JPH02165896A - 溶接肉盛用複合粉末溶接材 - Google Patents
溶接肉盛用複合粉末溶接材Info
- Publication number
- JPH02165896A JPH02165896A JP29347089A JP29347089A JPH02165896A JP H02165896 A JPH02165896 A JP H02165896A JP 29347089 A JP29347089 A JP 29347089A JP 29347089 A JP29347089 A JP 29347089A JP H02165896 A JPH02165896 A JP H02165896A
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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、鋼材加熱炉の炉床金物等の高温用部材の表面
に、耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗性にすぐれた肉盛層を形
成するための金属粉末とセラミック粉末とからなる複合
粉末溶接材に関する。
に、耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗性にすぐれた肉盛層を形
成するための金属粉末とセラミック粉末とからなる複合
粉末溶接材に関する。
耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗用材料として、例えば、２５
Ｃｒ −２ＯＮ ｉ −Ｆ ｅ、 ２５Ｃｒ −３５Ｎ
ｉ −Ｆｅ、 ２８Ｃｒ−２ＯＮｉ−２０Ｃｏ−４Ｗ
−Ｆｅ、または３０Ｃｒ−２ＯＮｉ−４０Ｇｏ−２Ｍｏ
−Ｆｅ等の耐熱鋼が賞月されている。これらの耐熱鋼製
部材は、約１１００°Ｃ付近までの温度において優れた
耐久性を示す。
Ｃｒ −２ＯＮ ｉ −Ｆ ｅ、 ２５Ｃｒ −３５Ｎ
ｉ −Ｆｅ、 ２８Ｃｒ−２ＯＮｉ−２０Ｃｏ−４Ｗ
−Ｆｅ、または３０Ｃｒ−２ＯＮｉ−４０Ｇｏ−２Ｍｏ
−Ｆｅ等の耐熱鋼が賞月されている。これらの耐熱鋼製
部材は、約１１００°Ｃ付近までの温度において優れた
耐久性を示す。
しかしながら、上記耐熱鋼は、スラブ加熱炉の炉床金物
（スキッドレール、スキッドボタン等）のように、１１
００°Ｃを越え、１２００〜１３００°Ｃの高温酸化雰
囲気に曝され、かつ重量物であるスラブの荷重と、スラ
ブによる摩耗とが加わる条件下に使用される部材として
は、必ずしも十分でなく、表面の損耗・劣化が進み易い
。このような部材の損耗・劣化は、これに当接する被加
熱鋼材の表面品質を損なう原因となり、またそれを防止
するには炉床部材の早期の取替・修復作業を必要とする
等、炉操業の安定・円滑性を阻害する。このため、上記
の高温用材料として、１２００°Ｃを越える高温環境下
で、よりすぐれた耐圧縮強度、耐酸化性および耐摩耗性
等を保証し得る新たな材料の開発が強く要請されている
。
（スキッドレール、スキッドボタン等）のように、１１
００°Ｃを越え、１２００〜１３００°Ｃの高温酸化雰
囲気に曝され、かつ重量物であるスラブの荷重と、スラ
ブによる摩耗とが加わる条件下に使用される部材として
は、必ずしも十分でなく、表面の損耗・劣化が進み易い
。このような部材の損耗・劣化は、これに当接する被加
熱鋼材の表面品質を損なう原因となり、またそれを防止
するには炉床部材の早期の取替・修復作業を必要とする
等、炉操業の安定・円滑性を阻害する。このため、上記
の高温用材料として、１２００°Ｃを越える高温環境下
で、よりすぐれた耐圧縮強度、耐酸化性および耐摩耗性
等を保証し得る新たな材料の開発が強く要請されている
。
（課題を解決するための手段および作用）本発明は、上
記高温用部材の表面保護層として、高温域における改良
された耐圧縮強度、耐酸化性、および耐摩耗性等を有す
る肉盛層を形成するための溶接材を提供するものである
。
記高温用部材の表面保護層として、高温域における改良
された耐圧縮強度、耐酸化性、および耐摩耗性等を有す
る肉盛層を形成するための溶接材を提供するものである
。
本発明に係る溶接肉盛用複合粉末溶接材は、金属粉末と
