JPH0195896A - 溶接肉盛用複合溶接材 - Google Patents
溶接肉盛用複合溶接材Info
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- JPH0195896A JPH0195896A JP25178787A JP25178787A JPH0195896A JP H0195896 A JPH0195896 A JP H0195896A JP 25178787 A JP25178787 A JP 25178787A JP 25178787 A JP25178787 A JP 25178787A JP H0195896 A JPH0195896 A JP H0195896A
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- Japan
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- metal
- layer
- weld
- sand
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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°C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
- B23K35/304—Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (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。
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、スラリー輸送管、粉体送風機等の摩耗部材の
表面を保護するための溶接肉盛用複合溶接材に関する。
表面を保護するための溶接肉盛用複合溶接材に関する。
スラリー輸送装置や粉体送風機等の構成部材としては、
高Cr鋳鉄等が使用されているが、その表面を、粉体・
粒子の衝突や摺接等による摩耗から保護するための表面
改質法として、それらの部材の表面に13Cr鋼などの
硬質金属からなる溶接肉盛層を形成することは公知であ
る。近時は、その溶接肉盛材料として、金属とセラミッ
ク粒子の混合物を使用し、プラズマ粉体溶接法やTIG
溶接法等により、金属マトリックスにセラミック粒子が
分散相として混在している複合組織を有する肉盛層を形
成することも行われている。その溶接肉盛材として、ス
テライト合金(Cr:28〜30%。
高Cr鋳鉄等が使用されているが、その表面を、粉体・
粒子の衝突や摺接等による摩耗から保護するための表面
改質法として、それらの部材の表面に13Cr鋼などの
硬質金属からなる溶接肉盛層を形成することは公知であ
る。近時は、その溶接肉盛材料として、金属とセラミッ
ク粒子の混合物を使用し、プラズマ粉体溶接法やTIG
溶接法等により、金属マトリックスにセラミック粒子が
分散相として混在している複合組織を有する肉盛層を形
成することも行われている。その溶接肉盛材として、ス
テライト合金(Cr:28〜30%。
W:4〜12%、 C: 0.5〜2.5%、Fe:
2〜3%、Co:Baff1)等の金属粉末と、炭化物
系、酸化物系または窒化物系等のセラミック粉末との混
合物からなるものが使用されている。
2〜3%、Co:Baff1)等の金属粉末と、炭化物
系、酸化物系または窒化物系等のセラミック粉末との混
合物からなるものが使用されている。
金属とセラミック粒子との混合物を溶接材料とする肉盛
溶接において最も問題となるのは、部材表面に形成され
る肉盛ビードがその溶融状態から冷却凝固する過程で熱
応力によるクラックを生し易いということである。肉盛
層にクランクが発生したのでは、部材表面保護層として
の機能が著しく損なわれ、実機使用時にうける機械的・
熱的衝撃による剥離・損傷を早める原因ともなる。
溶接において最も問題となるのは、部材表面に形成され
る肉盛ビードがその溶融状態から冷却凝固する過程で熱
応力によるクラックを生し易いということである。肉盛
層にクランクが発生したのでは、部材表面保護層として
の機能が著しく損なわれ、実機使用時にうける機械的・
熱的衝撃による剥離・損傷を早める原因ともなる。
上記肉盛ビードのクランクの発生は、マトリノクス金属
分に対するセラミック粒子の混合割合を少なくすること
によりある程度の防止は可能であるが、セラミック粒子
の混合割合を少なくすると、それだけ肉盛層の硬度が低
下し、必要な摩耗抵抗性を得ることが困難となる。別法
として、部材を800〜900℃の高温に保持された炉
内に設置し、炉外から溶接肉盛を施工することにより、
肉盛ビードの凝固過程における熱応力を緩和する方法が
ある。しかし、この方法では作業性や能率が著しく悪く
