JPH06145874A - クロム基耐食合金及びその粉末 - Google Patents
クロム基耐食合金及びその粉末Info
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- JPH06145874A JPH06145874A JP4294184A JP29418492A JPH06145874A JP H06145874 A JPH06145874 A JP H06145874A JP 4294184 A JP4294184 A JP 4294184A JP 29418492 A JP29418492 A JP 29418492A JP H06145874 A JPH06145874 A JP H06145874A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐食性に優れたクロム基耐食性合金及びその
粉末を提供することを目的とする。 【構成】 Ni30.0〜48.0重量％、W1.5〜15.0重量％また
は／およびMo1.0〜6.5重量％でWおよびMoの合計は最大1
5.0重量％以下、Mn 1〜10％、であり、必要に応じて、F
e、Co、C、BおよびSiの１種または２種以上を添加し、
残部が40重量％以上のＣｒから成るクロム基耐食性合金
及びその粉末。
粉末を提供することを目的とする。 【構成】 Ni30.0〜48.0重量％、W1.5〜15.0重量％また
は／およびMo1.0〜6.5重量％でWおよびMoの合計は最大1
5.0重量％以下、Mn 1〜10％、であり、必要に応じて、F
e、Co、C、BおよびSiの１種または２種以上を添加し、
残部が40重量％以上のＣｒから成るクロム基耐食性合金
及びその粉末。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は優れた耐食性、特に耐塩
酸性の良好なクロム基耐食合金およびその粉末に関する
ものである。
酸性の良好なクロム基耐食合金およびその粉末に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐摩耗性、耐食性を有するハード
フェーシング材としては、ステライトに代表されるCo-C
r-W 合金（以下CoCr合金という）やコルモノイに代表さ
れるNi-Cr-B-Si合金（以下NiCr合金という）が広く用い
られているが、近年その使用環境は苛酷さを増し、一部
の部品においては耐摩耗性、耐食性が満足できなくなっ
ている。こうしたことから、CoCr合金、NiCr合金よりさ
らに靱性、耐摩耗性、耐食性の優れたハードフェーシン
グ材の開発の要求が高まっている。
フェーシング材としては、ステライトに代表されるCo-C
r-W 合金（以下CoCr合金という）やコルモノイに代表さ
れるNi-Cr-B-Si合金（以下NiCr合金という）が広く用い
られているが、近年その使用環境は苛酷さを増し、一部
の部品においては耐摩耗性、耐食性が満足できなくなっ
ている。こうしたことから、CoCr合金、NiCr合金よりさ
らに靱性、耐摩耗性、耐食性の優れたハードフェーシン
グ材の開発の要求が高まっている。
【０００３】本発明者等は、CoCr合金及びNiCr合金に対
する問題点や要求に対応するため、Cr-Ni-W又は／及びM
o合金に注目し、優れた靱性、耐摩耗性および耐食性を
兼備したハードフェーシング用クロム基合金を開発し、
特願平3-214026号他7件の特許を出願した。この合金の
主な組成はNi 30.0〜48.0％、W 1.5〜15.0％又は／及び
Mo 1.0〜6.5％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40％以上のCrであるハードフェーシング用高靱性ク
ロム基合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 15.
0％以下又は／及びCo 10.0％以下を加え、この場合Fe及
びCoの合計は最大20％とする。さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。しかしながら、本発明者
らが開発した前記Cr-Ni-W又は／及びMo合金（以下CrNiW
合金という）は特定の酸、特に塩酸に耐して耐食性がや
や劣ることがその後の調査で判明した。
する問題点や要求に対応するため、Cr-Ni-W又は／及びM
o合金に注目し、優れた靱性、耐摩耗性および耐食性を
兼備したハードフェーシング用クロム基合金を開発し、
特願平3-214026号他7件の特許を出願した。この合金の
主な組成はNi 30.0〜48.0％、W 1.5〜15.0％又は／及び
Mo 1.0〜6.5％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40％以上のCrであるハードフェーシング用高靱性ク
ロム基合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 15.
