JPS62501343A - 電気ア−ク肉盛り用電極 - 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】 電気アーク肉盛り用電極 技術分野 本発明は肉盛り材に関し、更に詳しくは電気アーク肉盛り用Ｗ：、′！ｆ１に関 する。

背景技術 公知の電気アーク肉盛り用電極の１つは、低炭素鋼の芯材と被覆材とを含んで成 る。この被覆材は、大理石、はたる石、フェロクロム、フェロモリブデン、フェ ロチタン、フェロシリコン、フェロバナジウみ、フェロマ：／力゛ンＭ、グラフ ァイト、雲母、セルロース、およびソーダを下記量（重量％）で含有する。すな わち、 大理石　３０〜４０ はたる石　２０〜３０ フエロクロム　８〜１２ フエロモリブデン　８〜１２ フエロチタン　６〜１０ フエロシリコン　４〜８ フェロバナジウム　４〜６ フェロマンがシ０、・４“、　２〜５ グラフアイト　０．５〜１ 雲母　０．５〜１．５ セルロース　０．５〜１．５ しかし、この電極には、上記公知の電極で肉盛りを行なって堆積した金属が金属 加工用工具としての赤熱および常温硬さと耐摩耗性が十分でないという欠点があ る。

発明の開示 本発明は、被覆材の定性的・定量的組成が高レベルの赤熱および常温硬さと耐摩 耗性とを有する肉盛り金属の堆積を確実にする、電気アーク肉盛り用電極を提供 する。

この目的は、低炭素鋼芯材と被覆材とを含んで成り、該被覆材が大理石、はたる 石、フェロクロム、フェロモリブデン、フェロチタン、フェロシリコン、フェロ バナジウム、フェロマンガン、グラファイト、雲母、セルロース、およびソーダ を含有する、電気アーク肉盛り用電極において、該被覆材が重量％で以下の組成 ： 大理石　１８〜２５ はたる石　１１〜１８ フエロクロム　１２．５〜１５ フエロモリブデン　２５〜３０ フエロチタン　５〜６ フェロシリコン　４．２〜５ フエロバナジウム　８〜１０ フエロマンガン　０．７〜１．２ グラフアイト　２．５〜３ 雲母　０．５〜１．５ セルロース　０．５＼１°５ ソーダ　０．４〜０．６ を有する本発明の電気アーク肉盛り用電極によって達成される。

フェロクロム中に含有されるクロムを肉盛り金属に自余することによって、種々 の有用且つ木質的な性質が肉盛り金属に付与される。すなわち、クロムを合金す ることによって焼入れ中のフェライトの強化を確実にし、特に、複６炭化物を形 成するモリブデンおよびバナジウムとの共同反応によって赤熱硬さを向上させる 。クロムは焼入れの際の複合炭化物の固溶の援助もする。更に、クロムはオース テナイト粒の成長を抑制し、それによって、他の合金元素の炭化物の初期凝集温 度の上昇と、特にモリブデンの存在下における分散硬化の効果とに対して貢献す る。更に、クロムは複合モリブデン炭化物の凝集を抑制し、それによって肉盛り 金属の赤熱硬さの保持を確実にする。

しかし、被覆材中のフェロクロム量が１２．５％より少ないと、上記性質を十分 に確保することができず、一方フエロクロム量が１５％を超えてフェロクロムか ら供給される肉盛り金属中のクロム量が多くなると、焼入れの際のオーステナイ ト領域が狭まってオーステナイトから生成するマルテンサイトの量が減少するの で不都合である。

被覆材は、肉盛り金属にモリブデンを合金するためのフェロモリブデンを含有す る。他の合金元素とは異なり、モリブデンの基本的な効果は焼もどし中のマルテ ンサイトの安定化である。また、モリブデンは２次硬化硬さおよび赤熱硬さを上 昇させ、より微細に分散したミクロ組織状態の形成促進において重要な役割を演 する。また、モリブデンは肉盛り金属の硬さおよび衝撃強度を向上させる。モリ ブデンを合金することによって、肉盛り金属は特に高温（１２００〜１３００℃ ）で焼入れされると切削性能が非常に向上する。しかし、これら全ての性質は被 覆材が２５％以上のフェロモリブデンを含有し且つ他の合金成分（フェロバナジ ウム、フェロクロム、その他）が存在するときに十分発揮される。被覆材中のフ ェロモリブデン含有量は３０％を超えるべきではない、その理由は、３０％を超 えると赤熱硬さがもうそれ以上は向上しないからである。

