JPH0195896A - 溶接肉盛用複合溶接材 - Google Patents

溶接肉盛用複合溶接材

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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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JP
Japan
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metal
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weld
sand
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Application number
JP25178787A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Ishii
利明 石井
Takeshi Shinozaki
斌 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni 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。

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。
〔従来の技術〕
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%。
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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。
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。
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。
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。
〔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。
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。
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。
/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。
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。
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。
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。
〔実施例〕
(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。
(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%。
(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%。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP25178787A 1987-10-06 1987-10-06 溶接肉盛用複合溶接材 Pending JPH0195896A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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