JPH0244638B2 - - Google Patents
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- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、金属マトリツクスにセラミツク粒子
が分散している複合組織を有する肉盛層を溶接法
により形成するための肉盛用溶接材に関する。 〔従来技術〕 圧延ロール等のロール類、その他の構造部材を
基材とし、その表面に金属とセラミツク粒子から
なる複合組織を有する被覆層を形成することは、
基材の耐熱性や耐摩耗性等を改善する極めて有効
な方法である。この被覆層の形成方法としては専
ら溶射法が使用されている。溶射法は、マトリツ
クスとなる金属粉末にセラミツク粉末を配合した
粉末混合物を溶射材料とし、これを加熱下に高速
度で基材表面に衝突・堆積させることにより被覆
層を形成するものであり、近時溶射材料として、
例えば、炭化珪素（SiC）、タングステン炭化物
（WC）、チタン炭化物（TiC）等の炭化物系セラ
ミツク粉末を主体とする複合粉末が工業的に供給
されている。 しかし、溶射法により形成される被覆層（溶射
層）は、主として基材表面の凹凸に喰込んで付着
しているに過ぎず、密着強度に乏しく、機械衝撃
により剥離し易いため、実機使用における安定性
や耐久性に問題がある。 本発明者等は、上記実情に対処するために、溶
接肉盛法により、金属−セラミツク粒子複合組織
を有する被覆層を形成するための溶接材料とし
て、ステンレス鋼等の金属チユーブに、セラミツ
ク粉末、またはセラミツク粉末とステンレス鋼等
の金属粉末を充填した複合溶接材を提供した（特
願昭58−164707号）。 〔解決しようとする問題点〕 上記溶接ワイヤを使用しタングステン不活性ガ
スアーク溶接法（TIG溶接法）等による肉盛溶接
により形成される被覆層は、基材表面との境界部
が溶接熱により融着一体化しており、密着強度が
高いので、溶射被覆層のように容易に剥離するこ
とはない。 しかしながら、鋳造品等を基材としてその表面
に形成される被覆層（肉盛層）は、基材との接合
部、すなわち母材との融合による被覆層の希釈部
に低融点層や脆化層が形成されることがあり、構
造部材としての信頼性の保証に問題が残されてい
る。また、その肉盛層の高温酸化性雰囲気におけ
る酸化抵抗性等にも改良すべき余地がある。 本発明は、上記問題を解決するための改良され
た溶接肉盛用複合溶接材を提供しようとするもの
である。 〔技術的手段および作用〕 本発明の溶接肉盛用複合溶接材は、金属チユー
ブと、その中空孔内に充填されている炭化物系セ
ラミツク粉末、または炭化物系セラミツク粉末と
金属粉末の混合物とからなり、 金属マトリツクスとなる金属分が、Ｃ：0.08％
以下、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Ni：10.0
〜20.0％、Cr：15.0〜30.0％、Al：1.0〜5.0％、
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割合は20〜80重量％で
あることを特徴とする。 本発明の肉盛用複合溶接材を用いて適当な溶接
法、好ましくはTIG溶接法にて、肉盛溶接を行う
ことにより、金属チユーブ、または金属チユーブ
とその中空孔内にセラミツク粉末と共に充填され
ている金属粉末が溶融して形成される所定の成分
組成の合金がマトリツクスとなり、そのマトリツ
クス中にセラミツク粒子が均一な分散相として混
在する複合組織からなる肉盛層が形成される。 この肉盛層は、良好な耐熱性、耐酸化性を有す
ると共に、特に高温圧縮抵抗にすぐれ、かつ分散
相であるセラミツク粒子が高い硬度（例えば、
Hv1400以上）を有することにより、すぐれた摩
耗抵抗を兼備している。また、肉盛層と基材表面
とは、溶接熱により形成された融着結合関係によ
り強固に接合しており、1200℃以上の高温域にお
