JPH0244637B2 - - Google Patents
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- JPH0244637B2 JPH0244637B2 JP60047847A JP4784785A JPH0244637B2 JP H0244637 B2 JPH0244637 B2 JP H0244637B2 JP 60047847 A JP60047847 A JP 60047847A JP 4784785 A JP4784785 A JP 4784785A JP H0244637 B2 JPH0244637 B2 JP H0244637B2
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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
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は硬化肉盛潜弧溶接法に関し、更に詳し
くは、溶接のままでも良好な耐摩耗性を発揮する
とともに、溶接後窒化処理を行なうことにより一
層耐摩耗性を向上しうる硬化肉盛潜弧溶接法に関
するものである。 （従来の技術） 従来より、硬化肉盛潜弧溶接法は品質の安定
化、高能率という利点から産業界の各分野で広く
利用されている。例えば、製鉄所におけるロー
ル、ローラ類の肉盛、シヤフト類の肉盛、あるい
は土木建設機械類の足まわり部品の肉盛溶接など
に使用されている。 しかしながら、硬化肉盛溶着金属の場合、凝固
冷却が速く、焼入れされやすい状態で肉盛溶接さ
れるために、溶接割れが生じやすくなる。耐割れ
性向上のためには、合金元素を多量に含有させ目
的とする硬さを得るか、また場合によつては硬さ
をある程度犠牲にして溶接割れを防止する方法が
採られている。 例えば、本発明者は先に特開昭56−152945号公
報で耐割れ性良好でかつ高硬度な特性を有するも
のを開示したが、これはCr9.0〜17.0％、Nb1.5〜
14.4％を含有し、その合金含有量が多いため製造
コストが高価となり、コストの安い材料で耐割れ
性良好でかつ高硬度溶着金属を有する材料の開発
が望まれていた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、コストの安い低合金鋼で耐割れ性良
好かつ高硬度肉盛層を得ることのできる硬化肉盛
潜弧溶接法を提供することを目的とするものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、内蔵フラツクスが金属粉、合
金粉のみからなるフラツクス入りワイヤを用いる
硬化肉盛潜弧溶接法において、フラツクス入りワ
イヤ全重量に対する内蔵フラツクスの比率が10〜
60％であり、下記(1)式で計算される換算含有量Ｚ
として、C0.1〜0.5重量％、Si0.2〜2.0重量％、
Mn0.3〜3.0重量％、Cr1.0〜4.0重量％を含有さ
せ、さらに、TiまたはTiの酸化物をTiに換算し
て0.1〜5.0重量％、ＢまたはＢの酸化物をＢに換
算して0.1〜1.0重量％、のうちの一種以上を含有
させ、さらに、必要に応じて、Mo4.0重量％以
下、V2.0重量％以下、Nb1.0重量％以下のうちの
１種以上を含有させ、さらに、必要に応じて、
Al2.0重量％以下を含有させ、かつスラグ造滓剤
および酸化物を含有しないフラツクス入りワイヤ
を用いることを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法で
ある。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：溶接フラツクス中の含有量（重量％） （作用） 本発明者らは、割れを防止し、かつより高硬度
の表面層を得るべく肉盛溶着金属の表面処理につ
いて検討を行なつた。 まず、通常の軟鋼と同様の組成を有する溶着金
属について窒化を行ない、その実用性について検
