JPH1034381A - ショベル用バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末 - Google Patents
ショベル用バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末Info
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- JPH1034381A JPH1034381A JP21498696A JP21498696A JPH1034381A JP H1034381 A JPH1034381 A JP H1034381A JP 21498696 A JP21498696 A JP 21498696A JP 21498696 A JP21498696 A JP 21498696A JP H1034381 A JPH1034381 A JP H1034381A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は建設機械，産業機械，鉱山機
械，土木用機械の、特に岩石，土砂，鉱山等のかき込み
に対し耐摩耗性の高いショベル用バケットを提供するに
ある。 【解決手段】ショベル用バケットの岩石等に直接接する
表面にＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ1.5％以下，Ｍｎ３.０％
以下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０
〜５.０％ ，Ｎｂ４.５〜１０.５％，Ｖ２.５％ 以下及
びＦｅ１５％以上を有する高Ｃ高Ｃｒ基合金粉体を用
い、被覆アーク溶接棒等による溶接より希釈が少ない粉
体プラズマ溶接法により、溶接肉盛層が形成されている
ことを特徴とする。
械，土木用機械の、特に岩石，土砂，鉱山等のかき込み
に対し耐摩耗性の高いショベル用バケットを提供するに
ある。 【解決手段】ショベル用バケットの岩石等に直接接する
表面にＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ1.5％以下，Ｍｎ３.０％
以下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０
〜５.０％ ，Ｎｂ４.５〜１０.５％，Ｖ２.５％ 以下及
びＦｅ１５％以上を有する高Ｃ高Ｃｒ基合金粉体を用
い、被覆アーク溶接棒等による溶接より希釈が少ない粉
体プラズマ溶接法により、溶接肉盛層が形成されている
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は建設，産業，鉱山等
土木用機械に係わり、特に岩石，土砂，鉱石等のかき込
み採取をするバケット材の摩耗損傷を防止するのに好適
な高Ｃ高Ｃｒ系合金の溶接肉盛層を形成させたショベル
材バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末に
関する。
土木用機械に係わり、特に岩石，土砂，鉱石等のかき込
み採取をするバケット材の摩耗損傷を防止するのに好適
な高Ｃ高Ｃｒ系合金の溶接肉盛層を形成させたショベル
材バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題から、岩石，鉱石及び砂
採取の工事は従来の爆破法に代わり、機械化による掘削
工法が使用されるようになってきた。そのため建設機
械，鉱山機械，土木機械等は稼働条件が複雑であるとと
もに機種も多種多様である。従って、機器構成材料に要
求される特性も複雑多岐であり、その用途に応じて疲
労，変形，脆性，耐摩耗性に対する信頼性の確保が重要
となっている。特に大型油圧ショベル用バケット等の機
器部材は岩盤，鉱石表面上を稼働したり、破砕された岩
石，鉱石，土砂等をかき込み採取する等過酷な条件で使
用される。従って、バケット部材等の外表面及び内表面
は短時間で摩耗損傷が生ずる。従って、その修理の頻度
や費用は生産コストに大きく反映されるため、その耐摩
耗性向上化技術が重要課題の一つである。そのため、バ
ケット等の耐摩耗対策としては主に、溶接棒を用いたア
ーク溶接による直接表面への硬化肉盛、あらかじめ母材
表面へ耐摩耗性金属を盛金した耐摩耗性複合鋼板及び高
硬度鋼材の溶接取り付け等が主体となっている。これら
については、すでに特公昭59−31430 号『耐摩耗性複合
鋼板の製造法』特公昭61−41695 号『装置，機械等の耐
摩耗性が要求される部分の補修方法』が知られている。
採取の工事は従来の爆破法に代わり、機械化による掘削
工法が使用されるようになってきた。そのため建設機
械，鉱山機械，土木機械等は稼働条件が複雑であるとと
もに機種も多種多様である。従って、機器構成材料に要
求される特性も複雑多岐であり、その用途に応じて疲
労，変形，脆性，耐摩耗性に対する信頼性の確保が重要
となっている。特に大型油圧ショベル用バケット等の機
器部材は岩盤，鉱石表面上を稼働したり、破砕された岩
石，鉱石，土砂等をかき込み採取する等過酷な条件で使
用される。従って、バケット部材等の外表面及び内表面
は短時間で摩耗損傷が生ずる。従って、その修理の頻度
や費用は生産コストに大きく反映されるため、その耐摩
耗性向上化技術が重要課題の一つである。そのため、バ
ケット等の耐摩耗対策としては主に、溶接棒を用いたア
ーク溶接による直接表面への硬化肉盛、あらかじめ母材
表面へ耐摩耗性金属を盛金した耐摩耗性複合鋼板及び高
硬度鋼材の溶接取り付け等が主体となっている。これら
については、すでに特公昭59−31430 号『耐摩耗性複合
鋼板の製造法』特公昭61−41695 号『装置，機械等の耐
摩耗性が要求される部分の補修方法』が知られている。
【０００３】しかし、被覆アーク溶接，ワイヤのＭＩＧ
溶接，ロッドのＴＩＧ溶接等は母材との稀釈率が３０〜
