JPH0230799B2 - Nikikokanikumoryoyosetsuzairyo - Google Patents
NikikokanikumoryoyosetsuzairyoInfo
- Publication number
- JPH0230799B2 JPH0230799B2 JP2150086A JP2150086A JPH0230799B2 JP H0230799 B2 JPH0230799 B2 JP H0230799B2 JP 2150086 A JP2150086 A JP 2150086A JP 2150086 A JP2150086 A JP 2150086A JP H0230799 B2 JPH0230799 B2 JP H0230799B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- less
- blowholes
- amount
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 85
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 34
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 37
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 19
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 10
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N [O].C#C Chemical group [O].C#C LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N ethynol Chemical group OC#C QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910019590 Cr-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019588 Cr—N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
- B23K35/304—Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は内燃機関の吸・排気弁や各種化学プラ
ント配管に用いられるバルブの様に高度の耐食性
並びに耐摩耗性が要求される部品に肉盛溶接する
際に使用するNi基硬化肉盛用溶接材料に関する
ものである。 ［従来の技術］ 内燃機関の吸・排気弁や各種化学プラント配管
に使用されるバルブ等は使用環境が苛酷であり、
腐食や摩耗を受け易いことから一般に素材表面に
耐食性並びに耐摩耗性の優れた材料を肉盛した材
料が使用されている。かかる肉盛材料としては従
来からCo−Cr−Ｗ合金（ステライト系合金）が
汎用されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかるにステライト系合金はその主成分である
Coが高価な金属であると共に、生産地が偏在し
ている為供給が不安定になつており、入手が安定
且つ容易であり、しかも安価な代替材の開発が望
まれている。 代替材としては資源豊富なFe基合金がまず考
えられるが、Fe基合金は耐食性の面面から性能
が不十分であり、耐食性の良好なNiを主成分と
する合金が有望と考えられる。ところで硬化肉盛
用溶接材料としての要求特性の中でも、特に耐摩
耗性に注目してその向上を図ろうとすれば、ある
程度の硬さを確保する必要があり、Ni基合金に
おいては硼化物の形成により硬さを高めた合金材
料と炭化物の形成により硬さを高めた合金材料が
提案されている。即ち前者のNi基合金として例
えばCr−Si−Ｂ系Ni基合金が開発されており殊
にコルモノイ合金が有名である。しかしコルモノ
イ合金は多量のＢ（２％以上）を含んでいる為、
肉盛溶接に適用したときに割れや気孔等の溶接欠
陥が多く発生し、施工が難しくなるという欠点が
ある。この問題を解決する目的でＢ量を下げた溶
接材料も提案されているが満足できるものではな
く実用化には至つていない。一方後者のNi基合
金としては高Ｃ−Cr−系をベースとし、その他
の合金成分としてMoやＷを含むものがある。該
Ni基合金は前述の如く炭化物を析出させて硬度
を上げ耐摩耗性を向上させるもので、一般の合金
材料としてはいくつかの提案があるが、肉盛溶接
材料として使用した場合には割れやブローホール
等を発生し、使用することができない。本発明者
等はこの様な事情に着目し、上記Ni基合金のう
ち耐食性及び耐摩耗性に優れた高Ｃ−Cr系Ni基
合金においてかかる長所を失なうことなく溶接性
の良好なNi基硬化肉盛用溶接材料を提供すべく
研究を重ねた。 ［問題点を解決する為の手段］ その結果到達した本発明のNi基硬化肉盛用溶
接材料とは Ｃ：1.5〜３％（重量％の意味、以下同じ） Si：0.5〜２％ Mo：５〜15％ Cr：25〜35％ Al：0.001〜0.02％及び／ 又はTi：0.003〜0.05％ Al＋Ti：0.05％以下 Fe：0.5〜５％ を必須成分として含有し、若しくは上記に加えて