討を行なつた。この場合でも表面層はHv550程度
の硬さは得られるが、これを実用に供した場合、
窒化層の直下は軟鋼であり、軟かいため表面に受
けた負荷により座屈してしまい、硬い窒化層の長
所を発揮することができなかつた。 次に、種々のフラツクス入りワイヤとフラツク
スにより調整された低合金鋼肉盛金属について検
討した結果、本発明で目的とする表面硬さHv600
以上の窒化層がその特性を発揮するためには、肉
盛層と窒化層との硬度差をHv300以内にする必要
があることが判明した。 窒化層の硬さは一般にはHv600〜800程度であ
るので、窒化表面層の特性を最大限に発揮するた
めにはHv300〜500程度の硬さの溶着金属であれ
ばよいとの観点から、まず一般の潜弧溶接材料で
あるフラツクス入りワイヤおよびフラツクスを用
い、その組合せによる溶着金属に窒化を行ない、
その特性について検討した。その結果、一般に利
用されているフラツクス入りワイヤ、フラツクス
による組合せの溶着金属はＣ、Crなどの合金添
加による組織のマルテンサイト化、及び炭化物生
成により硬さを高くしているが、これに窒化処理
をした場合、種々の問題点があり、実用化は困難
であることが判明した。即ち、 (1) 凝固組織が硬く、デンドライトが大きく発達
しているため、窒化後の硬度ムラが大きく割れ
が発生しやすい、 (2) 炭化物が粒界にネツトワーク状に生成してい
るために硬度ムラが非常に大きく、使用中に溶
着金属の剥離が生じやすい、 など溶接特有の問題を解決する必要があることが
わかつた。 これらのことから、本発明はＣ−Crを主成分
として溶着金属の硬さを維持しつつ、しかも粗大
炭化物の析出を抑制し、窒化後の諸特性を確保す
べく研究を進めた結果、Ti若しくはTiの酸化物、
および／または、Ｂ若しくはＢの酸化物の適当量
の単独添加又は複合添加により炭水化物が微細化
し、窒化処理により耐割れ性の良好な高硬度表面
層が得られることを見出し、本発明をなしたので
ある。 まず、本発明においてフラツクス入りワイヤを
使用することは、ソリツドワイヤに比較して溶け
込みが少なく、高炭素母材からの炭素の移行も低
く押えることが出来、耐割れ性の改善に良い。
又、合金成分の調整も容易であることなどから肉
盛溶接に適していることによる。 ワイヤ全体に対する内蔵フラツクスの比率を10
〜60重量％の範囲としたのは、10重量％未満では
必要な合金元素を添加することが困難となり、上
限を60％としたのは主として生産性の点からであ
り、60重量％超ではワイヤの生産が困難となるか
らである。 本発明において、合金元素はフラツクス入りワ
イヤとフラツクスの一方または両方から、金属粉
あるいは酸化物および化合物の形で添加すること
が可能であるが、フラツクスから添加した場合に
はワイヤに対する比溶融量及び合金歩留の相違に
ついても考慮せねばならないことが確かめられ、
次に示す(1)式の換算含有量Ｚにより溶接材料中の
添加量を定める。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％） この(1)式により得られた各成分の換算含有量を
規制した理由について以下に述べる。 まず、Ｃは硬化肉盛溶接における主要元素であ
り、Crなどの炭化物形成元素と結合して硬さの
高い炭化物を析出するとともにマトリツクスをマ
ルテンサイト化し、溶着金属の硬さの向上に効果
が大きい。しかし、0.1重量％未満では目的とす
る溶着金属の硬さHv350は得られない。又、0.5
重量％超の場合は硬さが硬すぎて溶接割れの危険
性が大となるので、0.1〜0.5重量％の範囲とし
た。尚、Ｃはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツ
クスおよびフラツクスに添加する場合は、鋳鉄
粉、クロムカーバイド、高炭素フエロクロム、高
炭素フエロマンガン、グラフアイトなどの形で添
加する。フラツクス入りワイヤから添加する場合
は、外皮として使用する帯鋼からの添加も可能で