４０％と大きいため、使用した耐摩耗性材料の特性を十
分発揮させるには少なくとも２〜３層（５〜８mm）は必
要となるとともに、その溶接速度や溶着速度も制約され
る。また、非常に高硬度を有し耐摩耗性が優れた材料で
も、溶接棒にならず使用できない場合もある。従って、
これら施工法での摩耗対策はコストアップ，バケット等
の重量増加等作業性能への影響及び局面への施工性の困
難等十分な技術とは言えない。
溶接，ロッドのＴＩＧ溶接等は母材との稀釈率が３０〜
４０％と大きいため、使用した耐摩耗性材料の特性を十
分発揮させるには少なくとも２〜３層（５〜８mm）は必
要となるとともに、その溶接速度や溶着速度も制約され
る。また、非常に高硬度を有し耐摩耗性が優れた材料で
も、溶接棒にならず使用できない場合もある。従って、
これら施工法での摩耗対策はコストアップ，バケット等
の重量増加等作業性能への影響及び局面への施工性の困
難等十分な技術とは言えない。
【０００４】以上の問題を解決するためには、希釈率
（１０％以下）が小さく、かつ高硬度材料の肉盛層が形
成でき、溶接速度も早い粉体を利用するプラズマ溶接法
に着目した。そこで、これらの溶接法を用いた高Ｃ高Ｓ
ｉ系粉体によるショベルの製造法（特開平6−71451号）
が知られている。しかし、これらの材料より、さらに耐
摩耗性が良好な摩耗防止法が要求された。
（１０％以下）が小さく、かつ高硬度材料の肉盛層が形
成でき、溶接速度も早い粉体を利用するプラズマ溶接法
に着目した。そこで、これらの溶接法を用いた高Ｃ高Ｓ
ｉ系粉体によるショベルの製造法（特開平6−71451号）
が知られている。しかし、これらの材料より、さらに耐
摩耗性が良好な摩耗防止法が要求された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のショベル用機器
部位の耐摩耗性の向上には主に金属合金の被覆棒，ワイ
ヤ，ロッドを用いた溶接による硬化肉盛が実施されてい
る。材料の耐摩耗性は硬度が高いほど優れていることは
言うまでもない。しかし上記溶接法は金属合金の伸線を
使用するものであり、いくら高硬度でかつ、耐摩耗性が
優れた合金でも、伸線加工ができなければ使用できず、
摩耗対策としては限られた組成範囲の合金となる。ま
た、この溶接法は母材との希釈が大きいため２〜３mmの
１層肉盛では用いた溶接合金の持つ特性を得るには肉盛
量をより多くしなければならない。そこで、母材との希
釈が少なく、かつ高硬度の合金肉盛層が得られる粉体プ
ラズマ溶接法を採用することにした。
部位の耐摩耗性の向上には主に金属合金の被覆棒，ワイ
ヤ，ロッドを用いた溶接による硬化肉盛が実施されてい
る。材料の耐摩耗性は硬度が高いほど優れていることは
言うまでもない。しかし上記溶接法は金属合金の伸線を
使用するものであり、いくら高硬度でかつ、耐摩耗性が
優れた合金でも、伸線加工ができなければ使用できず、
摩耗対策としては限られた組成範囲の合金となる。ま
た、この溶接法は母材との希釈が大きいため２〜３mmの
１層肉盛では用いた溶接合金の持つ特性を得るには肉盛
量をより多くしなければならない。そこで、母材との希
釈が少なく、かつ高硬度の合金肉盛層が得られる粉体プ
ラズマ溶接法を採用することにした。
【０００６】このプラズマ溶接法は粉体を用いるため硬
度が高く、かつ伸線等の加工が劣る合金でも粉体にして
使用できる。また、母材との接合強度も溶接棒を用いた
アーク溶接と比較しても遜色ないものである。
度が高く、かつ伸線等の加工が劣る合金でも粉体にして
使用できる。また、母材との接合強度も溶接棒を用いた
アーク溶接と比較しても遜色ないものである。
【０００７】本発明の目的は基材表面上に肉盛溶接被覆
層の耐摩耗性被覆層を有するショベル用バケット及び高
硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉体を提供することにあ
る。
層の耐摩耗性被覆層を有するショベル用バケット及び高
硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉体を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、高Ｃ高Ｃｒ系
合金を機器部材表面に肉盛溶接によって被覆層を形成
し、特に、岩石，鉱石及び土砂の採取をするショベル用
バケットにある。
合金を機器部材表面に肉盛溶接によって被覆層を形成
し、特に、岩石，鉱石及び土砂の採取をするショベル用
バケットにある。
【０００９】また、本発明のショベル用バケットは、高
Ｃ高Ｃｒ系合金からなる粉体をプラズマアーク溶接によ
る肉盛層を形成することによりＣｒを主とする複合炭化
物が微細に分散し、その炭化物の一辺が１０〜５０μｍ
で、かつビッカース硬さで１０００以上の矩形を有し、
基地との平均ビッカース硬さが５６０以上、好ましくは
７００以上で、一層の肉盛厚さを５mm以下で、機器部材
表面上に積層するものである。
Ｃ高Ｃｒ系合金からなる粉体をプラズマアーク溶接によ
る肉盛層を形成することによりＣｒを主とする複合炭化
物が微細に分散し、その炭化物の一辺が１０〜５０μｍ
で、かつビッカース硬さで１０００以上の矩形を有し、
基地との平均ビッカース硬さが５６０以上、好ましくは
７００以上で、一層の肉盛厚さを５mm以下で、機器部材
表面上に積層するものである。
【００１０】また、前記高Ｃ高Ｃｒ系合金粉体は、少な
くとも重量％でＣ３.５〜７.５％、好ましくは４.０〜
７.０％，Ｓｉ１.５％ 以下、好ましくは０.５〜１.０
％，Ｍｎ３.０％以下、好ましくは１.０〜２.０％，Ｎ
ｉ１.５％以下、好ましくは０.３〜１.０％，Ｃｒ４０
〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.５〜１０.５％
好ましくは５〜１０％，Ｖ２.５％以下、好ましくは２.