Ｗ：2.0％以下を含有すると共に不純物として Mn：0.1％以下 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 O2：0.05％以下 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 に夫々制限し、残部がNi及びその他の不可避不
純物からなる点に要旨を有するものである。 ［作 用］ 本発明において耐食性及び耐摩耗性の優れた
Ni基合金材料として高Ｃ−Cr系Ni基合金殊に耐
摩耗性等をさらに発揮させる上で有効な合金元素
としてMoさらにＷを加えたNi基合金材料が提供
される。しかるに高Ｃ−Cr−Mo系Ni基合金若し
くは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金においては前
述の如くこれを肉盛用溶接材料として使用した場
合にブローホールや割れ等の溶接欠陥が発生し、
使用に耐えることができない。 本発明者等はかかる硬化肉盛用溶接材料として
は不向きと考えられていた高Ｃ−Cr−Mo系Ni基
合金若しくは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金を硬
化肉盛用溶接材料として満足し得るものに改良す
べく鋭意検討を重ねた結果前記構成で示される本
発明を完成するに至つた。 即ち高Ｃ−Cr−Mo系Ni基合金若しくは高Ｃ−
Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金を肉盛溶接材料として使
用した際に生じる溶接欠陥のうち、ブローホール
については上記材料が高炭素である為Ｃと溶融金
属中のO2成分が反応してCOガスを生成し、これ
がブローホールの一因となつていると考えられ
る。そこで原因となる炭素含有量を低減すること
が有効な解決手段となるはずであるが、炭素量を
低減すると耐食性及び耐摩耗性を発揮する為の炭
化物の生成が抑制され、上記合金の本来の特長が
失なわれてしまう。そこで本発明ではCO発生を
抑制する為に溶接材料中のO2成分量を低減する
こととし、溶接材料中のO2ガス成分量を制限す
ると共に、さらにAlやTi等の脱酸成分を加える
ことによりO2量のいつそう低減をはかつている。
又ブローホールの要因には上記COの生成だけで
なく、溶融金属が凝固する際に放出される溶存ガ
ス成分の存在が挙げられる。そこで本発明では上
記O2ガス成分量の他溶接材料中に含まれるN2ガ
ス成分量及びH2ガス成分量についてもこれを制
限し、ブローホールの発生を防止している。 一方割れに関しては、Ｃ量及びこれと結合して
炭化物を形成するCr及びMoの含有量のバランス
が大きな影響をもつていることを見出し、本発明
においてはこれらの成分比率を適正に調整してい
る。 本発明は上記方針の下にNi基合金材料の成分
組成について種々検討を重ねた結果完成されたも
のである。 以下本発明についてさらに詳細に説明する。 Ｃ：1.5〜３％ ＣはCr、Mo、Ｗと炭化物を形成して合金硬さ
を増し耐摩耗性を高める。1.5％以下では炭化物
の析出が不十分で十分な硬さが得られず、一方３
％を超えると硬さを高める効果が飽和するだけで
なく（第１図参照）O2と反応してCOガスを発生
し易くなりブローホールが発生する。 Si：0.5〜２％ Siは溶接作業性を左右する重要な成分であり、
Si量が低すぎると母材に対する溶融金属のなじみ
が悪くなり、溶接作業性が極端に悪化する。一方
Si量が高すぎると溶融金属の流動性が高くなりす
ぎて目的とする形状に肉盛することができない。
又Si量が高すぎるとSiCを形成し、これが溶接中
に分解してブローホールの一因となる。従つてブ
ローホールを発生させず、適当な流動性及びなじ
みを得る為にはSi量0.5〜２％とする必要がある。 Cr：25〜35％、Mo：５〜15％ 又は Cr：25〜35％、Mo：５〜15％、Ｗ：２％ Cr、Mo、Ｗはいずれも炭化物を形成して硬さ
を高めるための成分である。硬さを高めるだけで
あればCrのみでも十分であるが、Crのみでは炭
化物が成長しすぎて耐割れ性及び耐食性が低下す
る。Moを複合添加すると炭化物が微細となり良
好な特性が得られる。成分範囲は種々検討した結
果Cr：25〜35％Mo：５〜15％にすると硬さが最
も安定し耐割れ性も良好である。Cr25％未満、
Mo5％未満では硬さが不十分で、Cr35％超、
Mo15％超では割れが発生しやすくなる。又Ｗの
少量添加は炭化物の微細化に効果があるので耐割
れ性を更に向上させる場合に添加する。しかし、
２％以上添加すると耐割れ性は却つて低下するた
め避けなければならない。Al：0.001〜0.02％及
び／又はTi：0.003〜0.05％、但しAl＋Ti：0.05
％以下 高Ｃ系Ni基合金材料のブローホールはCOガス
の発生が主な原因であるが、微量のAlやTiを添
加することにより酸素を安定な酸化物として捕捉
し、ブローホール発生を抑えることができる。
Alは0.001以上、Tiは0.003以上の添加で上記効果
を発揮する。しかしAl及びTiは多く添加すると
SiCの生成を助長するためかえつてブローホール
を発生しやすくなる。従つてAlは0.02％以下、
Tiは0.05％以下とするとともにAlとTiの合計量
を0.05％以下に制限する必要がある。特に酸素ア
セチレンガス溶接ではAl及びTiを多く添加する
とブローホールが発生しやすいため、Al、Ti合
計量は0.03％以下が望ましい。又Al、Tiの微量