いても高い接着強度を失うことがない。しかも、
その基材表面との融合による希釈部も、高靭性を
有し、高温強度にもすぐれている。 本発明の複合溶接材における、マトリツクスと
なるべき金属分の成分限定理由は次のとおりであ
る。含有量を示す％は重量％である。 Ｃ：0.08％以下 Ｃは不純物であり、マトリツクス金属を高融
点に保つために、上限を0.08％とする。 Si：1.5％以下 Siは、溶接肉盛時の溶融金属の流動性の付与
および脱酸効果の点からは多い程よい。しか
し、含有量が多くなると、溶融金属中の脱酸生
成物（SiO2等）の残存量が増し、マトリツク
ス金属の清浄度が悪くなるので、1.5％以下と
する。 Mn：2.0％以下 MnはSiと同じく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
として固定化することにより、有害なFeSの生
成を防止する。但し、含有量があまり多くなる
と、生成したMnSの残存量が増加し、マトリ
ツクス金属の清浄度を損なうので、2.0％を上
限とする。 Ni：10.0〜20.0％ Niはオーステナイト生成元素として重要で
ある。マトリツクス金属のオーステナイト相を
安定化させるには、少なくとも10.0％を必要と
する。但し、あまり多くなると、マトリツクス
金属が低融点化するので、20.0％を上限とす
る。 Cr：15.0〜30.0％ Crはマトリツクス金属の耐酸化性を高める。
十分な耐酸化性を確保するためには、少なくと
も15.0％を有する、但し、多量に含有すると、
靭性が劣化するので、30.0％を上限とする。 Al：1.0〜5.0％ Alは肉盛層の表面にAl2O3皮膜を形成し、
1300℃もの高温域におけるすぐれた酸化抵抗性
を肉盛層に付与する。また、固溶Alは肉盛層
の材質を安定化し高温強度を高める。これらの
効果を得るためには、少なくとも1.0％の含有
を必要とする。しかし、5.0％を越えると、靭
性の低下をみるので、5.0％を上限とする。 上記マトリツクス金属中に分散相として混在す
る炭化物系セラミツク粒子（炭化珪素、タングス
テン炭化物、クロム炭化物、チタン炭化物等）は
高硬質でその分散強化作用により、例えば鋼材加
熱炉用ハースロールや超硬ロール等の製鉄・製鋼
用部材として望まれる高温強度・耐摩耗性等を肉
盛層に付与する。 また、肉盛層に分散混在する炭化物系セラミツ
ク粒子は、肉盛層表面のAl2O3皮膜形成における
核生成位置として働くことにより、表面に濃化し
たAlの選択的酸化を、Fe等の他の元素の酸化に
優先して促進する。この炭化物系セラミツク粒子
の存在下に形成されるAl2O3皮膜は、強固で強い
密着力を有し、熱的衝撃や機械的摩擦力による剥
離・亀裂等を生じにくいので、肉盛層表面の酸化
損傷を阻止する強力な保護膜として機能する。 セラミツク粒子の粒径は、0.01〜3.5μｍが適当
であるが、特に0.01〜0.1μｍの微細粒子の場合に
は、マトリツクス中の転位の移動を阻止する効果
により、肉盛層の高温圧縮強度を高める。 金属マトリツクスと炭化物系セラミツク粒子と
からなる複合組織に占めるセラミツク粒子量の下
限を20％（重量）としたのは、その分散強化作用
による肉盛層の高温強度を十分なものとし、かつ
Alの選択酸化とその酸化皮膜の密着力改善効果
を十分ならしめるためである。セラミツク粒子の
増量に伴つてその効果は増すが、あまり多くなる
とマトリツクス金属の相対的減少に伴い肉盛層の
靭性が低くなるので、80％（重量）を上限とし
た。むろん、この割合は、複合溶接材を構成する
金属分とセラミツク粉末との量比、すなわち金属
チユーブ（これにセラミツク粉末と金属粉末の混
合物が充填される場合には、金属チユーブと金属
粉末の合計量）とセラミツク粉末充填量の比率に
より容易に調整することができる。具体的には、
金属チユーブの内径・肉厚、およびこれに充填さ
れるセラミツク粉末と金属粉末の混合割合等によ
り調整される。 本発明の複合溶接材は、引抜加工等で得られた
金属チユーブ内にセラミツク粉末、またはセラミ