、炭化物系セラミック粉末との混合粉末であって、 金属粉末は、Ｃｏ ： ２０．０〜６０．０％、残部
は実質的にＣｒからなる成分組成を有し、 混合粉末に占める炭化物系セラミック粉末の配合量は３
０〜７０％であり、 混合粉末の粒度は５０〜２５０メツシュであること、を
特徴としている。
、炭化物系セラミック粉末との混合粉末であって、 金属粉末は、Ｃｏ ： ２０．０〜６０．０％、残部
は実質的にＣｒからなる成分組成を有し、 混合粉末に占める炭化物系セラミック粉末の配合量は３
０〜７０％であり、 混合粉末の粒度は５０〜２５０メツシュであること、を
特徴としている。
なお、金属粉末の成分組成を示す％、およびセラミック
粉末の配合量を示す％は、いずれも重量％である。
粉末の配合量を示す％は、いずれも重量％である。
本発明の肉盛用溶接材は粉末体であるので、肉盛層の形
成には、プラズマ溶接法が適用される。
成には、プラズマ溶接法が適用される。
本発明の複合粉末溶接材を用いてプラズマ溶接により単
層または多層盛りを行って形成される肉盛層は、所定成
分組成の合金マトリックスと、そのマトリックス中に分
散相として混在するセラミック粒子とからなる複合組織
を有する。
層または多層盛りを行って形成される肉盛層は、所定成
分組成の合金マトリックスと、そのマトリックス中に分
散相として混在するセラミック粒子とからなる複合組織
を有する。
その肉盛層は、後記実施例にも示すように、従来の耐熱
鋼に比し、１２００°Ｃ以上の高温域における耐圧縮強
度や耐酸化性にすぐれており、また硬度が高く、良好な
耐摩耗性を備えている。しかも、肉盛層と基材表面との
界面は、肉盛溶接時に供給される十分な量の溶接熱によ
り強固な融着結合関係を形成しており、１２００°Ｃの
高温域においても、高い接着強度を失うことがない。
鋼に比し、１２００°Ｃ以上の高温域における耐圧縮強
度や耐酸化性にすぐれており、また硬度が高く、良好な
耐摩耗性を備えている。しかも、肉盛層と基材表面との
界面は、肉盛溶接時に供給される十分な量の溶接熱によ
り強固な融着結合関係を形成しており、１２００°Ｃの
高温域においても、高い接着強度を失うことがない。
本発明に係る複合粉末溶接材の金属粉末の成分組成限定
理由は次のとおりである。
理由は次のとおりである。
Ｃｏ ： ２０．０〜６０．０％
Ｃｏは高温圧縮強度を高める元素であり、Ｃ。
Ｃｒ系合金において、２０．０％以上を占めることによ
り顕著な効果が奏せられる。含有量の増加に伴ってその
効果は強められるが、６０．０％を越えると、マトリッ
クス金属の融点の低下等により却って高温強度の低下を
みる。よって、６０．０％を上限とする。
り顕著な効果が奏せられる。含有量の増加に伴ってその
効果は強められるが、６０．０％を越えると、マトリッ
クス金属の融点の低下等により却って高温強度の低下を
みる。よって、６０．０％を上限とする。
Ｃｒ：残部
Ｃｒは耐酸化性を付与する元素であり、Ｃｏ−Ｃｒ系合
金の基本成分として、４０．０〜８０．０％を占める。
金の基本成分として、４０．０〜８０．０％を占める。
なお、Ｃｒ含有量が多くなると、マトリックス金、属の
σ脆化とそれに伴う溶接性の悪化、特に割れ発生傾向が
大きくなるが、８０．０％を越えない範囲内であればそ
のような不都合は実質的に回避される。
σ脆化とそれに伴う溶接性の悪化、特に割れ発生傾向が
大きくなるが、８０．０％を越えない範囲内であればそ
のような不都合は実質的に回避される。
上記金属粉末に配合されるセラミック粉末は、金属マト
リックスに分散相粒子として混在し肉盛層の耐熱性、高
温圧縮強度等を高める。セラミック粒子は、それ自身、
硬度’（Ｈｖ）：約１５００以上と極めて硬質であるの
で、マトリックス中に分散することにより、肉盛層に卓
抜した摩耗抵抗性をもたらす。セラミック粉末を炭化物
系（炭化クロムＣｒｆｆＣ２，炭化珪素ＳｉＣ，炭化チ
タ７Ｔ ｉ Ｃ。
リックスに分散相粒子として混在し肉盛層の耐熱性、高
温圧縮強度等を高める。セラミック粒子は、それ自身、
硬度’（Ｈｖ）：約１５００以上と極めて硬質であるの
で、マトリックス中に分散することにより、肉盛層に卓
抜した摩耗抵抗性をもたらす。セラミック粉末を炭化物
系（炭化クロムＣｒｆｆＣ２，炭化珪素ＳｉＣ，炭化チ
タ７Ｔ ｉ Ｃ。
炭化タングステンｗｃ、ｗ、ｃ等）としたのは、耐熱性