フェロバナジウムの形で被覆材に含有されるバナジウムを肉盛り金属に合金する ことも、該金属の赤熱硬さを高め、切削性能を向上させる効果がある。これは微 粒で強力且っオーステナイト中に可溶なバナジウム炭化物の形成によるものであ って、焼入れ温度が高くなるほどオーステナイトに固溶するバナジウム炭化物の 量は多くなる。

焼入れ、焼もどしの後に、バナジウム炭化物は微細な分散相としてマルテンサイ トがら放出され、マルテンサイトの安定性を向上しながら、いわゆる２次硬化を 生ずる。他の合金元素の炭化物と比較すると、バナジウム炭化物は最高ノ硬すを ｔＵ供し、それによって肉盛り金属の耐摩耗性と切削性能とを実質的に向上させ る。バナジウムの有用な特徴は、結晶粒の寸法を減少させることおよび肉盛り金 属を焼入れの際に高温に加熱したときのオーステナイト粒の成長を抑制すること ができることである。また、バナジウムは肉盛り金属の全般的な強度およびＷＩ 撃強度を向上させる。しかし、バナジウムを合金する効果は、被覆材中のフェロ バナジウム含有量が８％以上であり且つ他の合金成分の含有量が適切であるとき にのみ明瞭になる。被覆材中のフェロバナジウム含有量が１０％を超えると、赤 熱硬さレベルの向上は僅かになる。

電極被覆材中のフェロシリコンの存在はシリコンによる肉盛り金属の脱酸のため に必要であり、このシリコンは特定量存在すると肉盛り金属の硬さ、耐摩肝性、 および衝撃強度を向上させる。また、シリコンは、特にクロムが存在するときの 高温での炭化物凝集を抑制することによって、焼もどし中のマルチサイトの安定 性を増す、このようにして、肉盛り金属はシリコンを合金されることによってや はり赤熱硬さレベルが増加する。シリコンを合金することによって肉盛り金属に 付与される諸性質を最適化するために、被覆材中のフェロシリコン含有量は４． ２％〜５％の範囲内に保つべきである。

含有量が４．２％未満では必要な効果が得られず、−労合有量が５．０％を超え ると肉盛り金属の衝撃強度に悪影響があることを見出した。

高温焼入れ中のオーバーし一トに対する肉盛り金属の感受性を低くするなめに、 電極被覆材中にフェロチタンの形で含有されるチタンが肉盛り金属に合金される 。チタンを合金することによって、肉盛り金属の機械的性質および組織を損なう ことなく焼入れ温度を５０°Ｃ高めることがでさる。焼入れ温度が高まると、モ リブデンとクロＪ１の複合炭化物と同様にオーステナイト中に固溶し、にくいバ ナジウノ、炭化物の固溶される比率が非常に大きくなり、そのことか赤熱硬さ、 耐摩耗１１、および切削性能の向−にに寄与する６更に、チタンをＣ・金すると 肉盛り金属の組織が微細になり、そのことが全般的な強度および衝撃強度を高め る。更に、チタンは強力な脱酸剤として作用する。他のき全元素と３１１＆わさ って肉盛り公民の」二記諸性質を提供する最適のフェ１フチタン含有量が５〜６ ％の範囲内であることを見出した。

肉盛り金属の十分な脱酸は複α脱酸にＪ：って確実にさｉする９電極被覆材がフ ェロシリコンおよびフェロチタンに加えてフェロマンガンを含有するのはこの目 的のなめである。更に、マンガンを肉盛り金属に合金することは、オースデナイ Ｉ・中に固溶しにくいバナジウム炭化物およびモリブデン炭化物の固溶度を増し 、そのことが耐熱性、赤熱硬さおよび２次硬化を向上する。更に、マンガンは肉 盛り金属中の硫黄含有量を低下させて割れ発生の傾向を低減する。しかし、肉盛 り金属中のマンガン量が過剰になると残留オーステナイ）−が増加するため、肉 盛り金属の赤熱硬さと常温硬さに悪影響がある。

