JP2000326089A - Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材 - Google Patents
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温ガス炉高温部構造物、ガスタービンなど
に用いられる高温強度、耐食性に優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｗ
系合金の溶接用溶加材に関するものである。 【解決手段】 Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以
下、Ｓｉ：０．１％以下（ただし、Ｍｎ＋Ｓｉ＝０．１
％以下）、Ｃｒ：１７〜２０％、Ｗ：２０〜２３％（た
だし、Ｃｒ＋Ｗ＝３９〜４３％）、Ｔｉ：０．０２〜
０．１％、Ｚｒ：０．０３％以下、Ｙ ：０．０１５％
以下、Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、Ａｌ：０．１
％以下、Ｍｇ：０．０５％以下、Ｎｂ：０．０６％以下
（ただし、１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ＝０．３％
以下）を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からな
る組成（以上、質量％）を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金
の溶接用溶加材。
に用いられる高温強度、耐食性に優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｗ
系合金の溶接用溶加材に関するものである。 【解決手段】 Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以
下、Ｓｉ：０．１％以下（ただし、Ｍｎ＋Ｓｉ＝０．１
％以下）、Ｃｒ：１７〜２０％、Ｗ：２０〜２３％（た
だし、Ｃｒ＋Ｗ＝３９〜４３％）、Ｔｉ：０．０２〜
０．１％、Ｚｒ：０．０３％以下、Ｙ ：０．０１５％
以下、Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、Ａｌ：０．１
％以下、Ｍｇ：０．０５％以下、Ｎｂ：０．０６％以下
（ただし、１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ＝０．３％
以下）を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からな
る組成（以上、質量％）を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金
の溶接用溶加材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温ガス炉高温部構造
物、ガスタービンなどに用いられる高温強度、耐食性に
優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材に関するも
のである。
物、ガスタービンなどに用いられる高温強度、耐食性に
優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温ガス炉高温部構造物、ガスタ
ービンなどに用いられる超耐熱材料として、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ系合金などが開発さ
れてきた。これらの合金は１０００℃付近の高温で使用
されるため、高温クリープ強度、耐食性に優れているこ
とが要求される。
ービンなどに用いられる超耐熱材料として、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ系合金などが開発さ
れてきた。これらの合金は１０００℃付近の高温で使用
されるため、高温クリープ強度、耐食性に優れているこ
とが要求される。
【０００３】このような要求から、たとえば、特開昭５
１−２９３１６、特公昭５４−３３２１２、特公平５−
４７６１２に開示されているようなＷやＭｏで強化され
たＮｉ−Ｃｒ合金が提案されている。これらの合金を用
いて、構造物を製作するためには、溶接が用いられる。
さらに、このような構造物は高温で長時間使用されるこ
とから、溶接部に対しても高温クリープ強度が必要とさ
れる。
１−２９３１６、特公昭５４−３３２１２、特公平５−
４７６１２に開示されているようなＷやＭｏで強化され
たＮｉ−Ｃｒ合金が提案されている。これらの合金を用
いて、構造物を製作するためには、溶接が用いられる。
