくなり、ヒートチェックの発生を抑制することができる。溶接部の硬さは、47HRC以上であると、さらに好ましい。   The repair welding material according to the present embodiment preferably has a hardness of 45 HRC or more in the as-welded state at the formed weld. A hardness of 45 HRC or more is sufficient for a mold that has undergone repair welding to withstand use as a mold. In addition, when the welded portion has a high hardness such as 45 HRC or more, cracking and cracking are less likely to occur, and the occurrence of heat check can be suppressed. The hardness of the welded portion is more preferably 47 HRC or more.

一方、溶接部の硬さが高すぎても、かえって大割れの発生が懸念される。よって、溶接部の硬さは、54HRC以下であることが好ましい。52HRC以下であると、さらに好ましい。   On the other hand, even if the hardness of the weld is too high, there is a concern about the occurrence of large cracks. Therefore, the hardness of the welded portion is preferably 54 HRC or less. More preferably, it is 52 HRC or less.

<金型補修溶接材料の製造方法>
本実施形態にかかる補修溶接材料は、例えば、所定成分を所定の組成比で溶解させた溶湯からインゴットを作製し、900℃から1250℃に加熱して鍛造、圧延を行うことで、溶接用線材(溶接棒)として製造することができる。また、圧延後の材料に伸線等を行っても良い。溶湯の調製およびインゴットの作製を、減圧下で行えば、製造される補修溶接材料中のNやOの濃度を低く抑えやすい。
<Manufacturing method of mold repair welding material>
In the repair welding material according to the present embodiment, for example, an ingot is produced from a molten metal in which a predetermined component is melted at a predetermined composition ratio, heated to 900 ° C. to 1250 ° C., forged, and rolled. It can be manufactured as (welding rod). Moreover, you may perform wire drawing etc. to the material after rolling. If preparation of a molten metal and preparation of an ingot are performed under reduced pressure, it is easy to hold down the concentration of N and O in the repair welding material to be produced.

さらに、本補修溶接材料は、熱処理工程として、焼なましを経て製造することが好適である。焼なまし条件としては、800〜950℃で3時間以上加熱し、50℃/時間以下の冷却速度で700℃以下まで徐冷する球状化焼なましや、600〜780℃で5時間以上加熱し、空冷や水冷を行う低温焼きなましを、例示することができる。   Furthermore, it is preferable to manufacture this repair welding material through annealing as a heat treatment process. As annealing conditions, spheroidizing annealing which heats at 800-950 ° C for 3 hours or more, and carries out gradual cooling to 700 ° C or less with a cooling rate of 50 ° C / hour or less, heating at 600-780 ° C for 5 hours or more And low temperature annealing with air cooling and water cooling can be exemplified.

<金型の補修溶接の方法>
本実施形態にかかる補修溶接材料は、金型の補修溶接に、好適に使用することができる。本補修溶接材料は、TIG溶接およびレーザー溶接のいずれにも好適に適用できる。
<Method of repair welding of mold>
The repair welding material according to the present embodiment can be suitably used for repair welding of a mold. This repair welding material can be suitably applied to both TIG welding and laser welding.

金型において、亀裂等の損傷の発生によって補修が必要となった箇所に対して、適宜、切削等の機械加工による損傷部の除去を行ったうえで、本補修溶接材料を用いて、肉盛溶接を行えばよい。そして、溶接部の盛り上がった箇所を、切削、研削等の機械加工によって除去して、溶接部を金型表面と面一に仕上げ、金型の形状を調整すればよい。必要に応じて、溶接部に対して予後熱処理を行ってもよい。   In the mold, after removing the damaged part by machining such as cutting appropriately to the place where the repair is necessary due to the occurrence of damage such as a crack, overlaying using the present repair welding material Welding should be done. Then, the raised portion of the weld may be removed by machining such as cutting or grinding to finish the weld flush with the surface of the mold and adjust the shape of the mold. If necessary, prognostic heat treatment may be performed on the weld.