や耐摩耗性等の点で分散相粒子として好ましいからであ
る。
や耐摩耗性等の点で分散相粒子として好ましいからであ
る。
複合粉末混合物におけるセラミック粉末の配合量を３０
％以上とするのは、セラミック粒子の上記分散効果を十
分ならしめるためである。但し、その配合量が７０％を
越えると、溶接性の悪化、肉盛層の靭性および基材との
接着強度の低下等を招くので、７０％を上限とする。
％以上とするのは、セラミック粒子の上記分散効果を十
分ならしめるためである。但し、その配合量が７０％を
越えると、溶接性の悪化、肉盛層の靭性および基材との
接着強度の低下等を招くので、７０％を上限とする。
更に、粉末の粒度を５０メツシュ以上とするのは、粒径
がそれより粗大になると、溶接性が悪くなり、また肉盛
層の高温圧縮強度や基材表面に対する接着強度等の低下
傾向を招くからであり、一方２５０メツシュを上限とす
るのは、それより微細な粒子では、プラズマ肉盛溶接施
工時の粉末のキャリヤー性が悪く、複合粉末溶接材の送
給が不安定となり、健全な肉盛層の形成が困難ないし不
可能となるからである。
がそれより粗大になると、溶接性が悪くなり、また肉盛
層の高温圧縮強度や基材表面に対する接着強度等の低下
傾向を招くからであり、一方２５０メツシュを上限とす
るのは、それより微細な粒子では、プラズマ肉盛溶接施
工時の粉末のキャリヤー性が悪く、複合粉末溶接材の送
給が不安定となり、健全な肉盛層の形成が困難ないし不
可能となるからである。
本発明の複合粉末溶接材による肉盛層を形成する基材の
材質に制限はないが、スラブ加熱炉の炉床金物等のよう
な場合には、従来より使用されている前記の各種耐熱鋼
が好ましく用いられる。
材質に制限はないが、スラブ加熱炉の炉床金物等のよう
な場合には、従来より使用されている前記の各種耐熱鋼
が好ましく用いられる。
第１表に示す粉末を溶接材として、粉末プラズマアーク
溶接（移行アーク溶接）により、耐熱鋼基材（２ＯＮ
ｉ −２５Ｃｒ−Ｆ ｅ、 Ｓ ＵＳ３１０相当）の表
面に肉盛層を形成した。いずれも、肉盛層数は３層であ
り、層厚は１０ｎｏである。
溶接（移行アーク溶接）により、耐熱鋼基材（２ＯＮ
ｉ −２５Ｃｒ−Ｆ ｅ、 Ｓ ＵＳ３１０相当）の表
面に肉盛層を形成した。いずれも、肉盛層数は３層であ
り、層厚は１０ｎｏである。
表中、Ｎｏ、 １〜８は発明例、Ｎ（１１０１〜１０７
は比較例である。各側におけるセラミック粉末は炭化ク
ロム（Ｃｒ：＋Ｃｚ）である。比較例Ｎａ１０１〜１０
７のうち、Ｎα１０１は高ＣＯ系耐熱合金鋼粉未使用（
セラミツ粉末なし）の例、Ｎａ１０２〜Ｎａ１０７はＣ
ｏ−Ｃｒ合金粉末とセラミック粉末の組合せであるが、
Ｎｏ、１０２とＮα１０３はＣｏ−Ｃｒ合金粉末の組成
が本発明の規定からはずれている例（ｋｌｏ’２ ：
Ｃｏ量過剰、Ｃｒ量不足、 ｋ１０３ ｓ Ｃｏ量不足
、Ｃｒ量過剰） 、Ｎｏ、１０４とＮｏ、 １０５はセ
ラミック粉未配合量が本発明の規定からはずれている例
（Ｎα１０４：セラミック粉末量過剰、Ｎα１０５：同
不足）、Ｎα１０６とＮａ１０７は粉末粒径が本発明の
規定からはずれている例（Ｎｏ、１０６ ：粒径粗大、
Ｎｏ、１０７：粒径微小）である。
は比較例である。各側におけるセラミック粉末は炭化ク
ロム（Ｃｒ：＋Ｃｚ）である。比較例Ｎａ１０１〜１０
７のうち、Ｎα１０１は高ＣＯ系耐熱合金鋼粉未使用（
セラミツ粉末なし）の例、Ｎａ１０２〜Ｎａ１０７はＣ
ｏ−Ｃｒ合金粉末とセラミック粉末の組合せであるが、
Ｎｏ、１０２とＮα１０３はＣｏ−Ｃｒ合金粉末の組成
が本発明の規定からはずれている例（ｋｌｏ’２ ：
Ｃｏ量過剰、Ｃｒ量不足、 ｋ１０３ ｓ Ｃｏ量不足
、Ｃｒ量過剰） 、Ｎｏ、１０４とＮｏ、 １０５はセ
ラミック粉未配合量が本発明の規定からはずれている例
（Ｎα１０４：セラミック粉末量過剰、Ｎα１０５：同
不足）、Ｎα１０６とＮａ１０７は粉末粒径が本発明の
規定からはずれている例（Ｎｏ、１０６ ：粒径粗大、
Ｎｏ、１０７：粒径微小）である。
（Ｉ）溶接条件
（１）電圧：３５■、電流：１２ＯＡ
（２）作動ガス：Ａｒガス
プラズマガス・・・・２．５ ｆｆｉ／ｍｉｎシールド
ガス−・−・２０．５１ ／ｍｉｎキャリアーガス・・
２５．５ｊ２／ｍ１ｎ（ＩＩ）肉盛層の緒特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強度（ｋｇ