さらに、このような構造物は高温で長時間使用されるこ
とから、溶接部に対しても高温クリープ強度が必要とさ
れる。
【０００４】特開昭５１−２９３１６には、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ系合金による溶接構
造物を作るための溶接用耐熱合金が開示されているが、
Ｗ量が３〜２０％の合金に対して、溶接割れを起こさな
いような組成範囲を示しているにとどまっている。ＮＩ
−Ｃｒ−Ｗ系の合金は溶接割れ感受性が非常に高く、母
材と全く同じ化学組成の合金を溶加材に用いた場合、溶
接割れを起こし、健全な溶接構造物を作ることは困難で
ある。また、溶接部の高温クリープ強度が母材なみに高
いことが高温構造物の健全性を確保する上で重要である
が、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系の合金の場合、溶接ワイヤーに加
工が可能で、溶接性に優れ、かつ溶接部の高温クリープ
強度も母材と同程度に優れた溶加材を開発するには至っ
ていない。
−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ系合金による溶接構
造物を作るための溶接用耐熱合金が開示されているが、
Ｗ量が３〜２０％の合金に対して、溶接割れを起こさな
いような組成範囲を示しているにとどまっている。ＮＩ
−Ｃｒ−Ｗ系の合金は溶接割れ感受性が非常に高く、母
材と全く同じ化学組成の合金を溶加材に用いた場合、溶
接割れを起こし、健全な溶接構造物を作ることは困難で
ある。また、溶接部の高温クリープ強度が母材なみに高
いことが高温構造物の健全性を確保する上で重要である
が、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系の合金の場合、溶接ワイヤーに加
工が可能で、溶接性に優れ、かつ溶接部の高温クリープ
強度も母材と同程度に優れた溶加材を開発するには至っ
ていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶接
割れ感受性の高いＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金に対して、熱間
加工性に優れていてワイヤーに加工が可能であるととも
に溶接性に優れ、かつ溶接部の高温クリープ強度が母材
と同程度に優れた溶接用溶加材を提供することにある。
割れ感受性の高いＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金に対して、熱間
加工性に優れていてワイヤーに加工が可能であるととも
に溶接性に優れ、かつ溶接部の高温クリープ強度が母材
と同程度に優れた溶接用溶加材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は Ｃ：０．０５％以下 Ｍｎ：０．１％以下 Ｓｉ：０．１％以下 （ただし、Ｍｎ＋Ｓｉ＝０．１％以下） Ｃｒ：１７〜２０％ Ｗ ：２０〜２３％ （ただし、Ｃｒ＋Ｗ＝３９〜４３％） Ｔｉ：０．０２〜０．１％ Ｚｒ：０．０３％以下 Ｙ ：０．０１５％以下 Ｂ ：０．０００３〜０．０１％ Ａｌ：０．１％以下 Ｍｇ：０．０５％以下 Ｎｂ：０．０６％以下 （ただし、１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ＝０．３％
以下）を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からな
る組成（以上、質量％）を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金
の溶接用溶加材である。
以下）を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からな
る組成（以上、質量％）を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金
の溶接用溶加材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の溶接用溶加材は、特公平
５−４７６１２で発明したＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系超耐熱合金
のうち、Ｎｉ−１８．５％Ｃｒ−２１％Ｗ合金を骨格組
成とした母材合金に対し、合金中に含まれる微量元素の
量を調整することにより、溶接用ワイヤーに加工可能で
あるとともに溶接性が優れ、かつ溶接部の高温クリープ
強度を母材なみとすることができる。以下に、本発明の
溶接用溶加材の各成分添加理由および組成限定理由につ
いて述べる。