、熱的コストが極めて高くつく。しかも、形成された肉
盛層はブローホールなどの欠陥を伴うことが多い。
分に対するセラミック粒子の混合割合を少なくすること
によりある程度の防止は可能であるが、セラミック粒子
の混合割合を少なくすると、それだけ肉盛層の硬度が低
下し、必要な摩耗抵抗性を得ることが困難となる。別法
として、部材を800〜900℃の高温に保持された炉
内に設置し、炉外から溶接肉盛を施工することにより、
肉盛ビードの凝固過程における熱応力を緩和する方法が
ある。しかし、この方法では作業性や能率が著しく悪く
、熱的コストが極めて高くつく。しかも、形成された肉
盛層はブローホールなどの欠陥を伴うことが多い。
また、肉盛層の金属マトリックスの強度が低いため、肉
盛層表面にスラリー等の微粉流体が高速衝突する使用環
境では、金属マトリックスが塑性変形して分散相である
セラミック粒子の脱落を招き、所謂アブレーション摩耗
に対する抵抗性に問題がある。この摩耗を防止するには
、金属マトリックスを、その溶接性を損なわずにより強
固なものとすることが必要である。
盛層表面にスラリー等の微粉流体が高速衝突する使用環
境では、金属マトリックスが塑性変形して分散相である
セラミック粒子の脱落を招き、所謂アブレーション摩耗
に対する抵抗性に問題がある。この摩耗を防止するには
、金属マトリックスを、その溶接性を損なわずにより強
固なものとすることが必要である。
本発明は、上記に鑑み、溶接肉盛施工時の肉盛ビードの
クランクを生じさせず、しかも従来材に比べ、各種の摩
耗環境に対してより高い摩耗抵抗性を有する肉盛層を形
成するための改良された溶接肉盛材料を提供するもので
ある。
クランクを生じさせず、しかも従来材に比べ、各種の摩
耗環境に対してより高い摩耗抵抗性を有する肉盛層を形
成するための改良された溶接肉盛材料を提供するもので
ある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の溶
接肉盛材料は、マトリックスとなる金属と分散相となる
セラミック粉末とからなる複合溶接材料において、マト
リックスとなる金属は、時効強化特性を有する金属であ
り、セラミック粒子は炭化物系セラミック粉末であるこ
とを特徴としている。
接肉盛材料は、マトリックスとなる金属と分散相となる
セラミック粉末とからなる複合溶接材料において、マト
リックスとなる金属は、時効強化特性を有する金属であ
り、セラミック粒子は炭化物系セラミック粉末であるこ
とを特徴としている。
本発明の溶接肉盛材料において、マトリックスとなる時
効強化特性を有する金属の好ましい例として、 (A) Cr : 40〜50%、 N i : 4
5〜55%、Mo:2〜3%、v:1%以下、C:0.
1%以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、 (所望
により、W:4%以下、Nb:5%以下、Ti:3%以
下。
効強化特性を有する金属の好ましい例として、 (A) Cr : 40〜50%、 N i : 4
5〜55%、Mo:2〜3%、v:1%以下、C:0.
1%以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、 (所望
により、W:4%以下、Nb:5%以下、Ti:3%以
下。
Aβ:3%以下の群から選ばれる1種または2種以上の
元素を含む)、 (B)Cr:17〜21%、Ni:50〜55%、Nb
:4〜6%、Mo:2〜4%、Ti:1.5%以下。
元素を含む)、 (B)Cr:17〜21%、Ni:50〜55%、Nb
:4〜6%、Mo:2〜4%、Ti:1.5%以下。
/l:1%以下、C:1%以下、5il1%以下。
Mn:1%以下、 (所望により、Cur1%以下を含
む)、 (C)C: 1%以下、5il1%以下、Mn:1%以
下、Ni:3〜8%、 Cr : 15〜18%、Cu
:3〜5%、Nb:0.5%以下、AlO,5〜1.5
%、残部Fe。
む)、 (C)C: 1%以下、5il1%以下、Mn:1%以
下、Ni:3〜8%、 Cr : 15〜18%、Cu
:3〜5%、Nb:0.5%以下、AlO,5〜1.5
%、残部Fe。
等が挙げられる。
他方、金属分に配合される炭化物系セラミック粉末とし
ては、炭化クロム(Cracz+ Cr7C3等)、
炭化ニオブ(NbC)、炭化タングステン(WC)、炭
化チタン(T i C)、炭化珪素(S i C)等が
好ましく用いられる。セラミック粒子の粒径は特に限定
しないが、その分散強化作用を効果的に発揮させるため
に、粒径50〜200μmの範囲のものが好ましく使用
される。また、金属分に対するセラミック粉末の配合割
合は、部材の用途および要求される摩耗抵抗性に応じて
、20〜80重量%の広い範囲内で決定することができ
る。20重量%を下限とするのは、セラミック粒子の分
散強化作用による摩耗抵抗改善効果を確保するためであ