／ ｍｍ２． ａｔ１２５０’ｃ ） 、硬度（Ｈｖ
、 ａｔｌｏｏｏ”ｃ ）、基材表面との接着強度（ｋ
ｇ／ｍｍ”、室温）、耐酸化性、溶接性および溶接施工
性を第２表に示す。なお、耐酸化性は、酸化試験（１２
００’Ｃ，大気雰囲気）における保持時間１０００時間
での酸化スケール生成による重ｔ′＄ｉ少量から求めた
肉盛層表面の酸化損耗層厚（［１１１１／年）で評価し
、溶接性は肉盛層を切断し、切断面を液体浸透探傷試験
に付し、割れの有無（Ｏ：割れなし、×：割れ有り）に
より評価した。また、溶接施工性欄の「○」は、粉末溶
接材の安定な給送により円滑に肉盛層の形成が行われた
こと、「×」はその給送が不安定で所定の肉盛層を形成
し得なかったことを表している。
ガス−・−・２０．５１ ／ｍｉｎキャリアーガス・・
２５．５ｊ２／ｍ１ｎ（ＩＩ）肉盛層の緒特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強度（ｋｇ
／ ｍｍ２． ａｔ１２５０’ｃ ） 、硬度（Ｈｖ
、 ａｔｌｏｏｏ”ｃ ）、基材表面との接着強度（ｋ
ｇ／ｍｍ”、室温）、耐酸化性、溶接性および溶接施工
性を第２表に示す。なお、耐酸化性は、酸化試験（１２
００’Ｃ，大気雰囲気）における保持時間１０００時間
での酸化スケール生成による重ｔ′＄ｉ少量から求めた
肉盛層表面の酸化損耗層厚（［１１１１／年）で評価し
、溶接性は肉盛層を切断し、切断面を液体浸透探傷試験
に付し、割れの有無（Ｏ：割れなし、×：割れ有り）に
より評価した。また、溶接施工性欄の「○」は、粉末溶
接材の安定な給送により円滑に肉盛層の形成が行われた
こと、「×」はその給送が不安定で所定の肉盛層を形成
し得なかったことを表している。
第２表に示したように、発明例Ｎα１〜８の肉盛層は、
高Ｃｏ耐熱合金鋼（セラミック粒子を含まない）からな
る肉盛層（Ｎｏ、１０１）に比し、格段にすぐれた高温
圧縮強度、硬度（耐摩耗性）および耐酸化性を有し、ま
た溶接性が良好であると共に、基材表面との接着強度も
十分である。比較例Ｎｏ、１０２゜Ｎｏ、１０３のよう
にＣｏＣｒ合金粉末とセラミック粉末の組合せであって
も、その合金粉末の組成が本発明の規定からはずれてい
ると、十分な高温圧縮強度や溶接性等の各特性を兼備さ
せることができず、またＣｏＣｒ合粉末組成が適正であ
っても、Ｎα１０４のようにセラミック粉末の配合量が
多すぎると、溶接性が悪く、かつ基材との接着強度も低
く逆にＮｏ、１０５のように少なすぎると、高温圧縮強
度や硬さ、耐酸化性の改善効果に乏しい。更に配合割合
が適正であっても、粉末粒径の粗大なＮα１０６では高
温圧縮強度や基材表面に対する接着強度が低下し、逆に
Ｎα１０７のように粒径が細かすぎると、粉末溶接材の
安定な給送をなし得ず、肉盛層の形成が不可能となる。
高Ｃｏ耐熱合金鋼（セラミック粒子を含まない）からな
る肉盛層（Ｎｏ、１０１）に比し、格段にすぐれた高温
圧縮強度、硬度（耐摩耗性）および耐酸化性を有し、ま
た溶接性が良好であると共に、基材表面との接着強度も
十分である。比較例Ｎｏ、１０２゜Ｎｏ、１０３のよう
にＣｏＣｒ合金粉末とセラミック粉末の組合せであって
も、その合金粉末の組成が本発明の規定からはずれてい
ると、十分な高温圧縮強度や溶接性等の各特性を兼備さ
せることができず、またＣｏＣｒ合粉末組成が適正であ
っても、Ｎα１０４のようにセラミック粉末の配合量が
多すぎると、溶接性が悪く、かつ基材との接着強度も低
く逆にＮｏ、１０５のように少なすぎると、高温圧縮強
度や硬さ、耐酸化性の改善効果に乏しい。更に配合割合
が適正であっても、粉末粒径の粗大なＮα１０６では高
温圧縮強度や基材表面に対する接着強度が低下し、逆に
Ｎα１０７のように粒径が細かすぎると、粉末溶接材の
安定な給送をなし得ず、肉盛層の形成が不可能となる。
本発明の複合粉末を肉盛溶接材としてプラズマ粉体溶接
により形成される肉盛層は、マトリ・ンクス金属とセラ
ミック粒子との複合効果により、従来の耐熱・耐圧縮強
度・耐摩耗用材をはるかに凌ぐ高温特性を備えており、
かつ基材表面に対する接着強度にもすぐれ、特にスラブ
加熱炉の炉床金物等のように、１２００°Ｃを越える高
温酸化雰囲気中、スラブ等の重量物の負荷と摩耗をうけ