５−４７６１２で発明したＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系超耐熱合金
のうち、Ｎｉ−１８．５％Ｃｒ−２１％Ｗ合金を骨格組
成とした母材合金に対し、合金中に含まれる微量元素の
量を調整することにより、溶接用ワイヤーに加工可能で
あるとともに溶接性が優れ、かつ溶接部の高温クリープ
強度を母材なみとすることができる。以下に、本発明の
溶接用溶加材の各成分添加理由および組成限定理由につ
いて述べる。
【０００８】Ｃは合金を製造する上で熱間加工性を向上
させる元素であり、一般的には高温クリープ強度を向上
させる元素である。しかしながら、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合
金では、使用温度が高温であるため、クリープ強度はＣ
の量にはあまり依存せず、また使用中にＣの合金外への
移行が起こる場合がある。さらに、Ｃ量が多いと、脆い
炭化物の析出により、時効脆化感受性が高くなる。その
ため、Ｃ量は低く抑えることとし、０．０５％以下を含
有することとした。好ましい含有量は０．０１〜０．０
４％である。
させる元素であり、一般的には高温クリープ強度を向上
させる元素である。しかしながら、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合
金では、使用温度が高温であるため、クリープ強度はＣ
の量にはあまり依存せず、また使用中にＣの合金外への
移行が起こる場合がある。さらに、Ｃ量が多いと、脆い
炭化物の析出により、時効脆化感受性が高くなる。その
ため、Ｃ量は低く抑えることとし、０．０５％以下を含
有することとした。好ましい含有量は０．０１〜０．０
４％である。
【０００９】Ｍｎ及びＳｉは合金の溶製時に脱酸作用が
あり、さらに耐食性向上に有効であるが、熱間加工性、
クリープ強度を低下させる。Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金にお
いて熱間加工性及びクリープ強度を確保するため、Ｍ
ｎ、Ｓｉ単独ではともに０．１％以下に、両元素が同時
に存在する場合には、その和を０．１％以下に限定し
た。
あり、さらに耐食性向上に有効であるが、熱間加工性、
クリープ強度を低下させる。Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金にお
いて熱間加工性及びクリープ強度を確保するため、Ｍ
ｎ、Ｓｉ単独ではともに０．１％以下に、両元素が同時
に存在する場合には、その和を０．１％以下に限定し
た。
【００１０】Ｃｒは溶接金属の耐食性、高温クリープ強
度の確保のために必要であるが、過剰に添加すると溶接
ワイヤーへの加工性を損なう。本発明では、特公平５−
４７６１２で発明したＣｒ量１６〜２８％の母材合金の
うち、耐食性、高温クリープ強度、加工性を満足するＮ
ｉ−１８．５％Ｃｒ−２１％Ｗを骨格組成とすることと
し、Ｃｒの含有量の範囲を１７〜２０％とした。
度の確保のために必要であるが、過剰に添加すると溶接
ワイヤーへの加工性を損なう。本発明では、特公平５−
４７６１２で発明したＣｒ量１６〜２８％の母材合金の
うち、耐食性、高温クリープ強度、加工性を満足するＮ
ｉ−１８．５％Ｃｒ−２１％Ｗを骨格組成とすることと
し、Ｃｒの含有量の範囲を１７〜２０％とした。
【００１１】ＷはＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金において、固溶
強化とα2相の析出によりクリープ強度を高める重要な
元素である。そのため、ＣｒとＷの和はα2相析出領域
である３９〜４３％に限定した。Ｗは上記のＣｒの組成
範囲とα2相析出領域を考慮し、その含有量を２０〜２
３％とした。
強化とα2相の析出によりクリープ強度を高める重要な
元素である。そのため、ＣｒとＷの和はα2相析出領域
である３９〜４３％に限定した。Ｗは上記のＣｒの組成
範囲とα2相析出領域を考慮し、その含有量を２０〜２
３％とした。
【００１２】ＴｉはＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金において、溶
接割れ感受性を低くする有益な元素である。上記効果を
得るためには、０．０２％以上の添加が必要である。し
かし、過剰添加は溶接割れ感受性の低減効果を少なく
し、耐食性を劣化させるため、上限を０．１％とし、Ｔ
ｉの含有量を０．０２〜０．１％と定めた。
接割れ感受性を低くする有益な元素である。上記効果を
得るためには、０．０２％以上の添加が必要である。し
かし、過剰添加は溶接割れ感受性の低減効果を少なく
し、耐食性を劣化させるため、上限を０．１％とし、Ｔ