したがって、被覆材中のフェロマンガン量は０．７〜１．２％の範囲内に保つべ きである。この範囲内であれば、マンガンを合金することによる肉盛り金属の所 望性質は十分に確保される。

電極被覆Ｈ中に大理石（ｍａｒｂｌｅ　）およびほたる石を含有させることによ って、肉盛り金属を窒素および酸素から遮蔽する十分なスラグが提供さｆ’Ｌ、 また、安定したアーク発生と堆積金属層のより良電子な形成とが促進さｉする。

融解中に形成されるカルジウノ、酸化物は、肉盛り金属中の硫黄含有量の低減分 促進することによって肉盛り金属の割ｔし傾向を低減する効果を有する。被覆材 の融解中に形成するスラグの性質を最適化するために、まな、スラグが堆積金属 層を均一に被覆すること、スラグ皮殻が該堆積金属層から容易に分院されること 、ア・−りが安定に発生ずること、および肉盛り金属ビートが適正形状となるこ とを確保するために、電極被覆材中の大理石およびほたる石の含有量はそれぞれ ｉ８ヘヘ２５９≦および１１−１８％の範囲内とすべきである。大理石おＪ：び ほたる石の含有量がそれぞれ１８重量％および１１重量％未満であると、スラグ は被覆能力および肉盛り金属からの分院性が劣化する。一方、−とれぞれの含有 量が２５重量％および１８重重量を超えると、電極の溶接品質が劣化し、電極被 覆材中の合金成分の含有量を減少させなければならない。

肉盛り金属の赤熱硬さ、耐摩耗性、および高い切削性能を向上する合金元素炭化 物を形成させるために、電極被覆材は該金属中に炭素として入ることになるグラ ファイトを含有する。その量は、電極被覆材中のフェロクロム、フェロモリブデ ン、フェロバナジウム等のき金成分の含有量によって厳密に限定される。肉盛り 金属中の炭化物の最高含有量を達成するために、被覆材中のグラファイト含有量 は重量％で２．５〜量は肉盛り金属の焼鈍能を著しく劣化させるので推奨されな い。

成形されて電極被覆材となった塊体の塑性を向上する塑性化剤として、電極被覆 材は下記の望ましい量（重量％）で雲母、セルロース、およびソーダを含有する ：雲母　０．５〜１．５ セルロース　０．５〜１．５ ソーダ　０．４〜０．６゜ これらの成分は電極の製造において被覆材を電極芯材に被覆することを容易化す る。雲母、セルロース、およびソーダの含有量がそれぞれ０．５，０．５、およ び０．４％未満であると、阻害され、一方それぞれの含有量が１．５，１．５、 および０．６％を超えることは被覆材塊体の塑性がもうそれ以上向上しないから 実際的でない。

発明を実施するための最良の形態 電極被覆材の組成の公式化における主要な基準は、肉盛り金属が余尺切削加工条 件下において高レベルの耐熱性、耐摩肝性、赤熱硬さ、および常温硬さを発揮す ることを確保することである。　肉盛り金属の赤熱硬さく　ｒｅｄ　ｈａｒｄｎ ｅｓｓ　）　ヲ実験室環境で研究した。三種類の電極（第１表）で肉盛りした肉 盛り金属を適切な熱処理条件下で焼鈍、焼入れ、および焼もどしを行なったもの を６２５℃に４時間保持後に硬さ測定した。

大理石　２４．１　２２．５　１８．８はたる石　１８　１４．５　１１ グラファイト　２．５　２．７　３−０フエロクロノ、、　１２．５　ｉ３．５ 　１５フェロモリブデン　２５　２７　３０ フェロバナジウ１．　８　９　１０ フェロチタン　５　５．４　６ フエロシリコン　４．２　４．５　５ フェロマンガン　０．７　０．９　１．２雲母　０．５１．０１．５ セルロース　０．５　１．０　１．５ ソーダ　０．４　０．５　０．６ 赤熱硬さ測定値を下記第２表に示す。

