JP2593877B2

JP2593877B2 - 炭化物析出硬化型Ｃｏ基合金溶接線及びその製造方法

Info

Publication number: JP2593877B2
Application number: JP18846687A
Authority: JP
Inventors: 望河部; 照幸村井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPS6431594A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、自動溶接機に使用可能な炭化物析出硬化
型Co基合金溶接線及びその製造方法に関するものであ
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

溶接法には、手溶接と自動溶接機を使用する自動溶接
とがあるが、手溶接は溶接速度が遅く、肉盛量が安定せ
ず、溶接用材料の使用量が多くなるという欠点があるの
で、近年では自動溶接が広く普及している。

ところで、従来、炭化物析出硬化型Co基合金の溶接用
材料のうち、自動溶接機に使用可能なものとしては細径
長尺の線材と粉末状のものとがあるが、粉末状の溶接用
材料を使用する自動溶接機はあまり普及していないと共
に、粉末状の溶接用材料は溶接の際に、粉末が溶解せず
に、そのまま溶接部に堆積して溶接不良を起こすことが
ある。

一方、炭化物析出硬化型Co基合金は難加工性であり、
伸線加工が困難であるから、従来、細径長尺の線材は次
のような方法で製造されている。

その第一の方法としては、0.8φ〜2.0φの細径短尺の
鋳造線を溶接でつぎたして長尺化する方法があるが、こ
の方法で製造したものは、リールに整列巻きする際に線
材の溶接部で折れ易く、また、溶接部の継ぎ目が正確に
合わずに太くなっていることがあり、自動溶接機のノズ
ル部でつまり易いという問題がある。

また、第二の方法として、Co基合金を高Ni組成（10％
程度）にして加工性を向上させ、伸線により細径長尺化
する方法もあるが、高Ni組成にすると耐食性が劣化する
という問題がある。

また、第三の方法として、Co基合金をCoテープで包
み、トータルの成分組成が目的の成分組成になるように
調整して細径長尺化する方法があるが、この方法で製造
したものは、溶接の際に、プラズマで溶解し、ガスで飛
ばして被溶接部に堆積させると、粉末がそのまま溶解せ
ずに堆積して溶接部に不良をきたすという問題がある。

以上のように、炭化物析出硬化型Co基合金の従来の細
径長尺線材には、自動溶接機用として種々の問題点があ
る。

ここで、自動溶接機用の炭化物析出硬化型Co基合金の
細径長尺線材に要求させる特性を列挙すると次のとおり
である。

安定した溶接が得られるように、直径が均一である
こと。

作業性がよいように、直径数10cm程度のリールに巻
き付けが可能であること。

耐食性が劣化しないように、低Ni組成（３％程度）
であること。

溶接部の不良がないように、粉末を含まないこと。

このように、自動溶接機に使用される溶接用線材とし
ては種々の特性が要求されるにも拘らず、上記従来の線
材にはこれらの特性を満足するものはなかった。

そこで、この発明は、上記の要求特性を満足する炭化
物析出硬化型Co基合金溶接線とその製造方法を提供しよ
うとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る炭化物析出硬化型Co基合金溶接線は、
全長に亘って炭化物が球状に均一に分散すると共に、そ
の径及び組織が全長に亘って均一であり、引張強度が90
〜160kg/mm²であって、下記の成分組成から成るもので
ある。