0％以下又は／及びCo 10.0％以下を加え、この場合Fe及
びCoの合計は最大20％とする。さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。しかしながら、本発明者
らが開発した前記Cr-Ni-W又は／及びMo合金（以下CrNiW
合金という）は特定の酸、特に塩酸に耐して耐食性がや
や劣ることがその後の調査で判明した。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は前記CrNiW合
金の塩酸耐食性を改良すべく種々の検討を行い、前記Cr
NiW合金に析出するCr固溶体中のCrリッチ相が塩酸に腐
食されること、さらに、このCrリッチ相の析出はMnを添
加すると防止できることを見いだし本発明を完成したも
のである。
金の塩酸耐食性を改良すべく種々の検討を行い、前記Cr
NiW合金に析出するCr固溶体中のCrリッチ相が塩酸に腐
食されること、さらに、このCrリッチ相の析出はMnを添
加すると防止できることを見いだし本発明を完成したも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は重量％でNi 30.
0〜48.0％とW 1.5〜15.0％又は／及びMo 1.0〜6.5％とM
n 1.0〜10.0％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40.0％以上のCrおよび不可避的不純物から成るクロ
ム基耐食合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 1
5.0％以下又は／及びCo 10.0％以下でFe及びCoの合計は
最大20％を添加することができ、さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。
0〜48.0％とW 1.5〜15.0％又は／及びMo 1.0〜6.5％とM
n 1.0〜10.0％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40.0％以上のCrおよび不可避的不純物から成るクロ
ム基耐食合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 1
5.0％以下又は／及びCo 10.0％以下でFe及びCoの合計は
最大20％を添加することができ、さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。
【０００６】
【作用】本発明のクロム基耐食合金及びその粉末はCr、
Ni、W、Mo及び必要により添加するFe、Co、C、B、Siか
ら構成される基本組成(CrNiW合金)にMnを添加したもの
であり、CrNiW合金の各成分の限定理由は次の通りであ
る。
Ni、W、Mo及び必要により添加するFe、Co、C、B、Siか
ら構成される基本組成(CrNiW合金)にMnを添加したもの
であり、CrNiW合金の各成分の限定理由は次の通りであ
る。
【０００７】(Cr)Crは本発明合金の残部となるもので、
Ni,W又は／及びMoを固溶した硬質のCr固溶体を形成し、
合金の耐摩耗性および耐食性の向上に寄与するが、その
量が40.0％以下では耐摩耗性が乏しく、かつ耐食性の向
上が認められない。このため、Crは40.0％以上とした。
Ni,W又は／及びMoを固溶した硬質のCr固溶体を形成し、
合金の耐摩耗性および耐食性の向上に寄与するが、その
量が40.0％以下では耐摩耗性が乏しく、かつ耐食性の向
上が認められない。このため、Crは40.0％以上とした。
【０００８】(Ni)NiはW又は／及びMoを固溶し、靱性の
あるNi固溶体を形成するが、その量が30.0％以下では、
Cr固溶体が多くなり合金の靱性が低下し、48.0％以上で
は靱性は上がるものの、所定の硬さが得られず、耐摩耗
性が低下する。このために、Ni量は30.0〜48.0％に限定
した。
あるNi固溶体を形成するが、その量が30.0％以下では、
Cr固溶体が多くなり合金の靱性が低下し、48.0％以上で
は靱性は上がるものの、所定の硬さが得られず、耐摩耗
性が低下する。このために、Ni量は30.0〜48.0％に限定
した。
【０００９】(W,Mo)W又は／及びMoはCr及びNiに固溶
し、合金の強度を高めるが、その量がW1.5％以下、Mo1.
0％以下ではこの効果がなく、W 15.0％以上、Mo6.5％以
上では靱性の乏しいσ相が析出するため合金の靱性が低
下する。このため、W量は1.5〜15.0％、Mo量は1.0〜6.5
％に限定した。ただし、MoとWの合計量が15.0％を越え
ると、かえって合金の靱性が低下するので、その合計量
を15.0％以下に限定した。
し、合金の強度を高めるが、その量がW1.5％以下、Mo1.
