JPH0832362B2 - 球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材、およびその製造法 - Google Patents
球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材、およびその製造法Info
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- JPH0832362B2 JPH0832362B2 JP62237602A JP23760287A JPH0832362B2 JP H0832362 B2 JPH0832362 B2 JP H0832362B2 JP 62237602 A JP62237602 A JP 62237602A JP 23760287 A JP23760287 A JP 23760287A JP H0832362 B2 JPH0832362 B2 JP H0832362B2
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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- 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
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3093—Fe as the principal constituent with other elements as next major constituents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳
鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材、および
その製造法に関する。
鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材、および
その製造法に関する。
従来の技術 球状黒鉛鋳鉄は、製造技術的理由および経済学的理由
から機械の構築において鋳鉄の代わりに使用されるが、
しかし、構成された構造部材のための球状黒鉛鋳鉄/鋼
により結合技術は困難なものとなる。このことは、なか
んずく球状黒鉛鋳鉄/鋼の溶接結合について云えること
である。それというのも、低い炭素含有の側で炭化物の
形成を伴なって炭化が生じ、この炭化により、脆い硬質
領域が形成され、この形成は、灼熱することによっても
はや解消することができないからである。
から機械の構築において鋳鉄の代わりに使用されるが、
しかし、構成された構造部材のための球状黒鉛鋳鉄/鋼
により結合技術は困難なものとなる。このことは、なか
んずく球状黒鉛鋳鉄/鋼の溶接結合について云えること
である。それというのも、低い炭素含有の側で炭化物の
形成を伴なって炭化が生じ、この炭化により、脆い硬質
領域が形成され、この形成は、灼熱することによっても
はや解消することができないからである。
なかんずく、球状黒鉛鋳鉄/鋼の結合を次の方法の1
つにより実施することは、既に提案されている: 1.結合すべき球状黒鉛鋳鉄表面を約2mmの深さで脱炭す
ること。鉄電極を用いて溶接すること。
つにより実施することは、既に提案されている: 1.結合すべき球状黒鉛鋳鉄表面を約2mmの深さで脱炭す
ること。鉄電極を用いて溶接すること。
これは、48時間までの時間および900℃〜950℃の温度
で脱炭灼熱することを必要とする。この種の灼熱は費用
がかかり、球状黒鉛鋳鉄品が著しく変形する危険があ
る。
で脱炭灼熱することを必要とする。この種の灼熱は費用
がかかり、球状黒鉛鋳鉄品が著しく変形する危険があ
る。
2.Ni70重量%およびFe30重量%を有するFe/Ni電極を用
いて溶接すること(ウー・テー・ペー・シュヴァイスマ
テリアル社(UTP−Schweissmaterial AG)、スイス国−
4310ラインフェルデン(Rheinfelden)在;コルフェル
ト(G.Korfeld)著、“鉄鋳造品を溶接するための添加
物(Zusaetz zum Schweissen von Eisengusswerkstueck
en)”、ギーセライ(Giesserei)第69巻、1982年、第1
12頁〜第119頁中、参照)。
いて溶接すること(ウー・テー・ペー・シュヴァイスマ
テリアル社(UTP−Schweissmaterial AG)、スイス国−
4310ラインフェルデン(Rheinfelden)在;コルフェル
ト(G.Korfeld)著、“鉄鋳造品を溶接するための添加
物(Zusaetz zum Schweissen von Eisengusswerkstueck
en)”、ギーセライ(Giesserei)第69巻、1982年、第1
12頁〜第119頁中、参照)。
この方法は、制限され、多くの場合に修理作業にのみ
作用可能である。溶接材料は、熱亀裂に対して敏感であ
り、かつ低い機械的強さのみを有する。
作用可能である。溶接材料は、熱亀裂に対して敏感であ
り、かつ低い機械的強さのみを有する。
3.鋼からなる結合すべき構成部材(管、棒)を球状黒鉛
鋳鉄品中に鋳造すること、鋼構成部材中の凹凸(孔、膨
らみ、節等)によって固定することは保証され、即ち主
として機械的性質を有し、冶金的性質は有しない。鋼構
成部材中の脆い縁領域は、必然的に大きい面積で亀裂を
生じるので、この方法で緊密な結合を得ることはできな
い。
鋳鉄品中に鋳造すること、鋼構成部材中の凹凸(孔、膨
らみ、節等)によって固定することは保証され、即ち主
として機械的性質を有し、冶金的性質は有しない。鋼構
成部材中の脆い縁領域は、必然的に大きい面積で亀裂を
生じるので、この方法で緊密な結合を得ることはできな
い。
米国特許第4426426号明細書および欧州特許出願公開