添加は溶融金属にねばりを与える効果もあり、溶
接作業性が良好となる。Al、Tiは単独でもブロ
ーホールの発生を抑える効果はあるが複合添加に
よつて大きな効果を発揮する。 Fe：0.5〜５％ Feを添加すると結晶粒が微細となり硬さが安
定し、耐割れ性も良好となる。但し多すぎると耐
食性の劣化、硬さの低下が起るので添加量は0.5
〜５％とする必要がある。 本発明における積極的添加成分については上記
の通りであるが、本発明においてはさらに下記成
分の含有量を調整する必要がある。 Mn：0.1％以下 Mnは本発明の高Ｃ−Ni合金系では添加しない
方が良い成分である。Mnを添加するとスラグの
発生が多くなり溶接作業性が阻害される。よつて
0.1％以下とする必要がある。 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 Ｐ及びＳは共に耐割れ性を著しく劣化させる成
分であり0.05％以下にする必要がある。含有量は
低い程望しい。 O2：0.05％以下 O2が多いとＣと反応してCOガスが発生しブロ
ーホールの原因となる。含有量が少ない程耐ブロ
ーホール性は良好となるが実用上0.05％以下であ
れば問題はない。 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 N2及びH2が高すぎると溶融金属が凝固する時
に固溶量を超えた分がガスとなつて放出されブロ
ーホールの原因となる。含有量が少ない程望まし
いが、本発明の合金材料ではCrが多く含まれる
ためある程度のN2はCr−Ｎとして固定され、ガ
スとはならない。しかし0.1％を超えるとブロー
ホールが出やすくなる。又H2は固溶度が小さく、
0.005％を超えるとブローホールの原因となる。 本発明の基本構成は上記の通りであるが、肉盛
溶接に当たりTIG溶接あるいは酸素アセチレンガ
ス溶接を行なう場合には本発明溶接材料は一般に
ワイヤ又は棒状に調製される。尚本発明溶接材料
は硬度が高く通常の鍛造や圧延により線材に成形
するのは極めて困難である為、鍛造によつて所定
の棒状材料とする方法が経済的である。棒径とし
てはあまり太径のものはスムーズに溶着し難いの
で６mmφ以下に調製することが望まれる。但し鋳
造法では3.2mmφ以下の長尺棒を作製するのは難
しく歩留りが悪くなる為、溶接作業性及び経済性
を考えると3.2〜6.0mmφが好ましい範囲である。
鋳造方法としては、シエルモールド法や連続鋳造
法の他ガラス管等への吸引鋳造法、Ni基合金棒
やCo基合金棒の製造に通常適用される方法を適
用することができる。 又本発明溶接材料は、近年肉盛溶接に多く用い
られる粉体プラズマ溶接にも適用することができ
る。この場合は該溶接材料も粉体となるが、形状
はできるだけ球状に近いものが望ましい。その理
由は非球状粉であると流動性が悪く安定した溶接
が困難であるからである。本発明溶接材料の球状
粉は一般的な粉体製造法であるアトマイズ法によ
り製造することができるが、この場合製造条件等
によつては表面にこぶ状の突起ができることがあ
る。この突起があまり大きくなると流動性を阻害
する為ある程度の大きさ以下に調製することが望
ましく、本発明者等の実験結果（第２図）からは
粒径の1/3以下とすれば流動性に影響を殆んど与
えないことが分つた。又粒度については微粉が多
いと粉体の流動性が悪くなり、溶接中の粉末飛散
も多くなる。一方粒度が粗すぎると粉体の溶融が
不十分となり、素地とのなじみが悪くなる。こう
した理由から本発明溶接材料を粉体プラズマ溶接
により肉盛する場合には、44μm以下の粉末が全
体の５％以下とし、85％以上の粉末が44〜250μm
の範囲になる様に粒度を調製することが望まれ
る。 ［実施例］ 実験 １ 第１表に示す成分組成の硬化肉盛用溶接棒を作
製し、酸素アセチレンガス溶接およびTIG溶接に
より肉盛溶接した。結果はとりまとめて第２表に
示した。尚溶接条件は夫々下記の通りとした。 酸素アセチレンガス溶接 母材：SS−41 19t×100×200l（mm） 火口：630／min 溶接棒径：4.8〓mm 予熱：450℃ 肉盛高さ約３mm TIG溶接 母材：SS−41 19t×100W×300l（mm） 電流：180A 溶接棒径：4.8mm〓 シールドガス：Ar 15／min タングステン電極：24〓mm（トリウム入りタン
グステン） 予熱：300℃ 肉盛高さ：約２mm
ント配管に用いられるバルブの様に高度の耐食性
並びに耐摩耗性が要求される部品に肉盛溶接する
際に使用するNi基硬化肉盛用溶接材料に関する
ものである。 ［従来の技術］ 内燃機関の吸・排気弁や各種化学プラント配管
に使用されるバルブ等は使用環境が苛酷であり、
腐食や摩耗を受け易いことから一般に素材表面に
耐食性並びに耐摩耗性の優れた材料を肉盛した材
料が使用されている。かかる肉盛材料としては従
来からCo−Cr−Ｗ合金（ステライト系合金）が
汎用されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかるにステライト系合金はその主成分である
Coが高価な金属であると共に、生産地が偏在し
ている為供給が不安定になつており、入手が安定
且つ容易であり、しかも安価な代替材の開発が望
まれている。 代替材としては資源豊富なFe基合金がまず考
えられるが、Fe基合金は耐食性の面面から性能
が不十分であり、耐食性の良好なNiを主成分と
する合金が有望と考えられる。ところで硬化肉盛