0％以下ではこの効果がなく、W 15.0％以上、Mo6.5％以
上では靱性の乏しいσ相が析出するため合金の靱性が低
下する。このため、W量は1.5〜15.0％、Mo量は1.0〜6.5
％に限定した。ただし、MoとWの合計量が15.0％を越え
ると、かえって合金の靱性が低下するので、その合計量
を15.0％以下に限定した。
【００１０】（Fe,Co）必要に応じ添加するFe又は／及
びCoは主にNiに固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを
高め、合金の耐摩耗性向上に寄与するが、Fe 15％以上
では合金の靱性が低下するばかりでなく、耐食性も低下
する傾向がある、また、Co 10.0％以上ではその効果が
少なく、かえって合金の靱性を低下させる傾向がある。
このため、Fe量は15.0％以下、Co量は10.0％以下に限定
し、さらに、FeとCoの合計量が20％を越えるとかえって
合金の靱性が低下するので、その合計は最大20％に限定
した。
びCoは主にNiに固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを
高め、合金の耐摩耗性向上に寄与するが、Fe 15％以上
では合金の靱性が低下するばかりでなく、耐食性も低下
する傾向がある、また、Co 10.0％以上ではその効果が
少なく、かえって合金の靱性を低下させる傾向がある。
このため、Fe量は15.0％以下、Co量は10.0％以下に限定
し、さらに、FeとCoの合計量が20％を越えるとかえって
合金の靱性が低下するので、その合計は最大20％に限定
した。
【００１１】(C)必要に応じ添加するCはCrとの間でCr炭
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上するのに寄与
する。Cr炭化物は低C側では Ni固溶体と共晶を形成し、
高C側では初晶炭化物として晶出する。その量が0.3 ％
以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、2.0 ％以上では
合金の靱性が低下する。このため、C量は 0.3〜2.0 ％
に限定した。
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上するのに寄与
する。Cr炭化物は低C側では Ni固溶体と共晶を形成し、
高C側では初晶炭化物として晶出する。その量が0.3 ％
以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、2.0 ％以上では
合金の靱性が低下する。このため、C量は 0.3〜2.0 ％
に限定した。
【００１２】(B)必要に応じ添加するBはCrとの間でCr硼
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上させるのに寄
与する。Cr硼化物は Ni固溶体と共晶を形成するが、そ
の量が0.1％以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、1.5
％以上では合金の靱性が低下する。このため、B量は
0.1〜1.5 ％に限定した。
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上させるのに寄
与する。Cr硼化物は Ni固溶体と共晶を形成するが、そ
の量が0.1％以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、1.5
％以上では合金の靱性が低下する。このため、B量は
0.1〜1.5 ％に限定した。
【００１３】（Si）必要に応じて添加するSiは主にNiに
固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを高め、合金の耐
摩耗性向上に寄与するとともに、ハードフェーシング時
に脱酸材として作用し、合金の溶解性を向上させる。そ
の量が0.1％以下では、これらの効果が得られず、3.0％
以上では合金の靱性が低下する、このため、Si量は0.1
〜3.0％に限定した。
固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを高め、合金の耐
摩耗性向上に寄与するとともに、ハードフェーシング時
に脱酸材として作用し、合金の溶解性を向上させる。そ
の量が0.1％以下では、これらの効果が得られず、3.0％
以上では合金の靱性が低下する、このため、Si量は0.1
〜3.0％に限定した。
【００１４】以上の基本組成の合金は靱性に優れたNi固
溶体と耐摩耗性に優れたCr固溶体から構成されている。
この一方のCr固溶体は冷却過程において、Crリッチ相と
Niリッチ相とに分離析出するが、この反応は共析変態に
よるものと推定される。前記Cr固溶体中のCrリッチ相は
塩酸に対する耐食性がやや悪く、選択的に塩酸に腐食さ
れ、合金全体の耐塩酸性を悪くしていることを腐食試験
の結果は発見した。これを改良するため、種々の検討を
する過程において、上記基本組成の合金にMnを添加する
と、Cr固溶体の共析変態が抑えられ、Crリッチ相の析出
が防止され、結果として合金の塩酸耐食性が改善される
ことが判明した。このMnの添加量を1〜10％に限定した
理由は次の通りである。
溶体と耐摩耗性に優れたCr固溶体から構成されている。
この一方のCr固溶体は冷却過程において、Crリッチ相と
Niリッチ相とに分離析出するが、この反応は共析変態に