ツク粉末と金属粉末の混合物を充填し、ついで必
要に応じ、スエージング加工に付し、減厚・減径
することにより製造することができる。金属チユ
ーブ内にセラミツク粉末と共に金属粉末が充填さ
れる場合、金属チユーブおよび金属粉末として、
互いに成分組成の異なるものを使用し、両者が合
して必要な合金成分を補完し合うことにより所定
の合金成分組成を構成するようにしてよい。 本発明の複合溶接材を用いて形成される肉盛層
は、各種構造部材のすぐれた表面保護層である
が、更に、これを中間層として基材表面にセラミ
ツクからなる被覆層を形成することができる。す
なわち、肉盛層の表面を機械加工し、これに窒化
珪素（Si3N4）や炭化珪素（SiC）等のセラミツ
ク成形体（未焼結体）または焼結体を重ね、適当
な押圧力（例えば、0.3Kgｆ／cm2）で押付けたま
ま、適当な温度（例えば、1300℃）に加熱保持す
ることにより、肉盛層とセラミツク層とが拡散接
合により接着する。この肉盛層とセラミツク層と
の界面は、肉盛層の表面に生成したFeO、
Fe2O3、Al2O3等の酸化物と、セラミツク層の表
面に生じた遊離SiおよびSiO2との反応によるも
のであり、両層の接着強度は、約1000Kg／cm2と極
めて高く、ロール類等の構造材料の被覆層として
好適である。 〔実施例〕 ステンレス鋼製シームレスチユーブに、セラミ
ツク粉末と金属粉末との混合物を充填し、スエー
ジング加工を行つて供試複合溶接材（チユーブ肉
厚：0.7mm、内径：2.6mm）を製作した。 〔〕 複合溶接材構成材料 (1) チユーブ成分組成（wt％） Ｃ：0.05、Si：1.1、Mn：0.9、Ni：20.5、
Cr：25.0、Fe：Bal（SUS310相当） (2) セラミツク粉末 炭化珪素（SiC）または炭化クロム
（Cr3C2）。粒径：１〜3.5μｍ (3) 金属粉末 Fe−Al合金粉末（Al33wt％）、Ni粉末、
Cr粉末、Si−Mn合金粉末等。粒径：１〜
3.5μｍ 〔〕 肉盛溶接 肉盛溶接Ａ： TIG溶接により、ステンレス鋼板
（SUS310相当）の表面に３層盛溶接を行つ
た。肉盛層厚：８mm（表面機械加工後）。 肉盛溶接Ｂ： 第１図に示す分割試験片イとロ（いずれ
も、27Cr−20Ni−40Co−Fe系耐熱合金鋼）
の端部突合せ面間に、TIG溶接により盛肉部
Ｃを形成して両者を接合。接合試験片サイズ
はJIS Ｚ 2201の１号試験片に相当（Ｐ：
220mm、Ｌ：220mm、Ｗ：40mm、Ｒ：25mm、
Ｔ：15mm、Cl：50mm）。 〔〕 材料特性試験 (1) 高温圧縮試験 肉盛溶接Ａにより製作した板状溶接部材よ
り板状試験片（20×20、mm）を切出し、1230
℃における圧縮強度（Kg／mm2）を測定。 (2) 高温引張試験 肉盛溶接Ｂにより製作した試験片を用いて
1250℃での引張強さ（Kg／mm2）を測定。 (3) 高温酸化試験 肉盛溶接Ａにより製作した板状溶接部材よ
り板状試験片（30×30、mm）を切出し、1300
℃の大気雰囲気炉中に1000時間保持、試験前
後の重量変化の測定値から酸化減量（mm／
Year）を求める。 (4) 酸化皮膜安定性試験 肉盛溶接Ａによる板状溶接部材より板状試
験片（30×30、mm）を切出し、700℃に加熱
（保持時間10分）の後、水中投下（水中保持
時間２分）する加熱冷却を１サイクルとして
50回反復し、試験後の肉盛層表面のAl2O3皮
膜の損傷有無を目視観察する。 第１表に、肉盛層の成分構成と併せて各試験結
果を示す。表中、「酸化皮膜安定性」欄の「〇」
は、試験後の肉盛層表面の酸化皮膜（Al2O3）に
亀裂・剥離等の膜面変化がないこと、「×」は、
亀裂・剥離およびそれによるケバ立ち状の膜面損
傷が発生したことを示している。なお、引張試験
における破断位置は盛肉部Ｃ以外の個所であつ
た。 No.１〜８は発明例、No.101〜103は比較例であ
る。比較例のうちNo.101は、マトリツクスの成分
組成は適正であるがセラミツク粒子量が不足して