ｉの含有量を０．０２〜０．１％と定めた。
【００１３】Ｚｒは熱間加工性を向上させる元素であ
り、高温クリープ強度の向上に寄与する元素である。し
かしながら、Ｚｒは溶接高温割れを助長する元素であ
り、０．０３％を超えて添加すると溶接割れ感受性が高
まり、溶接金属において割れの原因とされるＺｒ富化相
が検出された。よってＺｒは０．０３％以下を含有する
こととした。このＺｒ含有量の上限値は、後に述べる溶
接割れ感受性指数からの制限（１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎ
ｂ＋２Ｙ≦０．３％）を他の元素が共存しないとして、
Ｚｒのみにあてはめた場合の値でもある。
り、高温クリープ強度の向上に寄与する元素である。し
かしながら、Ｚｒは溶接高温割れを助長する元素であ
り、０．０３％を超えて添加すると溶接割れ感受性が高
まり、溶接金属において割れの原因とされるＺｒ富化相
が検出された。よってＺｒは０．０３％以下を含有する
こととした。このＺｒ含有量の上限値は、後に述べる溶
接割れ感受性指数からの制限（１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎ
ｂ＋２Ｙ≦０．３％）を他の元素が共存しないとして、
Ｚｒのみにあてはめた場合の値でもある。
【００１４】Ｙは耐食性を向上させる上で重要な元素で
あり、熱間加工性の向上にも役立つが、添加量が０．０
１５％を超えるとクリープ強度及び溶接性を低下させ
る。そのため、Ｙは０．０１５％以下を含有することと
した。
あり、熱間加工性の向上にも役立つが、添加量が０．０
１５％を超えるとクリープ強度及び溶接性を低下させ
る。そのため、Ｙは０．０１５％以下を含有することと
した。
【００１５】ＢはＺｒと同様に熱間加工性を向上させる
元素であり、高温クリープ強度の向上にも寄与する元素
である。上記効果はＢ量０．０００２％ではやや不十分
で、０．０００３％以上Ｂを含有することで効果が大き
い。しかしながら、Ｂは低融点の化合物を作るため、Ｂ
を０．０１％以上添加すると溶接割れを助長する。その
ため、Ｂの含有量を０．０００３〜０．０１％と定め
た。
元素であり、高温クリープ強度の向上にも寄与する元素
である。上記効果はＢ量０．０００２％ではやや不十分
で、０．０００３％以上Ｂを含有することで効果が大き
い。しかしながら、Ｂは低融点の化合物を作るため、Ｂ
を０．０１％以上添加すると溶接割れを助長する。その
ため、Ｂの含有量を０．０００３〜０．０１％と定め
た。
【００１６】Ｍｇは脱酸、脱硫作用があり、溶加材に微
量含有することにより、溶接割れ感受性が低下するが、
溶接金属中に０．０５％を超えて過剰に含有すると溶接
割れ感受性は著しく高くなる。よって、Ｍｇは０．０５
％以下を含有することとした。好ましい含有量は０．０
００１〜０．０５％である。
量含有することにより、溶接割れ感受性が低下するが、
溶接金属中に０．０５％を超えて過剰に含有すると溶接
割れ感受性は著しく高くなる。よって、Ｍｇは０．０５
％以下を含有することとした。好ましい含有量は０．０
００１〜０．０５％である。
【００１７】Ａｌは合金の溶製時に脱酸作用があるが、
粒界酸化によって耐食性を低下させる。そのため、Ａｌ
の含有量は母材と同様の０．１％以下とした。Ｎｂは溶
接割れ感受性を高める元素であり、耐食性も低下させ
る。このため、その含有量を０．０６％以下とした。こ
のＮｂ合有量の上限値は、以下に述べる溶接割れ感受性
指数からの制限（１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ≦
０．３％）を他の元素が共存しないとして、Ｎｂのみに
あてはめた場合の値である。
粒界酸化によって耐食性を低下させる。そのため、Ａｌ
の含有量は母材と同様の０．１％以下とした。Ｎｂは溶
接割れ感受性を高める元素であり、耐食性も低下させ
る。このため、その含有量を０．０６％以下とした。こ
のＮｂ合有量の上限値は、以下に述べる溶接割れ感受性
指数からの制限（１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ≦
０．３％）を他の元素が共存しないとして、Ｎｂのみに
あてはめた場合の値である。
【００１８】本発明の特徴は、この合金系において、溶
接割れ感受性を著しく高めるＺｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｙについ
て、溶接割れ感受性指数を定めたことにある。すなわ
ち、Ｚｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｙについては、それらの元素の割
れ感受性を高める程度により係数を決め、複合効果を考
