JP3240459B2 - 硬化肉盛り用溶接材料の成分決定方法 - Google Patents
硬化肉盛り用溶接材料の成分決定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄母材への硬化
肉盛り用として用いられる、被覆アーク溶接棒、溶接ワ
イヤ、およびプラズマ溶接用粉末等の溶接材料に関し、
更に詳しくは、アルミニウムや鋼板等の金属製薄板材等
をプレス加工するプレス金型をはじめとする冷間プレス
金型等の、形状が複雑で溶接後における機械加工性と硬
さとが必要とされる分野に利用される溶接材料の成分決
定方法に関するものである。
肉盛り用として用いられる、被覆アーク溶接棒、溶接ワ
イヤ、およびプラズマ溶接用粉末等の溶接材料に関し、
更に詳しくは、アルミニウムや鋼板等の金属製薄板材等
をプレス加工するプレス金型をはじめとする冷間プレス
金型等の、形状が複雑で溶接後における機械加工性と硬
さとが必要とされる分野に利用される溶接材料の成分決
定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、アルミニウムや鋼板等の金属製
薄板ロール材から、一定長のブランク素材を切り取る場
合のトリミング金型や、このブランク素材をドロー金型
で絞り成形した後、周辺部の不要部を切除するためのト
リミング金型等を製造する方法として、所定の形状に鋳
造した金型素材に刃材としての溶接材料を溶接肉盛り
し、この肉盛り部分から刃を削り出す方法がある。
薄板ロール材から、一定長のブランク素材を切り取る場
合のトリミング金型や、このブランク素材をドロー金型
で絞り成形した後、周辺部の不要部を切除するためのト
リミング金型等を製造する方法として、所定の形状に鋳
造した金型素材に刃材としての溶接材料を溶接肉盛り
し、この肉盛り部分から刃を削り出す方法がある。
【０００３】このような溶接肉盛り用の溶接材料は、所
定の形状に機械加工し刃を削り出すため肉盛り後の硬度
は低い方がよく、また機械加工により刃を削り出した後
は比較的容易に高硬度になることが望ましく、例えば、
特願平６−２７９４３６号により、Ｎｉ当量が３４以下
になるようにした溶接材料の成分決定方法が知られてい
る。尚、Ｎｉ当量を３４以上に設定するとＣｒ当量は４
以上になる。
定の形状に機械加工し刃を削り出すため肉盛り後の硬度
は低い方がよく、また機械加工により刃を削り出した後
は比較的容易に高硬度になることが望ましく、例えば、
特願平６−２７９４３６号により、Ｎｉ当量が３４以下
になるようにした溶接材料の成分決定方法が知られてい
る。尚、Ｎｉ当量を３４以上に設定するとＣｒ当量は４
以上になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の溶接
材料では、母材を溶接前に温め予熱しておけばよいが母
材が大型化し予熱できない場合には溶接後に割れが生じ
ることがわかった。また、予熱を行なうとＮｉ当量が３
４以上で炭素が析出し過冷処理を行なっても十分な高度
が得られなかったが、予熱を行なわないとＮｉ当量が略
３８まで炭素が析出しないことがわかった。
材料では、母材を溶接前に温め予熱しておけばよいが母
材が大型化し予熱できない場合には溶接後に割れが生じ
ることがわかった。また、予熱を行なうとＮｉ当量が３
４以上で炭素が析出し過冷処理を行なっても十分な高度
が得られなかったが、予熱を行なわないとＮｉ当量が略
３８まで炭素が析出しないことがわかった。
【０００５】本発明は、母材を予熱しなくても割れが生
じず、かつ溶接肉盛り後の切削性に優れ、過冷処理後の
高度が安定する溶接材料の成分を決定し得る方法を提供
することを目的とする。
じず、かつ溶接肉盛り後の切削性に優れ、過冷処理後の
高度が安定する溶接材料の成分を決定し得る方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、鋳鉄製の母材に、該母材を予熱せずに溶接
肉盛りした後に過冷処理によって硬化させる、Ｃ−Ｓｉ
−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ系鋼またはＣ−Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｎｉ−Ｃｒ−ＣｏーＭｏ系鋼から成る硬化肉盛り用溶接
材料であって、材料の成分組成を、溶接肉盛りした状態
において過冷処理の前後の硬度差が所定値以上になる、
シェフラーの組織図における領域に含まれるＮｉ当量及
びＣｒ当量を満たすように決定する成分決定方法におい
て、Ｎｉ当量が３４乃至３７．５であってＣｒ当量が
３．５乃至４であり、かつオーステナイト領域にあるよ
うに決定することを特徴とする。
するために、鋳鉄製の母材に、該母材を予熱せずに溶接
肉盛りした後に過冷処理によって硬化させる、Ｃ−Ｓｉ
−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ系鋼またはＣ−Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｎｉ−Ｃｒ−ＣｏーＭｏ系鋼から成る硬化肉盛り用溶接
材料であって、材料の成分組成を、溶接肉盛りした状態
において過冷処理の前後の硬度差が所定値以上になる、
シェフラーの組織図における領域に含まれるＮｉ当量及
びＣｒ当量を満たすように決定する成分決定方法におい
て、Ｎｉ当量が３４乃至３７．５であってＣｒ当量が
３．５乃至４であり、かつオーステナイト領域にあるよ
うに決定することを特徴とする。
【０００７】尚、Ｃｏを０．５乃至１．５重量％含有さ