用溶接材料としての要求特性の中でも、特に耐摩
耗性に注目してその向上を図ろうとすれば、ある
程度の硬さを確保する必要があり、Ni基合金に
おいては硼化物の形成により硬さを高めた合金材
料と炭化物の形成により硬さを高めた合金材料が
提案されている。即ち前者のNi基合金として例
えばCr−Si−Ｂ系Ni基合金が開発されており殊
にコルモノイ合金が有名である。しかしコルモノ
イ合金は多量のＢ（２％以上）を含んでいる為、
肉盛溶接に適用したときに割れや気孔等の溶接欠
陥が多く発生し、施工が難しくなるという欠点が
ある。この問題を解決する目的でＢ量を下げた溶
接材料も提案されているが満足できるものではな
く実用化には至つていない。一方後者のNi基合
金としては高Ｃ−Cr−系をベースとし、その他
の合金成分としてMoやＷを含むものがある。該
Ni基合金は前述の如く炭化物を析出させて硬度
を上げ耐摩耗性を向上させるもので、一般の合金
材料としてはいくつかの提案があるが、肉盛溶接
材料として使用した場合には割れやブローホール
等を発生し、使用することができない。本発明者
等はこの様な事情に着目し、上記Ni基合金のう
ち耐食性及び耐摩耗性に優れた高Ｃ−Cr系Ni基
合金においてかかる長所を失なうことなく溶接性
の良好なNi基硬化肉盛用溶接材料を提供すべく
研究を重ねた。 ［問題点を解決する為の手段］ その結果到達した本発明のNi基硬化肉盛用溶
接材料とは Ｃ：1.5〜３％（重量％の意味、以下同じ） Si：0.5〜２％ Mo：５〜15％ Cr：25〜35％ Al：0.001〜0.02％及び／ 又はTi：0.003〜0.05％ Al＋Ti：0.05％以下 Fe：0.5〜５％ を必須成分として含有し、若しくは上記に加えて
Ｗ：2.0％以下を含有すると共に不純物として Mn：0.1％以下 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 O2：0.05％以下 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 に夫々制限し、残部がNi及びその他の不可避不
純物からなる点に要旨を有するものである。 ［作 用］ 本発明において耐食性及び耐摩耗性の優れた
Ni基合金材料として高Ｃ−Cr系Ni基合金殊に耐
摩耗性等をさらに発揮させる上で有効な合金元素
としてMoさらにＷを加えたNi基合金材料が提供
される。しかるに高Ｃ−Cr−Mo系Ni基合金若し
くは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金においては前
述の如くこれを肉盛用溶接材料として使用した場
合にブローホールや割れ等の溶接欠陥が発生し、
使用に耐えることができない。 本発明者等はかかる硬化肉盛用溶接材料として
は不向きと考えられていた高Ｃ−Cr−Mo系Ni基
合金若しくは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金を硬
化肉盛用溶接材料として満足し得るものに改良す
べく鋭意検討を重ねた結果前記構成で示される本
発明を完成するに至つた。 即ち高Ｃ−Cr−Mo系Ni基合金若しくは高Ｃ−
Cr−Mo−Ｗ系Ni基合金を肉盛溶接材料として使
用した際に生じる溶接欠陥のうち、ブローホール
については上記材料が高炭素である為Ｃと溶融金
属中のO2成分が反応してCOガスを生成し、これ
がブローホールの一因となつていると考えられ
る。そこで原因となる炭素含有量を低減すること
が有効な解決手段となるはずであるが、炭素量を
低減すると耐食性及び耐摩耗性を発揮する為の炭
化物の生成が抑制され、上記合金の本来の特長が
失なわれてしまう。そこで本発明ではCO発生を
抑制する為に溶接材料中のO2成分量を低減する
こととし、溶接材料中のO2ガス成分量を制限す
ると共に、さらにAlやTi等の脱酸成分を加える
ことによりO2量のいつそう低減をはかつている。
又ブローホールの要因には上記COの生成だけで
なく、溶融金属が凝固する際に放出される溶存ガ
ス成分の存在が挙げられる。そこで本発明では上
記O2ガス成分量の他溶接材料中に含まれるN2ガ
ス成分量及びH2ガス成分量についてもこれを制
限し、ブローホールの発生を防止している。 一方割れに関しては、Ｃ量及びこれと結合して
炭化物を形成するCr及びMoの含有量のバランス
が大きな影響をもつていることを見出し、本発明
においてはこれらの成分比率を適正に調整してい
る。 本発明は上記方針の下にNi基合金材料の成分
組成について種々検討を重ねた結果完成されたも
のである。 以下本発明についてさらに詳細に説明する。 Ｃ：1.5〜３％ ＣはCr、Mo、Ｗと炭化物を形成して合金硬さ
を増し耐摩耗性を高める。1.5％以下では炭化物
の析出が不十分で十分な硬さが得られず、一方３
％を超えると硬さを高める効果が飽和するだけで
なく（第１図参照）O2と反応してCOガスを発生
し易くなりブローホールが発生する。 Si：0.5〜２％ Siは溶接作業性を左右する重要な成分であり、
Si量が低すぎると母材に対する溶融金属のなじみ
が悪くなり、溶接作業性が極端に悪化する。一方
Si量が高すぎると溶融金属の流動性が高くなりす
ぎて目的とする形状に肉盛することができない。
又Si量が高すぎるとSiCを形成し、これが溶接中
に分解してブローホールの一因となる。従つてブ
ローホールを発生させず、適当な流動性及びなじ