る苛酷な条件下に使用される部材の保護層として好適で
あり、これらの部材の耐久性の改善、炉操業の安定・円
滑化に大きく貢献する。その用途は、これに限られず、
例えば圧延用ワークロール、カイ’Ｆシー’Ｊング部材
等の表面保護層としても有用である。
により形成される肉盛層は、マトリ・ンクス金属とセラ
ミック粒子との複合効果により、従来の耐熱・耐圧縮強
度・耐摩耗用材をはるかに凌ぐ高温特性を備えており、
かつ基材表面に対する接着強度にもすぐれ、特にスラブ
加熱炉の炉床金物等のように、１２００°Ｃを越える高
温酸化雰囲気中、スラブ等の重量物の負荷と摩耗をうけ
る苛酷な条件下に使用される部材の保護層として好適で
あり、これらの部材の耐久性の改善、炉操業の安定・円
滑化に大きく貢献する。その用途は、これに限られず、
例えば圧延用ワークロール、カイ’Ｆシー’Ｊング部材
等の表面保護層としても有用である。
Claims (1)
- （１）金属粉末と炭化物系セラミック粉末との混合粉末
からなり、 金属粉末は、Ｃｏ：２０．０〜６０．０％、残部は実質
的にＣｒからなる成分組成を有し、 炭化物系セラミック粉末の配合量は３０〜７０％であり
、 混合粉末の粒度は５０〜２５０メッシュであることを特
徴とするプラズマ溶接肉盛用複合粉末溶接材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29347089A JPH02165896A (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 溶接肉盛用複合粉末溶接材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29347089A JPH02165896A (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 溶接肉盛用複合粉末溶接材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27560685A Division JPH0238076B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Yosetsunikumoryofukugofunmatsuyosetsuzai |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02165896A true JPH02165896A (ja) | 1990-06-26 |
| JPH0457437B2 JPH0457437B2 (ja) | 1992-09-11 |
Family
ID=17795166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29347089A Granted JPH02165896A (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 溶接肉盛用複合粉末溶接材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02165896A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010001859A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 住友金属工業株式会社 | 高温材搬送用部材 |
-
1989
- 1989-11-10 JP JP29347089A patent/JPH02165896A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010001859A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 住友金属工業株式会社 | 高温材搬送用部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0457437B2 (ja) | 1992-09-11 |
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