せてもよい。
せてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明では以下の３式によって、
Ｎｉ当量・Ｃｒ当量・Ｍｓ温度を求めるものとする。
Ｎｉ当量・Ｃｒ当量・Ｍｓ温度を求めるものとする。
【０００９】 Ｎi 当量＝30Ｃ ＋ Ｎi ＋0.5 Ｍn ＋0.92Ｃｏ Ｃr 当量＝ Ｃr ＋ Ｍo ＋1.5 Ｓｉ Ｍs(℃) ＝ 550 −350 Ｃ− 40Ｍn −20Ｃr −17Ｎi
＋15Ｃｏ 図１に示すシェフラーの組織図において、ＬＡは常温に
おいてオーステナイトのみのオーステナイト領域とオー
ステナイトとマルテンサイトとが混在する領域との境界
線を示し、ＬＡより上の領域がオーステナイト領域にな
る。また、オーステナイト領域内であっても縦軸に示す
Ｎｉ当量を増加させていくと組織中に炭化物が析出し出
す。この炭化物が析出しない限界は溶接後の冷却停止温
度の影響を受け、溶接前に母材を予熱し冷却停止温度が
比較的高い場合にはＮｉ当量＝３４であるが（ＬＣ
１）、母材の予熱を行なわずに溶接を行なう場合には冷
却停止温度が比較的低温になりＬＣ１であった炭素析出
線がＮｉ当量＝３８程度まで上方にシフトする（ＬＣ
２）。従って、母材を予熱した場合には溶接材料の組成
はＬＡとＬＣ１とに挟まれた領域でなければならないが
予熱を行なわなければ溶接材料の組成はＬＡとＬＣ２と
に挟まれた領域まで広げることができる。ところが、母
材の予熱を行なわなければ溶接後に割れが生じるものが
発生した。図１において、割れが生じたものを図中
「□」で示し、割れが生じなかったものを図中「■」で
示すと、図１より明らかなように、割れが生じるか否か
はＮｉ当量ではなくＣｒ当量に依存し、Ｃｒ当量が４以
上の範囲では割れが生じ、逆にＣｒ当量が４以下であれ
ば割れが生じないことがわかった。一方、図のＬＡとＬ
Ｃ２とに挟まれた領域から外れないためにはＣｒ当量を
３以下にできない。但し、溶接肉盛りする場合、母材が
鋳鉄製であると溶接時に溶接材料中に母材が溶け込み炭
素量が増加することによってＮｉ当量が上昇するため、
実際の溶接材料ではＣｒ当量を３．５以上に設定する必
要がある。
＋15Ｃｏ 図１に示すシェフラーの組織図において、ＬＡは常温に
おいてオーステナイトのみのオーステナイト領域とオー
ステナイトとマルテンサイトとが混在する領域との境界
線を示し、ＬＡより上の領域がオーステナイト領域にな
る。また、オーステナイト領域内であっても縦軸に示す
Ｎｉ当量を増加させていくと組織中に炭化物が析出し出
す。この炭化物が析出しない限界は溶接後の冷却停止温
度の影響を受け、溶接前に母材を予熱し冷却停止温度が
比較的高い場合にはＮｉ当量＝３４であるが（ＬＣ
１）、母材の予熱を行なわずに溶接を行なう場合には冷
却停止温度が比較的低温になりＬＣ１であった炭素析出
線がＮｉ当量＝３８程度まで上方にシフトする（ＬＣ
２）。従って、母材を予熱した場合には溶接材料の組成
はＬＡとＬＣ１とに挟まれた領域でなければならないが
予熱を行なわなければ溶接材料の組成はＬＡとＬＣ２と
に挟まれた領域まで広げることができる。ところが、母
材の予熱を行なわなければ溶接後に割れが生じるものが
発生した。図１において、割れが生じたものを図中
「□」で示し、割れが生じなかったものを図中「■」で
示すと、図１より明らかなように、割れが生じるか否か
はＮｉ当量ではなくＣｒ当量に依存し、Ｃｒ当量が４以
上の範囲では割れが生じ、逆にＣｒ当量が４以下であれ
ば割れが生じないことがわかった。一方、図のＬＡとＬ
Ｃ２とに挟まれた領域から外れないためにはＣｒ当量を
３以下にできない。但し、溶接肉盛りする場合、母材が
鋳鉄製であると溶接時に溶接材料中に母材が溶け込み炭
素量が増加することによってＮｉ当量が上昇するため、
実際の溶接材料ではＣｒ当量を３．５以上に設定する必
要がある。
【００１０】一方、このようにＣｒ当量を規定すると、
ＬＡの線より上になるためにはＮｉ当量は３４以上でな
ければならない。尚、Ｎｉ当量の上限はＬＣ２であるか
ら３８となる。但し、上述のごとく母材からの炭素の溶
け込みによってＮｉ当量が上昇するため、実際の溶接材
料ではＮｉ当量の上限を３７．５とする。
ＬＡの線より上になるためにはＮｉ当量は３４以上でな
ければならない。尚、Ｎｉ当量の上限はＬＣ２であるか
ら３８となる。但し、上述のごとく母材からの炭素の溶
け込みによってＮｉ当量が上昇するため、実際の溶接材
料ではＮｉ当量の上限を３７．５とする。
【００１１】次に、Ｎｉ当量を順次上げた溶接材料を用
いて溶接肉盛りを行ない、溶接後の硬度に対し過冷処理
により上昇した硬度（過冷処理前後における硬度差）を
測定した。図２（ａ）を参照して、Ｎｉ当量が３８程度
になると、必要とされる硬度差Ｈｖ２００を確保するの
が難しくなることがわかる。これは上記図１の炭素析出
線ＬＣ２を越えることが原因と考えられる。ところが、
Ｃｏを添加すると、図２（ｂ）に示すようにＮｉ当量を
３８程度まで上げても硬度差Ｈｖ２００を確保できるこ
とが確認された。
いて溶接肉盛りを行ない、溶接後の硬度に対し過冷処理
により上昇した硬度（過冷処理前後における硬度差）を
測定した。図２（ａ）を参照して、Ｎｉ当量が３８程度
になると、必要とされる硬度差Ｈｖ２００を確保するの
が難しくなることがわかる。これは上記図１の炭素析出
線ＬＣ２を越えることが原因と考えられる。ところが、
Ｃｏを添加すると、図２（ｂ）に示すようにＮｉ当量を
３８程度まで上げても硬度差Ｈｖ２００を確保できるこ
とが確認された。
【００１２】次に、Ｃｏをどの程度添加するかが問題と