ある。 Siは通常の潜弧溶接では0.2重量％は必要であ
り、2.0重量％超になると溶着金属の靭性の低下
となるので、0.2〜2.0重量％の範囲とした。尚、
Siはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよ
びフラツクスに添加する場合は、Fe−Si、Si−
Mn、Zr−Si、金属Siなどの形で添加する。フラ
ツクス入りワイヤから添加する場合は、外皮とし
て使用する帯鋼からの添加も可能である。 Mnは合金および脱酸のため0.3重量％は必要で
あり、3.0重量％超の添加によつても溶着金属の
硬さの増加などに顕著な改善がみられないので、
0.3〜3.0重量％の範囲とした。尚、Mnはフラツ
クス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフラツク
スに添加する場合は、金属Mn、Fe−Mn、Si−
Mnなどの形で添加する。フラツクス入りワイヤ
から添加する場合は、外皮として使用する帯鋼か
らの添加も可能である。 CrはＣと結合し、硬さの高いクロム炭化物を
析出するとともに焼入性に付与するので、硬さを
要求される硬化肉盛溶接には不可欠な元素であ
り、その含有量が1.0重量％未満では十分な硬さ
を得ることが出来ないとともに窒化硬化もあまり
期待できない。又、4.0重量％超では析出する炭
化クローム量が過多となり、溶接割れの原因とな
りやすい炭化クロームが粒界にネツトワーク状に
析出し、窒化むらの原因となることや、割れの原
因となるので、1.0〜4.0重量％の範囲とした。
尚、Crはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツク
スおよびフラツクスに添加する場合は、金属クロ
ム、Fe−Cr、クロムカーバイドなどの形で添加
する。 TiはＢと同様デンドライトの生長を抑制し、
溶着金属に析出するクロムカーバイドを分散させ
る効果があるとともに、窒化時に非常に硬い窒化
チタンを生成し、耐摩耗性の向上に寄与しうる。
Tiに換算して、0.1重量％未満ではその効果は少
なく、5.0重量％超では溶接作業性を損なうので、
0.1〜5.0重量％の範囲とした。Tiはフラツクス入
りワイヤの内蔵フラツクスおよびフラツクスにル
チール、イルミナイト、チタンスラグなどのTi
酸化物として添加され、これらは溶接過程で還元
されTiとして溶着金属中に入る。又、金属Ti、
Fe−Tiの形で添加することも出来、いずれも同
様な効果を有する。 Ｂは単独添加および／またはTiとの複合添加
により溶着金属の組織を微細化し耐割れ性の向上
に寄与するとともに、窒化処理により窒化ボロン
を生成し、硬さを向上させて耐摩耗性の向上に寄
与する。しかし、Ｂに換算して0.1重量％未満で
はその効果は少なく、1.0重量％超では硼化物が
粒界にネツトワーク状に析出し、割れ発生の原因
となるので、0.1〜1.0重量％の範囲とした。Ｂは
フラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフ
ラツクスにホウ酸ナトリウム、ホウ酸アルミニウ
ム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、ホ
ウ酸マンガン、ホウ酸バリウムなどのＢ化合物と
して添加され、これらは溶接過程で還元されてＢ
として溶着金属中に入る。又、金属Ｂ、Fe−Ｂ
の形で添加することも出来、いずれも同様な効果
を有する。 本発明における基本成分は上記の通りである
が、必要に応じ更に4.0重量％以下のMo、2.0重
量％以下のＶ、1.0重量％以下のNbの１種以上を
添加することが出来、これら元素の添加により更
に溶着金属の硬さを増加することができる。 Moは溶着金属の硬さ増加に寄与し、窒化層と
の硬度差を小さくすることに役立つが、4.0重量
％超の添加では溶接割れ発生の危険性が増すので
4.0重量％以下とする。Moはフラツクス入りワイ
ヤの内蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する
