JPH04123892A - 硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、激しい土砂摩耗を受ける粉砕機、破砕機等の
部品や、製鉄所原料関係の原料搬送部品、貯鉱槽等の部
品、鉱山、石炭関係の鉱山機械等の部品などの肉盛、補
修用に適するフラックス入りワイヤに関する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）高Ｃｒ鉄系溶
材は、マルテンサイト系溶材に比べ、特に激しい土砂摩
耗に対し、耐摩耗性が優れるため、粉砕機、破砕機など
の部品の肉盛に用いられているが、長寿命化や信頼性の
向上の要求も根強く、種々のタイプ高Ｃｒ鉄系溶材が開
発され、実用に供されている。 しかしながら、耐摩耗性を向上させることにより、一般
に溶着金属の延び、靭性が低下するため、溶着金属が割
れ易く、特に衝撃の激しい場合においては使用中に肉盛
部の欠けが発生して寿命の低下が生じることになる。 本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであ
って、特に使用中の肉盛金属の剥離の防止を図り、更に
スパッタ量、スラグの剥離性、ビード形状等の作業性を
改善した硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤを提供す
ることを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、高Ｃｒ鉄系温材
を用いた場合の肉盛金属の剥離の原因について調査した
。 まず、溶着金属中の炭化物の形態に着目し、試験調査を
行った。耐摩耗性の評価方法は、第１図及び第２図に示
す２種類の試験法を適用し、ＡＳＴＭ法（試験条件を第
１表に示す）は低ｍ撃の摩耗を、衝撃摩耗試験（試験条
件を第２表に示す）では高ＷＩ撃の摩耗をそれぞれ評価
した。肉盛部の欠けに対する特性は後者の摩耗試験法に
より評価を行った・

【以下余白】

これらの結果から、炭化物形態と耐剥離性については、
炭化物が粗粒となる程、剥離が生じ易く、特に炭化物が
長く成長する程、その傾向が著しいことが分かった。そ
こで、炭化物が柱状に成長しにくくなる効果のある元素
について調査したところ、Ｖ、Ｍｏの添加が有効で耐摩
耗性、特に衝撃摩耗性が改善されることを見い出した。 また、炭化物の量は、第３図（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、成るレベル以上含有しても大幅な耐摩耗性の向上は
望めないことが判明した。なお、第３図における■、■
、■はそれぞれ第３表に示す化学成分のワイヤを使用し
た場合の結果である。 また、一般に高Ｃｒ鉄系温材は、軟鋼等の母材に肉盛し
て使用されることが多いが、その第１層目の溶着金属か
ら亀裂が発生し、使用中に肉盛金属の剥離に至ることが
多く、その亀裂は第１層目のビード止端部形状のなじみ
不足、ビード形状の凸形などが原因で、発生し易いこと
が判明した。 したがって、これを解決するならば肉盛金属の耐剥離性
が大幅に向上するとの知見を得た。 第４図（ａ）は市販の高Ｃｒ鉄系温材を用いて軟鋼母材
上に１パス肉盛溶接を行った場合のビードの断面を示し
ている。一般に軟鋼、低合金鋼などへの肉盛溶接の第１
層目は、温材と成分系が大きく異なるため、同図に示す
ように、ビード止端部のなじみが悪く、凸ビードになる
。このことは、例えば、部品のカド出し等には望ましい
場合もあるが、通常の肉盛においては、同図（ｂ）に示
すように、第１層目ボンド部付近の割れ発生を助長し、
時には、部品が稼働中に肉盛部で剥離現象を起こし、寿
命が短くなる。 本発明者は、このような点について改良を加えるべく、
まず、止端部のなじみ改善に効果のある成分について検
討を進めた。その結果、Ｂを０゜２〜１．０％ワイヤ中
に含有させることにより、同図（ｃ）に示すように、ビ
ード止端部のなじみ性が改良された。しかしながら、Ｂ
の添加により、プールが流れ易くなりすぎ、アークの方
向が若干変わることが、プール形成状態に大きく反映さ
れ、そのため、同図（ｄ）に示すようにビード幅が不均
−になることが観察された。また、Ｂは溶滴のなじみも
向上させ、ワイヤ先端の溶融した金属がプールへ移行す