り、その配合割合を高める程、肉盛層の硬度・耐摩耗性
が向上する。80重量%を上限とするのは、それを越え
ると、粒子結合金属であるマトリックス金属の相対的減
少により、肉盛層の靭性が低下し、実機使用時の衝撃に
よるクランク発生傾向の増加をみるからである。
ては、炭化クロム(Cracz+ Cr7C3等)、
炭化ニオブ(NbC)、炭化タングステン(WC)、炭
化チタン(T i C)、炭化珪素(S i C)等が
好ましく用いられる。セラミック粒子の粒径は特に限定
しないが、その分散強化作用を効果的に発揮させるため
に、粒径50〜200μmの範囲のものが好ましく使用
される。また、金属分に対するセラミック粉末の配合割
合は、部材の用途および要求される摩耗抵抗性に応じて
、20〜80重量%の広い範囲内で決定することができ
る。20重量%を下限とするのは、セラミック粒子の分
散強化作用による摩耗抵抗改善効果を確保するためであ
り、その配合割合を高める程、肉盛層の硬度・耐摩耗性
が向上する。80重量%を上限とするのは、それを越え
ると、粒子結合金属であるマトリックス金属の相対的減
少により、肉盛層の靭性が低下し、実機使用時の衝撃に
よるクランク発生傾向の増加をみるからである。
本発明の溶接肉盛材を用いて形成される肉盛ビードは、
溶融状態から凝固する過程において、十分な延性を有す
るので、比較的多重のセラミック粒子を含む肉盛層を形
成する場合にも、クラックを生じることがない。
溶融状態から凝固する過程において、十分な延性を有す
るので、比較的多重のセラミック粒子を含む肉盛層を形
成する場合にも、クラックを生じることがない。
また、所定の層厚を有する溶接肉盛層を形成したのち、
時効処理を施すことにより、金属マトリックスが硬化し
、そのマトリックスと分散相であるセラミック粒子との
複合効果により、高度の摩耗抵抗性を有する肉盛層とな
る。むろん、その時効処理は、マトリックス金属の材質
に応じた処理条件に従って行われる。例えば、 前記Aのマトリックス金属の場合は、700〜800℃
に適当時間(約10〜50Hr)保持したのち空冷し、
またBのマトリックス金属の場合は、700〜760℃
に適当時間(約5〜15Hr)保持し、ついで580〜
650℃に適当時間(約5〜10Hr)保持したのち、
空冷することにより、 またCのマトリックス金属の場合には、450〜550
℃に適当時間(約0.5〜2Hr)保持したのち空冷す
ることにより達成される。
時効処理を施すことにより、金属マトリックスが硬化し
、そのマトリックスと分散相であるセラミック粒子との
複合効果により、高度の摩耗抵抗性を有する肉盛層とな
る。むろん、その時効処理は、マトリックス金属の材質
に応じた処理条件に従って行われる。例えば、 前記Aのマトリックス金属の場合は、700〜800℃
に適当時間(約10〜50Hr)保持したのち空冷し、
またBのマトリックス金属の場合は、700〜760℃
に適当時間(約5〜15Hr)保持し、ついで580〜
650℃に適当時間(約5〜10Hr)保持したのち、
空冷することにより、 またCのマトリックス金属の場合には、450〜550
℃に適当時間(約0.5〜2Hr)保持したのち空冷す
ることにより達成される。
(1)供試材の調製
金属部材表面にプラズマ粉体溶接肉盛法により、肉盛ビ
ードを多層盛りして、下記2種の溶接肉盛層を有する供
試材(隘1および隘2)を得た。肉盛層厚はいずれも、
25m+wである。供試材隘1は発明例であり、溶接肉
盛施工後、730℃X50Hrの時効処理を行った。1
1kL2は比較例である。また、他の比較例として、溶
接肉盛層を有しない高Cr鋳鉄からなる供試材阻3を準
備した。
ードを多層盛りして、下記2種の溶接肉盛層を有する供
試材(隘1および隘2)を得た。肉盛層厚はいずれも、
25m+wである。供試材隘1は発明例であり、溶接肉
盛施工後、730℃X50Hrの時効処理を行った。1
1kL2は比較例である。また、他の比較例として、溶
接肉盛層を有しない高Cr鋳鉄からなる供試材阻3を準
備した。
(i)供試材隘1 (発明例)
マトリックス金属:
50Cr −5ON i合金(Cr:48%、Nb:1
.8%、Ni:Ba1) セラミック粒子: 炭化クロム(平均粒径: 100μm)、配合割合50
重量%。
.8%、Ni:Ba1) セラミック粒子: 炭化クロム(平均粒径: 100μm)、配合割合50
重量%。
(ii )供試材N12 (比較例)
マトリックス金属:
Co基合金(Cr:28%、W:4%、Fe:2%、C
o:BaJ) セラミック粒子: 炭化クロム(平均粒径:100μm)、配合割合50重
量%。
o:BaJ) セラミック粒子: 炭化クロム(平均粒径:100μm)、配合割合50重
量%。
(iii )供試材階3(比較例)
高Cr鋳鉄部材(C:2%、Si:0.6%、Mn:1
%、Cr:28%、Fe:Bal1)(II)サンドエ