慮して、溶接割れ感受性指数を１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎ
ｂ＋２Ｙと定めた。この溶接割れ感受性指数の値が０．
３％以下となるようにすることにより、この合金系につ
いて、溶接性の優れた溶加材を製造することができる。
接割れ感受性を著しく高めるＺｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｙについ
て、溶接割れ感受性指数を定めたことにある。すなわ
ち、Ｚｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｙについては、それらの元素の割
れ感受性を高める程度により係数を決め、複合効果を考
慮して、溶接割れ感受性指数を１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎ
ｂ＋２Ｙと定めた。この溶接割れ感受性指数の値が０．
３％以下となるようにすることにより、この合金系につ
いて、溶接性の優れた溶加材を製造することができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比させて
説明する。表１は、供試材の化学成分を示す。Ａ１〜Ａ
６は本発明合金、Ｂ１〜Ｂ１５は比較例である。これら
の合金を用いて、表２および表３に示す溶接条件でタン
グステン・イナートガス（ＴＩＧ）の溶接による溶接性
試験を行った。表２は手動ＴＩＧの場合の条件、表３は
自動ＴＩＧ溶接の場合の条件である。
説明する。表１は、供試材の化学成分を示す。Ａ１〜Ａ
６は本発明合金、Ｂ１〜Ｂ１５は比較例である。これら
の合金を用いて、表２および表３に示す溶接条件でタン
グステン・イナートガス（ＴＩＧ）の溶接による溶接性
試験を行った。表２は手動ＴＩＧの場合の条件、表３は
自動ＴＩＧ溶接の場合の条件である。
【００２０】
【表１】（その１）
【００２１】
【表１】（その２）
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】Ａ１、Ａ２、Ｂ１〜Ｂ１３については、断
面が３（ｍｍ）×３（ｍｍ）の角材を溶加材に用い、手
動ＴＩＧ溶接によって、残りのＡ３〜Ａ６、Ｂ１４、Ｂ
１５については、φ１．２（ｍｍ）までに加工した溶接
用ワイヤーを溶加材に用い、自動ＴＩＧ溶接によって溶
接性試験を実施した。
面が３（ｍｍ）×３（ｍｍ）の角材を溶加材に用い、手
動ＴＩＧ溶接によって、残りのＡ３〜Ａ６、Ｂ１４、Ｂ
１５については、φ１．２（ｍｍ）までに加工した溶接
用ワイヤーを溶加材に用い、自動ＴＩＧ溶接によって溶
接性試験を実施した。
【００２５】溶加材の溶接性は、Ｃ型ジグ拘束突き合わ
せ溶接割れ試験（以下、ＦＩＳＣＯ試験）、肉盛溶接に
よる溶接割れ感受性試験、溶接継手の曲げ試験および溶
接金属のミクロ組織試験により総合的に評価した。肉盛
溶接による溶接割れ感受性試験では、肉盛溶接後に溶接
金属部の表面を約４ｍｍ切除し、再熱を受けた肉盛溶接
部を液体浸透試験により、溶接割れの有無を調べた。
せ溶接割れ試験（以下、ＦＩＳＣＯ試験）、肉盛溶接に
よる溶接割れ感受性試験、溶接継手の曲げ試験および溶
接金属のミクロ組織試験により総合的に評価した。肉盛
溶接による溶接割れ感受性試験では、肉盛溶接後に溶接
金属部の表面を約４ｍｍ切除し、再熱を受けた肉盛溶接
部を液体浸透試験により、溶接割れの有無を調べた。
【００２６】Ａ１合金は、溶接性試験および溶接部のク
リープ試験片を作製するときの母材としても使用した。
溶接性の優れていた合金のうち、Ａ２〜Ａ６、Ｂ１４を
溶加材に用いて、ＴＩＧ溶接により、Ａ１合金を母材と
して、溶接継手を作製し、クリープ試験用の試験片を作
製した。クリープ試験には、直径６ｍｍ、標点間距離３
０ｍｍの試験片を用いた。Ａ２合金は標点間に母材と溶
接金属両方を含む溶接継手試験片、Ａ３合金では溶接継
手試験片と試験片が溶接金属のみからなる溶接金属試験
片、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１４合金では溶接金属試験片
を使用した。クリープ試験では、１０００℃、２９．４
ＭＰａの条件で試験を行った。評価の判断は、母材の破
断時間の８０％以上を合格とし、これに達しないものを
クリープ強度不足とした。
リープ試験片を作製するときの母材としても使用した。
溶接性の優れていた合金のうち、Ａ２〜Ａ６、Ｂ１４を
溶加材に用いて、ＴＩＧ溶接により、Ａ１合金を母材と
して、溶接継手を作製し、クリープ試験用の試験片を作
製した。クリープ試験には、直径６ｍｍ、標点間距離３
０ｍｍの試験片を用いた。Ａ２合金は標点間に母材と溶
接金属両方を含む溶接継手試験片、Ａ３合金では溶接継