第0058450号明細書の記載から、次の組成: C<2% W≦0.1% Mn<0.2% Cr≦0.1% Si=2.5〜3.2% V≦0.1% Al≦2% Mg≦0.1% Mo≦0.5% 稀土類≦0.1% Ni≦30% Fe=残分 の添加材料を用いて球状黒鉛鋳鉄を溶接する方法は、公
知である。
第0058450号明細書の記載から、次の組成: C<2% W≦0.1% Mn<0.2% Cr≦0.1% Si=2.5〜3.2% V≦0.1% Al≦2% Mg≦0.1% Mo≦0.5% 稀土類≦0.1% Ni≦30% Fe=残分 の添加材料を用いて球状黒鉛鋳鉄を溶接する方法は、公
知である。
このような添加材料と一緒に低炭素鋼を用いて球状黒
鉛鋳鉄を溶接することにより、溶接材料/鋼の境界領域
で脆い硬質のセメンタイトの望ましくない層が生じる。
鉛鋳鉄を溶接することにより、溶接材料/鋼の境界領域
で脆い硬質のセメンタイトの望ましくない層が生じる。
フランス国特許出願公開第2082025号明細書には、二
重プラズマバーナーを用いて球状黒鉛鋳鉄を溶接する方
法が記載されている。この場合、使用される溶接物は、
溶接継目の根部側で次の組成を有する: C=3.22% Mn=0.15% Si=2.84% Mg=0.019% Ce=0.04% S=0.008% P=0.048% Fe=残分 このフランス国特許出願公開明細書に記載の方法は、
球状黒鉛鋳鉄/鋼の結合を得るために推奨することがで
きない。それというのも、溶接継目の根部は、高すぎる
炭素含量を有するからである。
重プラズマバーナーを用いて球状黒鉛鋳鉄を溶接する方
法が記載されている。この場合、使用される溶接物は、
溶接継目の根部側で次の組成を有する: C=3.22% Mn=0.15% Si=2.84% Mg=0.019% Ce=0.04% S=0.008% P=0.048% Fe=残分 このフランス国特許出願公開明細書に記載の方法は、
球状黒鉛鋳鉄/鋼の結合を得るために推奨することがで
きない。それというのも、溶接継目の根部は、高すぎる
炭素含量を有するからである。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、亀裂および非緊密性をまねく脆い硬
質領域が回避されるような、球状黒鉛鋳鉄および鋼なら
びに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構
成部材を記載することである。この構成部材は、簡単か
つ経済的な方法で製造することができるはずである。
質領域が回避されるような、球状黒鉛鋳鉄および鋼なら
びに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構
成部材を記載することである。この構成部材は、簡単か
つ経済的な方法で製造することができるはずである。
課題を解決するための手段 この課題は、特許請求の範囲第1項に記載された、球
状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合
する結合要素からなる構成部材によって解決される。
状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合
する結合要素からなる構成部材によって解決される。
この場合、この結合要素は、特許請求の範囲第1項の
記載によれば、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有している。
記載によれば、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有している。
本発明による構成部材の好ましい実施形式は、特許請
求の範囲第2項から第6項までのいずれか1項に記載さ
れている。
求の範囲第2項から第6項までのいずれか1項に記載さ
れている。
また、球状黒鉛鋳鉄を結合要素を介して鋼と結合する
ことにより、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳
鉄と鋼とを結合する、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有する結合要素
からなる構成部材を製造する本発明による方法は、該結
合要素との結合前に球状黒鉛鋳鉄および鋼を200〜500℃
に予熱し、炭素を軟化炭素の形で球状化して析出するた
めに結合後に球状黒鉛鋳鉄、鋼および結合要素からなる
構成部材を700〜750℃で1/2〜6時間灼熱させることに
よって特徴付けられる。
ことにより、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳
鉄と鋼とを結合する、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有する結合要素
からなる構成部材を製造する本発明による方法は、該結
合要素との結合前に球状黒鉛鋳鉄および鋼を200〜500℃
に予熱し、炭素を軟化炭素の形で球状化して析出するた
めに結合後に球状黒鉛鋳鉄、鋼および結合要素からなる
構成部材を700〜750℃で1/2〜6時間灼熱させることに
よって特徴付けられる。
実施例 次に、本発明を図面によって詳説した実施例につき記
載する。
載する。
第1図は、合金した添加材料を用いて多層に直接に溶
接することによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す
略図(横断面図)である。この場合、判り易くするため
に、I字形継目と呼称される。勿論、この方法の場合に
は、U字形継目、V字形継目またはスミ肉溶接継目等と
記載することもできる。I字形継目は、埋設された球状
黒鉛2を有する球状黒鉛鋳鉄からなる板である。3は、
鋼(低炭素含量を有する鉄合金)からなる板である。4
は、Si−合金した添加材料を用いて結合溶接した部分で
あり、この結合溶接した部分は、一般に多層に形成され
ている。比較的微粒状の球状黒鉛が析出していること
は、黒い斑点によって示されている。
接することによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す
略図(横断面図)である。この場合、判り易くするため
に、I字形継目と呼称される。勿論、この方法の場合に
は、U字形継目、V字形継目またはスミ肉溶接継目等と
記載することもできる。I字形継目は、埋設された球状
黒鉛2を有する球状黒鉛鋳鉄からなる板である。3は、
鋼(低炭素含量を有する鉄合金)からなる板である。4
は、Si−合金した添加材料を用いて結合溶接した部分で
あり、この結合溶接した部分は、一般に多層に形成され
ている。比較的微粒状の球状黒鉛が析出していること
は、黒い斑点によって示されている。
第2図には、合金した添加材料を用いて多層に肉盛溶
接した部分および合金してない添加材料を用いて結合溶
接した部分により球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す
横断面が略示されている。球状黒鉛2を有する球状黒鉛
鋳鉄1からなる板は、Si−合金した添加材料を用いて肉
盛溶接した部分を有する。5は、この肉盛溶接した部分
の第1の層に相当し、6は、その第2の層に相当する。
元来の結合溶接した部分7は、合金してない添加材料で
形成されている。3は、鋼からなる板である。
接した部分および合金してない添加材料を用いて結合溶
接した部分により球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す
横断面が略示されている。球状黒鉛2を有する球状黒鉛
鋳鉄1からなる板は、Si−合金した添加材料を用いて肉
盛溶接した部分を有する。5は、この肉盛溶接した部分
の第1の層に相当し、6は、その第2の層に相当する。
元来の結合溶接した部分7は、合金してない添加材料で
形成されている。3は、鋼からなる板である。
第3図には、合金した添加材料およびそれに続く合金
してない添加材料を用いて多層に肉盛溶接した、溶接析
出物からなる部分ならびに合金してない添加材料を用い
て結合溶接した部分による球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結
合を示す横断面が略示されている。参照符号1,2,3,5,6
および7は、正確に第2図のものに相当する。合金した
添加材料を用いて肉盛溶接した部分5,6以外に、なお合
金してない添加材料を用いてさらに2層に肉盛溶接した
部分が存在する。8は、この肉盛溶接した第1の層に相
当し、9は、その第2の層に相当する。
してない添加材料を用いて多層に肉盛溶接した、溶接析
出物からなる部分ならびに合金してない添加材料を用い
て結合溶接した部分による球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結
合を示す横断面が略示されている。参照符号1,2,3,5,6
および7は、正確に第2図のものに相当する。合金した
添加材料を用いて肉盛溶接した部分5,6以外に、なお合
金してない添加材料を用いてさらに2層に肉盛溶接した
部分が存在する。8は、この肉盛溶接した第1の層に相
当し、9は、その第2の層に相当する。
第4図には、合金した添加材料および合金してない添
加材料を用いて肉盛溶接した場合の溶接析出物による金
属組織学的横断面が略示されている。この図面は、組織
構造の領域的構成を示す。2は、出発状態の場合の熱に
より不変の球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛である。10は、球状
黒鉛鋳鉄の再び冷却した、凝固した溶融領域の球状黒鉛
である。11は、Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接
した第1の層の球状黒鉛であり、12は、同じ添加材料を
用いた場合の第2の層の相当する黒鉛を示す。Aは、不
変の球状黒鉛鋳鉄の領域である。Bは、球状黒鉛鋳鉄の
溶融領域の検出された材料を表わす。Cは、Si−合金し
た添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出物
である。Dは、同じ添加材料を用いて肉盛溶接した第2
の層の溶接析出物に相当する。Eは、肉盛溶接した第1
の層の溶接析出物であり、Fは、合金してない添加材料
を用いて肉盛溶接した第2の層の溶接析出物である。図
面は、その他の点ではおのずから明らかとなる。なお、
領域中で大量の硬質で脆い炭化物は決して析出されない
ことに注目すべきである。全領域の素地は、主としてフ
ェライトの性質を有するかもしくはフェライト−パーラ
イトの性質を有する。
加材料を用いて肉盛溶接した場合の溶接析出物による金
属組織学的横断面が略示されている。この図面は、組織
構造の領域的構成を示す。2は、出発状態の場合の熱に
より不変の球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛である。10は、球状
黒鉛鋳鉄の再び冷却した、凝固した溶融領域の球状黒鉛
である。11は、Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接
した第1の層の球状黒鉛であり、12は、同じ添加材料を
用いた場合の第2の層の相当する黒鉛を示す。Aは、不
変の球状黒鉛鋳鉄の領域である。Bは、球状黒鉛鋳鉄の
溶融領域の検出された材料を表わす。Cは、Si−合金し
た添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出物
である。Dは、同じ添加材料を用いて肉盛溶接した第2
の層の溶接析出物に相当する。Eは、肉盛溶接した第1
の層の溶接析出物であり、Fは、合金してない添加材料
を用いて肉盛溶接した第2の層の溶接析出物である。図
面は、その他の点ではおのずから明らかとなる。なお、
領域中で大量の硬質で脆い炭化物は決して析出されない
ことに注目すべきである。全領域の素地は、主としてフ
ェライトの性質を有するかもしくはフェライト−パーラ