０％以下，Ｆｅ１５％以上、好ましくは１６〜４０％を
有する組成を有するものである。この合金粉体は合金の
溶湯をガス又は水でアトマイズさせることによって得ら
れ、微細な炭化物が形成される。
くとも重量％でＣ３.５〜７.５％、好ましくは４.０〜
７.０％，Ｓｉ１.５％ 以下、好ましくは０.５〜１.０
％，Ｍｎ３.０％以下、好ましくは１.０〜２.０％，Ｎ
ｉ１.５％以下、好ましくは０.３〜１.０％，Ｃｒ４０
〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.５〜１０.５％
好ましくは５〜１０％，Ｖ２.５％以下、好ましくは２.
０％以下，Ｆｅ１５％以上、好ましくは１６〜４０％を
有する組成を有するものである。この合金粉体は合金の
溶湯をガス又は水でアトマイズさせることによって得ら
れ、微細な炭化物が形成される。
【００１１】本発明は、金属基体表面に、炭化物を微細
に分散させた溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層の炭化
物は一辺が１０〜５０μｍである矩形状と粒径５μｍ以
下の粒状とを有し、前記矩形状炭化物のビッカース硬さ
が１０００以上を有するＣｒを主とする複合炭化物から
なり、かつ溶接肉盛層のビッカース硬さが５６０以上で
あることを特徴とする高硬度複合材にある。
に分散させた溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層の炭化
物は一辺が１０〜５０μｍである矩形状と粒径５μｍ以
下の粒状とを有し、前記矩形状炭化物のビッカース硬さ
が１０００以上を有するＣｒを主とする複合炭化物から
なり、かつ溶接肉盛層のビッカース硬さが５６０以上で
あることを特徴とする高硬度複合材にある。
【００１２】本発明は、金属基体表面に、炭化物を微細
に分散させた溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層は、重
量でＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ１.５％以下 ，Ｍｎ３％以
下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜
５.０％，Ｎｂ４.５〜10.5％，Ｖ２.５％ 以下、及びＦ
ｅ１５％以上を有し、好ましくは厚さが５mm以下である
ことを特徴とする高硬度複合部材にある。
に分散させた溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層は、重
量でＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ１.５％以下 ，Ｍｎ３％以
下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜
５.０％，Ｎｂ４.５〜10.5％，Ｖ２.５％ 以下、及びＦ
ｅ１５％以上を有し、好ましくは厚さが５mm以下である
ことを特徴とする高硬度複合部材にある。
【００１３】前記溶接肉盛層は、重量でＣ４.０〜７.０
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.０％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有することが好ましい。
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.０％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有することが好ましい。
【００１４】本発明は、重量でＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ
１.５％ 以下，Ｍｎ３％以下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ
４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.５〜１０.
５％,Ｖ２.５％ 以下、及びＦｅ１５％以上を有するこ
とを特徴とする溶接肉盛用合金粉末にある。
１.５％ 以下，Ｍｎ３％以下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ
４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.５〜１０.
５％,Ｖ２.５％ 以下、及びＦｅ１５％以上を有するこ
とを特徴とする溶接肉盛用合金粉末にある。
【００１５】前述の合金粉末は重量で、Ｃ４.０〜７.０
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.５％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有することが好ましい。
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.５％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有することが好ましい。
【００１６】本発明によれば、ショベル用バケット材の
摩耗防止法は岩石，土砂，鉱石等のかき込み採取をする
機器部材表面に微細に分散析出させた炭化物の粒径が１
０〜５０μｍでかつ、ビッカース硬さで１０００以上を
有するＣｒを主とする複合炭化物を含み基地との平均ビ
ッカース硬さが５６０以上、より好ましくは７００以上
となる。重量で、Ｃ４.０〜７.０％，Ｓｉ１.０％以
下，Ｍｎ２.０％以下，Ｎｉ１.０％以下，Ｃｒ４０〜６
０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ５.０〜10.0％，Ｖ２.
０ ％以下，Ｆｅ１５％以上を有する合金からなる肉盛
被覆層からなる。この被覆層はショベル用バケット部材
の岩石，土砂，鉱石等による摩耗損傷を抑える機能を有
し、信頼性の高いシステムを構成することができる。
摩耗防止法は岩石，土砂，鉱石等のかき込み採取をする
機器部材表面に微細に分散析出させた炭化物の粒径が１
０〜５０μｍでかつ、ビッカース硬さで１０００以上を
有するＣｒを主とする複合炭化物を含み基地との平均ビ
ッカース硬さが５６０以上、より好ましくは７００以上
となる。重量で、Ｃ４.０〜７.０％，Ｓｉ１.０％以
下，Ｍｎ２.０％以下，Ｎｉ１.０％以下，Ｃｒ４０〜６
０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ５.０〜10.0％，Ｖ２.