場合は金属Mo、Fe−Moなどの形で添加する。 Ｖは焼入性を増加する元素であり、その添加に
より溶着金属の硬さが増加するとともに、窒化に
よりＶ窒化物を生成し、硬さ増加に効果が大き
い。しかし多量に添加すると割れ感受性が高くな
り、実用上問題となるので2.0重量％以下とする。
尚、Ｖはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツクス
およびフラツクスに添加する場合は金属Ｖ、Fe
−Ｖなどの形で添加する。 NbはＣと結合して微細なNbカーバイドを析出
し、溶着金属の硬さの上昇に効果が大きい。しか
も窒化によりNb窒化物を形成し、一層の硬度上
昇をはかることが出来るとともに、耐割れ性の改
善にも効果が大きい。しかしながら多量に添加し
てもその効果は飽和してしまうので1.0重量％以
下とする。尚、Nbはフラツクス入りワイヤの内
蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する場合は
金属−Nb、Fe−Nbなどの形で添加する。 Mo、Ｖ、Nbの一種以上を添加する場合に更に
Ｗを添加することは、微細な炭化物を析出し、溶
着金属の硬さ上昇に効果が大きい。しかし、多量
に添加すると割れ発生の原因となるので4.0重量
％以下とする。尚、Ｗはフラツクス入りワイヤの
内蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する場
合、金属Ｗ、Fe−Ｗ、タングステンカーバイド
などの形で添加する。 又、本発明において更に2.0重量％以下のAlを
フラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフ
ラツクスより添加することができる。 Alの添加による溶接のままでの硬さの上昇な
どは期待できないが、窒化処理により非常に硬い
AlNを生成して窒化層の硬さ上昇に効果があり、
耐摩耗性の向上に寄与しうる。Al添加量により
窒化処理後の硬さは調整できるが、2.0重量％超
の添加では生成するAlN量が過多となつて割れ
が発生しやすくなるので、2.0重量％以下とした。
尚、Alはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツク
スおよびフラツクスから添加する場合は金属アル
ミニウム、Fe−Al、Al−Mgなどの形で添加す
る。 本発明で用いるフラツクスの化学組成は、主と
して合金歩留を良好に維持し、溶接作業性を損な
わないようにする必要があり、フラツクスとして
は、フラツクスから合金元素を添加する場合は焼
成型フラツクスが好ましいが、合金元素すべてフ
ラツクス入りワイヤから添加する場合は溶融型フ
ラツクスであつてもよい。 （実施例） 以下に本発明の効果を実施例により更に具体的
に示す。 母材として第１表に示すSM41Bを使用し、第
２表に示す条件で溶接を行なつた。
くは、溶接のままでも良好な耐摩耗性を発揮する
とともに、溶接後窒化処理を行なうことにより一
層耐摩耗性を向上しうる硬化肉盛潜弧溶接法に関
するものである。 （従来の技術） 従来より、硬化肉盛潜弧溶接法は品質の安定
化、高能率という利点から産業界の各分野で広く
利用されている。例えば、製鉄所におけるロー
ル、ローラ類の肉盛、シヤフト類の肉盛、あるい
は土木建設機械類の足まわり部品の肉盛溶接など
に使用されている。 しかしながら、硬化肉盛溶着金属の場合、凝固
冷却が速く、焼入れされやすい状態で肉盛溶接さ
れるために、溶接割れが生じやすくなる。耐割れ
性向上のためには、合金元素を多量に含有させ目
的とする硬さを得るか、また場合によつては硬さ
をある程度犠牲にして溶接割れを防止する方法が
採られている。 例えば、本発明者は先に特開昭56−152945号公
報で耐割れ性良好でかつ高硬度な特性を有するも
のを開示したが、これはCr9.0〜17.0％、Nb1.5〜
14.4％を含有し、その合金含有量が多いため製造