本補修溶接材料によって補修を行う金型の種類は特に限定されるものではないが、ダイカスト用金型に用いることが好適である。ダイカスト成形においては、金型に対して、高温の溶湯の射出と冷却が繰り返され、ヒートチェック等の損傷が生じやすい。そのような損傷が大面積にわたって起こったとしても、本補修溶接材料の広がりやすさを利用して、少ない溶接回数で、補修溶接を完了することができる。また、本補修溶接材料によって形成された溶接部は、高い熱伝導率と硬さを有し、ヒートチェックを起こしにくいため、補修溶接を行った金型において、ヒートチェックによって再度損傷が生じるのを、抑制することができる。   The type of mold to be repaired by the repair welding material is not particularly limited, but it is preferably used for a die casting mold. In die casting, injection and cooling of a high-temperature molten metal are repeated to the mold, and damage such as heat check is likely to occur. Even if such damage occurs over a large area, the ease of spreading of the repair weld material can be used to complete the repair welding with a reduced number of welds. In addition, the weld formed by this repair welding material has high thermal conductivity and hardness, and is less likely to cause a heat check, so that the heat check again occurs in the mold subjected to the repair welding due to the heat check. , Can be suppressed.

補修の対象となる金型を構成する金属材料(金型母材)についても、特に限定されるものではない。しかし、金型母材は、42HRC以上、さらには45HRC以上の硬さを有することが好ましい。金型母材がそのような硬さを有することで、金型母材においてヒートチェックが発生するのを抑制することができる。その結果、金型母材の表面に、ヒートチェックによる損傷が発生したとしても、その面積が小さく抑えられ、補修溶接材料が広がりやすい特性を有していることの効果と併せて、少ない溶接回数で、補修溶接を完了しやすくなる。また、補修溶接を経た金型全体として、ヒートチェックの発生を抑制しながら、繰り返しの使用に耐えやすくなる。   The metal material (mold base material) constituting the mold to be repaired is also not particularly limited. However, the mold base material preferably has a hardness of 42 HRC or more, and further 45 HRC or more. The mold base material having such hardness can suppress the occurrence of heat check in the mold base material. As a result, even if damage occurs due to heat check on the surface of the mold base material, the area is kept small and the number of times of welding is small along with the effect of having the characteristic that the repair welding material easily spreads. Then, it becomes easy to complete the repair welding. Moreover, it becomes easy to endure repeated use, suppressing generation | occurrence | production of a heat check as the whole metal mold which went through repair welding.

一方、金型母材の硬さは、50HRC以下、さらには48HRC以下であることが好ましい。金型母材の硬さが50HRCを超えると、靱性が低下し、大割れが発生する可能性が高まるからである。   On the other hand, the hardness of the mold base material is preferably 50 HRC or less, and more preferably 48 HRC or less. If the hardness of the mold base material exceeds 50 HRC, the toughness decreases and the possibility of occurrence of a large crack increases.

金型母材の熱伝導率は、23W/(m・K)以上であることが好ましい。補修溶接材料による溶接部のみならず、金型母材においても、熱伝導率が高ければ、補修溶接後の金型において、溶接部や金型の表層部の熱が、溶接部の内部および金型の内部に散逸されやすくなり、ヒートチェックの発生を回避しやすくなるからである。一方、金型母材の熱伝導率は、27W/(m・K)以下であることが好ましい。金型サイズが大きくなった場合でも、熱処理後に必要な硬さを得るために、金型母材は優れた焼入れ性を有する必要があり、C、Mn、Cr、Mo等の焼入れ性を高める元素を、十分な焼入れ性を与える量でバランスよく添加すると、上記の値以下の熱伝導率が得られやすい。   The thermal conductivity of the mold base material is preferably 23 W / (m · K) or more. If the thermal conductivity is high not only in the weld portion of the repair weld material but also in the mold base material, the heat of the surface portion of the weld portion and the mold in the mold after repair welding is the inside of the weld portion and the metal. It is because it is easy to be dissipated inside the mold and to avoid the occurrence of heat check. On the other hand, the thermal conductivity of the mold base material is preferably 27 W / (m · K) or less. Even when the mold size becomes large, in order to obtain the necessary hardness after heat treatment, the mold base material needs to have excellent hardenability, and elements such as C, Mn, Cr, Mo, etc. that enhance the hardenability Is well-balancedly added in an amount that provides sufficient hardenability, it is easy to obtain a thermal conductivity less than the above value.