０ ％以下，Ｆｅ１５％以上を有する合金からなる肉盛
被覆層からなる。この被覆層はショベル用バケット部材
の岩石，土砂，鉱石等による摩耗損傷を抑える機能を有
し、信頼性の高いシステムを構成することができる。
【００１７】ここで、これら耐摩耗性合金粉体の成形限
定理由について述べる。
定理由について述べる。
【００１８】Ｃはオーステナイト生成元素であり、オー
ステナイトの安定化及び材料の強度及び硬さを向上させ
るためには必要な元素であるとともにＣｒ，Ｎｂ，Ｍｏ
等の元素と結合し炭化物を生成する。しかし、３.５％
以下では耐摩耗性を有するマトリックスの平均ビッカー
ス硬さ７００以上は得難く、７.５％ 以上では硬さが１
２００以上となり溶接性に影響を及ぼす。また、炭化物
生成元素の含有量と関係するが、遊離Ｃを析出しやすく
する等望ましくない現象が生ずる。望ましくは４.０〜
７.０％の範囲が好適である。
ステナイトの安定化及び材料の強度及び硬さを向上させ
るためには必要な元素であるとともにＣｒ，Ｎｂ，Ｍｏ
等の元素と結合し炭化物を生成する。しかし、３.５％
以下では耐摩耗性を有するマトリックスの平均ビッカー
ス硬さ７００以上は得難く、７.５％ 以上では硬さが１
２００以上となり溶接性に影響を及ぼす。また、炭化物
生成元素の含有量と関係するが、遊離Ｃを析出しやすく
する等望ましくない現象が生ずる。望ましくは４.０〜
７.０％の範囲が好適である。
【００１９】Ｓｉは通常は脱酸のために１.５％ 以下添
加されるフェライト生成元素である。よって、望ましく
は１％以下より０.５〜１.０％が好適である。
加されるフェライト生成元素である。よって、望ましく
は１％以下より０.５〜１.０％が好適である。
【００２０】Ｍｎは脱酸作用を有し、焼入れ性を向上さ
せる元素であるが、Ｓと結合し割れの起点や靭性を劣化
する。また、析出させる炭化物を粗大化させる作用を示
すため、３％以下より１.０〜２.０％が好適である。
せる元素であるが、Ｓと結合し割れの起点や靭性を劣化
する。また、析出させる炭化物を粗大化させる作用を示
すため、３％以下より１.０〜２.０％が好適である。
【００２１】Ｎｉは鋼の焼入れ性や靭性を向上させる元
素である。本発明によるＮｉの添加は耐摩耗性向上に有
効な炭化物を析出させることによって生ずるマトリック
ス相の靭性低下を抑制するためである。しかし、その添
加量が１.５％ 以上では靭性向上には有効であるがマト
リックスの硬度が低くなり耐摩耗性を悪くする。そのた
め、上限を１.５％ とし、より０.３〜１.０％が好まし
い。
素である。本発明によるＮｉの添加は耐摩耗性向上に有
効な炭化物を析出させることによって生ずるマトリック
ス相の靭性低下を抑制するためである。しかし、その添
加量が１.５％ 以上では靭性向上には有効であるがマト
リックスの硬度が低くなり耐摩耗性を悪くする。そのた
め、上限を１.５％ とし、より０.３〜１.０％が好まし
い。
【００２２】Ｃｒは鋼の焼入れ性及び耐食性を向上させ
るために必要な元素である。本発明での添加は、マトリ
ックス中に炭化物生成傾向が大きいフェライト生成元素
のＭｏ，Ｎｂとの複合作用による炭化物を析出させ、耐
摩耗性を向上させるためで、３５％以下ではその効果は
見られず、６５％以上ではより硬さが向上し溶接肉盛層
の割れ等に影響を及ぼす。従って、４０〜６０％が好ま
しい。
るために必要な元素である。本発明での添加は、マトリ
ックス中に炭化物生成傾向が大きいフェライト生成元素
のＭｏ，Ｎｂとの複合作用による炭化物を析出させ、耐
摩耗性を向上させるためで、３５％以下ではその効果は
見られず、６５％以上ではより硬さが向上し溶接肉盛層
の割れ等に影響を及ぼす。従って、４０〜６０％が好ま
しい。
【００２３】ＭｏはＣｒと同様、鋼の焼入れ性及び耐食
性を向上させる元素であるが、本発明による添加はＣ
ｒ，Ｎｂとの複合添加によりマトリックス中の耐食性を
向上させるためである。しかし、１.０％ 以下ではその
効果は発揮されず、５.０％ 以上添加してもその効果の
増大は期待できなくなる。従って、１.０〜５.０％が好
ましい。
性を向上させる元素であるが、本発明による添加はＣ
ｒ，Ｎｂとの複合添加によりマトリックス中の耐食性を
向上させるためである。しかし、１.０％ 以下ではその
効果は発揮されず、５.０％ 以上添加してもその効果の
増大は期待できなくなる。従って、１.０〜５.０％が好
ましい。
【００２４】Ｎｂは鋼の強度向上，焼きもどし軟化抵抗
の付与に有効である。本発明ではマトリックスに固溶さ
せ肉盛層の結晶粒粗大化防止，細粒化及び硬さの向上に
寄与する。その添加量は４.５％ 以下では効果が見られ
ず、１０.５％ 以上ではオーステナイト結晶粒界にＮｂ
を主とする炭化物を生じ溶接肉盛層の割れ等に影響を及
ぼす。従って、５.０〜１０.０％に限定した。
の付与に有効である。本発明ではマトリックスに固溶さ
せ肉盛層の結晶粒粗大化防止，細粒化及び硬さの向上に
