JPH0238076B2 - Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai - Google Patents
YosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzaiInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スラブ加熱炉の炉床金物等の高温部
材の表面に、耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗性にすぐ
れた肉盛層を形成するための金属粉末とセラミツ
ク粉末とからなる複合粉末溶接材に関する。 〔従来の技術〕 耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗用材料として、例え
ば、25Cr−20Ni−Fe、25Cr−35Ni−Fe、28Cr
−20Ni−20Co−4W−Fe、または30Cr−20Ni−
40Co−2Mo−Fe等の耐熱鋼が賞用されている。
これらの耐熱鋼製部材は、約1100℃付近までの温
度において優れた耐久性を示す。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記耐熱鋼は、スラブ加熱炉の
炉床金物(スキツドレール、スキツドボタン等)
のように、1100℃を越え、1200〜1300℃の高温酸
化雰囲気に曝され、かつ重量物であるスラブの荷
重と、スラブによる摩耗とが加わる条件下に使用
される部材としては、必ずしも十分でなく、表面
の損耗・劣化が進み易い。このような部材の損
耗・劣化は、これに当接するスラブ等の被加熱鋼
材の表面品質を損なう原因となり、またそれを防
止するには炉床部材の早期の取替・修複作業を必
要とする等、炉操業の安定・円滑性を阻害する。
このため、上記の高温用材料として、1200℃を越
える高温環境下で、よりすぐれた耐圧縮強度、耐
酸化性および耐摩耗性等を保証し得る新たな材料
の開発が強く要請されている。 〔課題を解決するための手段および作用〕 本発明は、上記高温用部材の表面保護層とし
て、高温度域における改良された耐圧縮強度、耐
酸化性、および耐摩耗性等を有する肉盛層を形成
するための溶接材を提供するものである。 本発明に係る溶接肉盛用複合粉末溶接材は、金
属粉末と、炭化物系セラミツク粉末との混合粉末
からなり、 金属粉末は、C:0.15%以下、Si:1.5%以下、
Mn:2.0%以下、Cr:15.0〜32.0%、Ni:10.0〜
25.0%、Co:25.0〜45.0%、および所望により
Mo:3.0〜10.0%を含有し、残部は実質的にFeか
らなる成分組成を有し、 混合粉末に占める炭化物系セラミツク粉末の配
合量は30〜70%であり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
を特徴としている。 なお、金属粉末の成分組成を示す%、および炭
化物セラミツク粉末(以下、単に「セラミツク粉
末」)の配合量を示す%は、いずれも重量%であ
る。 本発明の肉盛用溶接材は粉末体であるで、肉盛
層の形成には、プラズマ溶接法が適用される。 本発明の複合粉末溶接材を用いてプラズマ溶接
により単層または多層盛りを行つて形成される肉
盛層は、所定成分組成の合金マトリツクスと、そ
のマトリツクス中に分散相として混在するセラミ
ツク粒子とからなる複合組織を有する。 その肉盛層は、後記実施例にも示すように、従
来の耐熱鋼に比し、1200℃以上の高温域における
耐圧縮強度や耐酸化性にすぐれており、また硬度
が高く、良好耐摩耗性を備えている。しかも、肉
盛層と基材表面との界面は、肉盛溶接時に供給さ
れる十分な量の溶接熱により強固な融着結合関係
を形成しており、1200℃の高温域においても、高
い接着強度を失うことがない。 本発明に係る複合粉末溶接材の金属粉末の成分
組成限定理由は次のとおりである。 C:0.15%以下 Cは不純物元素である。マトリツクス金属を高
融点に保つために、Cの混入量は少ない程好まし
く、その上限を0.15%とする。 Si:1.5%以下 Siは溶接肉盛時に形成される溶融金属の流動性