みを得る為にはSi量0.5〜２％とする必要がある。 Cr：25〜35％、Mo：５〜15％ 又は Cr：25〜35％、Mo：５〜15％、Ｗ：２％ Cr、Mo、Ｗはいずれも炭化物を形成して硬さ
を高めるための成分である。硬さを高めるだけで
あればCrのみでも十分であるが、Crのみでは炭
化物が成長しすぎて耐割れ性及び耐食性が低下す
る。Moを複合添加すると炭化物が微細となり良
好な特性が得られる。成分範囲は種々検討した結
果Cr：25〜35％Mo：５〜15％にすると硬さが最
も安定し耐割れ性も良好である。Cr25％未満、
Mo5％未満では硬さが不十分で、Cr35％超、
Mo15％超では割れが発生しやすくなる。又Ｗの
少量添加は炭化物の微細化に効果があるので耐割
れ性を更に向上させる場合に添加する。しかし、
２％以上添加すると耐割れ性は却つて低下するた
め避けなければならない。Al：0.001〜0.02％及
び／又はTi：0.003〜0.05％、但しAl＋Ti：0.05
％以下 高Ｃ系Ni基合金材料のブローホールはCOガス
の発生が主な原因であるが、微量のAlやTiを添
加することにより酸素を安定な酸化物として捕捉
し、ブローホール発生を抑えることができる。
Alは0.001以上、Tiは0.003以上の添加で上記効果
を発揮する。しかしAl及びTiは多く添加すると
SiCの生成を助長するためかえつてブローホール
を発生しやすくなる。従つてAlは0.02％以下、
Tiは0.05％以下とするとともにAlとTiの合計量
を0.05％以下に制限する必要がある。特に酸素ア
セチレンガス溶接ではAl及びTiを多く添加する
とブローホールが発生しやすいため、Al、Ti合
計量は0.03％以下が望ましい。又Al、Tiの微量
添加は溶融金属にねばりを与える効果もあり、溶
接作業性が良好となる。Al、Tiは単独でもブロ
ーホールの発生を抑える効果はあるが複合添加に
よつて大きな効果を発揮する。 Fe：0.5〜５％ Feを添加すると結晶粒が微細となり硬さが安
定し、耐割れ性も良好となる。但し多すぎると耐
食性の劣化、硬さの低下が起るので添加量は0.5
〜５％とする必要がある。 本発明における積極的添加成分については上記
の通りであるが、本発明においてはさらに下記成
分の含有量を調整する必要がある。 Mn：0.1％以下 Mnは本発明の高Ｃ−Ni合金系では添加しない
方が良い成分である。Mnを添加するとスラグの
発生が多くなり溶接作業性が阻害される。よつて
0.1％以下とする必要がある。 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 Ｐ及びＳは共に耐割れ性を著しく劣化させる成
分であり0.05％以下にする必要がある。含有量は
低い程望しい。 O2：0.05％以下 O2が多いとＣと反応してCOガスが発生しブロ
ーホールの原因となる。含有量が少ない程耐ブロ
ーホール性は良好となるが実用上0.05％以下であ
れば問題はない。 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 N2及びH2が高すぎると溶融金属が凝固する時
に固溶量を超えた分がガスとなつて放出されブロ
ーホールの原因となる。含有量が少ない程望まし
いが、本発明の合金材料ではCrが多く含まれる
ためある程度のN2はCr−Ｎとして固定され、ガ
スとはならない。しかし0.1％を超えるとブロー
ホールが出やすくなる。又H2は固溶度が小さく、
0.005％を超えるとブローホールの原因となる。 本発明の基本構成は上記の通りであるが、肉盛
溶接に当たりTIG溶接あるいは酸素アセチレンガ
ス溶接を行なう場合には本発明溶接材料は一般に
ワイヤ又は棒状に調製される。尚本発明溶接材料
は硬度が高く通常の鍛造や圧延により線材に成形
するのは極めて困難である為、鍛造によつて所定
の棒状材料とする方法が経済的である。棒径とし
てはあまり太径のものはスムーズに溶着し難いの
で６mmφ以下に調製することが望まれる。但し鋳
造法では3.2mmφ以下の長尺棒を作製するのは難
しく歩留りが悪くなる為、溶接作業性及び経済性
を考えると3.2〜6.0mmφが好ましい範囲である。
鋳造方法としては、シエルモールド法や連続鋳造
法の他ガラス管等への吸引鋳造法、Ni基合金棒
やCo基合金棒の製造に通常適用される方法を適
用することができる。 又本発明溶接材料は、近年肉盛溶接に多く用い
られる粉体プラズマ溶接にも適用することができ
る。この場合は該溶接材料も粉体となるが、形状
はできるだけ球状に近いものが望ましい。その理
由は非球状粉であると流動性が悪く安定した溶接
が困難であるからである。本発明溶接材料の球状
粉は一般的な粉体製造法であるアトマイズ法によ
り製造することができるが、この場合製造条件等
によつては表面にこぶ状の突起ができることがあ
る。この突起があまり大きくなると流動性を阻害
する為ある程度の大きさ以下に調製することが望
ましく、本発明者等の実験結果（第２図）からは
粒径の1/3以下とすれば流動性に影響を殆んど与
えないことが分つた。又粒度については微粉が多
いと粉体の流動性が悪くなり、溶接中の粉末飛散
も多くなる。一方粒度が粗すぎると粉体の溶融が
不十分となり、素地とのなじみが悪くなる。こう
した理由から本発明溶接材料を粉体プラズマ溶接
により肉盛する場合には、44μm以下の粉末が全
体の５％以下とし、85％以上の粉末が44〜250μm
の範囲になる様に粒度を調製することが望まれ
る。 ［実施例］ 実験 １ 第１表に示す成分組成の硬化肉盛用溶接棒を作