イトの性質を有する。
実施例1 第1図参照。
球状黒鉛鋳鉄1からなる板および低炭素鋼3からなる
板をSi−合金した添加材料を用いて直接にアーク溶接す
ることによって相互に結合した。これらの板は、次の寸
法を有していた: 幅=100mm 長さ=200mm 厚さ=20mm 球状黒鉛鋳鉄は、次の組成を有していた: C=3.2重量% Si=1.9重量% Mn=0.6重量% Ni=1.4重量% Mg=0.06重量% Fe+不純物=残分 DIN17100による商標St37を有する鋼3は、次の組成を
有していた: C=0.2重量% P=0.05重量% S=0.05重量% Fe+Si+Mn=残分 溶接電極および相当する電極被覆の化学組成は、アー
ク溶接の際に次の組成の溶接析出物が生じるように定め
られていた: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 溶接すべく板を溶接過程前に約400℃に予熱し、溶接
範囲を350℃〜500℃に保持した。溶接継目の完成後、工
作物を冷却することなしに直ちに700℃〜710℃の灼熱温
度に加熱し、この温度を6時間保持した。この場合、起
こり得る、溶接領域中で形成された炭化物は、軟化炭素
に変わる(第4図をも参照)。その後に、工作物を炉中
で冷却させた。
板をSi−合金した添加材料を用いて直接にアーク溶接す
ることによって相互に結合した。これらの板は、次の寸
法を有していた: 幅=100mm 長さ=200mm 厚さ=20mm 球状黒鉛鋳鉄は、次の組成を有していた: C=3.2重量% Si=1.9重量% Mn=0.6重量% Ni=1.4重量% Mg=0.06重量% Fe+不純物=残分 DIN17100による商標St37を有する鋼3は、次の組成を
有していた: C=0.2重量% P=0.05重量% S=0.05重量% Fe+Si+Mn=残分 溶接電極および相当する電極被覆の化学組成は、アー
ク溶接の際に次の組成の溶接析出物が生じるように定め
られていた: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 溶接すべく板を溶接過程前に約400℃に予熱し、溶接
範囲を350℃〜500℃に保持した。溶接継目の完成後、工
作物を冷却することなしに直ちに700℃〜710℃の灼熱温
度に加熱し、この温度を6時間保持した。この場合、起
こり得る、溶接領域中で形成された炭化物は、軟化炭素
に変わる(第4図をも参照)。その後に、工作物を炉中
で冷却させた。
工作物から試験片を取り出した。引張り試験および縦
にしての曲げ試験により、破断は常に溶接継目の外側も
しくは移行領域の外側、すなわち球状黒鉛鋳鉄の不変の
組織内で生じることが判明した。約300MPaの降伏点、約
400MPaの引張強度および35゜までの曲げ角度が得られ
た。
にしての曲げ試験により、破断は常に溶接継目の外側も
しくは移行領域の外側、すなわち球状黒鉛鋳鉄の不変の
組織内で生じることが判明した。約300MPaの降伏点、約
400MPaの引張強度および35゜までの曲げ角度が得られ
た。
実施例2 球状黒鉛鋳鉄からなるポンプケーシングに事後に鋼管
を溶接した。この鋼管は、次の寸法を有していた: 外径=48mm 内径=40mm 肉厚=4mm 商標CCC40を有する球状黒鉛鋳鉄は、次の組成を有し
た: C=2.9重量% Si=2.7重量% Mn=0.5重量% P=0.08重量% S=0.015重量% Fe=残分 DIN1715による商標St.35.8を有する鋼管の材料は、次
の組成を有した: C=0.17重量% Si=0.1〜0.35重量% Mn=0.4〜0.8重量% P=0.04重量% S=0.04重量% 工作物をまず380℃〜400℃に予熱し、次に管を常法の
スミ肉溶接で実施例1による組成の合金した溶接電極を
用いてポンプケーシングに溶接した。次に、工作物を冷
却することなしに直ちに720℃〜750℃の温度に加熱し、
この温度で4時間灼熱した。
を溶接した。この鋼管は、次の寸法を有していた: 外径=48mm 内径=40mm 肉厚=4mm 商標CCC40を有する球状黒鉛鋳鉄は、次の組成を有し
た: C=2.9重量% Si=2.7重量% Mn=0.5重量% P=0.08重量% S=0.015重量% Fe=残分 DIN1715による商標St.35.8を有する鋼管の材料は、次
の組成を有した: C=0.17重量% Si=0.1〜0.35重量% Mn=0.4〜0.8重量% P=0.04重量% S=0.04重量% 工作物をまず380℃〜400℃に予熱し、次に管を常法の
スミ肉溶接で実施例1による組成の合金した溶接電極を
用いてポンプケーシングに溶接した。次に、工作物を冷
却することなしに直ちに720℃〜750℃の温度に加熱し、
この温度で4時間灼熱した。
長手方向に切り込みを入れた管に曲げ試験を行なっ
た。この接続管の凹面の半分も凸面の半分も(曲げ方向
に見て)ためらうことなく90゜だけ亀裂なしに曲げるこ
とができた。
た。この接続管の凹面の半分も凸面の半分も(曲げ方向
に見て)ためらうことなく90゜だけ亀裂なしに曲げるこ
とができた。
実施例3 第2図参照。
球状黒鉛鋳鉄からなる板1および低炭素鋼からなる板
3を肉盛溶接5,6および結合溶接7によってアーク溶接
法により合わせ、工作物に変えた。板の寸法は、実施例
1の寸法に相当する。商標GGG40を有する球状黒鉛鋳鉄
は、実施例2による組成を有し、商標St37を有する鋼
は、実施例1による組成を有した。
3を肉盛溶接5,6および結合溶接7によってアーク溶接
法により合わせ、工作物に変えた。板の寸法は、実施例
1の寸法に相当する。商標GGG40を有する球状黒鉛鋳鉄
は、実施例2による組成を有し、商標St37を有する鋼
は、実施例1による組成を有した。
まず、球状黒鉛鋳鉄板1の前面上に実施例1に記載の
組成によるそれぞれ厚さ3mmずつのSi−合金した添加材
料からなる溶接析出物の2つの層5,6を施こした。球状
黒鉛鋳鉄を先に約375℃の温度に予熱した。次に、この