手試験片と試験片が溶接金属のみからなる溶接金属試験
片、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１４合金では溶接金属試験片
を使用した。クリープ試験では、１０００℃、２９．４
ＭＰａの条件で試験を行った。評価の判断は、母材の破
断時間の８０％以上を合格とし、これに達しないものを
クリープ強度不足とした。
【００２７】表４は溶接性および溶接部のクリープ強度
の評価結果である。溶接性試験の〇印は溶接性良好、×
印は溶接性不良を示す。クリープ強度の評価結果では、
〇印を強度十分、×印を強度不足で表し、溶接部の破断
時間の母材に対する比も示した。
の評価結果である。溶接性試験の〇印は溶接性良好、×
印は溶接性不良を示す。クリープ強度の評価結果では、
〇印を強度十分、×印を強度不足で表し、溶接部の破断
時間の母材に対する比も示した。
【００２８】
【表４】
【００２９】表１で、比較例において、成分組成および
溶接割れ感受性指数で本発明の範囲外の値は＊印で示し
た。溶接割れ感受性指数の算出において、含有量の少な
い元素で分析値が検出感度未満となっているものについ
ては、検出感度の値を用いて計算した。表４の評価結果
に示したように、本発明の合金は、溶接性試験において
溶接割れが発生せず溶接性が良好であり、溶接部のクリ
ープ強度は溶接継手、溶接金属とも十分である。これに
対し、比較例の合金は溶接性不良あるいはクリープ強度
不足である。
溶接割れ感受性指数で本発明の範囲外の値は＊印で示し
た。溶接割れ感受性指数の算出において、含有量の少な
い元素で分析値が検出感度未満となっているものについ
ては、検出感度の値を用いて計算した。表４の評価結果
に示したように、本発明の合金は、溶接性試験において
溶接割れが発生せず溶接性が良好であり、溶接部のクリ
ープ強度は溶接継手、溶接金属とも十分である。これに
対し、比較例の合金は溶接性不良あるいはクリープ強度
不足である。
【００３０】図１に本発明合金Ａ６のＦＩＳＣＯ試験の
結果を示す。本発明合金Ａ６はクレーター割れのみであ
り、ビード割れは発生していないため、溶接割れ感受性
は低い。図２は比較例の溶接合金Ｂ２のＦＩＳＣＯ試験
の結果であり、著しいビード割れが発生している。図３
に本発明合金Ａ６の肉盛溶接後の液体浸透試験の結果を
示す。本発明合金Ａ６の液体浸透試験では溶接割れは観
察されない。これに対して、比較例の溶接合金Ｂ２の結
果である図４では、著しい溶接高温割れが観察される。
図５は本発明合金Ａ１の溶接継手の曲げ試験の結果であ
り、この合金の溶接継手は１８０°まで曲げることがで
き、溶接性は優れている。図６に示した比較合金Ｂ１３
の溶接継手の曲げ試験では、溶接継手は１８０°まで曲
がることなく溶接部で破断した。図７は本発明合金Ａ１
の溶接金属のミクロ組織試験の結果であり、割れは観察
されない。これに対して、図８に示した比較合金Ｂ４の
結果では、溶接金属の粒界部に著しい割れが認められ
る。
結果を示す。本発明合金Ａ６はクレーター割れのみであ
り、ビード割れは発生していないため、溶接割れ感受性
は低い。図２は比較例の溶接合金Ｂ２のＦＩＳＣＯ試験
の結果であり、著しいビード割れが発生している。図３
に本発明合金Ａ６の肉盛溶接後の液体浸透試験の結果を
示す。本発明合金Ａ６の液体浸透試験では溶接割れは観
察されない。これに対して、比較例の溶接合金Ｂ２の結
果である図４では、著しい溶接高温割れが観察される。
図５は本発明合金Ａ１の溶接継手の曲げ試験の結果であ
り、この合金の溶接継手は１８０°まで曲げることがで
き、溶接性は優れている。図６に示した比較合金Ｂ１３
の溶接継手の曲げ試験では、溶接継手は１８０°まで曲
がることなく溶接部で破断した。図７は本発明合金Ａ１
の溶接金属のミクロ組織試験の結果であり、割れは観察
されない。これに対して、図８に示した比較合金Ｂ４の
結果では、溶接金属の粒界部に著しい割れが認められ
る。
【００３１】溶接性が不良であった表４の比較例Ｂ１〜
Ｂ１３は、表１に示すように、溶接割れ感受性の指標で
ある１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙの値が０．３％を
越えている。さらに、Ｂ１は溶接高温割れを抑えるＴｉ
の量が０．００２％と低く、Ｂ２は溶接割れ感受性を高
めるＺｒが０．０４１％と高い。Ｂ３はＴｉの量が０．
２％と高く、Ｂ９はＺｒの量が０．０４％と高く、溶接
割れを起こしている。Ｂ１〜Ｂ１３の合金については、
溶接性が劣り、溶接割れが発生したため、溶接部のクリ
ープ強度評価ができなかった。
Ｂ１３は、表１に示すように、溶接割れ感受性の指標で
ある１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙの値が０．３％を