る現象が間欠的になり易く、ビード長方向において、溶
着金属のムラが生じ、それがビード幅の不均一性を助長
することも問題となった。 そこで、アークの方向の安定性、溶滴移行の均一性をポ
イントに更に研究開発を進めた結果、金属弗化物、Ｍｇ
の添加が効果的であることが判明した。 この際、金属弗化物、Ｍｇのいずれの添加によってもア
ーク安定性、溶滴移行性は向上するものの、金属弗化物
単独ではスラブがビード全面に焼付き、剥離性が劣り、
またＭｇ単独ではスラブが球状に凝集し、剥離性が劣る
。したがって、両者の複合添加が必要であり、その場合
に限り、スラグの剥離性が確保されることが判明した。 このような知見に基づき、更に種々の成分、アーク安定
剤、脱酸剤などを検討した結果、ここに、耐摩耗性及び
肉盛金属の耐剥離性に優れ、ビード形状が良好となり、
またスパッタ発生量、スラブの剥離性も改善できる硬化
肉盛溶接用フラックス入りワイヤを見い出し、本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明に係る硬化肉盛溶接用フラックス入り
ワイヤは、金属製外皮中にフラックスを充填してなるフ
ラックス入りワイヤであって、ワイヤ全重量当たり、以
下の成分 Ｃ：３．０〜６．０％、 Ｃｒ：１５−３Ｑ％、 Ｂ：０．２〜１．０％。 Ｍｇ：０．０２〜０．２％、 金属弗化物：０．０５〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜２．０％、 Ｖ：１．０〜４．０％ を含有することを特徴とするもので為る。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明における化学成分の限定理ｔｈｌよ以下のとおり
である。なお、各成分の含有量はワイヤ全型量当りの割
合（％）である。 Ｃ：３．０〜６．０％ Ｃは高Ｃｒ鉄系温材の基本元素で、炭化物形成に不可欠
である。その添加量は炭化物形成元素Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏな
どの含有量との見合いで決定される。本発明においては
、Ｃｒ以外にＶ、Ｍｏが必須成分として添加させるため
、Ｃｒ単独添加の場合に比べ、その適正範囲は高い方向
になるが、３゜０％未満では充分な耐摩耗性が得られな
い。また６、０％を超えると溶着金属が脆くなり、肉盛
金属の欠は発生などの問題が生じる。したがって、Ｃ量
は３．０〜６．０％の範囲とする。 Ｃｒ：１５〜３０％ Ｃｒは高Ｃｒ鉄系温材の基本元素で、炭化物形成に不可
欠である。Ｃｒ適正範囲も他の炭化物形成元素■、Ｍｏ
の供存のため影響を受け、単独添加の場合よりも低い範
囲となる。しかし、１５％未満では充分な耐摩耗性が得
られず、また３０％を超えると炭化物粒径が粗大になり
、欠けなどが発生し易くなる。したがって、Ｃｒ量は１
５〜３０％の範囲とする。 Ｂ：０．２〜１．０％ Ｂはスラグの剥離性、ビード形状の改善に効果がある。 しかし、０．２％未満では改善効果がみられず、また１
、０％を超えると溶着金属が脆くなり、耐摩耗性が劣化
する。したがって、Ｂ量は０．２〜１．０％の範囲とす
る。 Ｍｇ：０．０２〜０．２％ Ｍｇはスラグの剥離性、アーク安定性の改善に効果があ
る。しかし、０．０２％未満では改善効果がみられず、
また０、２％を超えると、逆にスラグが凝集し、剥離性
が劣化する。したがって、Ｍｇ量は０．０２〜０．２％
の範囲とする。 Ｍｏ：０，２〜２．０％ Ｍｏは主にマトリックス中に分配され、マトリックスの
常温、高温強度を高める効果がある。しかし、０．２％
未満ではその効果が見られず、また２、０％を超えると
耐摩耗性の改善効果が飽和し、不経済となる。したがっ
て、Ｍｏ量は０．２〜２．０％の範囲とする。 Ｖ：１．０〜４．０％ ■は主に初晶炭化物中に分配され、その硬度を高め耐摩
耗性を向上させる。また初晶炭化物の粒径が粗大になる
ことを防ぎ、肉盛金属の靭性を改善し、耐剥離性を向上
させる。しかし、１．０％未満ではその効果が見られず
、また４、０％を超えると耐摩耗性の改善効果が飽和し
、また作業性も劣化する。したがって、Ｖ量は１．Ｑ〜
４．０％の範囲とする。 金属弗化物：０．０５〜１．５％ 金属弗化物はスラク剥離性の改善、アーク安定性の改善