ように肉盛溶接によって準備された球状黒鉛鋳鉄1と鋼
3との間の多層結合溶接7を合金してない電極を用いて
実施した。この多層結合溶接とは、数多くの層を順次に
工作物(この場合には、球状黒鉛鋳鉄または鋼を指して
いる)上に溶接によって溶着させることを意味する。そ
れによって、例えば第2図に示されているような層構造
体が生じる。また、前記の合金してない電極とは、以下
に記載されているように極めて僅かな合金元素を有する
電極を意味する。それによれば、この合金してない溶接
電極は、次の組成を有していた: C=0.03〜0.04重量% Si=0.3重量% Mn=0.6重量% Fe+不純物=残分 最後に、工作物を冷却することなしに5時間の間に73
0℃の温度で灼熱した。この場合、この灼熱とは、構成
部材をそのつど本明細書中に記載された温度にもたら
し、かつこの温度で一定時間維持すること(加熱保持)
を意味する。それによって、通常、構成部材の組織は、
平衡状態に変換される。
組成によるそれぞれ厚さ3mmずつのSi−合金した添加材
料からなる溶接析出物の2つの層5,6を施こした。球状
黒鉛鋳鉄を先に約375℃の温度に予熱した。次に、この
ように肉盛溶接によって準備された球状黒鉛鋳鉄1と鋼
3との間の多層結合溶接7を合金してない電極を用いて
実施した。この多層結合溶接とは、数多くの層を順次に
工作物(この場合には、球状黒鉛鋳鉄または鋼を指して
いる)上に溶接によって溶着させることを意味する。そ
れによって、例えば第2図に示されているような層構造
体が生じる。また、前記の合金してない電極とは、以下
に記載されているように極めて僅かな合金元素を有する
電極を意味する。それによれば、この合金してない溶接
電極は、次の組成を有していた: C=0.03〜0.04重量% Si=0.3重量% Mn=0.6重量% Fe+不純物=残分 最後に、工作物を冷却することなしに5時間の間に73
0℃の温度で灼熱した。この場合、この灼熱とは、構成
部材をそのつど本明細書中に記載された温度にもたら
し、かつこの温度で一定時間維持すること(加熱保持)
を意味する。それによって、通常、構成部材の組織は、
平衡状態に変換される。
試験により、次の結果が得られた。
降伏点 約320MPa 引張強度 約420MPa 曲げ強度 約40゜ 実施例4 実施例3に関連するが、別の部分的に反対の層の順序
で、商標GGG40を有する球状黒鉛鋳鉄からなる蒸気ター
ビンシリンダ中で商標St35.8を有する鋼管を“鋳造し
た”。この場合には、鋳造すべき管を球状黒鉛鋳鉄と結
合すべき部分について200℃に予熱し、かつ10mmの幅に
亘って実施例1に記載の組成によるSi−合金した添加材
料からの肉盛溶接の厚さ2mmの層を設けた。冷却後、こ
の管を、その端部が溶融液によって充填すべき空間中に
突入しかつ蒸気の球状黒鉛鋳鉄材料で周囲を鋳造するよ
うに鋳型中に装入した。Si−合金した溶接析出物は、冷
却の際に炭素が移行領域中で炭化鉄に富んだ相として存
在せず、軟化炭素が析出されることを生じさせる。それ
によって、工作物を完全に冷却する際または事後に移行
領域中に運転中亀裂が生じることは阻止される。
で、商標GGG40を有する球状黒鉛鋳鉄からなる蒸気ター
ビンシリンダ中で商標St35.8を有する鋼管を“鋳造し
た”。この場合には、鋳造すべき管を球状黒鉛鋳鉄と結
合すべき部分について200℃に予熱し、かつ10mmの幅に
亘って実施例1に記載の組成によるSi−合金した添加材
料からの肉盛溶接の厚さ2mmの層を設けた。冷却後、こ
の管を、その端部が溶融液によって充填すべき空間中に
突入しかつ蒸気の球状黒鉛鋳鉄材料で周囲を鋳造するよ
うに鋳型中に装入した。Si−合金した溶接析出物は、冷
却の際に炭素が移行領域中で炭化鉄に富んだ相として存
在せず、軟化炭素が析出されることを生じさせる。それ
によって、工作物を完全に冷却する際または事後に移行
領域中に運転中亀裂が生じることは阻止される。
実施例5 第3図および第4図参照。
実施例1による組成の球状黒鉛鋳鉄1からなる鋳造品
について、375℃への予熱後に鋳造工場で次の準備作業
を実施した: − 実施例1による組成のSi−合金した添加材料を用い
ての1層あたりそれぞれ厚さ3mmずつの2層の肉盛溶接
5,6。
について、375℃への予熱後に鋳造工場で次の準備作業
を実施した: − 実施例1による組成のSi−合金した添加材料を用い
ての1層あたりそれぞれ厚さ3mmずつの2層の肉盛溶接
5,6。
− 実施例3による組成の合金してない添加材料を用い
ての1層あたりそれぞれ厚さ2.5mmずつの2層の肉盛溶
接8,9。
ての1層あたりそれぞれ厚さ2.5mmずつの2層の肉盛溶
接8,9。
− 740℃の温度で6時間の間の工作物の灼熱。
− 炉中での工作物の緩徐な冷却。
この場合、合金してない添加材料を用いての肉盛溶接
の最上層は、なお約0.2〜0.4重量%のC含量を有する。
の最上層は、なお約0.2〜0.4重量%のC含量を有する。
ところで、工作物を機械工場に移した。そこで、肉盛
溶接の位置で250℃への予熱後にSt.37(3)からなる構
成部材を合金してない鉄電極を用いて溶接した。事後の
付加的な熱処理は不用であった。
溶接の位置で250℃への予熱後にSt.37(3)からなる構
成部材を合金してない鉄電極を用いて溶接した。事後の
付加的な熱処理は不用であった。
結合領域からの破断試験により、材料は、常に溶接析
出物および移行領域の外側に亀裂を生じることが判明し
た。平均330MPAの降伏点の値および平均440MPaの引張強
度の値を得た。溶接した棒および管の曲げ角度は、破断
なしに60゜〜90゜の値を生じた。
出物および移行領域の外側に亀裂を生じることが判明し
た。平均330MPAの降伏点の値および平均440MPaの引張強
度の値を得た。溶接した棒および管の曲げ角度は、破断
なしに60゜〜90゜の値を生じた。
本明細書中で、球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の全要素が結