いる例、No.102とNo.103は適量のセラミツク粒子を
含んでいるがマトリツクス金属の成分組成が本発
明の規定からはずれている（Al量不足）例であ
る。 比較例No.101（セラミツク粒子量不足）は、高温
強度の改善効果が十分でなく、かつAl2O3皮膜の
強度・安定性に乏しい。No.102、No.103はセラミツ
ク粒子量に不足はないが、マトリツクス金属の成
分組成が本発明の規定からはずれている（Al量
不足）ため、耐酸化性に乏しく、また高温強度の
改善効果も十分でない。これに対し、発明例No.１
〜８は、高温強度および酸化抵抗性が高く、かつ
Al2O3皮膜の安定性にもすぐれていることがわか
る。 なお、前記No.２の肉盛層の形成に使用したもの
と同じ複合溶接材を用いてステンレス鋼板
（SUS310相当）の表面にTIG溶接により肉盛層
を形成し、その表面を機械加工（加工後の層厚２
mm）したのち、板状の窒化珪素焼結体（板厚10
mm）を重ね、0.3Kg／cm2の押圧力の作用下に1300
℃で約１時間保持することにより、ステンレス鋼
板と窒化珪素セラミツク板との接合体を得た。そ
の接合強度は約1000Kg／cm2（常温）であつた。
が分散している複合組織を有する肉盛層を溶接法
により形成するための肉盛用溶接材に関する。 〔従来技術〕 圧延ロール等のロール類、その他の構造部材を
基材とし、その表面に金属とセラミツク粒子から
なる複合組織を有する被覆層を形成することは、
基材の耐熱性や耐摩耗性等を改善する極めて有効
な方法である。この被覆層の形成方法としては専
ら溶射法が使用されている。溶射法は、マトリツ
クスとなる金属粉末にセラミツク粉末を配合した
粉末混合物を溶射材料とし、これを加熱下に高速
度で基材表面に衝突・堆積させることにより被覆
層を形成するものであり、近時溶射材料として、
例えば、炭化珪素（SiC）、タングステン炭化物
（WC）、チタン炭化物（TiC）等の炭化物系セラ
ミツク粉末を主体とする複合粉末が工業的に供給
されている。 しかし、溶射法により形成される被覆層（溶射
層）は、主として基材表面の凹凸に喰込んで付着
しているに過ぎず、密着強度に乏しく、機械衝撃
により剥離し易いため、実機使用における安定性
や耐久性に問題がある。 本発明者等は、上記実情に対処するために、溶
接肉盛法により、金属−セラミツク粒子複合組織
を有する被覆層を形成するための溶接材料とし
て、ステンレス鋼等の金属チユーブに、セラミツ
ク粉末、またはセラミツク粉末とステンレス鋼等
の金属粉末を充填した複合溶接材を提供した（特
願昭58−164707号）。 〔解決しようとする問題点〕 上記溶接ワイヤを使用しタングステン不活性ガ
スアーク溶接法（TIG溶接法）等による肉盛溶接
により形成される被覆層は、基材表面との境界部
が溶接熱により融着一体化しており、密着強度が
高いので、溶射被覆層のように容易に剥離するこ
とはない。 しかしながら、鋳造品等を基材としてその表面
に形成される被覆層（肉盛層）は、基材との接合
部、すなわち母材との融合による被覆層の希釈部
に低融点層や脆化層が形成されることがあり、構
造部材としての信頼性の保証に問題が残されてい
る。また、その肉盛層の高温酸化性雰囲気におけ
る酸化抵抗性等にも改良すべき余地がある。 本発明は、上記問題を解決するための改良され
た溶接肉盛用複合溶接材を提供しようとするもの
である。 〔技術的手段および作用〕 本発明の溶接肉盛用複合溶接材は、金属チユー
ブと、その中空孔内に充填されている炭化物系セ
ラミツク粉末、または炭化物系セラミツク粉末と
金属粉末の混合物とからなり、 金属マトリツクスとなる金属分が、Ｃ：0.08％
以下、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Ni：10.0
〜20.0％、Cr：15.0〜30.0％、Al：1.0〜5.0％、
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割合は20〜80重量％で