よるものと推定される。前記Cr固溶体中のCrリッチ相は
塩酸に対する耐食性がやや悪く、選択的に塩酸に腐食さ
れ、合金全体の耐塩酸性を悪くしていることを腐食試験
の結果は発見した。これを改良するため、種々の検討を
する過程において、上記基本組成の合金にMnを添加する
と、Cr固溶体の共析変態が抑えられ、Crリッチ相の析出
が防止され、結果として合金の塩酸耐食性が改善される
ことが判明した。このMnの添加量を1〜10％に限定した
理由は次の通りである。
【００１５】(Mn)Mnの添加量は1％以下ではCrNiW合金の
Cr固溶体の共析変態を完全に抑えることができず、Crリ
ッチ相が析出するため、塩酸耐食性の改善効果が見られ
ず、一方Mnを10％以上添加しても、Mnを10％以下添加し
たものに比べ塩酸耐食性の向上が少なく、さらにMnを10
％以上添加すると、硬さがHRCで35以下となる等によ
り、ハードフェーシング材として用いた場合には好まし
くない影響が考えられる。このため、Ｍｎの添加量は1
〜10％に限定した。
Cr固溶体の共析変態を完全に抑えることができず、Crリ
ッチ相が析出するため、塩酸耐食性の改善効果が見られ
ず、一方Mnを10％以上添加しても、Mnを10％以下添加し
たものに比べ塩酸耐食性の向上が少なく、さらにMnを10
％以上添加すると、硬さがHRCで35以下となる等によ
り、ハードフェーシング材として用いた場合には好まし
くない影響が考えられる。このため、Ｍｎの添加量は1
〜10％に限定した。
【００１６】
【実施例】次に、本発明合金の実施例を比較例とともに
具体的に説明する。 実施例１ Cr 55％、Ni 41％、Mo 2.5％、B 0.5％、Si 1.0％の合
金にMnを1％、5％、10％添加した本発明の合金と、比較
例としてMnを添加しないもの及びMnを15％添加した合金
について、それぞれ塩酸耐食性試験、合金の硬さ測定及
び粉末肉盛試験を行い、その結果を表１に示す。塩酸腐
食試験は各合金の配合組成を有する50gの試料を、通常
の電気炉を用いアルゴン気流中で溶解、10mm×10mm×50
mmの四角柱のシェル型に鋳造し、この鋳造片を10mm×10
mm×10mmの四角柱に切断して試料とした。この試料を60
〜65℃に加熱した10％塩酸水溶液中に漬け、浸漬1分後
に試料の表面から水素ガスが発生するか否かを観察し、
さらに６時間保持した後の試料の腐食減量を測定した。
また、硬さの測定は上記シェル型鋳造片の一部を用いて
ロックウエル硬さ計を用いて測定した。
具体的に説明する。 実施例１ Cr 55％、Ni 41％、Mo 2.5％、B 0.5％、Si 1.0％の合
金にMnを1％、5％、10％添加した本発明の合金と、比較
例としてMnを添加しないもの及びMnを15％添加した合金
について、それぞれ塩酸耐食性試験、合金の硬さ測定及
び粉末肉盛試験を行い、その結果を表１に示す。塩酸腐
食試験は各合金の配合組成を有する50gの試料を、通常
の電気炉を用いアルゴン気流中で溶解、10mm×10mm×50
mmの四角柱のシェル型に鋳造し、この鋳造片を10mm×10
mm×10mmの四角柱に切断して試料とした。この試料を60
〜65℃に加熱した10％塩酸水溶液中に漬け、浸漬1分後
に試料の表面から水素ガスが発生するか否かを観察し、
さらに６時間保持した後の試料の腐食減量を測定した。
また、硬さの測定は上記シェル型鋳造片の一部を用いて
ロックウエル硬さ計を用いて測定した。
【００１７】粉末肉盛試験は各合金の組成になるように
溶製した合金溶湯を窒素ガスを使用したガス噴霧法によ
り粉化し、そのまま窒素ガス雰囲気中で冷却して、クロ
ム基耐食合金粉末を得た。以上のようにして得られた粉
末をそれぞれ−80〜＋200メッシュに篩分け母材：ＳＳ4
1、（長さ100mm、幅50mm、高さ10mm）の一面にプラズマ
粉末肉盛装置を用い溶接電流150A、溶接速度75mm／mi
n、粉末供給量30g／minの条件で肉盛溶接性を調査した。
溶製した合金溶湯を窒素ガスを使用したガス噴霧法によ
り粉化し、そのまま窒素ガス雰囲気中で冷却して、クロ
ム基耐食合金粉末を得た。以上のようにして得られた粉
末をそれぞれ−80〜＋200メッシュに篩分け母材：ＳＳ4
1、（長さ100mm、幅50mm、高さ10mm）の一面にプラズマ
粉末肉盛装置を用い溶接電流150A、溶接速度75mm／mi
n、粉末供給量30g／minの条件で肉盛溶接性を調査した。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、本発明合金はMn
を添加しない比較例1の合金に比べ耐食性が改善され、ハ
ードフェーシング材として使用する場合も十分な硬さを
持ち、しかも粉末肉盛性も良好である。しかし、Mnが10％
を越えて添加されると硬さが低くなり、耐食性も目立っ
ては改善されないので、Mnの添加は10％が限度であるこ
とが解る。
を添加しない比較例1の合金に比べ耐食性が改善され、ハ
ードフェーシング材として使用する場合も十分な硬さを
持ち、しかも粉末肉盛性も良好である。しかし、Mnが10％
を越えて添加されると硬さが低くなり、耐食性も目立っ
ては改善されないので、Mnの添加は10％が限度であるこ
とが解る。
【００２０】実施例２ 次にCrNiW合金の範囲で各組成を変化させ、Mn添加量と
塩酸耐食性との関係を調査するため表２に示す組成の合
金を作成し、実施例１と同じ条件で塩酸腐食試験を行っ
た。結果を表２に示す。
塩酸耐食性との関係を調査するため表２に示す組成の合