越えている。さらに、Ｂ１は溶接高温割れを抑えるＴｉ
の量が０．００２％と低く、Ｂ２は溶接割れ感受性を高
めるＺｒが０．０４１％と高い。Ｂ３はＴｉの量が０．
２％と高く、Ｂ９はＺｒの量が０．０４％と高く、溶接
割れを起こしている。Ｂ１〜Ｂ１３の合金については、
溶接性が劣り、溶接割れが発生したため、溶接部のクリ
ープ強度評価ができなかった。
【００３２】比較例のＢ１４およびＢ１５については、
溶接割れ感受性の指標である１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ
＋２Ｙの値が０．３％以下であり、溶接高温割れも発生
しなかった。Ｂ１４は溶接性は良好であったが、Ｂ量が
０．０００２％と低く、クリープ強度を高めるＺｒ量も
低めであることから、クリープ試験における溶接部の破
断時間の母材に対する比が０．６８と低下した。
溶接割れ感受性の指標である１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ
＋２Ｙの値が０．３％以下であり、溶接高温割れも発生
しなかった。Ｂ１４は溶接性は良好であったが、Ｂ量が
０．０００２％と低く、クリープ強度を高めるＺｒ量も
低めであることから、クリープ試験における溶接部の破
断時間の母材に対する比が０．６８と低下した。
【００３３】
【発明の効果】本発明のＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用
溶加材は、特公平５−４７６１２で発明したＮｉ−Ｃｒ
−Ｗ系超耐熱合金のうち、Ｃｒ量１７〜２０％、Ｗ量２
０〜２３％の母材合金に対して、溶接ワイヤーに加工が
可能で溶接性に優れ、かつ母材に匹敵する優れた高温ク
リープ強度を有する溶接部を作製することを可能とす
る。従って、１０００℃付近の高温で使用される溶接構
造物に適用される。
溶加材は、特公平５−４７６１２で発明したＮｉ−Ｃｒ
−Ｗ系超耐熱合金のうち、Ｃｒ量１７〜２０％、Ｗ量２
０〜２３％の母材合金に対して、溶接ワイヤーに加工が
可能で溶接性に優れ、かつ母材に匹敵する優れた高温ク
リープ強度を有する溶接部を作製することを可能とす
る。従って、１０００℃付近の高温で使用される溶接構
造物に適用される。
【図１】本発明合金Ａ６のＦＩＳＣＯ試験の結果であ
る。
る。
【図２】比較合金Ｂ２のＦＩＳＯＯ試験の結果である。
【図３】本発明合金Ａ６の肉盛溶接後の液体浸透試験の
結果である。
結果である。
【図４】比較合金Ｂ２の肉盛溶接後の液体浸透試験の結
果である。
果である。
【図５】本発明合金Ａ１の溶接継手の曲げ試験の結果で
ある。
ある。
【図６】比較合金Ｂ１３の溶接継手の曲げ試験の結果で
ある。
ある。
【図７】本発明合金Ａ１の溶接金属のミクロ組織試験の
結果である。
結果である。
【図８】比較合金Ｂ４の溶接金属のミクロ組織試験の結
果である。
果である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 宏和 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 中島 甫 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 新藤 雅美 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 斎藤 貞一郎 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内 (72)発明者 高津 玉男 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０５％以下 Ｍｎ：０．１％以下 Ｓｉ：０．１％以下 （ただし、Ｍｎ＋Ｓｉ＝０．１％以下） Ｃｒ：１７〜２０％ Ｗ ：２０〜２３％ （ただし、Ｃｒ＋Ｗ＝３９〜４３％） Ｔｉ：０．０２〜０．１％ Ｚｒ：０．０３％以下 Ｙ ：０．０１５％以下 Ｂ ：０．０００３〜０．０１％ Ａｌ：０．１％以下 Ｍｇ：０．０５％以下 Ｎｂ：０．０６％以下 （ただし、１０Ｚｒ＋１０Ｂ＋５Ｎｂ＋２Ｙ＝０．３％
以下）を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からな
る組成（以上、質量％）を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金
の溶接用溶加材。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP14211699A JP4395583B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材 |