このような線を得るためには、（１）全長にわたって均一な線径にするため伸線加工
による仕上げをする。

（２）数10cmのリールに巻き付けられるようにするた
めには高靭性が必要でそのために炭化物を球状化する。

ことが必要である。

しかし、従来の技術では、（１）炭化物が粗大化し、（２）しかもそれが連なっているため、熱間においても炭化物のところから割れが発生し、加工
はできなかった。

我々は鋭意研究の結果、次に示す条件の組合せにより
溶接線の要求を満たす特性の線を得ることが可能なこと
を見いだした。

これらの条件は次の３点である。

（ａ）加工前の素形材を10²℃/sec以上の冷却速度で
凝固させて炭化物の大きさが３μｍ以下で存在するもの
を作る。

（ｂ）その素形材を1000℃以上融点以下で熱処理し、
素形材で連続していた炭化物を寸断する（細い部分を固
溶する。）。

（ｃ） 900℃以上融点以下で引張応力のできるだけ小
さい鋳造を行いCoマトリックスの変形を行い、炭化物の
形状を球状化する。

この後、目的の線径まで熱間または冷間で加工し、さ
らに1000℃以上の熱処理で90〜160kg/mm²に強度を調整
する。

（ａ）加工前の素形材の製造法。

まず炭化物を均一微細にすることが加工性を向上させ
るのに必要なのは周知の事実であるが、一般的には加工
前の素形材を急冷凝固し均一微細化することが考えられ
る。

しかし、本合金においては急冷凝固しても、一般の鋳
造では樹枝状に連続した形状に炭化物が析出する。この
場合熱間加工しても炭化物のところで割れが生じる。

また、溶湯をガスもしくは回転円板等で噴霧化し、粒
子を未凝固状態で堆積させ、堆積後凝固させる急冷凝固
法もあるが、この方法では結晶粒の周囲をおおうように
炭化物が連続して析出しているため、前法同様、熱間加
工したとき炭化物のところで割れが生ずる。

このように急冷し、炭化物を微細化するだけでは加工
はできない。なお、最終製品として靭性を持つためには
炭化物の大きさが10μ以下に球状化させる必要がある。
このように炭化物を後の熱処理が加工で球状化するに
は、素形材の製造条件としてまず10²℃/sec以上にして
おき、炭化物の析出形態として３μ以下のものを作って
おく必要があることを見いだした。

（ｂ）熱処理炭化物は高温にすることにより、球状化し、安定化す
る。そしてこの炭化物の形状変化は太い部分が安定し、
細い部分が切れて太い部分に吸収されていく。

加工後、10μｍ以下に炭化物をするためには、まず加
工が可能な様に炭化物を寸断する必要がある。この時、
最終的に十分な靭性を得るために炭化物は10μｍ以下に
する必要があることを見出したが、このためには、10²
℃/sec以上の冷却速度で得た素形材を1000℃以上で炭化
物を寸断しなければならないことを見いだした。1000℃
以下での熱処理では、寸断されるところが少なく最終的
に大きな炭化物となってしまう。

（ｃ）熱間加工法熱間加工により、Coマトリックスを変形させ、これに
より炭化物を安定した形状の球状化させる。この時の球
状化変化物の大きさは熱処理によって得られた寸断され
た炭化物の大きさである。

この加工法は、炭化物がまだ球状化されていないた
め、熱間伸線、熱間圧延では加工不可能であった。

我々はここで最も引張応力のかかりにくい加工法とし
て熱間鍛造により加工が可能であることを見いだした。

〔作用〕

この発明に係る炭化物析出硬化型Co基合金溶接線は、
炭化物が球状に均一に分散するので、折れにくく、リー
ルへの巻き付け、吹き出しを繰り返し行うことができ
る。

また、全長に亘って均一な径、組織になっているので
自動溶接機内でつまったり、折れたりせず、これによっ
て溶接作業が中断しなくなくなり、溶接速度が速く、品
質も向上する。

また、引張強度が90〜160kg/mm²であるので、直径数1
0cm程度のリールへの整列巻きが可能となる。これは引
張強度が90kg/mm²以下であると線くせが悪く、一方160k
g/cm²以上であると、硬くて巻けないからである。

さらに、成分組成のうち、Cr、Ｗ、Ｃは炭化物として
析出硬化し、上記限定量以下ではその効果が小さくな
り、限定量以上では硬すぎて靭性が劣化する。また、F
e、Niは一般にCo中の不純物として含有し、限定量以上
では耐食性が劣化する。またCoはマトリックス成分であ
り、この成分によって耐熱強度及び硬度が高くなる。

なお、成分組成中には、不可避的な不純物も含まれて
いる。

〔実施例〕

以下、この発明に係る炭化物析出硬化型Co基合金溶接
線の製造方法を工程ごとに説明する。

まず、上記成分組成から成る100℃/sec以上の冷却速
度で凝固させたインゴット状の素形材を製造する。この
素形材を製造する方法としては、溶湯を銅鋳型に鋳込む
方法、溶湯をガスで噴霧して積もらせる方法で行った。
この時、銅鋳型で5mm以上の肉圧、ガスアトマイズで500
μｍ以上の粒子では100℃/sec以上は得られず、従って
大きな炭化物となった。この際、素形材中の炭化物は細
い形態で析出して連なっていてもよい。