寄与する。その添加量は４.５％ 以下では効果が見られ
ず、１０.５％ 以上ではオーステナイト結晶粒界にＮｂ
を主とする炭化物を生じ溶接肉盛層の割れ等に影響を及
ぼす。従って、５.０〜１０.０％に限定した。
【００２５】Ｖは結晶粒の微細化や強度、焼もどし軟化
抵抗の付与に寄与させることに着目したものである。し
かし、Ｖ量は２.５％ 以上添加しても飽和するとともに
溶接性に影響を及ぼし好ましくない。従って、２.０％
以下が好ましい。
抵抗の付与に寄与させることに着目したものである。し
かし、Ｖ量は２.５％ 以上添加しても飽和するとともに
溶接性に影響を及ぼし好ましくない。従って、２.０％
以下が好ましい。
【００２６】
（実施例１）表１に耐摩耗性を評価するために供した本
発明による材料と比較材の化学組成を示す。本発明によ
る材料はＮo.１〜Ｎo.８の組成を有するアトマイズ合金
粉体で、これらを粉体プラズマ肉盛溶接装置により肉盛
した。
発明による材料と比較材の化学組成を示す。本発明によ
る材料はＮo.１〜Ｎo.８の組成を有するアトマイズ合金
粉体で、これらを粉体プラズマ肉盛溶接装置により肉盛
した。
【００２７】
【表１】 図５に市販の粉体プラズマ溶接装置の概略を示す。肉盛
溶接はアーク電流を２２０〜２５０Ａ、アーク電圧を３
２〜３５Ｖ、トーチウイビング幅４０mmで回数１５〜１
６sycle／min、Ａｒガス供給料をプラズマガス用として
３ｌ／min 、キャリア用として５ｌ／min 、シール用と
して１５ｌ／min の溶接条件において３mm１層を肉盛し
た。すなわち、作業開始時にプラズマガス（Ａｒ）５を
導入してＷ電極（−）６と機器部材（＋）１との間に流
すことによりパイロットアーク９を発生させ、次にシー
ルドガス（Ａｒ）７を流し電極６と機器部材１との間に
電圧を加えプラズマアーク９を発生させた。そして粉体
（パウダー）送給装置から合金粉体８とキャリアガス
（Ａｒ）としてのプラズマガス５との混合物をプラズマ
アーク中９に供給し、そのプラズマ熱で合金粉体８を溶
融して母材表面に耐摩耗性金属２の溶接層を形成した。
溶接はアーク電流を２２０〜２５０Ａ、アーク電圧を３
２〜３５Ｖ、トーチウイビング幅４０mmで回数１５〜１
６sycle／min、Ａｒガス供給料をプラズマガス用として
３ｌ／min 、キャリア用として５ｌ／min 、シール用と
して１５ｌ／min の溶接条件において３mm１層を肉盛し
た。すなわち、作業開始時にプラズマガス（Ａｒ）５を
導入してＷ電極（−）６と機器部材（＋）１との間に流
すことによりパイロットアーク９を発生させ、次にシー
ルドガス（Ａｒ）７を流し電極６と機器部材１との間に
電圧を加えプラズマアーク９を発生させた。そして粉体
（パウダー）送給装置から合金粉体８とキャリアガス
（Ａｒ）としてのプラズマガス５との混合物をプラズマ
アーク中９に供給し、そのプラズマ熱で合金粉体８を溶
融して母材表面に耐摩耗性金属２の溶接層を形成した。
【００２８】なお、供試材の溶接肉盛層の施工母材には
寸法１５ｔ×５０mm×１５０mmの炭素鋼（ＳＭ４００
Ａ）板を供した。溶接後、６ｔ×２０mm×６５mmの砂摩
耗試験片を採取し、溶接肉盛面をエメリー紙＃１２００
で仕上げて試験に供した。
寸法１５ｔ×５０mm×１５０mmの炭素鋼（ＳＭ４００
Ａ）板を供した。溶接後、６ｔ×２０mm×６５mmの砂摩
耗試験片を採取し、溶接肉盛面をエメリー紙＃１２００
で仕上げて試験に供した。
【００２９】図６に砂摩耗試験装置の概要を示す。摩耗
試験はラバーホイル１０に試験片１１を押し付けレバー
１２で荷重を付加後、砂をホッパ１３からノズル１４を
通して試験片１１とラバーホイル１０との接触面に連続
的に供給し、ラバーホイル１０を回転させた。実験にお
ける摩耗減量は所定の時間試験後試験片を取り出し重量
を測定し、その試験前後の重量差を密度で除した体積減
量（cm3 ）とした。摩耗試験条件はホイル回点数３００
rpm（回転速度：３.６ｍ／ｓ）で１０3 回、押し付け荷
重２０.８kgで実施した。なお、砂はAmerican Foundrym
en's SocietyStandardのＡＦＳ ５０／７０ Sand（粒
径：２１０〜３００μｍ）を使用した。
試験はラバーホイル１０に試験片１１を押し付けレバー
１２で荷重を付加後、砂をホッパ１３からノズル１４を
通して試験片１１とラバーホイル１０との接触面に連続
的に供給し、ラバーホイル１０を回転させた。実験にお
ける摩耗減量は所定の時間試験後試験片を取り出し重量
を測定し、その試験前後の重量差を密度で除した体積減
量（cm3 ）とした。摩耗試験条件はホイル回点数３００
rpm（回転速度：３.６ｍ／ｓ）で１０3 回、押し付け荷
重２０.８kgで実施した。なお、砂はAmerican Foundrym
en's SocietyStandardのＡＦＳ ５０／７０ Sand（粒
径：２１０〜３００μｍ）を使用した。