ロージョン試験 上記各供試材Nal〜3から試験片(50” X 50
Lx10t、 m)を調製し、第1図に示すサンドエロ
ージョン試験を行う。図中、(2)はサンドホッパー、
(6)はキャリヤガス圧送管、(8)はサンド吹付はノ
ズル、(9)は試験片固定台であり、これらはチャンバ
(11)内に設置されている。試験片固定台(9)は傾
動可能であり、該固定台(9)上に固定された試験片(
A)は、サンド吹付はノズル(8)のサンド吹付は方向
に対し所定の角度だけ傾斜している。
%、Cr:28%、Fe:Bal1)(II)サンドエ
ロージョン試験 上記各供試材Nal〜3から試験片(50” X 50
Lx10t、 m)を調製し、第1図に示すサンドエロ
ージョン試験を行う。図中、(2)はサンドホッパー、
(6)はキャリヤガス圧送管、(8)はサンド吹付はノ
ズル、(9)は試験片固定台であり、これらはチャンバ
(11)内に設置されている。試験片固定台(9)は傾
動可能であり、該固定台(9)上に固定された試験片(
A)は、サンド吹付はノズル(8)のサンド吹付は方向
に対し所定の角度だけ傾斜している。
また、チャンバ(11)内のサンドホッパー(2)には
チャンバ外部のホッパー(1)からサンド(S)が供給
されるようになっている。なお、(4) (5)はサン
ドの温度調節用ヒータ、(7)はキャリヤガス温度調節
用ヒータ、(10)は試験片温度調節用ヒータである。
チャンバ外部のホッパー(1)からサンド(S)が供給
されるようになっている。なお、(4) (5)はサン
ドの温度調節用ヒータ、(7)はキャリヤガス温度調節
用ヒータ、(10)は試験片温度調節用ヒータである。
上記サンドエロージョン試験装置において、ホッパー(
2)からサンドパイプ(3)を介して供給されるサンド
(S)を、キャリヤガス圧送管(6)を介して圧送され
るキャリヤガスにより、孔径48鶴のノズル(8)から
試験片固定台(9)の傾斜固定された試験片(A)に吹
付ける。サンドは#35〜150のけい砂を使用し、サ
ンド吹付は圧力は5 kg / ctA、1回当たりの
サンド吹付は量は5 kgとし、サンド吹付けによる試
験片表面の最大摩耗深さを測定して耐摩耗性を評価した
(試験温度:常温)。測定結果を第1表に示す。
2)からサンドパイプ(3)を介して供給されるサンド
(S)を、キャリヤガス圧送管(6)を介して圧送され
るキャリヤガスにより、孔径48鶴のノズル(8)から
試験片固定台(9)の傾斜固定された試験片(A)に吹
付ける。サンドは#35〜150のけい砂を使用し、サ
ンド吹付は圧力は5 kg / ctA、1回当たりの
サンド吹付は量は5 kgとし、サンド吹付けによる試
験片表面の最大摩耗深さを測定して耐摩耗性を評価した
(試験温度:常温)。測定結果を第1表に示す。
第 1 表
上記試験結果から明らかなように、発明例の摩耗量は従
来の耐摩耗金属材料である。高Cr鋳鉄や、Co基合金
をマトリックス金属とする複合溶接肉盛材に比し、格段
にすぐれた摩耗抵抗性を有していることがわかる。
来の耐摩耗金属材料である。高Cr鋳鉄や、Co基合金
をマトリックス金属とする複合溶接肉盛材に比し、格段
にすぐれた摩耗抵抗性を有していることがわかる。
スallλ
実施例1の供試材11hl(発明例)と阻2(比較例)
とについて、それぞれの溶接肉盛材のセラミック粒子配
合量を、60%、70%および80%とした以外は、実
施例1の供試材調製と同じ条件に従って溶接肉盛材料を
調製し、プラズマ粉体溶接法による肉盛溶接を行った。
とについて、それぞれの溶接肉盛材のセラミック粒子配
合量を、60%、70%および80%とした以外は、実
施例1の供試材調製と同じ条件に従って溶接肉盛材料を
調製し、プラズマ粉体溶接法による肉盛溶接を行った。
その結果、供試材隘2 (比較例)については、セラミ
ック配合量が60%、70%および80%のすべてにお
いて肉盛層にブローホールおよびクラックが発生したの
に対し、供試材隘1(発明例)では、セラミック粒子配
合割合が60%、70%および80%のいずれの場合も
、クランクの発生はなく、極めて良好な溶接施工性のも
とに健全な溶接肉盛層を形成することができた。
ック配合量が60%、70%および80%のすべてにお
いて肉盛層にブローホールおよびクラックが発生したの
に対し、供試材隘1(発明例)では、セラミック粒子配
合割合が60%、70%および80%のいずれの場合も
、クランクの発生はなく、極めて良好な溶接施工性のも
とに健全な溶接肉盛層を形成することができた。
本発明の溶接肉盛材料を使用することにより、肉盛ビー
ドにクランク等を生じさせることなく、健全な複合溶接
肉盛層を形成することができる。
ドにクランク等を生じさせることなく、健全な複合溶接
肉盛層を形成することができる。
その溶接施工においては、肉盛ビードの熱応力緩和のた
めの高温での炉中溶接等の煩雑かつ困難な作業を必要と
せず、かつセラミック粒子配合割合の高い複合肉盛層を