に効果がある。しかし、０．０５％未満ではそのような
改善効果がみられず、また１、５％を超えるとヒユーム
量の増大及びスラグ量が増し、逆に剥離性が劣化する。 したがって、金属弗化物量は０．０５〜１．５％の範囲
とする。なお、金属弗化物としては、Ｃａ’Ｆ２、Ｎａ
Ｆ、ＢａＦ２、ＫｚＳｉＦＧなどが挙げられるが、特に
制限されることはない。 なお、本発明は、上記成分を必須成分として含有するが
、その他にＷ、Ｎｂなどの炭化物形成元素を必要に応じ
て添加することができ、これにより、更に耐摩耗性を上
げた場合でも同様の効果が得られることが確認されてい
る。添加する場合にはそれらの１種又は２種以上を１〜
８％が望ましい。 以上の成分の添加態様に関しては、通常外皮金属として
軟鋼又はＣｒ鋼を用いるが、外皮金属で不足する成分又
は添加量をフラックスへの配合にてまかない、ワイヤ全
重量に対する所定の配合量とすることは云うまでもない
。 また、硬化肉盛溶接の他の条件も特に制限されず、炭酸
ガスアーク溶接のほか、Ａｒガスを主体とするガスアー
ク溶接やセルフシールドアーク溶接なども可能である。 また、フラックス入りワイヤの寸法、断面形状等も制限
されず、対象母材も軟鋼、低合金鋼など適宜材質のもの
が可能である。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第５表に示す各種化学成分のフラックス入りワイヤを製
作した。その際、フープ材には軟鋼及び１７Ｃｒ鋼を用
い、フラックス率が２０〜３５％、ワイヤ径が１．２ｍ
ＩＩＩφである。 得られたフラックス入りワイヤを用い、第４表に示す溶
接条件にて肉盛溶接試験を実施し、作業性、硬さ、摩耗
量等を調べた。その結果を第５表に併記する。 なお、摩耗量は２種類の試験法により評価し、ＡＳＴＭ
法は第１図及び第１表に示した試験条件で行い、衝撃摩
耗試験法は第２図及び第２表に示した試験条件で行った
。第３図は２種類の摩耗試験による耐摩耗性の評価結果
を整理したものである。 第５表より、本発明例はいずれも、作業性が良好であり
、溶着金属の硬さも充分確保されていることがわかる。 第６図は溶着金属の組織の一例を示したもので、ＭＯ及
びＶの添加により炭化物粒径が細粒化されていることが
分かる。 一方、比較例は、溶着金属の硬さが充分に得られていな
いか、 或いは得られていても作業性のい ずれかが劣っている。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、耐摩耗性はもち
ろんのこと、特に使用中の肉盛金属の剥離を防止でき、
更にアーク安定性、スパッタ量、スラグの剥離性、ビー
ド形状等の作業性を改善できる硬化肉盛溶接用材料を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は摩耗試験の要領を説明する図で、第
１図はＡＳＴＭ法の場合、第２図は衝撃摩耗試験法の場
合を示し、 第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ耐摩耗性の評価結果を
示す図、 第４図は高Ｃｒ鉄系温材を使用して硬化肉盛溶接（１パ
ス）した場合のビートの形状を示す図で、（ａ）〜（ｃ
）は断面図であり、（ｄ）は平面図であり、第５図は実
施例で採用した累層法の要領を説明する図、 第６図は実施例で得られた溶着金属の金属組織を示す写
真で、（ａ）は実施例Ｎａ　７のもの、（ｂ）は実施例
Ｎｏ１２のものを示す。 １・・・母材、 ・・溶接ビート、 ・割れ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製外皮中にフラックスを充填してなるフラッ
   クス入りワイヤであって、ワイヤ全重量当たり、以下の
   成分 Ｃ：３．０〜６．０％、 Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｂ：０．２〜１．０％、 Ｍｇ：０．０２〜０．２％、 金属弗化物：０．０５〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜２．０％、 Ｖ：１．０〜４．０％ を含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用フラックス
   入りワイヤ。