【００３０】表２に本試験に供した各種材料の硬さと砂
摩耗試験後の体積減量を示す。本発明の溶接肉盛層は平
均ビッカース硬さが７００以上を有し、その耐摩耗性は
SiC焼結体のセラミックスより劣るものの、比較材より
優れている。
摩耗試験後の体積減量を示す。本発明の溶接肉盛層は平
均ビッカース硬さが７００以上を有し、その耐摩耗性は
SiC焼結体のセラミックスより劣るものの、比較材より
優れている。
【００３１】
【表２】 図１に溶接のままの顕微鏡組織写真を示す。この組織は
重量でＣ５.９３％，Ｓｉ０.７９％，Ｍｎ１.２６％，
Ｎｉ０.３９％，Ｃｒ５０.２％，Ｍｏ３.６２％，Ｎｂ
７.８９％，Ｖ１.５５％，残部Ｆｅ及び不可避的不純物
を含む合金粉体による肉盛溶接層の金属組織である。マ
トリックス中に粒状の析出物が分散した混合組織となっ
ている。この炭化物の硬さはビッカース硬さでＨｖ１１
６６が測定された。そこで、この析出物について検討す
ることにした。
重量でＣ５.９３％，Ｓｉ０.７９％，Ｍｎ１.２６％，
Ｎｉ０.３９％，Ｃｒ５０.２％，Ｍｏ３.６２％，Ｎｂ
７.８９％，Ｖ１.５５％，残部Ｆｅ及び不可避的不純物
を含む合金粉体による肉盛溶接層の金属組織である。マ
トリックス中に粒状の析出物が分散した混合組織となっ
ている。この炭化物の硬さはビッカース硬さでＨｖ１１
６６が測定された。そこで、この析出物について検討す
ることにした。
【００３２】図２（Ａ）にＥＤＸによるマトリックスの
分析結果を示す。その結果、マトリックスにはＣ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＦｅのピークが検出された。図
２(Ｂ)にＥＤＸによる析出物の分析結果を示す。その結
果、析出物にはＣ，Ｖ，Ｃｒ及びＦｅ特にマトリックス
に比べＣとＣｒのピークが高くなっている。従って、析
出物はＣｒを主とする炭化物であることが分かる。この
ようにマトリックス中にＣｒを主とする炭化物を分散析
出させた組織が耐摩耗性を付与するといえる。
分析結果を示す。その結果、マトリックスにはＣ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＦｅのピークが検出された。図
２(Ｂ)にＥＤＸによる析出物の分析結果を示す。その結
果、析出物にはＣ，Ｖ，Ｃｒ及びＦｅ特にマトリックス
に比べＣとＣｒのピークが高くなっている。従って、析
出物はＣｒを主とする炭化物であることが分かる。この
ようにマトリックス中にＣｒを主とする炭化物を分散析
出させた組織が耐摩耗性を付与するといえる。
【００３３】また、図３に示すように機器部材１表面上
の肉盛による耐摩耗性金属２は耐摩耗性が要求される領
域に直接連続的に積層することが好ましい。
の肉盛による耐摩耗性金属２は耐摩耗性が要求される領
域に直接連続的に積層することが好ましい。
【００３４】また、図４に示すようにあらかじめ耐摩耗
性金属２を積層した鋼板３を、耐摩耗性が要求される機
器部材１表面にワイヤ等を用いたアーク溶接による接合
部４を設け、配列して取り付ける製造法でも、その要求
は満たされる。
性金属２を積層した鋼板３を、耐摩耗性が要求される機
器部材１表面にワイヤ等を用いたアーク溶接による接合
部４を設け、配列して取り付ける製造法でも、その要求
は満たされる。
【００３５】図１に示すように、本発明の炭化物は一辺
が１０〜５０μｍの矩形状のものと粒径５μｍ以下の粒
子が形成され、１８０μｍ×１４０μｍの領域内に矩形
状のものが約４０ケあり、ほぼ均一に分散している。こ
の矩形状の炭化物間に粒径５μｍ以下のものが形成され
ている。
が１０〜５０μｍの矩形状のものと粒径５μｍ以下の粒
子が形成され、１８０μｍ×１４０μｍの領域内に矩形
状のものが約４０ケあり、ほぼ均一に分散している。こ
の矩形状の炭化物間に粒径５μｍ以下のものが形成され
ている。
【００３６】図７は摩耗減量とビッカース硬さとの関係
を示す線図である。図に示す如くビッカース硬さが５６
０以上より好ましくは６５０以上で摩耗量が急激に少な
くなり、優れた耐摩耗性が得られる。図中、△印は特開
平6−71451号公報に記載のものであり、本発明材はこれ
に比較して同じ硬さでも高い耐摩耗性が得られる。
を示す線図である。図に示す如くビッカース硬さが５６
０以上より好ましくは６５０以上で摩耗量が急激に少な
くなり、優れた耐摩耗性が得られる。図中、△印は特開
平6−71451号公報に記載のものであり、本発明材はこれ
に比較して同じ硬さでも高い耐摩耗性が得られる。
【００３７】図８はビッカース硬さとＣ量又はＮｂ量と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【００３８】図に示す如く、Ｃ量及びＮｂ量の増加によ
って硬さは顕著に高くなり、Ｃ5.51〜６.９６％の高Ｃ
の方がＮｂ５％以上でＨｖ８３０以上のＣ４.４７〜５.