の確保および脱酸効果の点から多い程よい。しか
し、その反面、溶融金属中の脱酸生成物(SiO2)
の残存量が増加し、マトリツクス金属の清浄度が
損なわれるので、1.5%を上限とする。 Mn:2.0%以下 MnはSiと同様に、溶融金属の脱酸作用を有す
るほか、溶融金属中の不純物であるSをMnSと
して固定無害化する働きを有する。しかし、含有
量が多くなると、溶融金属中におけるMnSの残
存量が増加し、マトリツクス金属の清浄度が低下
するので、2.0%を上限とする。 Cr:15.0〜32.0% Crはマトリツクス金属の耐酸化性を高める。
この効果を得るには、少なくとも15.0%を必要と
する。含有量の増加に伴つてその効果は増すが、
32.0%を越えると、靭性の低下および溶接性の劣
化によるビード割を招く。よつて、32.0%を上限
とする。 Ni:10.0〜25.0% Niはオーステナイト生成元素として必要であ
り、耐熱性、靭性、溶接性を高める作用を有す
る。この効果を得るには少なくとも、10.0%を必
要とする。但し、25.0%を越えると、マトリツク
ス金属の低融点化を招くので、25.0%を上限とす
る。 Co:25.0〜45.0% Coはマトリツクス金属の高温圧縮強度を高め
る元素である。この効果を得るために、少なくと
も25.0%を必要とする。含有量の増加に伴つて、
その効果は増強されるが、45.0%を越えると、融
点の低下等耐熱性の点で好ましくないので、45.0
%を上限とする。 Mo:3.0〜10.0% Moはマトリツクス金属の高温圧縮強度を高め
る効果を有する。この効果は、含有量3.0%以上
において現れる。含有量の増加に伴つて、その効
果は増大するが、10.0%を越えると、ほぼ飽和す
るので、10.0%を上限とする。 上記金属粉末に配合されるマトリツクス粉末
は、金属マトリツクスに分散相粒子として混在し
て肉盛層の耐熱性、高温圧縮強度等を高める。セ
ラミツク粒子は、それ自身、硬度(Hv):約1500
以上と極めて硬質であるので、マトリツクス中に
分散することにより、肉盛層に卓抜した摩耗抵抗
性をもたらす。セラミツク粉末を炭化物系(例え
ば、炭化珪素SiC、炭化クロムCr3C2、炭化チタ
ンTiC、炭化タングステンWC、W2C等)とした
のは、耐熱性や耐摩耗性等の点で分散相粒子とし
て好ましいからである。 複合粉末混合物におけるセラミツク粉末の配合
量を30%以上とするのは、セラミツク粒子の上記
分散効果を十分ならしめるためである。但し、そ
の配合量が70%を越えると、溶接性の悪化、肉盛
層の靭性および基材との接着強度の低下等を招く
ので、70%を上限とする。 更に、粉末の粒度を50メツシユ以上とするの
は、粒径がそれより粗大になると、肉盛層の高温
圧縮強度や基材表面に対する接着強度の低下、溶
接性の悪化を招くからであり、一方250メツシユ
を上限とするのは、それより微細な粒子では、プ
ラズマ肉盛溶接施工時の粉末のキヤリヤー性の悪
化(複合粉末溶接材の送給の不安定化)により、
健全な肉盛層の形成が、困難ないし不可能となる
からである。 本発明の複合粉末溶接材による肉盛層を形成す
る基材の材質に制限はないが、スラブ加熱炉の炉
床金物等のような場合には、従来より使用されて
いる前記の各種耐熱鋼が好ましく用いられる。 〔実施例〕 第1表に示す粉末を溶接材として、粉末プラズ
マアーク溶接(移行アーク溶接)により、耐熱鋼
基材(30Cr−20Ni−40Co−2Mo−Fe)の表面に
肉盛層を形成した。いずれも、肉盛層数は3層で
あり、層厚は10mmである。 No.1〜10は発明例、No.101〜107は比較例であ
り、各例において使用したセラミツク粉末は
Cr3C2である。 比較例No.101〜107のうち、No.101は金属粉末の
みからなる例、No.102、No.103はセラミツク粉末の
配合量が本発明の規定から逸脱している例(No.
102:セラミツク粉末不足、No.103:同過剰)、No.
104、No.105は粉末粒径が本発明の規定からはずれ
ている例(No.104:粒径粗大、No.105:粒径微小)、
No.106、No.107はマトリツクスとなる金属粉末の成
分組成が本発明の規定からはずれている例(No.