コストが高価となり、コストの安い材料で耐割れ
性良好でかつ高硬度溶着金属を有する材料の開発
が望まれていた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、コストの安い低合金鋼で耐割れ性良
好かつ高硬度肉盛層を得ることのできる硬化肉盛
潜弧溶接法を提供することを目的とするものであ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、内蔵フラツクスが金属粉、合
金粉のみからなるフラツクス入りワイヤを用いる
硬化肉盛潜弧溶接法において、フラツクス入りワ
イヤ全重量に対する内蔵フラツクスの比率が10〜
60％であり、下記(1)式で計算される換算含有量Ｚ
として、C0.1〜0.5重量％、Si0.2〜2.0重量％、
Mn0.3〜3.0重量％、Cr1.0〜4.0重量％を含有さ
せ、さらに、TiまたはTiの酸化物をTiに換算し
て0.1〜5.0重量％、ＢまたはＢの酸化物をＢに換
算して0.1〜1.0重量％、のうちの一種以上を含有
させ、さらに、必要に応じて、Mo4.0重量％以
下、V2.0重量％以下、Nb1.0重量％以下のうちの
１種以上を含有させ、さらに、必要に応じて、
Al2.0重量％以下を含有させ、かつスラグ造滓剤
および酸化物を含有しないフラツクス入りワイヤ
を用いることを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法で
ある。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：溶接フラツクス中の含有量（重量％） （作用） 本発明者らは、割れを防止し、かつより高硬度
の表面層を得るべく肉盛溶着金属の表面処理につ
いて検討を行なつた。 まず、通常の軟鋼と同様の組成を有する溶着金
属について窒化を行ない、その実用性について検
討を行なつた。この場合でも表面層はHv550程度
の硬さは得られるが、これを実用に供した場合、
窒化層の直下は軟鋼であり、軟かいため表面に受
けた負荷により座屈してしまい、硬い窒化層の長
所を発揮することができなかつた。 次に、種々のフラツクス入りワイヤとフラツク
スにより調整された低合金鋼肉盛金属について検
討した結果、本発明で目的とする表面硬さHv600
以上の窒化層がその特性を発揮するためには、肉
盛層と窒化層との硬度差をHv300以内にする必要
があることが判明した。 窒化層の硬さは一般にはHv600〜800程度であ
るので、窒化表面層の特性を最大限に発揮するた
めにはHv300〜500程度の硬さの溶着金属であれ
ばよいとの観点から、まず一般の潜弧溶接材料で
あるフラツクス入りワイヤおよびフラツクスを用
い、その組合せによる溶着金属に窒化を行ない、
その特性について検討した。その結果、一般に利
用されているフラツクス入りワイヤ、フラツクス
による組合せの溶着金属はＣ、Crなどの合金添
加による組織のマルテンサイト化、及び炭化物生
成により硬さを高くしているが、これに窒化処理
をした場合、種々の問題点があり、実用化は困難
であることが判明した。即ち、 (1) 凝固組織が硬く、デンドライトが大きく発達
しているため、窒化後の硬度ムラが大きく割れ
が発生しやすい、 (2) 炭化物が粒界にネツトワーク状に生成してい
るために硬度ムラが非常に大きく、使用中に溶
着金属の剥離が生じやすい、 など溶接特有の問題を解決する必要があることが
わかつた。 これらのことから、本発明はＣ−Crを主成分
として溶着金属の硬さを維持しつつ、しかも粗大
炭化物の析出を抑制し、窒化後の諸特性を確保す
べく研究を進めた結果、Ti若しくはTiの酸化物、
および／または、Ｂ若しくはＢの酸化物の適当量
の単独添加又は複合添加により炭水化物が微細化
し、窒化処理により耐割れ性の良好な高硬度表面
層が得られることを見出し、本発明をなしたので
ある。 まず、本発明においてフラツクス入りワイヤを
使用することは、ソリツドワイヤに比較して溶け
込みが少なく、高炭素母材からの炭素の移行も低