形成することができるので、溶接能率の向上、溶接コス
トの低減、および溶接肉盛層品質の向上環の諸効果が得
られる。
めの高温での炉中溶接等の煩雑かつ困難な作業を必要と
せず、かつセラミック粒子配合割合の高い複合肉盛層を
形成することができるので、溶接能率の向上、溶接コス
トの低減、および溶接肉盛層品質の向上環の諸効果が得
られる。
第1図はサンドエロージョン試験装置説明図である。
2:サンドホソパー、6:キャリヤガス圧送管、9:試
験片固定台、A:試験片、S:サンド。
験片固定台、A:試験片、S:サンド。
Claims (1)
- (1)マトリックスとなる時効強化特性を有する金属の
粉末と、分散相となる炭化物系セラミック粉末とからな
り、該セラミック粉末の混合割合は20〜80重量%で
ある溶接肉盛用複合溶接材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25178787A JPH0195896A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25178787A JPH0195896A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195896A true JPH0195896A (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=17227926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25178787A Pending JPH0195896A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 溶接肉盛用複合溶接材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0195896A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04220197A (ja) * | 1990-02-08 | 1992-08-11 | Baker Hughes Inc | アースボーリングビットの摩擦支持面上に施される炭化チタン改質ハードフェーシング |
| JPH071181A (ja) * | 1993-06-15 | 1995-01-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 耐摩耗材料および該耐摩耗材料を用いた耐摩耗層 |
| CN102909485A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-02-06 | 海门市威菱焊材制造有限公司 | 高铬铸铁药芯焊丝 |
| CN109249149A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-22 | 湖南德润有色焊材科技股份有限公司 | 一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25178787A patent/JPH0195896A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04220197A (ja) * | 1990-02-08 | 1992-08-11 | Baker Hughes Inc | アースボーリングビットの摩擦支持面上に施される炭化チタン改質ハードフェーシング |
| JPH071181A (ja) * | 1993-06-15 | 1995-01-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 耐摩耗材料および該耐摩耗材料を用いた耐摩耗層 |
| CN102909485A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-02-06 | 海门市威菱焊材制造有限公司 | 高铬铸铁药芯焊丝 |
| CN109249149A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-22 | 湖南德润有色焊材科技股份有限公司 | 一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法 |
| CN109249149B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-05-07 | 湖南德润有色焊材科技股份有限公司 | 一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法 |
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