製し、酸素アセチレンガス溶接およびTIG溶接に
より肉盛溶接した。結果はとりまとめて第２表に
示した。尚溶接条件は夫々下記の通りとした。 酸素アセチレンガス溶接 母材：SS−41 19t×100×200l（mm） 火口：630／min 溶接棒径：4.8〓mm 予熱：450℃ 肉盛高さ約３mm TIG溶接 母材：SS−41 19t×100W×300l（mm） 電流：180A 溶接棒径：4.8mm〓 シールドガス：Ar 15／min タングステン電極：24〓mm（トリウム入りタン
グステン） 予熱：300℃ 肉盛高さ：約２mm
【表】
【表】
【表】
【表】
第２表(1)の酸素−アセチレンガス溶接結果から
明らかなように、本発明例のイ〜ホでは溶接中の
湯流れ、なじみは良好で割れ、ブローホールとい
つた欠陥がなく硬度等の優れた溶接部が得られ
た。これに対し比較例のヘ、ヲ、カではAl又は
Tiが許容量以上となつておりブローホールが発
生した。チ、リ、ル、ワ、カでは、ガス成分
（O2、N2、H2）が多くやはりブローホールが発
生した（尚カはTiも許容量を超えている）。ト、
ワでは、それぞれＰ、Ｓが高く、割れが発生し
た。チではＣが高く、リではＷ、ルではCr、ヲ
ではMoがそれぞれ限度を超えているため、割れ
が発生した。トではSiが低すぎるために母材との
なじみが不良でスムーズな溶着ができなかつた。
逆にSiの高いリ、ワでは湯が流れすぎて溶接が難
しく、所定の肉盛高さが得られなかつた。ヌでは
Mnが多すぎるためのスラグが多く発生しなじみ
が悪化した。 比較例トではCrが、ヌではＣが、カではMoが
それぞれ低いため硬さも低くHv400以下となつ
た。比較例ヨではAl、Tiが少ないためブローホ
ールが発生した。比較例タではFeが多く添加さ
れているため硬度が低下した。比較例ヘではFe
が少なく耐割れ性が悪くなつた。硬さについては
本発明例イ〜ホではHv420〜440で安定しており、
この硬さはステライト合金No.６とほぼ同程度のも
ので十分な耐摩耗性が得られた。 次に第２表(2)から明らかなように、TIG溶接の
場合の結果はおおむね酸素アセチレンガス溶接と
同様であつた。硬さは全体にガス溶接に比べ低く
なつているが、これはガス溶接では火炎よりＣが
供給され、溶接棒と溶着金属のＣ量がほとんど同
じか若干溶着金属の方が高くなるのに対し、TIG
溶接では溶着金属のＣ量が溶接棒のＣ量より若干
低くなる為と考えられる。 本発明例レ〜ナではTIG溶接でも溶接作業性は
良好で割れやブローホール等は発生しなかつた。 TIG溶接の場合ガス溶接より冷却速度が速く、
同じ溶接棒を用いても若干耐割れ性が低下する。
そのためFe量が少ない溶接棒を用いた場合には
ガス溶接（比較例ヘ）では割れが発生しなかつた
が、TIG溶接（比較例ラ）では割れが発生した。
逆に耐ブローホール性はTIG溶接の方が若干良好
で特にAl、Tiの量が多い場合におけるブローホ
ールの発生はガス溶接よりかなり良好であつた。
溶接棒１２を使用した場合ガス溶接及びTIG溶接
共にブローホールが発生しているが、TIG溶接の
方がかなり少なかつた。その他はほぼガス溶接と
同様の結果であつた。 実験 ２ 第１表No.２の溶接棒と同じ成分組成の粉末溶接
材料を、粒度を違えて種々試作し、プラズマ溶接
に供した。溶接条件は下記の通りとした。 母材：SS−41 19t×100W×300l（mm） 溶接材料成分：表−１のNo.１と同成分 電流：160A 電圧：34V 予熱：300℃ 肉盛高さ：約２mm 試作した粉末溶接材料の粒度分布および溶接結
果は第３表に示す通りである。
明らかなように、本発明例のイ〜ホでは溶接中の
湯流れ、なじみは良好で割れ、ブローホールとい
つた欠陥がなく硬度等の優れた溶接部が得られ
た。これに対し比較例のヘ、ヲ、カではAl又は
Tiが許容量以上となつておりブローホールが発
生した。チ、リ、ル、ワ、カでは、ガス成分
（O2、N2、H2）が多くやはりブローホールが発
生した（尚カはTiも許容量を超えている）。ト、
ワでは、それぞれＰ、Ｓが高く、割れが発生し
た。チではＣが高く、リではＷ、ルではCr、ヲ
ではMoがそれぞれ限度を超えているため、割れ
が発生した。トではSiが低すぎるために母材との
なじみが不良でスムーズな溶着ができなかつた。
逆にSiの高いリ、ワでは湯が流れすぎて溶接が難
しく、所定の肉盛高さが得られなかつた。ヌでは
Mnが多すぎるためのスラグが多く発生しなじみ
が悪化した。 比較例トではCrが、ヌではＣが、カではMoが
それぞれ低いため硬さも低くHv400以下となつ
た。比較例ヨではAl、Tiが少ないためブローホ
ールが発生した。比較例タではFeが多く添加さ
れているため硬度が低下した。比較例ヘではFe
が少なく耐割れ性が悪くなつた。硬さについては
本発明例イ〜ホではHv420〜440で安定しており、
この硬さはステライト合金No.６とほぼ同程度のも
ので十分な耐摩耗性が得られた。 次に第２表(2)から明らかなように、TIG溶接の
場合の結果はおおむね酸素アセチレンガス溶接と
同様であつた。硬さは全体にガス溶接に比べ低く
なつているが、これはガス溶接では火炎よりＣが
供給され、溶接棒と溶着金属のＣ量がほとんど同
じか若干溶着金属の方が高くなるのに対し、TIG
溶接では溶着金属のＣ量が溶接棒のＣ量より若干
低くなる為と考えられる。 本発明例レ〜ナではTIG溶接でも溶接作業性は