金を作成し、実施例１と同じ条件で塩酸腐食試験を行っ
た。結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２の結果から、本発明の合金組成の範囲
内では塩酸耐食性が良好であることが解る。
内では塩酸耐食性が良好であることが解る。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の合金は、Cr
NiW合金に比べ塩酸耐食性が改善され、より耐食性を要
求される部分に適用することができる。本発明の合金は
精密鋳造により直接機械部品に形成して用いても良い
が、粉末として焼結部品に用いたり、セラミックとの複
合材料におけるマトリックス材料としても使用できる。
また粉末肉盛溶接に用いた場合にも、粉末肉盛性は良好
であることから各種のハードフェーシングに適用が可能
である。なお、粉末肉盛溶接用粉末とする場合には、そ
の粉末肉盛性をさらに改善するため、Al、Y、ミッシュ
メタル、Ti、Zr、Hfの微量を添加したり、酸素量を調節
してスパッタリングの防止、ビード形状の改良、ブロー
ホールの発生防止等に役立てることができる。
NiW合金に比べ塩酸耐食性が改善され、より耐食性を要
求される部分に適用することができる。本発明の合金は
精密鋳造により直接機械部品に形成して用いても良い
が、粉末として焼結部品に用いたり、セラミックとの複
合材料におけるマトリックス材料としても使用できる。
また粉末肉盛溶接に用いた場合にも、粉末肉盛性は良好
であることから各種のハードフェーシングに適用が可能
である。なお、粉末肉盛溶接用粉末とする場合には、そ
の粉末肉盛性をさらに改善するため、Al、Y、ミッシュ
メタル、Ti、Zr、Hfの微量を添加したり、酸素量を調節
してスパッタリングの防止、ビード形状の改良、ブロー
ホールの発生防止等に役立てることができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％でNi 30.0〜48.0％とW 1.5〜15.0
％又は／及びMo 1.0〜6.5％とMn 1.0〜15.0％で、WとMo
の合計は最大15.0％であり、残部が40.0％以上のCrおよ
び不可避的不純物から成るクロム基耐食合金およびその
粉末。 - 【請求項２】 Fe 15.0重量％以下又は／及びCo 10.0重
量％以下を含有させ、FeおよびCoの合計が最大20重量％
である請求項１に記載されたクロム基耐食合金およびそ
の粉末。 - 【請求項３】 C 0.3〜2.0重量％を含有させた請求項１
または請求項２のいずれかに記載されたクロム基耐食合
金およびその粉末。 - 【請求項４】 B 0.1〜1.5重量％を含有させた請求項
１、請求項２または請求項３のいずれかに記載されたク
ロム基耐食合金およびその粉末。 - 【請求項５】 Si 0.1〜3.0重量％を含有させた請求項
１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに記
載されたクロム基耐食合金およびその粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418492A JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418492A JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145874A true JPH06145874A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3355352B2 JP3355352B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17804404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29418492A Expired - Fee Related JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355352B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008045545A2 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Deformation-based contact lithography systems, apparatus and methods |
| US7412868B2 (en) | 2002-04-10 | 2008-08-19 | Gustav Klauke Gmbh | Electrohydraulic pressing device and method for operating same |
| CN113699517A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 安徽工业大学 | 一种冶金辊，其表面耐磨涂层，合金喷涂粉末及制备方法 |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP29418492A patent/JP3355352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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