次に、上記素形材を1000℃以上融点以下の温度に加熱
し、炭化物を寸断した。この熱処理の結果を下に示す。

この後、融点以下900℃以上の温度で加工率10％以上
の熱間鍛造をし、Coマトリックスを変形させ、炭化物を
球状化した。熱間伸線、熱間圧延では割れた。なお、こ
の際、上表中、×、△のものは割れが発生し、○のもの
は熱間鍛造（減面率60％）が可能であった。

次いで、熱間、冷間加工の一方もしくは両方を繰り返
して細径長尺化した。900℃以上で減面率８〜10℃にて
熱間スウェージしたり、あるいは1000℃以上で厚さ1mm
に対して５分以上の熱処理を行なった後、減面率５〜10
％で冷間スウェージ及び冷間伸線を行なった。

この後、上記のようにして製造して細径長尺線を90〜
160kg/mm²の引張強度になるところまで30cmのリールに
巻いた。例えば、この作業は伸線材を焼鈍し、焼鈍時に
張力をかけながらリールに巻いたり、あるいは伸線材を
焼鈍した後、スキンパスしてリールに巻くと、良好に行
なえるが、焼鈍材そのままリールに巻くと、硬くて折れ
たり、又ゆるんだりする。

〔発明の効果〕

この発明に係る炭化物析出硬化型Co基合金溶接線は、
以上のように、伸線加工によって得られ、全長に亘って
炭化物が球状に均一に分散するので、折れにくく、全長
に亘って均一な径、組織になっているので、自動溶接機
内でつまったり、折れたりせず、安定な溶接部が得ら
れ、さらに、引張強度が90〜160kg/mm²であるので、リ
ールへの整列巻きが可能であり、また、低Ni組成である
ので、耐食性が良好であるなど、自動溶接機用の溶接線
として優れた特徴を有する。

また、この発明の製造方法によれば、上記のように優
れた炭化物析出硬化Co基合金溶接線を伸線加工によって
歩留りよく製造できるという効果がある。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ni組成比が３％未満の炭化物析出硬化型Co
基合金の溶湯を10²℃/sec以上の冷却速度で凝固させて
素形材を製造し、この素形材を1000℃以上融点以下の温
度に加熱し、その後900℃以上融点以下で熱間加工を
し、さらにその後、熱間又は冷間での加工と1000℃以上
での焼鈍を繰り返し、90〜160kg/mm²に引張強度がなる
ように調整することを特徴とする直径に対し長さが1000
倍以上で炭化物が均一で球状化している炭化物析出硬化
型Co基合金溶接線の製造方法。
【請求項２】10²℃/sec以上の冷却速度で凝固させる方
法として、銅鋳型を用い、幅を5mm以下の板状に溶湯を
鋳込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭
化物析出硬化型Co基合金溶接の製造方法。
【請求項３】10²℃/sec以上の冷却速度を得る方法とし
て、るつぼ中で溶解した溶湯をAr、N₂、He等不活性ガス
チャンバ内へ落下させAr、N₂、He等のガスでその落下す
る溶湯流を噴霧し、500μｍ以下の粒子としてその粒子
が凝固する前にコレクターに堆積させ逐次凝固させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭化物析出
硬化型Co基合金溶接線の製造方法。
【請求項４】10²℃/sec以上の冷却速度を得る方法とし
て、るつぼ中で溶解した溶湯をAr、N₂、He等不活性ガス
チャンバ内の回転円板上に落下させその円板の遠心力で
噴霧し、500μｍ以下の粒子としてその粒子が凝固する
前にコレクターに堆積させ逐次凝固させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の炭化物析出硬化型Co基
合金溶接線の製造方法。
【請求項５】900℃以上融点以下で加工する方法として
熱間鍛造を利用することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の炭化物析出硬化型Co基合金溶接線の製造方
法。