あることを特徴とする。 本発明の肉盛用複合溶接材を用いて適当な溶接
法、好ましくはTIG溶接法にて、肉盛溶接を行う
ことにより、金属チユーブ、または金属チユーブ
とその中空孔内にセラミツク粉末と共に充填され
ている金属粉末が溶融して形成される所定の成分
組成の合金がマトリツクスとなり、そのマトリツ
クス中にセラミツク粒子が均一な分散相として混
在する複合組織からなる肉盛層が形成される。 この肉盛層は、良好な耐熱性、耐酸化性を有す
ると共に、特に高温圧縮抵抗にすぐれ、かつ分散
相であるセラミツク粒子が高い硬度（例えば、
Hv1400以上）を有することにより、すぐれた摩
耗抵抗を兼備している。また、肉盛層と基材表面
とは、溶接熱により形成された融着結合関係によ
り強固に接合しており、1200℃以上の高温域にお
いても高い接着強度を失うことがない。しかも、
その基材表面との融合による希釈部も、高靭性を
有し、高温強度にもすぐれている。 本発明の複合溶接材における、マトリツクスと
なるべき金属分の成分限定理由は次のとおりであ
る。含有量を示す％は重量％である。 Ｃ：0.08％以下 Ｃは不純物であり、マトリツクス金属を高融
点に保つために、上限を0.08％とする。 Si：1.5％以下 Siは、溶接肉盛時の溶融金属の流動性の付与
および脱酸効果の点からは多い程よい。しか
し、含有量が多くなると、溶融金属中の脱酸生
成物（SiO2等）の残存量が増し、マトリツク
ス金属の清浄度が悪くなるので、1.5％以下と
する。 Mn：2.0％以下 MnはSiと同じく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
として固定化することにより、有害なFeSの生
成を防止する。但し、含有量があまり多くなる
と、生成したMnSの残存量が増加し、マトリ
ツクス金属の清浄度を損なうので、2.0％を上
限とする。 Ni：10.0〜20.0％ Niはオーステナイト生成元素として重要で
ある。マトリツクス金属のオーステナイト相を
安定化させるには、少なくとも10.0％を必要と
する。但し、あまり多くなると、マトリツクス
金属が低融点化するので、20.0％を上限とす
る。 Cr：15.0〜30.0％ Crはマトリツクス金属の耐酸化性を高める。
十分な耐酸化性を確保するためには、少なくと
も15.0％を有する、但し、多量に含有すると、
靭性が劣化するので、30.0％を上限とする。 Al：1.0〜5.0％ Alは肉盛層の表面にAl2O3皮膜を形成し、
1300℃もの高温域におけるすぐれた酸化抵抗性
を肉盛層に付与する。また、固溶Alは肉盛層
の材質を安定化し高温強度を高める。これらの
効果を得るためには、少なくとも1.0％の含有
を必要とする。しかし、5.0％を越えると、靭
性の低下をみるので、5.0％を上限とする。 上記マトリツクス金属中に分散相として混在す
る炭化物系セラミツク粒子（炭化珪素、タングス
テン炭化物、クロム炭化物、チタン炭化物等）は
高硬質でその分散強化作用により、例えば鋼材加
熱炉用ハースロールや超硬ロール等の製鉄・製鋼
用部材として望まれる高温強度・耐摩耗性等を肉
盛層に付与する。 また、肉盛層に分散混在する炭化物系セラミツ
ク粒子は、肉盛層表面のAl2O3皮膜形成における
核生成位置として働くことにより、表面に濃化し
たAlの選択的酸化を、Fe等の他の元素の酸化に
優先して促進する。この炭化物系セラミツク粒子
の存在下に形成されるAl2O3皮膜は、強固で強い
密着力を有し、熱的衝撃や機械的摩擦力による剥
離・亀裂等を生じにくいので、肉盛層表面の酸化
損傷を阻止する強力な保護膜として機能する。 セラミツク粒子の粒径は、0.01〜3.5μｍが適当
であるが、特に0.01〜0.1μｍの微細粒子の場合に
は、マトリツクス中の転位の移動を阻止する効果
により、肉盛層の高温圧縮強度を高める。 金属マトリツクスと炭化物系セラミツク粒子と
からなる複合組織に占めるセラミツク粒子量の下
限を20％（重量）としたのは、その分散強化作用