好適に用いることができる金型母材として、SKD61、SKD6、SKD7、SKT4等を例示することができる。   As a mold base material which can be used suitably, SKD61, SKD6, SKD7, SKT4 etc. can be illustrated.

以下に本発明の実施例、比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。以下、いずれの試験も、特記しないかぎり、室温、大気中にて行っている。   Examples of the present invention and comparative examples are shown below. The present invention is not limited by these examples. All the tests below are conducted at room temperature in the air unless otherwise stated.

<試験1:Cr含有量と融点の関係>
まず、補修溶接材料におけるCrの含有量と、融点との関係を調べた。
<Test 1: Relationship between Cr Content and Melting Point>
First, the relationship between the content of Cr in the repair welding material and the melting point was examined.

(試料の作製)
Crの含有量の異なる補修溶接材料を作製した。具体的には、C:0.23%、Si:0.10%、Mn:0.85%、Mo:2.52%、V:0.62%とCrを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる補修溶接材料を準備した。Crの含有量は、5.40%〜6.20%の範囲で、変化させた。
(Preparation of sample)
Repair welding materials with different contents of Cr were produced. Specifically, it contains C: 0.23%, Si: 0.10%, Mn: 0.85%, Mo: 2.52%, V: 0.62% and Cr, with the balance being Fe and unavoidable. Of repair weld materials consisting of chemical impurities. The content of Cr was varied in the range of 5.40% to 6.20%.

補修溶接材料の作製に際し、所定の成分組成となるように、真空誘導炉にて5kgの溶湯を調製し、鋳造を行って、インゴットを作製した。得られたインゴットを、1200℃で10時間加熱した後、φ80mmになるまで、熱間鍛造を行った。鍛造後、空冷を行い、100℃に達した後、再度700℃で20時間加熱し、空冷することで、低温焼きなましを行った。このようにして得た補修溶接材料から、ワイヤカットにより、φ2mm×135mmの試験片を作製した。   In the preparation of the repair welding material, 5 kg of molten metal was prepared in a vacuum induction furnace so as to have a predetermined component composition, and casting was performed to prepare an ingot. The obtained ingot was heated at 1200 ° C. for 10 hours, and then hot forging was performed until it became φ80 mm. After forging, air cooling was performed, and after reaching 100 ° C., low temperature annealing was performed by heating again at 700 ° C. for 20 hours and air cooling. From the repair welding material thus obtained, a test piece of φ2 mm × 135 mm was produced by wire cutting.

(融点の測定)
上記で作製した各補修溶接材料の融点を、熱重量・示差熱分析法(TG−DTA)によって測定した。
(Measurement of melting point)
The melting point of each of the repair welding materials prepared above was measured by thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA).

(試験結果)
図1に、Cr含有量と融点の関係を示す。図1によると、補修溶接材料の融点は、Crの含有量との間に高い相関性を有することが分かる。おおむね、Crの含有量が5.7%以下の領域では、Crの含有量を増やすことで、融点が下がっているが、それよりもCrの含有量が多い領域では、Crの含有量が増えるのに伴って、融点が上がっている。Cr≦6.0%の領域で、1700℃以下の融点が得られている。
(Test results)
FIG. 1 shows the relationship between the Cr content and the melting point. According to FIG. 1, it can be seen that the melting point of the repair welding material has a high correlation with the content of Cr. Generally, in the region where the content of Cr is 5.7% or less, the melting point is lowered by increasing the content of Cr, but in the region where the content of Cr is higher than that, the content of Cr increases Along with, the melting point is rising. A melting point of 1700 ° C. or less is obtained in the region of Cr ≦ 6.0%.