合要素と呼称されている。この場合、この結合要素は、
種々の合金の多数の層から成ることができ、即ち例えば
上記の実施例5の場合には、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金および次の組成: C=0.03〜0.04重量% Mn=0.6重量% Si=0.3重量% Fe+不純物=残分 の第2の合金から成ることができる。
合要素と呼称されている。この場合、この結合要素は、
種々の合金の多数の層から成ることができ、即ち例えば
上記の実施例5の場合には、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金および次の組成: C=0.03〜0.04重量% Mn=0.6重量% Si=0.3重量% Fe+不純物=残分 の第2の合金から成ることができる。
この場合、上記の第1の合金の組成は、アーク溶接後
の溶接析出物を指している(実施例1参照)。
の溶接析出物を指している(実施例1参照)。
また、これに関連して、結合要素は、第1の合金組成
をもった溶接棒(あるいは溶接の結果としての溶着金
属)を中間層(結合層)として有することで十分である
(実施例1および実施例2参照)。
をもった溶接棒(あるいは溶接の結果としての溶着金
属)を中間層(結合層)として有することで十分である
(実施例1および実施例2参照)。
本方法は、実施例に限定されるものではない。原則的
には、この方法で炭素を元素状で含有する高炭素含量の
鉄材料を、低炭素含量の鉄材料と結合させることができ
る。
には、この方法で炭素を元素状で含有する高炭素含量の
鉄材料を、低炭素含量の鉄材料と結合させることができ
る。
高炭素含量の材料上に直接に結合溶接するかもしくは
肉盛溶接するための添加材料としては、珪素2〜4重量
%を有する鉄合金を使用するのが好ましい。添加材料
は、付加的に核線材中および/または被覆中に接種剤を
有するはずであり、この接種剤は、球状の形の炭素を溶
接領域(元来の溶接継目および移行領域)中で析出させ
ることを保証する。添加材料としては、特にアーク溶接
のために溶接電極が使用される。
肉盛溶接するための添加材料としては、珪素2〜4重量
%を有する鉄合金を使用するのが好ましい。添加材料
は、付加的に核線材中および/または被覆中に接種剤を
有するはずであり、この接種剤は、球状の形の炭素を溶
接領域(元来の溶接継目および移行領域)中で析出させ
ることを保証する。添加材料としては、特にアーク溶接
のために溶接電極が使用される。
本方法は、Si−合金した添加材料を用いて直接に結合
する方法として実施することができるかまたは、合金し
た添加材料および合金してない添加材料を用いて1回ま
たは数回肉盛溶接する(2〜3層)方法として実施する
ことができる。この肉盛溶接する場合には、元来の結合
溶接は、これまでの合金してない添加材料を用いて行な
うことができる。肉盛溶接は、鋳造工場で行なうことが
でき、この場合には、一般に機械的加工または腐蝕のよ
うな前調製は省略することができる。融接によって結合
された工作物は、必要に応じて、特に700℃〜750℃で1/
2〜6時間の間灼熱される。また、このことは、例えば
肉盛溶接後の部分的過程にも当てはまる。この場合、炭
化物は、確実に球状軟化炭素に変換される。必要に応じ
て、有利に工作物は、融接前に250℃〜500℃の温度に予
熱される。
する方法として実施することができるかまたは、合金し
た添加材料および合金してない添加材料を用いて1回ま
たは数回肉盛溶接する(2〜3層)方法として実施する
ことができる。この肉盛溶接する場合には、元来の結合
溶接は、これまでの合金してない添加材料を用いて行な
うことができる。肉盛溶接は、鋳造工場で行なうことが
でき、この場合には、一般に機械的加工または腐蝕のよ
うな前調製は省略することができる。融接によって結合
された工作物は、必要に応じて、特に700℃〜750℃で1/
2〜6時間の間灼熱される。また、このことは、例えば
肉盛溶接後の部分的過程にも当てはまる。この場合、炭
化物は、確実に球状軟化炭素に変換される。必要に応じ
て、有利に工作物は、融接前に250℃〜500℃の温度に予
熱される。
第1図は、合金した添加材料を用いて多層に直接に溶接
することによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略
示横断面図、 第2図は合金した添加材料を用いて多層に肉盛溶接する
ことおよび合金してない添加材料を用いて結合溶接する
ことによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略示断
面図、 第3図は、合金した添加材料および続いて合金してない
添加材料を用いて多層に肉盛溶接することならびに合金
してない添加材料を用いて結合溶接することによる球状
黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略示横断面図、かつ 第4図は、合金した添加材料および合金してない添加材
料を用いて肉盛溶接する場合の溶接析出物による金属組
織学的横断面(組織構造)を示す略図である。 1……球状黒鉛鋳鉄、2……球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛、
3……鋼、4……Si−合金した添加材料を用いて多層に
結合溶接した部分、5……Si−合金した添加材料を用い
て肉盛溶接した第1の層、6……Si−合金した添加材料
を用いて肉盛溶接した第2の層、7……合金してない添
加材料を用いて結合溶接した部分、8……合金してない
添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層、9……合金し
てない添加材料を用いて肉盛溶接した第2の層、10……
球状黒鉛鋳鉄の溶融領域の球状黒鉛、11……Si−合金し
た添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の球状黒鉛、