による肉盛層の高温強度を十分なものとし、かつ
Alの選択酸化とその酸化皮膜の密着力改善効果
を十分ならしめるためである。セラミツク粒子の
増量に伴つてその効果は増すが、あまり多くなる
とマトリツクス金属の相対的減少に伴い肉盛層の
靭性が低くなるので、80％（重量）を上限とし
た。むろん、この割合は、複合溶接材を構成する
金属分とセラミツク粉末との量比、すなわち金属
チユーブ（これにセラミツク粉末と金属粉末の混
合物が充填される場合には、金属チユーブと金属
粉末の合計量）とセラミツク粉末充填量の比率に
より容易に調整することができる。具体的には、
金属チユーブの内径・肉厚、およびこれに充填さ
れるセラミツク粉末と金属粉末の混合割合等によ
り調整される。 本発明の複合溶接材は、引抜加工等で得られた
金属チユーブ内にセラミツク粉末、またはセラミ
ツク粉末と金属粉末の混合物を充填し、ついで必
要に応じ、スエージング加工に付し、減厚・減径
することにより製造することができる。金属チユ
ーブ内にセラミツク粉末と共に金属粉末が充填さ
れる場合、金属チユーブおよび金属粉末として、
互いに成分組成の異なるものを使用し、両者が合
して必要な合金成分を補完し合うことにより所定
の合金成分組成を構成するようにしてよい。 本発明の複合溶接材を用いて形成される肉盛層
は、各種構造部材のすぐれた表面保護層である
が、更に、これを中間層として基材表面にセラミ
ツクからなる被覆層を形成することができる。す
なわち、肉盛層の表面を機械加工し、これに窒化
珪素（Si3N4）や炭化珪素（SiC）等のセラミツ
ク成形体（未焼結体）または焼結体を重ね、適当
な押圧力（例えば、0.3Kgｆ／cm2）で押付けたま
ま、適当な温度（例えば、1300℃）に加熱保持す
ることにより、肉盛層とセラミツク層とが拡散接
合により接着する。この肉盛層とセラミツク層と
の界面は、肉盛層の表面に生成したFeO、
Fe2O3、Al2O3等の酸化物と、セラミツク層の表
面に生じた遊離SiおよびSiO2との反応によるも
のであり、両層の接着強度は、約1000Kg／cm2と極
めて高く、ロール類等の構造材料の被覆層として
好適である。 〔実施例〕 ステンレス鋼製シームレスチユーブに、セラミ
ツク粉末と金属粉末との混合物を充填し、スエー
ジング加工を行つて供試複合溶接材（チユーブ肉
厚：0.7mm、内径：2.6mm）を製作した。 〔〕 複合溶接材構成材料 (1) チユーブ成分組成（wt％） Ｃ：0.05、Si：1.1、Mn：0.9、Ni：20.5、
Cr：25.0、Fe：Bal（SUS310相当） (2) セラミツク粉末 炭化珪素（SiC）または炭化クロム
（Cr3C2）。粒径：１〜3.5μｍ (3) 金属粉末 Fe−Al合金粉末（Al33wt％）、Ni粉末、
Cr粉末、Si−Mn合金粉末等。粒径：１〜
3.5μｍ 〔〕 肉盛溶接 肉盛溶接Ａ： TIG溶接により、ステンレス鋼板
（SUS310相当）の表面に３層盛溶接を行つ
た。肉盛層厚：８mm（表面機械加工後）。 肉盛溶接Ｂ： 第１図に示す分割試験片イとロ（いずれ
も、27Cr−20Ni−40Co−Fe系耐熱合金鋼）
の端部突合せ面間に、TIG溶接により盛肉部
Ｃを形成して両者を接合。接合試験片サイズ
はJIS Ｚ 2201の１号試験片に相当（Ｐ：
220mm、Ｌ：220mm、Ｗ：40mm、Ｒ：25mm、
Ｔ：15mm、Cl：50mm）。 〔〕 材料特性試験 (1) 高温圧縮試験 肉盛溶接Ａにより製作した板状溶接部材よ
り板状試験片（20×20、mm）を切出し、1230
℃における圧縮強度（Kg／mm2）を測定。 (2) 高温引張試験 肉盛溶接Ｂにより製作した試験片を用いて
1250℃での引張強さ（Kg／mm2）を測定。 (3) 高温酸化試験 肉盛溶接Ａにより製作した板状溶接部材よ
り板状試験片（30×30、mm）を切出し、1300
℃の大気雰囲気炉中に1000時間保持、試験前
後の重量変化の測定値から酸化減量（mm／
Year）を求める。 (4) 酸化皮膜安定性試験 肉盛溶接Ａによる板状溶接部材より板状試