<試験2:補修溶接材料の成分組成と各種特性の関係>
次に、Cr以外の成分元素の含有量も変化させて、補修溶接材料の成分組成と、補修溶接材料の特性、つまり、補修溶接材料の融点、および溶接部の硬さ、熱伝導率、形状との関係を調べた。
<Test 2: Relationship between component composition of repair welding material and various characteristics>
Next, the content of component elements other than Cr is also changed, and the component composition of the repair welding material and the characteristics of the repair welding material, that is, the melting point of the repair welding material, and the hardness, thermal conductivity and shape of the weld portion I examined the relationship with.

(試料の作製)
表1に示す成分元素を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる補修溶接材料を、上記試験1と同様に作成した。そして、同様の試験片を作製した。
(Preparation of sample)
A repair weld material containing the component elements shown in Table 1 and the balance of Fe and unavoidable impurities was prepared in the same manner as in Test 1 above. And the same test piece was produced.

上記で作製した試験片を溶接棒として用い、熱間工具鋼SKD61(硬さ:50HRC、熱伝導率:23W/(m・K))で作製したφ30mm×15mmの金型母材のφ30mmの面に、TIG溶接を行った。溶接時の条件としては、溶接電流を100〜150Aとし、3パス5層の溶接を行った。ウィービングは行わず、予熱および後熱はいずれも行わなかった。パス間温度は300℃以下とし、後進法の条件で肉盛溶接を行った。   The surface of a φ30 mm × 15 mm mold base material prepared using the test piece prepared above as a welding rod and produced with hot tool steel SKD 61 (hardness: 50 HRC, thermal conductivity: 23 W / (m · K)) Then, TIG welding was performed. As a condition at the time of welding, welding current was set to 100 to 150 A, and welding of three passes and five layers was performed. Weaving was not performed and neither preheating nor postheating was performed. The temperature between passes was 300 ° C. or less, and overlay welding was performed under the conditions of reverse mode.

(特性の評価)
・融点の測定
上記試験1と同様に、補修溶接材料の融点を測定した。
(Evaluation of characteristics)
Measurement of Melting Point In the same manner as in Test 1 above, the melting point of the repair welding material was measured.

・溶接部の硬さの測定
上記で作製した肉盛溶接部に対して、表面からおよそ1mm分を研削加工で除去した後、ロックウェルCスケールを用いて、肉盛溶接部の表面の硬さを測定した。
-Measurement of hardness of welded portion After removing about 1 mm of the surface from the surface of the built-up welded portion by grinding, using the Rockwell C scale, the hardness of the surface of the welded portion Was measured.

・溶接部の熱伝導率の測定
上記で作製した肉盛溶接部から、旋盤加工により、φ10mm×1mmの試験片を削り出し、レーザーフラッシュ式熱伝導率測定を行った。
-Measurement of the thermal conductivity of a welding part The test piece of (phi) 10 mm x 1 mm was shaved out by lathe processing from the build-up welding part produced above, and laser flash-type thermal conductivity measurement was performed.

・溶接部の形状の評価
肉盛溶接部の断面を切り出し、金型母材の表面からの肉盛溶接部の高さ(H)を計測した。また、金型母材に接する界面における肉盛溶接部の幅(W)も計測し、高さ比H/Wを算出した。
-Evaluation of the shape of a welding part The cross section of the cladding welding part was cut out, and the height (H) of the cladding welding part from the surface of a metal mold | die base material was measured. In addition, the width (W) of the weld overlay at the interface in contact with the mold base material was also measured, and the height ratio H / W was calculated.