く押えることが出来、耐割れ性の改善に良い。
又、合金成分の調整も容易であることなどから肉
盛溶接に適していることによる。 ワイヤ全体に対する内蔵フラツクスの比率を10
〜60重量％の範囲としたのは、10重量％未満では
必要な合金元素を添加することが困難となり、上
限を60％としたのは主として生産性の点からであ
り、60重量％超ではワイヤの生産が困難となるか
らである。 本発明において、合金元素はフラツクス入りワ
イヤとフラツクスの一方または両方から、金属粉
あるいは酸化物および化合物の形で添加すること
が可能であるが、フラツクスから添加した場合に
はワイヤに対する比溶融量及び合金歩留の相違に
ついても考慮せねばならないことが確かめられ、
次に示す(1)式の換算含有量Ｚにより溶接材料中の
添加量を定める。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％） この(1)式により得られた各成分の換算含有量を
規制した理由について以下に述べる。 まず、Ｃは硬化肉盛溶接における主要元素であ
り、Crなどの炭化物形成元素と結合して硬さの
高い炭化物を析出するとともにマトリツクスをマ
ルテンサイト化し、溶着金属の硬さの向上に効果
が大きい。しかし、0.1重量％未満では目的とす
る溶着金属の硬さHv350は得られない。又、0.5
重量％超の場合は硬さが硬すぎて溶接割れの危険
性が大となるので、0.1〜0.5重量％の範囲とし
た。尚、Ｃはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツ
クスおよびフラツクスに添加する場合は、鋳鉄
粉、クロムカーバイド、高炭素フエロクロム、高
炭素フエロマンガン、グラフアイトなどの形で添
加する。フラツクス入りワイヤから添加する場合
は、外皮として使用する帯鋼からの添加も可能で
ある。 Siは通常の潜弧溶接では0.2重量％は必要であ
り、2.0重量％超になると溶着金属の靭性の低下
となるので、0.2〜2.0重量％の範囲とした。尚、
Siはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよ
びフラツクスに添加する場合は、Fe−Si、Si−
Mn、Zr−Si、金属Siなどの形で添加する。フラ
ツクス入りワイヤから添加する場合は、外皮とし
て使用する帯鋼からの添加も可能である。 Mnは合金および脱酸のため0.3重量％は必要で
あり、3.0重量％超の添加によつても溶着金属の
硬さの増加などに顕著な改善がみられないので、
0.3〜3.0重量％の範囲とした。尚、Mnはフラツ
クス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフラツク
スに添加する場合は、金属Mn、Fe−Mn、Si−
Mnなどの形で添加する。フラツクス入りワイヤ
から添加する場合は、外皮として使用する帯鋼か
らの添加も可能である。 CrはＣと結合し、硬さの高いクロム炭化物を
析出するとともに焼入性に付与するので、硬さを
要求される硬化肉盛溶接には不可欠な元素であ
り、その含有量が1.0重量％未満では十分な硬さ
を得ることが出来ないとともに窒化硬化もあまり
期待できない。又、4.0重量％超では析出する炭
化クローム量が過多となり、溶接割れの原因とな
りやすい炭化クロームが粒界にネツトワーク状に
析出し、窒化むらの原因となることや、割れの原
因となるので、1.0〜4.0重量％の範囲とした。
尚、Crはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツク
スおよびフラツクスに添加する場合は、金属クロ
ム、Fe−Cr、クロムカーバイドなどの形で添加
する。 TiはＢと同様デンドライトの生長を抑制し、
溶着金属に析出するクロムカーバイドを分散させ
る効果があるとともに、窒化時に非常に硬い窒化
チタンを生成し、耐摩耗性の向上に寄与しうる。
Tiに換算して、0.1重量％未満ではその効果は少
なく、5.0重量％超では溶接作業性を損なうので、