験片（30×30、mm）を切出し、700℃に加熱
（保持時間10分）の後、水中投下（水中保持
時間２分）する加熱冷却を１サイクルとして
50回反復し、試験後の肉盛層表面のAl2O3皮
膜の損傷有無を目視観察する。 第１表に、肉盛層の成分構成と併せて各試験結
果を示す。表中、「酸化皮膜安定性」欄の「〇」
は、試験後の肉盛層表面の酸化皮膜（Al2O3）に
亀裂・剥離等の膜面変化がないこと、「×」は、
亀裂・剥離およびそれによるケバ立ち状の膜面損
傷が発生したことを示している。なお、引張試験
における破断位置は盛肉部Ｃ以外の個所であつ
た。 No.１〜８は発明例、No.101〜103は比較例であ
る。比較例のうちNo.101は、マトリツクスの成分
組成は適正であるがセラミツク粒子量が不足して
いる例、No.102とNo.103は適量のセラミツク粒子を
含んでいるがマトリツクス金属の成分組成が本発
明の規定からはずれている（Al量不足）例であ
る。 比較例No.101（セラミツク粒子量不足）は、高温
強度の改善効果が十分でなく、かつAl2O3皮膜の
強度・安定性に乏しい。No.102、No.103はセラミツ
ク粒子量に不足はないが、マトリツクス金属の成
分組成が本発明の規定からはずれている（Al量
不足）ため、耐酸化性に乏しく、また高温強度の
改善効果も十分でない。これに対し、発明例No.１
〜８は、高温強度および酸化抵抗性が高く、かつ
Al2O3皮膜の安定性にもすぐれていることがわか
る。 なお、前記No.２の肉盛層の形成に使用したもの
と同じ複合溶接材を用いてステンレス鋼板
（SUS310相当）の表面にTIG溶接により肉盛層
を形成し、その表面を機械加工（加工後の層厚２
mm）したのち、板状の窒化珪素焼結体（板厚10
mm）を重ね、0.3Kg／cm2の押圧力の作用下に1300
℃で約１時間保持することにより、ステンレス鋼
板と窒化珪素セラミツク板との接合体を得た。そ
の接合強度は約1000Kg／cm2（常温）であつた。
本発明の複合溶接材を使用することにより、金
属マトリツクスにセラミツク粒子が分散した複合
組織を有する肉盛層を形成することができる。そ
の肉盛層は、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、耐熱性・耐酸化性、高温圧
縮強度、耐摩耗性等にすぐれている。しかも、基
材表面との接合が強固であることは言うまでもな
く、基材との融合による希釈部の靭性および高温
強度も高く、ロール類をはじめとする各種構造部
材の保護被覆層として高度の安定性・信頼性を有
する。 また、本発明の溶接材により形成される肉盛層
を中間層として利用することにより、基材表面に
接着強度の高いセラミツク被覆層を形成すること
ができる。
属マトリツクスにセラミツク粒子が分散した複合
組織を有する肉盛層を形成することができる。そ
の肉盛層は、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、耐熱性・耐酸化性、高温圧
縮強度、耐摩耗性等にすぐれている。しかも、基
材表面との接合が強固であることは言うまでもな
く、基材との融合による希釈部の靭性および高温
強度も高く、ロール類をはじめとする各種構造部
材の保護被覆層として高度の安定性・信頼性を有
する。 また、本発明の溶接材により形成される肉盛層
を中間層として利用することにより、基材表面に
接着強度の高いセラミツク被覆層を形成すること
ができる。
第１図は実施例関係の引張試験片形状説明図で
ある。
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属マトリツクスに分散相として炭化物系セ
ラミツク粒子が混在する複合組織を有する肉盛層
を形成するための溶接肉盛用溶接材であつて、 金属チユーブと、その中空孔内に充填されてい
る炭化物系セラミツク粉末、または炭化物系セラ
ミツク粉末と金属粉末の混合物とからなり、 金属マトリツクスとなる金属分が、Ｃ：0.08％
以下、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Ni：10.0
〜20.0％、Cr：15.0〜30.0％、Al：1.0〜5.0％、
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割合は20〜80重
量％であることを特徴とする溶接肉盛用複合溶接
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14639885A JPS626798A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14639885A JPS626798A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS626798A JPS626798A (ja) | 1987-01-13 |
| JPH0244638B2 true JPH0244638B2 (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=15406799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14639885A Granted JPS626798A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS626798A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6471595A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-16 | Kubota Ltd | Composite welding material for cladding by welding |
| JPH0191997A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-11 | Kubota Ltd | 複合肉盛溶接棒 |
| JP2844836B2 (ja) * | 1990-04-27 | 1999-01-13 | いすゞ自動車株式会社 | 金属系部品の表面改質方法及びその装置 |
| JP4696795B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2011-06-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 肉盛用溶接材及びこれを用いて硬装した掘削工具並びに摩耗防止用プレート |
| JP2017024051A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 肉盛溶接用材料及び肉盛金属 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054295A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-28 | Kubota Ltd | 溶接肉盛法 |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14639885A patent/JPS626798A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054295A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-28 | Kubota Ltd | 溶接肉盛法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS626798A (ja) | 1987-01-13 |
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