(試験結果)
表1に、各実施例および比較例にかかる補修溶接材料の成分組成と、各特性の評価結果をまとめる。さらに、図2に、融点が1700℃以下の実施例および比較例について、融点と肉盛溶接部の高さ(H)の関係を示す。
(Test results)
Table 1 summarizes the component composition of the repair welding material according to each example and the comparative example and the evaluation result of each characteristic. Furthermore, FIG. 2 shows the relationship between the melting point and the height (H) of the weld overlay in the examples and comparative examples in which the melting point is 1700 ° C. or less.

Figure 2019111573
Figure 2019111573

表1および図2によると、補修溶接材料の融点と溶接部の高さ(H)および高さ比(H/W)の間には、相関性があり、融点が低いほど、溶接部の高さおよび高さ比が小さくなる傾向が見られる。高さや高さ比が小さい溶接部は、溶融された補修溶接材料が、金型母材の表面において、よく広がって形成されるものである。つまり、試験1で融点との関係を検証したCrをはじめとして、成分元素の含有量を調整して、補修溶接材料の融点を下げることで、金型母材の表面で広がりやすい補修溶接材料とし、高さや高さ比の低い溶接部を形成することができる。   According to Table 1 and FIG. 2, there is a correlation between the melting point of the repair weld material and the height (H) and height ratio (H / W) of the weld, and the lower the melting point, the higher the weld height. The height and height ratio tend to be smaller. Welds with small height and height ratios are formed by spreading the repaired repair welding material well on the surface of the mold base material. That is, by adjusting the content of the component elements, including Cr whose relationship with the melting point was verified in Test 1, and lowering the melting point of the repair welding material, it becomes a repair welding material that easily spreads on the surface of the mold base material , Welds with low height and height ratio can be formed.

表1によれば、実施例1〜10にかかる補修溶接材料はいずれも、5.70%以上、6.00%以下のCrをはじめ、本発明の実施形態に規定される範囲内の成分元素を含有している。そして、それらの成分組成に対応して、1700℃以下の融点を有している。そのような低い融点を有することにより、溶融された補修溶接材料が金型母材の表面でよく広がり、溶接部の高さで4.5mm以下、高さ比で0.28以下の小さな値が得られている。   According to Table 1, all of the repair welding materials according to Examples 1 to 10, including 5.70% to 6.00% of Cr, are component elements within the range defined in the embodiment of the present invention Contains And it has melting | fusing point of 1700 degrees C or less corresponding to those component compositions. By having such a low melting point, the melted repair welding material spreads well on the surface of the mold base material, and a small value of 4.5 mm or less in height of weld and 0.28 or less in height ratio is obtained. It is obtained.

さらに、実施例1〜10にかかる補修溶接材料によって形成された溶接部は、成分組成に対応して、25W/(m・K)以上の熱伝導率と、45HRC以上の硬さを有している。そのように、高い熱伝導率と硬さを有することで、溶接部がヒートチェックを起こしにくくなる。   Furthermore, the welds formed by the repair welding material according to Examples 1 to 10 have a thermal conductivity of 25 W / (m · K) or more and a hardness of 45 HRC or more, corresponding to the component composition. There is. As such, by having high thermal conductivity and hardness, the welded portion is less likely to cause a heat check.

一方、各比較例にかかる補修溶接材料は、本発明の実施形態に規定される範囲内の成分組成を有していない。このことと対応して、溶接部の高さ(H)が4.5mmを超えており、また高さ比(H/W)も0.28を超えている。融点についても、いずれも1700℃を超えている。つまり、各比較例にかかる補修溶接材料は、その成分組成に対応して、各実施例にかかる補修溶接材料よりも、金型母材の表面で広がりにくくなっている。そして、その広がりにくさは、融点の高さによると考えられる。融点の高さは、主に、CrおよびMoの含有量が、5.70%≦Cr≦6.00%、2.40%≦Mo≦2.60%との本発明の実施形態にかかる範囲を外れていることによると考えられる。なお、比較例8の成分組成は、SKD61に相当するものである。   On the other hand, the repair welding material according to each comparative example does not have the component composition within the range defined in the embodiment of the present invention. Corresponding to this, the height (H) of the weld exceeds 4.5 mm, and the height ratio (H / W) also exceeds 0.28. The melting points are all over 1700 ° C. That is, the repair welding material according to each comparative example is less likely to spread on the surface of the mold base material than the repair welding material according to each example, corresponding to the component composition thereof. And the difficulty in spreading is considered to be due to the high melting point. The range of the melting point height according to the embodiment of the present invention is mainly that the Cr and Mo content is 5.70% ≦ Cr ≦ 6.00% and 2.40% ≦ Mo ≦ 2.60%. It is thought that it is because it is off. The component composition of Comparative Example 8 corresponds to SKD61.