良好で割れやブローホール等は発生しなかつた。 TIG溶接の場合ガス溶接より冷却速度が速く、
同じ溶接棒を用いても若干耐割れ性が低下する。
そのためFe量が少ない溶接棒を用いた場合には
ガス溶接（比較例ヘ）では割れが発生しなかつた
が、TIG溶接（比較例ラ）では割れが発生した。
逆に耐ブローホール性はTIG溶接の方が若干良好
で特にAl、Tiの量が多い場合におけるブローホ
ールの発生はガス溶接よりかなり良好であつた。
溶接棒１２を使用した場合ガス溶接及びTIG溶接
共にブローホールが発生しているが、TIG溶接の
方がかなり少なかつた。その他はほぼガス溶接と
同様の結果であつた。 実験 ２ 第１表No.２の溶接棒と同じ成分組成の粉末溶接
材料を、粒度を違えて種々試作し、プラズマ溶接
に供した。溶接条件は下記の通りとした。 母材：SS−41 19t×100W×300l（mm） 溶接材料成分：表−１のNo.１と同成分 電流：160A 電圧：34V 予熱：300℃ 肉盛高さ：約２mm 試作した粉末溶接材料の粒度分布および溶接結
果は第３表に示す通りである。
【表】
第３表から明らかなように本発明例コ〜テでは
粉末飛散が少なくスムーズな溶着が行なえたが比
較例アでは−44μmの粒分が多いため粉末の飛散
がやや多く、粉末の流動性が若干悪くなりビード
が不揃いとなつた。比較例サでは＋250μmの粒分
が多くなり粉末がスムーズに溶けない為なじみ不
良となつた。キは−44μmの粒分がかなり多くな
り粉末の流れは悪くビードは不揃いとなり粉末も
極めて多く飛散して安定した溶接が行なえなかつ
た。 ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので高Ｃ−
Cr−Mo系Ni基合金若しくは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ
系Ni基合金において耐食、耐摩耗性に優れたし
かも溶接性の良好なNi基硬化肉盛用溶接材料を
提供することができた。
粉末飛散が少なくスムーズな溶着が行なえたが比
較例アでは−44μmの粒分が多いため粉末の飛散
がやや多く、粉末の流動性が若干悪くなりビード
が不揃いとなつた。比較例サでは＋250μmの粒分
が多くなり粉末がスムーズに溶けない為なじみ不
良となつた。キは−44μmの粒分がかなり多くな
り粉末の流れは悪くビードは不揃いとなり粉末も
極めて多く飛散して安定した溶接が行なえなかつ
た。 ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので高Ｃ−
Cr−Mo系Ni基合金若しくは高Ｃ−Cr−Mo−Ｗ
系Ni基合金において耐食、耐摩耗性に優れたし
かも溶接性の良好なNi基硬化肉盛用溶接材料を
提供することができた。
第１図はＣ量と硬さの関係を示すグラフ、第２
図は（突起高さ／粒径）が流動度に与える影響を
調べたグラフである。
図は（突起高さ／粒径）が流動度に与える影響を
調べたグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：1.5〜３％（重量％の意味、以下同じ） Si：0.5〜２％ Mo：５〜15％ Cr：25〜35％ Al：0.001〜0.02％及び／ 又はTi：0.003〜0.05％ Al＋Ti：0.05％以下 Fe：0.5〜５％ を必須成分として含有すると共に、不純物につい
ては Mn：0.1％以下 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 O2：0.05％以下 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 に夫々制限し、残部がNi及びその他の不可避不
純物からなることを特徴とするNi基硬化肉盛用
溶接材料。 ２ Ｃ：1.5〜３％ Si：0.5〜２％ Mo：５〜15％ Cr：25〜35％ Al：0.001〜0.02％及び／ 又はTi：0.003〜0.05％ Al＋Ti：0.05％以下 Fe：0.5〜５％ Ｗ：２％以下 を必須成分として含有すると共に、不純物につい
ては Mn：0.1％以下 Ｐ：0.05％以下 Ｓ：0.05％以下 O2：0.05％以下 N2：0.1％以下 H2：0.005％以下 に夫々制限し、残部がNi及びその他の不可避不
純物からなることを特徴とするNi基硬化肉盛用
溶接材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150086A JPH0230799B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | Nikikokanikumoryoyosetsuzairyo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150086A JPH0230799B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | Nikikokanikumoryoyosetsuzairyo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62179891A JPS62179891A (ja) | 1987-08-07 |
| JPH0230799B2 true JPH0230799B2 (ja) | 1990-07-09 |
Family
