JPS63235092A - プラズマ粉体肉盛溶接合金及び熱間圧延用溶接肉盛ロ−ル - Google Patents

プラズマ粉体肉盛溶接合金及び熱間圧延用溶接肉盛ロ−ル

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JPS63235092A
JPS63235092A JP6761087A JP6761087A JPS63235092A JP S63235092 A JPS63235092 A JP S63235092A JP 6761087 A JP6761087 A JP 6761087A JP 6761087 A JP6761087 A JP 6761087A JP S63235092 A JPS63235092 A JP S63235092A
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JP
Japan
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roll
alloy
welding
buildup
layer
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Application number
JP6761087A
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English (en)
Inventor
Tsunao Kawanaka
綱夫 川中
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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） 本発明は優れた耐摩耗性並びに耐ヒートクラツク性を有
し、主として熱間圧延ロール外層材として好適なプラズ
マ粉体肉盛溶接合金及び該プラズマ粉体肉盛溶接合金を
圧延使用層として有する熱間圧延用溶接肉盛ロールに関
する。
（従来の技術） 熱間圧延用ロールは一般に耐摩耗性、耐クランク性（靭
性）を有すると共に肌荒れやヒートクラックの発生し難
い材質が要求され、従来ロールには例えば合金チルドロ
ール、高合金グレンロール、アダマイトロールなどの単
体ロールや、高クロム鋳鉄、高台金グレン、アダマイト
などを外層とする複合ロールが使用されている。
（発明が解決しようとする問題点） 上記従来ロールの材質には熱間圧延用ロールとしての必
要特性を兼備させるべく種々の成分が配合されているが
、各必要特性を十分兼備させることは困難であり、一般
に耐摩耗性に優れるものは靭性に劣り、ヒートクラック
も発生しやすい。しかも単体ロールの場合は高価な材料
をロール全体に使用するのも問題である。
一方複合ロールにおいては、使用層の外層と芯部の内層
には、それぞれの必要特性を強調した材質とすることが
でき、しかも外層のみが通常高価な材質であるという利
点があるが、高コストの遠心力鋳造に依らねばならぬ点
が問題である。
また単体、複合のいずれにしても耐事故性の面からの靭
性確保が必要であり、従って自ら組成の制約があって飛
躍的耐摩耗性の向上は望めなかった。
（問題点を解決するための手段） 本発明は畝上の問題点に鑑み、優れた耐摩耗性と耐ヒー
トクラツク性（耐熱衝撃性）を兼備して、主として熱間
圧延用ロール外層材に好適な合金と、優れた耐摩耗性お
よび耐ヒートクラツク性とを兼備した圧延使用層を有し
かつ耐事故性に優れると共に経済的にも有利な熱間圧延
用ロールの提供を目的としてなされたものであり、同目
的達成のために、プラズマ粉体肉盛溶接合金においては
、重量百分率で、 Ｃ：１．５〜２．５％、　Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍ
ｎ：　０．５〜１．５％、　Ｎｉ　：　　０．５〜１．
５％、Ｃｒ　：　　６．０〜１０．０％、　Ｍｏ　：　
　４．０〜８．０％、Ｃｏ　：　６．０〜１０．０％、
　Ｗ：　　４．０〜８．０％、Ｖ：６．０〜１０．０％