106:CrおよびNi量不足、No.107:Co量不足)で
ある。 〔〕 溶接条件 (1) 電圧:35V、電流:120A (2) 作動ガス:Arガス プラズマガス……2.5/min シールドガス……20.5/min キヤリアーガス……25.5/min 〔〕 肉盛層の諸特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強
度(Kg/mm2、at1250℃)、硬度(Hv、at1000
℃)、基材表面との接着強度(Kg/mm2、室温)、
耐酸化性、溶接性および溶接施工性を第2表に
示す。なお、耐酸化性は、酸化試験(1200℃、
大気雰囲気)における保持時間1000時間での酸
化スケール生成による重量減少量から求めた肉
盛層表面の酸化損耗厚(mm/年)で評価し、溶
接性は肉盛層を切断し、切断面を液体浸透探傷
試験に付し、割れの有無(〇:割れなし、×:
割れ有り)により評価した。また、溶接施工性
欄の「〇」は、粉末溶接材の安定な給送により
円滑に肉盛層の形成が行われたこと、「×」は
その送給が不安定で所定の肉盛層を形成し得な
かつたことを表している。
材の表面に、耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗性にすぐ
れた肉盛層を形成するための金属粉末とセラミツ
ク粉末とからなる複合粉末溶接材に関する。 〔従来の技術〕 耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗用材料として、例え
ば、25Cr−20Ni−Fe、25Cr−35Ni−Fe、28Cr
−20Ni−20Co−4W−Fe、または30Cr−20Ni−
40Co−2Mo−Fe等の耐熱鋼が賞用されている。
これらの耐熱鋼製部材は、約1100℃付近までの温
度において優れた耐久性を示す。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記耐熱鋼は、スラブ加熱炉の
炉床金物(スキツドレール、スキツドボタン等)
のように、1100℃を越え、1200〜1300℃の高温酸
化雰囲気に曝され、かつ重量物であるスラブの荷
重と、スラブによる摩耗とが加わる条件下に使用
される部材としては、必ずしも十分でなく、表面
の損耗・劣化が進み易い。このような部材の損
耗・劣化は、これに当接するスラブ等の被加熱鋼
材の表面品質を損なう原因となり、またそれを防
止するには炉床部材の早期の取替・修複作業を必
要とする等、炉操業の安定・円滑性を阻害する。
このため、上記の高温用材料として、1200℃を越
える高温環境下で、よりすぐれた耐圧縮強度、耐
酸化性および耐摩耗性等を保証し得る新たな材料
の開発が強く要請されている。 〔課題を解決するための手段および作用〕 本発明は、上記高温用部材の表面保護層とし
て、高温度域における改良された耐圧縮強度、耐
酸化性、および耐摩耗性等を有する肉盛層を形成
するための溶接材を提供するものである。 本発明に係る溶接肉盛用複合粉末溶接材は、金
属粉末と、炭化物系セラミツク粉末との混合粉末
からなり、 金属粉末は、C:0.15%以下、Si:1.5%以下、
Mn:2.0%以下、Cr:15.0〜32.0%、Ni:10.0〜
25.0%、Co:25.0〜45.0%、および所望により
Mo:3.0〜10.0%を含有し、残部は実質的にFeか
らなる成分組成を有し、 混合粉末に占める炭化物系セラミツク粉末の配
合量は30〜70%であり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
を特徴としている。 なお、金属粉末の成分組成を示す%、および炭
化物セラミツク粉末(以下、単に「セラミツク粉
末」)の配合量を示す%は、いずれも重量%であ
る。 本発明の肉盛用溶接材は粉末体であるで、肉盛
層の形成には、プラズマ溶接法が適用される。 本発明の複合粉末溶接材を用いてプラズマ溶接
により単層または多層盛りを行つて形成される肉
盛層は、所定成分組成の合金マトリツクスと、そ
のマトリツクス中に分散相として混在するセラミ
ツク粒子とからなる複合組織を有する。 その肉盛層は、後記実施例にも示すように、従
来の耐熱鋼に比し、1200℃以上の高温域における
耐圧縮強度や耐酸化性にすぐれており、また硬度
が高く、良好耐摩耗性を備えている。しかも、肉
盛層と基材表面との界面は、肉盛溶接時に供給さ
れる十分な量の溶接熱により強固な融着結合関係
を形成しており、1200℃の高温域においても、高