12……Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接した第2
の層の球状黒鉛、A……不変の球状黒鉛鋳鉄、B……球
状黒鉛鋳鉄の溶融領域の凝固した材料、C……Si−合金
した添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出
物、D……Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接した
第2の層の溶接析出物、E……合金してない添加材料を
用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出物、F……合金
してない添加材料を用いて肉盛溶接した第2の層の溶接
析出物。
することによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略
示横断面図、 第2図は合金した添加材料を用いて多層に肉盛溶接する
ことおよび合金してない添加材料を用いて結合溶接する
ことによる球状黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略示断
面図、 第3図は、合金した添加材料および続いて合金してない
添加材料を用いて多層に肉盛溶接することならびに合金
してない添加材料を用いて結合溶接することによる球状
黒鉛鋳鉄と鋼との間の結合を示す略示横断面図、かつ 第4図は、合金した添加材料および合金してない添加材
料を用いて肉盛溶接する場合の溶接析出物による金属組
織学的横断面(組織構造)を示す略図である。 1……球状黒鉛鋳鉄、2……球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛、
3……鋼、4……Si−合金した添加材料を用いて多層に
結合溶接した部分、5……Si−合金した添加材料を用い
て肉盛溶接した第1の層、6……Si−合金した添加材料
を用いて肉盛溶接した第2の層、7……合金してない添
加材料を用いて結合溶接した部分、8……合金してない
添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層、9……合金し
てない添加材料を用いて肉盛溶接した第2の層、10……
球状黒鉛鋳鉄の溶融領域の球状黒鉛、11……Si−合金し
た添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の球状黒鉛、
12……Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接した第2
の層の球状黒鉛、A……不変の球状黒鉛鋳鉄、B……球
状黒鉛鋳鉄の溶融領域の凝固した材料、C……Si−合金
した添加材料を用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出
物、D……Si−合金した添加材料を用いて肉盛溶接した
第2の層の溶接析出物、E……合金してない添加材料を
用いて肉盛溶接した第1の層の溶接析出物、F……合金
してない添加材料を用いて肉盛溶接した第2の層の溶接
析出物。
Claims (7)
- 【請求項1】球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳
鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材におい
て、該結合要素が次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有することを特
徴とする、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄
と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材。 - 【請求項2】第1の合金の少なくとも1つの層が球状黒
鉛鋳鉄ならびに鋼と結合している、特許請求の範囲第1
項記載の構成部材。 - 【請求項3】第1の合金の少なくとも1つの層が球状黒
鉛鋳鉄ならびに鋼と溶接されている、特許請求の範囲第
2項記載の構成部材。 - 【請求項4】第1の合金の少なくとも1つの層が一面で
鋼で溶接されており、かつ他面、球状黒鉛鋳鉄で周囲が
鋳造されている、特許請求の範囲第2項記載の構成部
材。 - 【請求項5】結合要素が第1の合金の少なくとも1つの
層以外に次の組成: C=0.03〜0.04重量% Mn=0.6重量% Si=0.3重量% Fe+不純物=残分 の第2の合金の少なくとも1つの層を含有する、特許請
求の範囲第1項記載の構成部材。 - 【請求項6】第1の合金の少なくとも1つの層が球状黒
鉛鋳鉄で溶接されており、かつ第2の合金の少なくとも
1つの層が第1の合金の少なくとも1つの層および鋼で
溶接されている、特許請求の範囲第5項記載の構成部
材。 - 【請求項7】球状黒鉛鋳鉄を結合要素を介して鋼と結合
することにより、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒
鉛鋳鉄と鋼とを結合する、次の組成: C=0.08重量% Mn=0.45重量% Si=3.0重量% Al=0.0075重量% Mo=0.55重量% Ce=0.0013重量% Mg=0.0006重量% Zr=0.04重量% S=0.004重量% P=0.01重量% Fe=残分 の第1の合金の少なくとも1つの層を含有する結合要素
からなる構成部材を製造する方法において、 該結合要素との結合前に球状黒鉛鋳鉄および鋼を200〜5
00℃に予熱し、炭素を軟化炭素の形で球状化して析出す
るために結合後に球状黒鉛鋳鉄、鋼および結合要素から
なる構成部材を700〜750℃で1/2〜6時間灼熱させるこ
とを特徴とする、球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒
鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材の製
造法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH3819/86A CH670786A5 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | |
CH3819/86-5 | 1986-09-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63165080A JPS63165080A (ja) | 1988-07-08 |
JPH0832362B2 true JPH0832362B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=4264147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62237602A Expired - Lifetime JPH0832362B2 (ja) | 1986-09-24 | 1987-09-24 | 球状黒鉛鋳鉄および鋼ならびに球状黒鉛鋳鉄と鋼とを結合する結合要素からなる構成部材、およびその製造法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4817859A (ja) |
EP (1) | EP0261570B1 (ja) |
JP (1) | JPH0832362B2 (ja) |
CH (1) | CH670786A5 (ja) |
DE (1) | DE3775317D1 (ja) |
DK (1) | DK500687A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2727889A1 (fr) * | 1994-12-09 | 1996-06-14 | Ferry Capitain Sarl | Procede de soudage par fusion de pieces de fonte a graphite spheroidal |
EP1050357A1 (de) | 1999-05-05 | 2000-11-08 | Asea Brown Boveri AG | Dichte Verbindung von Turbinenteilen |
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FR2843059B1 (fr) * | 2002-07-30 | 2005-02-25 | Air Liquide | Echangeurs thermiques en cuivre brases et leur procede de fabrication par soudage |
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EP1658913A1 (de) * | 2004-11-19 | 2006-05-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Gießverfahren und gegossenes Bauteil |
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CN100453243C (zh) * | 2006-12-28 | 2009-01-21 | 山东建筑大学 | 一种灰口铸铁焊补用自熔同质焊粉及焊补工艺 |
CN102837106B (zh) * | 2011-06-20 | 2014-10-08 | 苏州金鸿顺汽车部件有限公司 | 一种冲压模具的修复工艺 |
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US10052707B2 (en) * | 2014-04-04 | 2018-08-21 | Lincoln Global, Inc. | Method and system to use AC welding waveform and enhanced consumable to improve welding of galvanized workpiece |
EP3725457B1 (en) | 2019-04-17 | 2024-07-03 | General Electric Technology GmbH | Turbine casing component and repair method therefor |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2251399B1 (ja) * | 1973-11-20 | 1978-12-01 | Pont A Mousson | |
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JPS5367649A (en) * | 1976-11-29 | 1978-06-16 | Hitachi Ltd | Method of welding different metals |
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-
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1987
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- 1987-09-23 DK DK500687A patent/DK500687A/da not_active Application Discontinuation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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