、 及び残部実質的にＦｅからなることを発明の構成とする
ものであり１．また熱間圧延用溶接肉盛ロールにおいて
は、靭性を有する鋼材によるロール芯部外周に、プラズ
マ粉体溶接により形成された肉盛層を備え、該外層は前
記のプラズマ粉体肉盛溶接合金からなることを発明の構
成とするものである。
（実施例） 以下、本発明のプラズマ粉体肉盛溶接合金の成分（単位
重量％）について述べると共に、同合金をロール使用層
に適用した熱間圧延用溶接肉盛ロールについて言及する
。
先ず成分について述べると、本発明の肉盛溶接合金は、
Ｃｒを６％以上含有させることによって、微細なカーバ
イドをネット状に多量に晶出させると共に、従来溶製高
速度鋼では含有限界とされていたＶの６％以上を含有さ
せることによって、微細で均一な硬質の粒状炭化物を多
量に析出させているところに特徴があり、耐摩耗性と共
に強靭性にも優れた合金であって、以下にその成分の限
定理由を述べる。
Ｃ：　　１．５〜２．５％ Ｃは炭化物生成元素であり、１．５％未満では炭化物量
が少なく耐摩耗性に劣る。一方２．５％を超えると生成
炭化物が粗大化し、耐熱衝撃性が劣化する。
Ｓｉ：０．５〜１．５％ Ｓｔは脱酸効果を有するが量を増すに従い基地を脆くす
る。すなわち０．５％未満では脱酸が不十分であり、１
．５％を超えると必要とする靭性が得られないのである
。
Ｍｎ二０．５〜１．５％ ＭｎはＳと結合してＳの害を失わせるが、０．５％未満
では上記効果は少なく、一方１．５％を超えると材質の
強靭性を劣化させる。
Ｎｉ：０．５〜１．５％ Ｎｉは基地硬度を向上させる反面組織の高温安定性を減
じる作用を有することから、良好な硬度を付与しかつ高
温安定性はあまり低下させない範囲として０．５〜１．
５％と限定した。
Ｃｒ　：　　６．０〜ＩＯ，０％ Ｃｒはカーバイドの安定と共に基地の耐摩耗性を向上さ
せるが、６．０％未満ではその効果は少なく、十分な耐
摩耗性が期待できない。
一方１０．０％を超えると脆弱な共晶炭化物が多（なり
靭性が劣化する。
Ｍｏ：　　４．０〜８．０％ Ｍｏは基地硬度を高めるが、４．０％未満ではその効果
は十分でなく、一方８．０％を超えても相応する効果の
向上が認められないため、経済的な範囲として４．０〜
８．０％とした。
Ｃｏ　：　　６．０〜ｌＯ，０％ Ｃｏは大部分基地に固溶し耐熱性を向上させるが、６．
０％未満ではその効果は少なく　、１０．０％を超える
と靭性の劣化を招来する。
Ｗ：４．Ｑ〜８．０％ ＷはＣと化合してタングステン炭化物を形成し、耐摩耗
性に寄与するが、熱伝導度が低いので多量に含有すると
熱歪による耐クランク性が劣化する。
従って、良好な耐摩耗性と共に耐クラツク性を備える範
囲として４．０〜８．０％と限定した。
Ｖ　：　　６．０−１０．０％ ■はＣと化合してバナジウム炭化物を形成する。
バナジウム炭化物は高硬度であり、球状に析出するため
靭性を良くするが、０．６％未満では耐摩耗性が不足で
あり、１０．０％を超えると基地に固溶するｖ景が増加
し焼入性を低下する。
なお残部は実質的にＦｅである。
以上の成分組成の肉盛合金形成用の原料粉末は、後述の
具体的実施例で示すように、上記各成分を含むＦｅ系合
金粉末と、同粉末のみでは不足するＶ及びＣ成分を補充
するＶＣ粉末を混合して用いるのが望ましいが、このよ
うな組合せ以外に、総合的に上記特定組成範囲に入るよ
うに他の粉末を組合せることも可能である。
次に上記組成のプラズマ粉体肉盛溶接合金を、靭性を有
する鋼材のロール芯部外周に肉盛したロールの実施例を
、図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の一実施例ロールの一部断面図であり、
１がプラズマ粉体肉盛溶接による肉盛層、２が芯部、２
ａが軸芯である。
上記芯部２は靭性を存する鋼材、たとえばＳＣＭ４３５
材のような通常の安価な鋼材の使用が可能で、同芯部２
を母材として同芯部外周に前記特定組成の肉盛層をプラ
ズマ粉体溶接により形成したものである。
なお上記肉盛層形成のためのプラズマ肉盛溶接は公知の
方法によることができ、その概要を第９図の説明図に示