0.1〜5.0重量％の範囲とした。Tiはフラツクス入
りワイヤの内蔵フラツクスおよびフラツクスにル
チール、イルミナイト、チタンスラグなどのTi
酸化物として添加され、これらは溶接過程で還元
されTiとして溶着金属中に入る。又、金属Ti、
Fe−Tiの形で添加することも出来、いずれも同
様な効果を有する。 Ｂは単独添加および／またはTiとの複合添加
により溶着金属の組織を微細化し耐割れ性の向上
に寄与するとともに、窒化処理により窒化ボロン
を生成し、硬さを向上させて耐摩耗性の向上に寄
与する。しかし、Ｂに換算して0.1重量％未満で
はその効果は少なく、1.0重量％超では硼化物が
粒界にネツトワーク状に析出し、割れ発生の原因
となるので、0.1〜1.0重量％の範囲とした。Ｂは
フラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフ
ラツクスにホウ酸ナトリウム、ホウ酸アルミニウ
ム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、ホ
ウ酸マンガン、ホウ酸バリウムなどのＢ化合物と
して添加され、これらは溶接過程で還元されてＢ
として溶着金属中に入る。又、金属Ｂ、Fe−Ｂ
の形で添加することも出来、いずれも同様な効果
を有する。 本発明における基本成分は上記の通りである
が、必要に応じ更に4.0重量％以下のMo、2.0重
量％以下のＶ、1.0重量％以下のNbの１種以上を
添加することが出来、これら元素の添加により更
に溶着金属の硬さを増加することができる。 Moは溶着金属の硬さ増加に寄与し、窒化層と
の硬度差を小さくすることに役立つが、4.0重量
％超の添加では溶接割れ発生の危険性が増すので
4.0重量％以下とする。Moはフラツクス入りワイ
ヤの内蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する
場合は金属Mo、Fe−Moなどの形で添加する。 Ｖは焼入性を増加する元素であり、その添加に
より溶着金属の硬さが増加するとともに、窒化に
よりＶ窒化物を生成し、硬さ増加に効果が大き
い。しかし多量に添加すると割れ感受性が高くな
り、実用上問題となるので2.0重量％以下とする。
尚、Ｖはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツクス
およびフラツクスに添加する場合は金属Ｖ、Fe
−Ｖなどの形で添加する。 NbはＣと結合して微細なNbカーバイドを析出
し、溶着金属の硬さの上昇に効果が大きい。しか
も窒化によりNb窒化物を形成し、一層の硬度上
昇をはかることが出来るとともに、耐割れ性の改
善にも効果が大きい。しかしながら多量に添加し
てもその効果は飽和してしまうので1.0重量％以
下とする。尚、Nbはフラツクス入りワイヤの内
蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する場合は
金属−Nb、Fe−Nbなどの形で添加する。 Mo、Ｖ、Nbの一種以上を添加する場合に更に
Ｗを添加することは、微細な炭化物を析出し、溶
着金属の硬さ上昇に効果が大きい。しかし、多量
に添加すると割れ発生の原因となるので4.0重量
％以下とする。尚、Ｗはフラツクス入りワイヤの
内蔵フラツクスおよびフラツクスに添加する場
合、金属Ｗ、Fe−Ｗ、タングステンカーバイド
などの形で添加する。 又、本発明において更に2.0重量％以下のAlを
フラツクス入りワイヤの内蔵フラツクスおよびフ
ラツクスより添加することができる。 Alの添加による溶接のままでの硬さの上昇な
どは期待できないが、窒化処理により非常に硬い
AlNを生成して窒化層の硬さ上昇に効果があり、
耐摩耗性の向上に寄与しうる。Al添加量により
窒化処理後の硬さは調整できるが、2.0重量％超
の添加では生成するAlN量が過多となつて割れ
が発生しやすくなるので、2.0重量％以下とした。
尚、Alはフラツクス入りワイヤの内蔵フラツク
スおよびフラツクスから添加する場合は金属アル