い接着強度を失うことがない。 本発明に係る複合粉末溶接材の金属粉末の成分
組成限定理由は次のとおりである。 C:0.15%以下 Cは不純物元素である。マトリツクス金属を高
融点に保つために、Cの混入量は少ない程好まし
く、その上限を0.15%とする。 Si:1.5%以下 Siは溶接肉盛時に形成される溶融金属の流動性
の確保および脱酸効果の点から多い程よい。しか
し、その反面、溶融金属中の脱酸生成物(SiO2)
の残存量が増加し、マトリツクス金属の清浄度が
損なわれるので、1.5%を上限とする。 Mn:2.0%以下 MnはSiと同様に、溶融金属の脱酸作用を有す
るほか、溶融金属中の不純物であるSをMnSと
して固定無害化する働きを有する。しかし、含有
量が多くなると、溶融金属中におけるMnSの残
存量が増加し、マトリツクス金属の清浄度が低下
するので、2.0%を上限とする。 Cr:15.0〜32.0% Crはマトリツクス金属の耐酸化性を高める。
この効果を得るには、少なくとも15.0%を必要と
する。含有量の増加に伴つてその効果は増すが、
32.0%を越えると、靭性の低下および溶接性の劣
化によるビード割を招く。よつて、32.0%を上限
とする。 Ni:10.0〜25.0% Niはオーステナイト生成元素として必要であ
り、耐熱性、靭性、溶接性を高める作用を有す
る。この効果を得るには少なくとも、10.0%を必
要とする。但し、25.0%を越えると、マトリツク
ス金属の低融点化を招くので、25.0%を上限とす
る。 Co:25.0〜45.0% Coはマトリツクス金属の高温圧縮強度を高め
る元素である。この効果を得るために、少なくと
も25.0%を必要とする。含有量の増加に伴つて、
その効果は増強されるが、45.0%を越えると、融
点の低下等耐熱性の点で好ましくないので、45.0
%を上限とする。 Mo:3.0〜10.0% Moはマトリツクス金属の高温圧縮強度を高め
る効果を有する。この効果は、含有量3.0%以上
において現れる。含有量の増加に伴つて、その効
果は増大するが、10.0%を越えると、ほぼ飽和す
るので、10.0%を上限とする。 上記金属粉末に配合されるマトリツクス粉末
は、金属マトリツクスに分散相粒子として混在し
て肉盛層の耐熱性、高温圧縮強度等を高める。セ
ラミツク粒子は、それ自身、硬度(Hv):約1500
以上と極めて硬質であるので、マトリツクス中に
分散することにより、肉盛層に卓抜した摩耗抵抗
性をもたらす。セラミツク粉末を炭化物系(例え
ば、炭化珪素SiC、炭化クロムCr3C2、炭化チタ
ンTiC、炭化タングステンWC、W2C等)とした
のは、耐熱性や耐摩耗性等の点で分散相粒子とし
て好ましいからである。 複合粉末混合物におけるセラミツク粉末の配合
量を30%以上とするのは、セラミツク粒子の上記
分散効果を十分ならしめるためである。但し、そ
の配合量が70%を越えると、溶接性の悪化、肉盛
層の靭性および基材との接着強度の低下等を招く
ので、70%を上限とする。 更に、粉末の粒度を50メツシユ以上とするの
は、粒径がそれより粗大になると、肉盛層の高温
圧縮強度や基材表面に対する接着強度の低下、溶
接性の悪化を招くからであり、一方250メツシユ
を上限とするのは、それより微細な粒子では、プ
ラズマ肉盛溶接施工時の粉末のキヤリヤー性の悪
化(複合粉末溶接材の送給の不安定化)により、
健全な肉盛層の形成が、困難ないし不可能となる
からである。 本発明の複合粉末溶接材による肉盛層を形成す
る基材の材質に制限はないが、スラブ加熱炉の炉
床金物等のような場合には、従来より使用されて
いる前記の各種耐熱鋼が好ましく用いられる。 〔実施例〕 第1表に示す粉末を溶接材として、粉末プラズ
マアーク溶接(移行アーク溶接)により、耐熱鋼
基材(30Cr−20Ni−40Co−2Mo−Fe)の表面に
肉盛層を形成した。いずれも、肉盛層数は3層で
あり、層厚は10mmである。 No.1〜10は発明例、No.101〜107は比較例であ
り、各例において使用したセラミツク粉末は
Cr3C2である。 比較例No.101〜107のうち、No.101は金属粉末の
みからなる例、No.102、No.103はセラミツク粉末の
配合量が本発明の規定から逸脱している例(No.
102:セラミツク粉末不足、No.103:同過剰)、No.
104、No.105は粉末粒径が本発明の規定からはずれ
ている例(No.104:粒径粗大、No.105:粒径微小)、
No.106、No.107はマトリツクスとなる金属粉末の成
分組成が本発明の規定からはずれている例(No.