した。
同図において３がプラズマアークを容接トーチであり、
２がロール芯部（母材）である。
４はタングステン電極、５は冷却水６で冷却されるジャ
ケット構造の銅電極で、溶接開始に当ってのパイロット
アークを、前記タングステン電極４との間に発生させる
ための電極である。
銅電極５の外側を外筒７が取り巻き、銅電極５と外筒７
の間に導入された混合粉末８は、プラズマガス９により
形成されかつタングステン電極４と母材２間をとぶプラ
ズマアークによって母材２上に溶接金属を形成し、肉盛
層１を形成する。
１０はプラズマアークの外側をシールドするシールドガ
スであり、１）がシールドガスノズルである。
第２図は芯部２と軸芯２ａが同−寸法径の場合であり、
１が肉盛層である。これら第１、第２図において、芯部
２と軸芯２ａは同一材で一体に作られるのが通常である
が、その材質は既出のＳＣＭ　４３５材のような鍛造材
のみならず、鋳造材によって鋳造されることも可能であ
る。
第３〜第５図は芯部２が、軸芯２ａの外周にスリーブ２
ｂを嵌着して構成されたロールであり、嵌着手段として
は焼嵌め、鍛造圧着、鋳造一体化等によることができる
。そして肉盛層の形成は上記嵌着手段に応じて、嵌着前
あるいは嵌着後のスリーブ２ｂに行なうのであり、焼嵌
めの場合は通常焼嵌め前のスリーブ２ｂに肉盛りして後
、これを軸芯２ａに焼嵌めている。
第３図は胴部に相当する部分の全長に亘り、肉盛層１を
備えたスリーブ２ｂが嵌着されているロールである。第
４図は肉盛層ｌを備えたスリーブ２ｂが分割型であり、
各分割スリーブ２ｂを相接して軸芯２ａに嵌着したロー
ル、第５図は各分割型スリーブ２ｂを間隔を置いて軸芯
２ａに嵌着したロールであり、これらスリーブ２ｂは通
常の鋼材による鋼管の使用が可能である。
なお図には３個の分割型スリーブ２ｂを使用した場合を
例示しているが、３個と限られるべきでないことは云う
までもない。
次に本発明の合金をロール使用層として有する熱間圧延
用ロールの具体的製造実施例を示す。
ａ）ロールサイズ　　φ３２０　ｘａｏｏ　ｊ！　　（
ｆｌ）ｂ）ロール芯部材（母材材質）　　ＳＣＭ４３５
Ｃ）肉盛層　６ｍ ｄ）使用粉末　　　　Ｆｅ系合金粉末＋ＶＣ粉末１）Ｆ
ｅ系粉末の粒度、配合量（ｉｖｔ％）、組成（ｗｔ％） ６０〜２５０メツシユ　　９０％ Ｃ：１．３５％、Ｓｉ　：　　０．８５％、Ｍｎ　：　
０．９０％、Ｎｉ：　　１．２５％、Ｃｒ　：　８．５
５％、Ｍｏ　：　６．２４％、Ｃｏ　：　　８．４４％
、Ｗニア、６０％、Ｖ　：　３．３０％、残部実質的に
Ｆｅ。
１ｉ）ＶＣ粉末の粒度、配合量（ｈｔ％）６０〜２５０
メツシユ　１０％ ｅ）肉盛条件　　予熱温度　　４５０℃電　　流　　１
４５Ａ 電　　　圧　　　３３　　Ｖ ｆ）肉盛層組成（ｗｔ％）（分析値） Ｃ：２．３０％、Ｓｉ　：　　０．８１　％、　Ｍｎ　
：　０．８４％、Ｎｉ　：　　１．１０　　％、Ｃｒ　
：　　８．３０　　％、Ｍｏ　：　６．１５％、Ｃｏ　
　：　　　８．１０　　％、　Ｗニア、３５　　％、　
Ｖ　　：　　９．５０　％、残部実質的にＦｅ。
ｇ）熱処理 焼入温度１）８０℃、焼もどし温度５６０℃、この焼も
どしを３回行った。
以上のようにして得た実施例ロールの肉盛層の金属顕微
鏡組織（ｘ　４００）を第６図として示す。
第７図は上記肉盛層の表面からの各深さにおいて調査し
た硬度のグラフ図であり、表面から５ｎまでの母材の融
合しない肉盛部分は、ＨＲＣ６５〜６７の極めて優れた
硬さを示している。
第８図は上記肉盛層（表面）の高温硬度を調査してグラ
フ図としたものであり、室温でＨｖ９５０．６００℃で
Ｈｖ５９０のような優れた硬さを示している。
なお上記溶接肉盛金属（熱処理済み）について調査した
圧縮強さは、３８０〜４２０　ｋｇ　ｆ　／−であり、
抗折強さは１２０〜１６０ｋｇｆ／ｄであった。
因みに下記組成の従来高Ｃｒ系肉盛材の室温及び６００
℃における硬さの調査結果は、それぞれ１Ｉｖ７７０及
びＨｖ４００であり、圧縮強さは２８０〜３００　ｋｇ
　ｆｌ−であった。
従来の高Ｃｒ系肉盛材組成（ｗｔ％、残部実質的にＦｅ