３３％のものより同じＮｂ量を有するものとくらべて高
い硬さが得られる。後者のＣ量でのＮｂ５％以上のもの
の硬さはＨｖ７６０以上の高いものが得られる。また、
図に示す如くＣ量の増加によって顕著に硬さが高めら
れ、３％以上のＣ量でＨｖ６７０以上の高い硬さが得ら
れる。
って硬さは顕著に高くなり、Ｃ5.51〜６.９６％の高Ｃ
の方がＮｂ５％以上でＨｖ８３０以上のＣ４.４７〜５.
３３％のものより同じＮｂ量を有するものとくらべて高
い硬さが得られる。後者のＣ量でのＮｂ５％以上のもの
の硬さはＨｖ７６０以上の高いものが得られる。また、
図に示す如くＣ量の増加によって顕著に硬さが高めら
れ、３％以上のＣ量でＨｖ６７０以上の高い硬さが得ら
れる。
【００３９】（実施例２）図９〜図１２に示すバケット
１５を製作した。
１５を製作した。
【００４０】図９は採取した岩石等が堆積するバケット
内面に関し、そのカッティング部１７前方側部材表面に
ビード幅１００mm，長さ７５０mm以下を有し、かつその
ビードとビードの間を１００mmの隙間１６とし短冊状の
耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズマ溶接によりカッ
ティング側方向に形成させた。図１０は岩石等としゅう
動的に接触するバケット底面１８で、カッティング側方
向にビード幅１５０mm、長さ９００mm以下を有し、かつ
そのビードとビードの間を４０mmの隙間３を有する短冊
状の耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズマ溶接法によ
り設けた。図１１及び図１２はバケット側面部材のバケ
ット底面１９、及びバケット側面外面２０への施工に関
するもので、ビード幅１００mm一定、長さ６００mm以下
とし、かつそのビードとビードの間を２０mm以上の隙間
３とした短冊状の耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズ
マ溶接によりカッティング側方向に形成させた。これら
の耐摩耗性金属の溶接肉盛は表１のＮo.８の合金粉体を
使用し、実施例１の溶接条件により肉盛厚さを２〜３mm
とした溶接肉盛層を製作した。なお、溶接後、肉盛層の
硬さを測定したところビッカース硬さで８７９を得た。
これらの部材を有する実機を採石場で稼働したところ、
現用材に比べ、寿命の延長化が図れた。
内面に関し、そのカッティング部１７前方側部材表面に
ビード幅１００mm，長さ７５０mm以下を有し、かつその
ビードとビードの間を１００mmの隙間１６とし短冊状の
耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズマ溶接によりカッ
ティング側方向に形成させた。図１０は岩石等としゅう
動的に接触するバケット底面１８で、カッティング側方
向にビード幅１５０mm、長さ９００mm以下を有し、かつ
そのビードとビードの間を４０mmの隙間３を有する短冊
状の耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズマ溶接法によ
り設けた。図１１及び図１２はバケット側面部材のバケ
ット底面１９、及びバケット側面外面２０への施工に関
するもので、ビード幅１００mm一定、長さ６００mm以下
とし、かつそのビードとビードの間を２０mm以上の隙間
３とした短冊状の耐摩耗性金属２の溶接肉盛層をプラズ
マ溶接によりカッティング側方向に形成させた。これら
の耐摩耗性金属の溶接肉盛は表１のＮo.８の合金粉体を
使用し、実施例１の溶接条件により肉盛厚さを２〜３mm
とした溶接肉盛層を製作した。なお、溶接後、肉盛層の
硬さを測定したところビッカース硬さで８７９を得た。
これらの部材を有する実機を採石場で稼働したところ、
現用材に比べ、寿命の延長化が図れた。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、ショベル用バケット
は、岩石，土砂，鉱石等のかき込みをする機器部材表面
に、高Ｃ高Ｃｒ合金粉体により、粒径が１０〜５０μｍ
で、かつビッカース硬さで１０００以上を有するＣｒを
主とする微細複合炭化物を含み、かつ基地との平均ビッ
カース硬さが５６０以上の薄肉の肉盛層を形成させるこ
とにより、摩耗による損傷が抑制でき、したがって機器
の侵食を防止し、作業効率の低下を軽減でき、かつその
寿命の向上及びコスト低減に大に効果を上げることがで
きた。
は、岩石，土砂，鉱石等のかき込みをする機器部材表面
に、高Ｃ高Ｃｒ合金粉体により、粒径が１０〜５０μｍ
で、かつビッカース硬さで１０００以上を有するＣｒを
主とする微細複合炭化物を含み、かつ基地との平均ビッ
カース硬さが５６０以上の薄肉の肉盛層を形成させるこ
とにより、摩耗による損傷が抑制でき、したがって機器
の侵食を防止し、作業効率の低下を軽減でき、かつその
寿命の向上及びコスト低減に大に効果を上げることがで
きた。
【図１】本発明材の溶接肉盛層断面の金属組織を示す顕
微鏡写真。
微鏡写真。
【図２】本発明材の溶接肉盛層の一例を示す析出物及び
マトリックス部の成分を測定した分析線図。
マトリックス部の成分を測定した分析線図。
【図３】機器部材表面への積層図。
【図４】耐摩耗性金属を溶接肉盛層を形成した鋼板を機
器部材表面へ取り付け施工する例を示す図。
器部材表面へ取り付け施工する例を示す図。
【図５】粉体プラズマ装置の概略図。
【図６】砂摩耗試験装置の概要図。
【図７】摩耗減量とビッカース硬さとの関係を示す線
図。
図。
【図８】ビッカース硬さとＣ量及びＮｂ量との関係を示
す線図。
す線図。
【図９】バケット内面カッティング部前方側への耐摩耗
性金属の溶接施工例を示す概要図。
性金属の溶接施工例を示す概要図。
【図１０】バケット底面への耐摩耗性金属の溶接施工例
を示す概要図。
を示す概要図。
【図１１】バケット側面内面部への耐摩耗性金属の溶接
施工例を示す概要図。
施工例を示す概要図。
【図１２】バケット側面外面部への耐摩耗性金属の溶接
施工例を示す概要図。
施工例を示す概要図。
１…機器部材、２…耐摩耗性金属、３…鋼板、４…接合
部、５…プラズマガス、６…Ｗ電極、７…シールドガ
ス、８…合金粉体、９…プラズマアーク、１０…ラバー
ホイル、１１…試験片、１２…レバー、１３…ホッパ、
１４…ノズル、１５…バケット、１６…隙間、１７…カ
ッティング部、１８…バケット底面、１９…バケット側
面外面、２０…バケット側面内面。
部、５…プラズマガス、６…Ｗ電極、７…シールドガ
