JP6736819B2 - 肉盛溶接用ニッケル系合金 - Google Patents
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Description
そこで、従来の肉盛溶接用合金の代替となる合金の開発が望まれていた。
(請求項1)
Ni、Crを少なくとも含み、Crを30〜50重量%含んでなることを特徴とする肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項2)
Ni、Cr、Co、Al及びTiを少なくとも含み、Crを30〜50重量%、Coを5〜8重量%、Alを1.5〜2.6重量%、Tiを1.5〜2.7重量%含んでなることを特徴とする肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項3)
Coを5〜8重量%、Crを31.5〜33.5重量%、Moを2.9〜3.5重量%、Feを0.6重量%以下、Cを0.09重量%以下、Wを1.0重量%以下、Mnを0.5重量%以下、Siを0.5重量%以下、Alを1.5〜2.6重量%、Tiを1.5〜2.7重量%含有し、残部Ni及び不可避不純物を含んでなることを特徴とする請求項1又は2記載の肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項4)
AlとTiの含有量が、Al+Ti≦7重量%であることを特徴とする請求項2又は3記載の肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項5)
Nbを実質的に含まないことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項6)
700〜800℃での時効処理後の硬さが、Hv540以上であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の肉盛溶接用ニッケル系合金。
(請求項7)
請求項1〜6の何れかに記載の肉盛溶接用ニッケル系合金が肉盛溶接されてなることを特徴とする排気弁棒。
(請求項8)
肉盛溶接がレーザ溶接であることを特徴とする請求項7記載の排気弁棒。
(実施例1)
1.肉盛溶接用ニッケル系合金の作製
Coを5〜8重量%、Crを31.5〜33.5重量%、Moを2.9〜3.5重量%、Feを0.6重量%以下、Cを0.09重量%以下、Wを1.0重量%以下、Mnを0.5重量%以下、Siを0.5重量%以下、Alを1.5〜2.6重量%、Tiを1.5〜2.7重量%含有し、残部Ni及び不可避不純物を含んでなる肉盛溶接用ニッケル系合金を作製した。
作製した合金を、700〜800℃での1段階時効処理に供した。時効処理後の硬さは、Hv560であった。
上記1.で得られた肉盛溶接用ニッケル系合金を用い、縦15mm、横15mm、高さ3mmとなるように試験片を作製した。試験片は2つ作製した。
作製された各試験片について、市販の重量計を用いて初期重量(g)を測定した。また、各試験片について、寸法(mm)を測定し、表面積(cm2)を求めた。それぞれの結果は表1に示す。
3−1.Sアタック試験及びVアタック試験
上記2.で得られた試験片の1つを、試験1としてSアタック試験に供した。また、上記2.で得られた試験片の他の1つを、試験2としてVアタック試験に供した。試験1及び試験2のそれぞれの試験条件は、以下に示す通りとした。
<試験条件>
・塗布灰:90重量%のNa2SO4及び10重量%のNaCl
・塗布量:40mg/cm2
・試験温度:800℃
・試験時間:40時間
・試験雰囲気:大気
<試験条件>
・塗布灰:80重量%のV2O5及び20重量%のNa2SO4
・塗布量:40mg/cm2
・試験温度:800℃
・試験時間:40時間
・試験雰囲気:大気
次いで、試験1に供された試験片を、それぞれ、以下(1)〜(4)の工程でスケール除去した。また、試験2に供された試験片についても同様にしてスケール除去した。
(1)18重量%のNaOH、3重量%のKMnO4を混合した水溶液を沸騰させ、該水溶液中に試験片を浸漬させた。浸漬時間が10分間に達したら、試験片を取り出した。