さらに、各比較例においては、溶接部の熱伝導率が、25W/(m・K)を下回っている。これは概ね、CやSi、Mn、Moの含有量の多さと対応付けることができる。実施例8と比較例9の組、また実施例3と比較例10の組は、Cの含有量以外において、近接した成分組成を有しているが、Cの含有量が多すぎる比較例9,10において、それぞれ実施例8,3よりも、溶接部の高さおよび高さ比が大きくなるとともに、熱伝導率が低くなっている。   Furthermore, in each comparative example, the thermal conductivity of the weld is less than 25 W / (m · K). This can be roughly corresponded to the content of C, Si, Mn, and Mo. The set of Example 8 and Comparative Example 9 and the set of Example 3 and Comparative Example 10 have component compositions close to each other except for the content of C, but the content of C is too large. Comparative Example 9 10, the height and the height ratio of the welded portion are larger than those of Examples 8 and 3, respectively, and the thermal conductivity is lower.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

Claims (7)

質量%で、
0.20%≦C≦0.25%、
0.05%≦Si≦0.15%、
0.75%≦Mn≦0.95%、
5.70%≦Cr≦6.00%、
2.40%≦Mo≦2.60%、
0.60%≦V≦0.70%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする金型補修溶接材料。
In mass%,
0.20% ≦ C ≦ 0.25%,
0.05% ≦ Si ≦ 0.15%,
0.75% ≦ Mn ≦ 0.95%,
5.70% ≦ Cr ≦ 6.00%,
2.40% ≦ Mo ≦ 2.60%,
Contains 0.60% ≦ V ≦ 0.70%,
A mold repair welding material, the balance of which consists of Fe and unavoidable impurities.
融点が、1700℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の金型補修溶接材料。   A melting point is 1700 ° C or less, The mold repair welding material according to claim 1 characterized by the above-mentioned. 溶接部の硬さが、室温にて、45HRC以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の金型補修溶接材料。   The mold repair welding material according to claim 1 or 2, wherein the hardness of the weld is 45 HRC or more at room temperature. 溶接部の熱伝導率が、室温にて、25W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の金型補修溶接材料。   The mold repair welding material according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal conductivity of the welded portion is 25 W / (m · K) or more at room temperature. 3パス5層の肉盛溶接によって形成した溶接部において、幅Wに対する高さHの比H/Wが、0.28以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の金型補修溶接材料。   The ratio H / W of the height H to the width W is 0.28 or less in a weld formed by overlay welding of three passes and five layers, according to any one of claims 1 to 4. Mold repair welding material as described. 質量%で、
Ni≦0.25%、
Cu≦0.25%、
Al≦0.030%であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の金型補修溶接材料。
In mass%,
Ni ≦ 0.25%,
Cu ≦ 0.25%,
The mold repair welding material according to any one of claims 1 to 5, wherein Al 0.0 0.030%.
質量%で、
N≦0.020%、
O≦0.0015%、
P≦0.030%、
S≦0.010%であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の金型補修溶接材料。
In mass%,
N ≦ 0.020%,
O ≦ 0.0015%,
P ≦ 0.030%,
The mold repair welding material according to any one of claims 1 to 6, wherein S 0.0 0.010%.
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