ス、８…合金粉体、９…プラズマアーク、１０…ラバー
ホイル、１１…試験片、１２…レバー、１３…ホッパ、
１４…ノズル、１５…バケット、１６…隙間、１７…カ
ッティング部、１８…バケット底面、１９…バケット側
面外面、２０…バケット側面内面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 慶享 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大野 俊弘 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内
Claims (8)
- 【請求項１】岩石，土砂，鉱石等のかき込み採取するシ
ョベル用バケットにおいて、該バケットは炭素鋼表面
に、炭化物を微細に分散させた溶接肉盛層を有し、前記
溶接肉盛層の炭化物は一辺が１０〜５０μｍである矩形
状と粒径５μｍ以下の粒状とを有し、前記矩形状炭化物
のビッカース硬さが１０００以上を有するＣｒを主とす
る複合炭化物からなり、かつ溶接肉盛層のビッカース硬
さが５６０以上であることを特徴とするショベル用バケ
ット。 - 【請求項２】前記溶接肉盛層は、重量でＣ３.５〜７.５
％，Ｓｉ１.５％ 以下，Ｍｎ３％以下，Ｎｉ１.５％以
下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.
５〜１０.５％，Ｖ２.５％以下、及びＦｅ１５％以上を
有し、厚さ５mm以下である請求項１記載のショベル用バ
ケット。 - 【請求項３】前記溶接肉盛層は、重量でＣ４.０〜７.０
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.０％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有する請求項１記載のショベル用バケッ
ト。 - 【請求項４】金属基体表面に、炭化物を微細に分散させ
た溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層の炭化物は一辺が
１０〜５０μｍである矩形状と粒径５μｍ以下の粒状と
を有し、前記矩形状炭化物のビッカース硬さが１０００
以上を有するＣｒを主とする複合炭化物からなり、かつ
溶接肉盛層のビッカース硬さが５６０以上であることを
特徴とする高硬度複合材。 - 【請求項５】金属基体表面に、炭化物を微細に分散させ
た溶接肉盛層を有し、前記溶接肉盛層は、重量でＣ３.
５〜７.５％，Ｓｉ５％以下，Ｍｎ３％以下，Ｎｉ１.５
％ 以下，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎ
ｂ４.５〜１０.５％，Ｖ２.５％以下、及びＦｅ１５％
以上を有することを特徴とする高硬度複合部材。 - 【請求項６】前記溶接肉盛層は、重量でＣ４.０〜７.０
％，Ｓｉ０.５〜１.０％，Ｍｎ1.0〜２.０％ ，Ｎｉ０.
３〜１.０％，Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０
％，Ｎｂ５.０〜１０.０％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ
１６〜４０％を有する請求項４又は５記載の高硬度複合
部材。 - 【請求項７】重量でＣ３.５〜７.５％，Ｓｉ１.５％以
下，Ｍｎ３％以下，Ｎｉ１.５％以下，Ｃｒ４０〜６０
％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ４.５〜１０.５％，Ｖ
２.５％以下、及びＦｅ１５％以上を有することを特徴
とする溶接肉盛用合金粉末。 - 【請求項８】重量で、Ｃ４.０〜７.０％，Ｓｉ０.５〜
１.０％，Ｍｎ１.０〜２.０％，Ｎｉ０.３〜１.０％，
Ｃｒ４０〜６０％，Ｍｏ１.０〜５.０％，Ｎｂ５.０〜
１０.０％，Ｖ１.０〜２.０％及びＦｅ１６〜４０％を
有することを特徴とする溶接肉盛用合金粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21498696A JPH1034381A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | ショベル用バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21498696A JPH1034381A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | ショベル用バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034381A true JPH1034381A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16664818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21498696A Pending JPH1034381A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | ショベル用バケット及び高硬度複合部材と溶接肉盛用合金粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1034381A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100559237B1 (ko) * | 1998-11-25 | 2006-05-30 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 복합 소재로 구성된 작업 장치를 갖는 굴삭기 |
-
1996
- 1996-07-29 JP JP21498696A patent/JPH1034381A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100559237B1 (ko) * | 1998-11-25 | 2006-05-30 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 복합 소재로 구성된 작업 장치를 갖는 굴삭기 |
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