なる。Ｃｏの添加量を順次増やした場合の硬度差の変化
は、図３に示すように、略３％までは硬度差が上昇する
もののそれ以上添加しても硬度差が得られないことがわ
かった。従って、Ｃｏは３％以上添加しても意味がな
い。但し、ＣｏはＮｉ当量を上昇させると共にＭｓ温度
を引きあげるので、添加しすぎると溶接肉盛り後の硬度
が上り硬くなって機械加工しづらい。そこで、実際の溶
接材料では０．５％〜１．５％程度に留めるのが妥当で
ある。
なる。Ｃｏの添加量を順次増やした場合の硬度差の変化
は、図３に示すように、略３％までは硬度差が上昇する
もののそれ以上添加しても硬度差が得られないことがわ
かった。従って、Ｃｏは３％以上添加しても意味がな
い。但し、ＣｏはＮｉ当量を上昇させると共にＭｓ温度
を引きあげるので、添加しすぎると溶接肉盛り後の硬度
が上り硬くなって機械加工しづらい。そこで、実際の溶
接材料では０．５％〜１．５％程度に留めるのが妥当で
ある。
【００１３】以上の実験結果を勘案して決定した溶接材
料の組成の一例を以下に示す。
料の組成の一例を以下に示す。
【００１４】 成分組成（重量％） Ｃ Ｍn Ｎi Ｃr Ｍo Ｓi Ｃｏ １．１ １．２ ２．０ ２．０ ０ １．２ １．０ 尚、この成分組成によると、Ｎｉ当量・Ｃｒ当量・Ｍｓ
温度は各々以下の通りである。
温度は各々以下の通りである。
【００１５】 Ｎi 当量＝３６．５２ Ｃr 当量＝ ３．８ Ｍs 温度＝５８ そして、該組成による溶接材料を用いて肉盛りを行なっ
た結果、溶接後に割れが生じることなく、また過冷処理
によりＨｖ３００以上の硬度上昇が得られた。
た結果、溶接後に割れが生じることなく、また過冷処理
によりＨｖ３００以上の硬度上昇が得られた。
【００１６】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
によれば、肉盛り後に割れが生じない溶接肉盛り材料の
成分を決定し得る方法を提供することができる。
によれば、肉盛り後に割れが生じない溶接肉盛り材料の
成分を決定し得る方法を提供することができる。
【図１】シェフラーの組織図
【図２】Ｃｏの添加の有無による硬度差の影響を説明す
る図
る図
【図３】Ｃｏの添加量の上限を設定するための図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 英明 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 石川 正信 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中村 秀夫 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 大野 茂 大阪府交野市私部８丁目17番地10号 (72)発明者 渡邉 正巳 大阪府高槻市北大樋町36番地 (56)参考文献 特開 平６−15481（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−141782（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−141783（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−15481（ＪＰ，Ｂ１) 蓮井、森垣 ”現代溶接技術体系第15 巻 肉盛溶接・溶射”産報出版株式会社 発行 昭和55年１月23日 Ｐ．63−64 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/30 C22C 38/00 - 38/60
Claims (2)
- 【請求項１】 鋳鉄製の母材に、該母材を予熱せずに溶
接肉盛りした後に過冷処理によって硬化させる、Ｃ−Ｓ
ｉ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ系鋼またはＣ−Ｓｉ−Ｍｎ
−Ｎｉ−Ｃｒ−ＣｏーＭｏ系鋼から成る硬化肉盛り用溶
接材料であって、材料の成分組成を、溶接肉盛りした状
態において過冷処理の前後の硬度差が所定値以上にな
る、シェフラーの組織図における領域に含まれるＮｉ当
量及びＣｒ当量を満たすように決定する成分決定方法に
おいて、Ｎｉ当量が３４乃至３７．５であってＣｒ当量
が３．５乃至４であり、かつオーステナイト領域にある
ように決定することを特徴とする硬化肉盛り用溶接材料
の成分決定方法。 - 【請求項２】 Ｃｏを０．５乃至１．５重量％含有させ
ることを特徴とする請求項１記載の硬化肉盛り用溶接材
料の成分決定方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34041995A JP3240459B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 硬化肉盛り用溶接材料の成分決定方法 |
| GB9625505A GB2308561B (en) | 1995-12-27 | 1996-12-09 | Welding material for use in hard-facing and method of determining components thereof |