| US09/714,981 US6521060B1 (en) | 1999-05-21 | 2000-11-20 | Filler metal for use in welding of Ni-Cr-W alloys |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14211699A JP4395583B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材 |
| US09/714,981 US6521060B1 (en) | 1999-05-21 | 2000-11-20 | Filler metal for use in welding of Ni-Cr-W alloys |
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|---|---|
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ID=26474222
Family Applications (1)
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| JP14211699A Expired - Fee Related JP4395583B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4395583B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101197990B1 (ko) | 2010-11-12 | 2012-11-05 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 용접용 Ｎｉ기 합금 솔리드 와이어 |
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|---|---|---|---|---|
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| US8669491B2 (en) | 2006-02-16 | 2014-03-11 | Ravi Menon | Hard-facing alloys having improved crack resistance |
| US20100101780A1 (en) * | 2006-02-16 | 2010-04-29 | Michael Drew Ballew | Process of applying hard-facing alloys having improved crack resistance and tools manufactured therefrom |
| US8765052B2 (en) | 2012-03-27 | 2014-07-01 | Stoody Company | Abrasion and corrosion resistant alloy and hardfacing/cladding applications |
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1999
- 1999-05-21 JP JP14211699A patent/JP4395583B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-11-20 US US09/714,981 patent/US6521060B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2283742C1 (ru) * | 2005-03-24 | 2006-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Припой на основе никеля |
| KR101197990B1 (ko) | 2010-11-12 | 2012-11-05 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 용접용 Ｎｉ기 합금 솔리드 와이어 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6521060B1 (en) | 2003-02-18 |
| JP4395583B2 (ja) | 2010-01-13 |
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