106:CrおよびNi量不足、No.107:Co量不足)で
ある。 〔〕 溶接条件 (1) 電圧:35V、電流:120A (2) 作動ガス:Arガス プラズマガス……2.5/min シールドガス……20.5/min キヤリアーガス……25.5/min 〔〕 肉盛層の諸特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強
度(Kg/mm2、at1250℃)、硬度(Hv、at1000
℃)、基材表面との接着強度(Kg/mm2、室温)、
耐酸化性、溶接性および溶接施工性を第2表に
示す。なお、耐酸化性は、酸化試験(1200℃、
大気雰囲気)における保持時間1000時間での酸
化スケール生成による重量減少量から求めた肉
盛層表面の酸化損耗厚(mm/年)で評価し、溶
接性は肉盛層を切断し、切断面を液体浸透探傷
試験に付し、割れの有無(〇:割れなし、×:
割れ有り)により評価した。また、溶接施工性
欄の「〇」は、粉末溶接材の安定な給送により
円滑に肉盛層の形成が行われたこと、「×」は
その送給が不安定で所定の肉盛層を形成し得な
かつたことを表している。
【表】
【表】
本発明の複合粉末を肉盛溶接材としてプラズマ
粉体溶接により形成される肉盛層は、マトリツク
ス金属とセラミツク粒子との複合効果により、従
来の耐熱・耐圧縮強度・耐摩耗用材をはるかに凌
ぐ高温特性を備えており、かつ基材表面に対する
接着強度にもすぐれ、スラブ加熱炉の炉床金物等
のように、1200℃を越える高温酸化雰囲気中、ス
ラブ等の重量物の負荷と摩耗をうける苛酷な条件
下に使用される部材の保護層として好適であり、
これらの部材の耐久性の改善、炉操業の安定・円
滑化に大きく貢献する。その用途は、これに限ら
れず、例えば圧延用ワークロール、ガイドシーリ
ング部材等の表面保護層としても有用である。
粉体溶接により形成される肉盛層は、マトリツク
ス金属とセラミツク粒子との複合効果により、従
来の耐熱・耐圧縮強度・耐摩耗用材をはるかに凌
ぐ高温特性を備えており、かつ基材表面に対する
接着強度にもすぐれ、スラブ加熱炉の炉床金物等
のように、1200℃を越える高温酸化雰囲気中、ス
ラブ等の重量物の負荷と摩耗をうける苛酷な条件
下に使用される部材の保護層として好適であり、
これらの部材の耐久性の改善、炉操業の安定・円
滑化に大きく貢献する。その用途は、これに限ら
れず、例えば圧延用ワークロール、ガイドシーリ
ング部材等の表面保護層としても有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属粉末と炭化物系セラミツク粉末との混合
粉末からなり、 金属粉末は、C:0.15%以下、Si:1.5%以下、
Mn:2.0%以下、Cr:15.0〜32.0%、Ni:10.0〜
25.0%、Co:25.0〜45.0%、残部実質的にFeから
なる成分組成を有し、 炭化物系セラミツク粉末の配合量は30〜70%で
あり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
を特徴とするプラズマ溶接肉盛用複合粉末溶接
材。 2 金属粉末と炭化物系セラミツク粉末との混合
粉末からなり、 金属粉末は、C:0.15%以下、Si:1.5%以下、
Mn:2.0%以下、Cr:15.0〜32.0%、Ni:10.0〜
25.0%、Mo:3.0〜10.0%、Co:25.0〜45.0%、
残部実質的にFeからなる成分組成を有し、 炭化物系セラミツク粉末の配合量は30〜70%で
あり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
を特徴とするプラズマ溶接肉盛用複合粉末溶接
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27560685A JPH0238076B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27560685A JPH0238076B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29347089A Division JPH02165896A (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 溶接肉盛用複合粉末溶接材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62134193A JPS62134193A (ja) | 1987-06-17 |
JPH0238076B2 true JPH0238076B2 (ja) | 1990-08-28 |
Family
ID=17557784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27560685A Expired - Lifetime JPH0238076B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0238076B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0637689B2 (ja) * | 1987-09-03 | 1994-05-18 | 富士電機株式会社 | 耐キャビテーション・耐土砂摩耗用複合材料 |
JPS6471595A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-16 | Kubota Ltd | Composite welding material for cladding by welding |
JP2509125B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1996-06-19 | 淳 新沼 | 金属部材の溶接補修方法と溶接方法及び溶接装置 |
JP4412563B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-02-10 | 住友金属工業株式会社 | 高温材搬送用部材 |
JP2010013698A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高温材搬送用部材 |
JP4517008B1 (ja) | 2009-12-16 | 2010-08-04 | 住友金属工業株式会社 | 高温材搬送用部材 |
CN103706921B (zh) * | 2013-12-23 | 2015-08-12 | 鞍钢实业集团冶金机械有限公司 | 热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法 |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP27560685A patent/JPH0238076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62134193A (ja) | 1987-06-17 |
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