ID=12056687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150086A Expired - Lifetime JPH0230799B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | Nikikokanikumoryoyosetsuzairyo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0230799B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2663530B2 (ja) * | 1988-07-05 | 1997-10-15 | 大同特殊鋼株式会社 | 溶接用合金粉末およびその製造方法 |
| DE68912689T2 (de) * | 1988-07-30 | 1994-06-16 | Fukuda Metal Foil Powder | Legierung zum Aufpanzern von Ventilen. |
| SE518807C2 (sv) * | 1999-11-09 | 2002-11-26 | Koncentra Verkst S Ab | Förfarande och anordning för att belägga ett kolvringsämne med ett skikt samt kolvring försedd med ett påvärmt beläggningsskikt |
| CN108247235A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-06 | 浙江亚通焊材有限公司 | 一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料 |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP2150086A patent/JPH0230799B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62179891A (ja) | 1987-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100196989B1 (ko) | 내마모성 구리계 합금 | |
| US10662518B2 (en) | Abrasion-resistant weld overlay | |
| CA2830543C (en) | Fine grained ni-based alloys for resistance to stress corrosion cracking and methods for their design | |
| EP0009881B1 (en) | Cobalt-containing alloys | |
| CN102059476A (zh) | 硬化堆焊用mig弧焊焊丝和硬化堆焊用mig弧焊方法 | |
| CN1289255C (zh) | 一种连铸辊堆焊用药芯焊丝 | |
| WO2018018997A1 (zh) | 一种高效节能且堆焊层成形良好的自保护药芯焊丝及其制备方法 | |
| JPH0651239B2 (ja) | 粉末肉盛用Ｎｉ基合金粉末 | |
| CA2491754C (en) | Wear-resistant, corrosion-resistant cobalt-based alloys | |
| CN109128573B (zh) | 一种基于晶粒细化机制的大热输入气电立焊气体保护药芯焊丝 | |
| JPH0230799B2 (ja) | Nikikokanikumoryoyosetsuzairyo | |
| JP4823652B2 (ja) | 連続鋳造ロール肉盛用溶接材料およびロール | |
| JPH0985491A (ja) | フェライト系ステンレス鋼用フラックス入りワイヤ | |
| JP2703735B2 (ja) | 粉体プラズマアーク溶接用合金粉末 | |
| JPH0562037B2 (ja) | ||
| JP2005199278A (ja) | クラッド性および耐摩耗性に優れた肉盛用銅合金粉末 | |
| JPH089114B2 (ja) | 溶接性の良好なプラズマパウダ肉盛溶接用粉末 | |
| JP2703726B2 (ja) | 粉体プラズマ溶接用コバルト基合金粉末 | |
| JP3819101B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄と軟鋼との溶接接合用溶接材料及び球状黒鉛鋳鉄の溶接補修用溶接材料 | |
| JP3355352B2 (ja) | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 | |
| JP4000628B2 (ja) | 極低マンガン合金の製造方法 | |
| JPH03238193A (ja) | アルミニウム合金基材への硬化肉盛方法 | |
| JPH09300096A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼用不活性ガスアーク溶接材料 | |
| JPH07229412A (ja) | 高温耐摩耗性の優れたエンジンバルブ | |
| JPH01273693A (ja) | 肉盛溶接材料 |