電極被覆材　種類１　種類２　種類３ 第２表から明らかなように、三種類の電極による肉盛り金属の赤熱硬さはＨＲＣ ５９〜６１であり、この値はタングステンを１８％含有する標準的な高速度鋼の 赤熱硬さと比較しても遜色ない。

被覆材が第１表に示す組成である上記と同じ三種類の？Ｓ極による肉盛り金属の 耐摩耗性を試験するために、これらの電極を用いて直線旋削工具に肉盛りし、こ の工具で構造用炭素鋼の切削を行なった。切削条件は、切削速度４５＋１１／ｍ ｉｎ、切り込み３ｍｍ、および送り０．２５　＋ｎｍ　／　ｒｅｖであった。こ のようにして得た耐摩性値を下記第３表に示す。

電極被覆材　種類１　種類２　種類３ 工具の耐摩耗性、分　６７　７５　７０この表から明らかなように、本発明の電 極で肉盛りした工具の耐摩耗性は６７〜７５分（刃先がだれるまでの時間）に達 し、一方タングステンを１８％含有する高タングステン高速度鋼製工具の対応す る耐摩耗性は６０分であった。

被覆材塊体の塑性を試験するために、被覆材が下記第４表の組成である三種類の 電極を用いて造形試験を行なった。

第４表 大理石　２０．６　２０．９　２１ はたる石　１７　１６　１２．７ グラフアイ）−３２，８２，５ フエロクロム　１３　１４　１５ フェロモリブデン　２６　２８　２９ フェロバナジウム　１０９８ フェロチタン　５　５．８　６ ７二ロシリコン　４．４　４．６　８ フェロマンガン　４．０　０．９　０．８雲ＲＯ，５１，８１，５ セルロース　０．５　１．０　１．５ 被覆材が上記組成である各電極の造形試験によって、雲母、セルロース、および ソーダの含有量が適切であることが立証された。

上記組成範囲内において、雲母、セルロース、およびソーダが、造形工程で容易 に電極芯材上に被覆される被覆材塊体の十分な塑性を提供することを確認した。

本発明の電極は、赤熱硬さおよび優れた切削性能を確保できることに加えて、更 に、優れた溶接特性を特徴とする。すなわち、本発明の電極は、溶接アークが容 易に発生し且つ安定して維持され、肉盛り金属がらのスラグ皮殻の分離が良好で あり、肉盛り金属中にブローボール、割れ、スラグ巻き込みが全くない。

焼鈍後の肉盛り金属の硬さはＨＲＣ２６以内であるため、高速度鋼製切削工具で 容易に加工することができる。

その後に行なう焼入れおよび焼もどしによって、肉盛り金属の硬さはｔｌ　ＲＣ ６２〜６５になる。

明の電極で肉盛りした切削工具は、タングステン・モリブデン系高速度鋼製の工 具の３〜４倍で、タングステンを１８％産業上の利用可能性 本発明は、たとえばミリング刃、切削工具、旋削工具、カウンターシンキング工 具、リーマ、タップ、ドリル、ブローチ、立て削り工具等のバイメタル型金属加 工工具の電気アーク肉盛りに効果的に利用できる。

更に、本発明は、非金属材料、たとえば木材、プラスチック、ゴム等の加工用工 具の製造に、また熱間および冷間の型打加工用の型のハードフェーシングおよび 肉盛り補修にも利用することができる。

国ｉｌ！ｉ！調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 低炭素鋼の芯材と被覆材とを含んで成り、該被覆材が大理石、ほたる石、グラフ ァイト、フェロクロム、フェロモリブデン、フェロバナジウム、フェロチタン、 フェロシリコン、フェロマンガン、雲母、セルロース、およびソーダを含む、電 気アーク肉盛り用電極において、該被覆材の組成が重量％で、 大理石　　　　　　１８〜２５ ほたる石　　　　　１１〜１８ グラファイト　　　２．５〜３ フェロクロム　　　１２．５〜１５ フェロモリブデン　２５〜３０ フェロバナジウム　８〜１０ フェロチタン　　　５〜６ フェロシリコン　　４．２〜５ フェロマンガン　　０．７〜１．２ 雲母　　　　　　　０．５〜１．５ セルロース　　　　０．５〜１．５ ソーダ　　　　　　０．４〜０．６ であることを特徴とする電気アーク肉盛り用電極。