） Ｃ二　　２．６　％、　　Ｓｉ　　　：　　　０．８　
％、　Ｍｎ：０．８　％Ｃｒ　：　１８．０％。
（発明の効果） 本発明は以上のとおりであり、本発明の肉盛溶接合金は
、プラズマ粉体溶接により、溶製材では含ませ得ない６
〜１０％もの高濃度■を含有させて微細で高硬度な炭化
物の析出と、６％以上のＣｒ含有による微細ネット状炭
化物を晶出させた特定組成の合金であり、同合金による
肉盛層を靭性を有する鋼材のロール芯部外周に形成して
いる本発明のロールは、鋳造ロールはもとより従来の肉
盛ロールに比しても高温硬度、圧縮強さ、抗折強さ等の
機械的性質に優れた使用層、すなわち優れた耐摩耗性、
耐ヒートクラツク性を有する使用層を備えると共に、耐
事故性の面からも十分な靭性を有する熱間圧延用ロール
とすることができた。しかもロール芯部は通常の安価な
鋼材、またスリーブも同様な鋼管を使用することが可能
であり経済的にも有利なロールである。また、本発明の
合金はロール材のみならずローラ材にも適用可能であり
、バルブシート、バルブシートリング、ポンプミキサー
及びインペラ、スクリウ、掘削ビット等にも適用でき、
その工業的価値は著大である。
【図面の簡単な説明】
第１〜第５図は本発明実施例ロールの一部断面図であり
、第１図及び第２図はロール芯部外周に、同芯部を母材
としてプラズマ粉体肉盛溶接による肉盛層を備えたロー
ル例で、第２図はロール芯部と軸芯が同一径のロールの
場合である。 第３〜５図は軸芯にスリーブを嵌着して構成された芯部
外周に、前記スリーブを母材としてプラズマ粉体肉盛溶
接による肉盛層を備えたロール例を示す。 第６図は本発明実施例の肉盛層の金属顕微鏡組織写真（
Ｘ　４００）。第７図は本発明実施例の肉盛層の表面か
ら各深さにおける硬度を示すグラフ図。 第８図は本発明実施例の肉盛層（表面）の高温硬度を示
すグラフ図、第９図はプラズマ粉体肉盛溶接の説明図で
ある。 １・・・肉盛層、２・・・芯部、２ａ・・・軸芯、２ｂ
・・・スリーブ、３・・・プラズマアーク溶接トーチ、
４・・・タングステン電極、５・・・銅電極、６・・・
冷却水、７・・・外筒、８・・・混合粉末。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）重量百分率で Ｃ：１．５〜２．５％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ
    ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：
    ６．０〜１０．０％、Ｍｏ：４．０〜８．０％、Ｃｏ：
    ６．０〜１０．０％、Ｗ：４．０〜８．０％、Ｖ：６．
    ０〜１０．０％、 及び残部実質的にＦｅからなり、優れた耐摩耗性と耐ヒ
    ートクラック性を有することを特徴とするプラズマ粉体
    肉盛溶接合金。
  2. （２）靭性を有する鋼材によるロール芯部外周に、プラ
    ズマ粉体溶接により形成された肉盛層を備え、該肉盛層
    は、 Ｃ：１．５〜２．５％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ
    ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：
    ６．０〜１０．０％、Ｍｏ：４．０〜８．０％、Ｃｏ：
    ６．０〜１０．０％、Ｗ：４．０〜８．０％、Ｖ：６．
    ０〜１０．０％、 及び残部実質的にＦｅからなることを特徴とする熱間圧
    延用溶接肉盛ロール。
  3. （３）前記ロール芯部が軸芯にスリーブを嵌着して構成
    されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項に記載の熱間圧延用肉盛ロール。
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Cited By (6)

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