| US08/772,364 US5769308A (en) | 1995-12-27 | 1996-12-23 | Welding material for use in hard-facing and method of determining components thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34041995A JP3240459B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 硬化肉盛り用溶接材料の成分決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09176798A JPH09176798A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3240459B2 true JP3240459B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18336778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34041995A Expired - Fee Related JP3240459B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 硬化肉盛り用溶接材料の成分決定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5769308A (ja) |
| JP (1) | JP3240459B2 (ja) |
| GB (1) | GB2308561B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0787270B2 (ja) * | 1992-02-19 | 1995-09-20 | 日鉱グールド・フォイル株式会社 | 印刷回路用銅箔及びその製造方法 |
| JP6016742B2 (ja) * | 2013-09-12 | 2016-10-26 | 三菱重工業株式会社 | 溶射膜又は肉盛溶接層の材料選定方法及び装置 |
| US10266925B2 (en) | 2015-07-14 | 2019-04-23 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Stable undercooled metallic particles for engineering at ambient conditions |
| US11241678B2 (en) | 2017-05-01 | 2022-02-08 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Metal oxide materials made using self-assembled coordination polymers |
| US11059098B2 (en) | 2017-06-09 | 2021-07-13 | SAFI-Tech, Inc. | Direct printing and writing using undercooled metallic core-shell particles |
| EP4251348A1 (en) | 2021-01-04 | 2023-10-04 | Safi-Tech, Inc. | System and method for manufacture of undercooled metallic core-shell particles |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5361968A (en) * | 1992-08-14 | 1994-11-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing metallic press die |
| JPH08141783A (ja) * | 1994-11-14 | 1996-06-04 | Honda Motor Co Ltd | 硬化肉盛り用溶接材料及びその成分決定方法 |
| TW304906B (ja) * | 1994-11-11 | 1997-05-11 | Honda Motor Co Ltd |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34041995A patent/JP3240459B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-09 GB GB9625505A patent/GB2308561B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-23 US US08/772,364 patent/US5769308A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蓮井、森垣 "現代溶接技術体系第１５巻 肉盛溶接・溶射"産報出版株式会社発行 昭和５５年１月２３日 Ｐ．６３−６４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2308561A (en) | 1997-07-02 |
| GB2308561B (en) | 1999-02-24 |
| JPH09176798A (ja) | 1997-07-08 |
| GB9625505D0 (en) | 1997-01-29 |
| US5769308A (en) | 1998-06-23 |
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