(2)10重量%のクエン酸ナトリウム溶液を沸騰させ、該溶液中に試験片を浸漬させた。浸漬時間が10分間に達したら、試験片を取り出した。
(3)試験片をブラシを用いてブラッシング水洗した。
(4)スケールが完全に除去されるまで、上記(1)〜(3)の工程を繰り返し行った。
上記3.の高温耐食性試験後の試験片について、(1)表面外観観察評価、(2)重量測定評価を行った。それぞれの結果は、表1に示す。
また、上記3−2.でスケール除去された試験2後の試験片についても、同様にして、(1)外観観察評価、(2)重量測定評価を行った。それぞれの結果は、表2に示す。
表面の目視外観観察を行い、以下の評価基準で評価した。
<評価基準>
A:損傷が確認されたのは、表面の20%未満だった。
B:損傷が確認されたのは、表面の20%以上70%未満であった。
C:損傷が確認されたのは、表面の70%以上であった。
市販の重量計を用いて、試験片の試験後重量(g)を測定した。
下記計算式を用いて、腐食減量(mg/cm2)を求めた。
実施例1において、1段階時効処理を省略した以外は、実施例1と同様にして試験片を得、該試験片を実施例1と同様にして高温耐食性試験に供して、その結果を実施例1と同様に評価した。結果は表1及び表2に示す。
実施例1において、肉盛溶接用ニッケル系合金を、Nimonic80A(Coを2重量%以下、Crを18〜21重量%、Feを3.0重量%以下、Cを0.1重量%以下、Mnを1.0重量%以下、Siを1.0重量%以下、Alを1.0〜1.8重量%、Tiを1.8〜2.7重量%含有し、残部Ni及び不可避不純物を含む)に代えた以外は、実施例1と同様にして試験片を得、該試験片を実施例1と同様にして高温耐食性試験に供して、その結果を実施例1と同様に評価した。結果は表1及び表2に示す。
実施例1において、肉盛溶接用ニッケル系合金を、Inconel718(Coを1.0重量%以下、Crを17〜21重量%、Moを2.8〜3.3重量%、Cを0.08重量%以下、Mnを0.35重量%以下、Siを0.35重量%以下、Alを0.2〜0.8重量%、Tiを0.65〜1.15重量%、残部Ni及び不可避不純物)に代えた以外は、実施例1と同様にして試験片を得、該試験片を実施例1と同様にして高温耐食性試験に供して、その結果を実施例1と同様に評価した。結果は表1及び表2に示す。
比較例2において、1段階時効処理を省略した以外は、比較例2と同様にして試験片を得、該試験片を実施例1と同様にして高温耐食性試験に供して、その結果を実施例1と同様に評価した。結果は表1及び表2に示す。
表1及び表2より、比較例1では、腐食減量が大きく、外観観察により表面損傷が激しいことが確認された。特に、試験1(Sアタック試験)後の腐食減量は、151.1mg/cm2と非常に大きく耐食性に劣る結果が示された(表1)。
比較例2、3では、試験1における腐食減量が22〜26mg/cm2程度であり(表1)、試験2における腐食減量が13〜15mg/cm2程度であった(表2)。
これに対して、実施例1、2の試験片は、いずれの試験においても腐食減量が11mg/cm2以下であり、他の比較例よりも小さな値であった。
また、外観観察おいても、目立った表面損傷は確認されなかった。
図1に示したものと同様の構成を備える排気弁棒1を用いて、ディーゼル機関を運転した。運転は、以下の条件で行った。
燃焼室温度:550℃
運転時間:1500時間
高温が継続した環境において、肉盛部の強度が低下することなく、高温強度を維持していることを確認した。
2 軸部
3 弁体部
3a シート面
3b 触火面
4 排気口
5 燃焼室
6 弁座
Claims (2)
- Coを5〜8重量%、Crを31.5〜33.5重量%、Moを2.9〜3.5重量%、Feを0.6重量%以下、Cを0.09重量%以下、Wを1.0重量%以下、Mnを0.5重量%以下、Siを0.5重量%以下、Alを1.5〜2.6重量%、Tiを1.5〜2.7重量%含有し、残部Ni及び不可避不純物を含んでなることを特徴とする肉盛溶接用ニッケル系合金。
- AlとTiの含有量が、Al+Ti≦7重量%であることを特徴とする請求項1記載の肉盛溶接用ニッケル系合金。
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