ミニウム、Fe−Al、Al−Mgなどの形で添加す
る。 本発明で用いるフラツクスの化学組成は、主と
して合金歩留を良好に維持し、溶接作業性を損な
わないようにする必要があり、フラツクスとして
は、フラツクスから合金元素を添加する場合は焼
成型フラツクスが好ましいが、合金元素すべてフ
ラツクス入りワイヤから添加する場合は溶融型フ
ラツクスであつてもよい。 （実施例） 以下に本発明の効果を実施例により更に具体的
に示す。 母材として第１表に示すSM41Bを使用し、第
２表に示す条件で溶接を行なつた。
【表】
【表】
第３表に使用したフラツクスを示した。Ｆ−
１、Ｆ−２フラツクスは溶融型フラツクスで、粒
度８×48メツシユのものを使用した。Ｆ−３、Ｆ
−４フラツクスは焼成型フラツクスで、粒度12×
100メツシユを使用した。
１、Ｆ−２フラツクスは溶融型フラツクスで、粒
度８×48メツシユのものを使用した。Ｆ−３、Ｆ
−４フラツクスは焼成型フラツクスで、粒度12×
100メツシユを使用した。
【表】
フラツクス入りワイヤは第４表に示す外皮を用
いて製造した。
いて製造した。
【表】
使用したフラツクス入りワイヤを第５表に一括
して示した。ワイヤ径は全て3.2mmとした。
して示した。ワイヤ径は全て3.2mmとした。
【表】
【表】
【表】
各フラツクス入りワイヤとも、第１表の母材上
に第２表の溶接条件を用い第３表のフラツクスを
使用して溶接を行なつたが、全て良好な溶接作業
性を有した。 また、窒化処理はアンモニアガス窒化法によ
り、窒化条件は全て550℃×20時間とした。 第６表に試験結果を一括して示した。比較のた
め本発明の範囲外の成分を有する肉盛層について
も検討を行なつた。
に第２表の溶接条件を用い第３表のフラツクスを
使用して溶接を行なつたが、全て良好な溶接作業
性を有した。 また、窒化処理はアンモニアガス窒化法によ
り、窒化条件は全て550℃×20時間とした。 第６表に試験結果を一括して示した。比較のた
め本発明の範囲外の成分を有する肉盛層について
も検討を行なつた。
【表】
【表】
【表】
試験結果る第６表に一括して示したが、比較例
として示したＷ−18はＣ、Crの各元素が本発明
の要件の下限以下であり、溶接割れは発生しない
が溶着金属の硬さが低くなり、窒化層との硬度差
が大きすぎるため窒化層が剥離しやすくなり、目
的は達せられない。 Ｗ−19はＣ、Mn、Crの各元素が本発明の要件
の上限を超えており、又Ｗ−20についてもTi、
Ｂが上限を超えている。これらはいずれも溶接割
れが発生し、目的は達せられない。 Ｗ−21はSi、Ti、Ｂを除き他の元素は本発明
の要件を満しており、溶接割れも発生せず、硬さ
も十分であるが、Ti、Ｂを添加していないため
に炭化物が粗大化し、窒化ムラが生じるのでやは
り窒化層が剥離しやすく、厳しい摩耗環境に対し
て実用性があるとは言えない。 （発明の効果） 本発明による肉盛溶着金属は、割れも発生せず
良好な耐割れ性を示す。また、Ti、Ｂの添加に
より結晶粒が微細化した肉盛溶着金属層を形成せ
しめ、かつ表面に窒化処理を施すことにより安定
した高硬度の窒化層が得られ、耐摩耗性の優れた
材料の提供が可能となり、工業的価値は高い。
として示したＷ−18はＣ、Crの各元素が本発明
の要件の下限以下であり、溶接割れは発生しない
が溶着金属の硬さが低くなり、窒化層との硬度差
が大きすぎるため窒化層が剥離しやすくなり、目
的は達せられない。 Ｗ−19はＣ、Mn、Crの各元素が本発明の要件
の上限を超えており、又Ｗ−20についてもTi、
Ｂが上限を超えている。これらはいずれも溶接割
れが発生し、目的は達せられない。 Ｗ−21はSi、Ti、Ｂを除き他の元素は本発明
の要件を満しており、溶接割れも発生せず、硬さ
も十分であるが、Ti、Ｂを添加していないため
に炭化物が粗大化し、窒化ムラが生じるのでやは
り窒化層が剥離しやすく、厳しい摩耗環境に対し
て実用性があるとは言えない。 （発明の効果） 本発明による肉盛溶着金属は、割れも発生せず
良好な耐割れ性を示す。また、Ti、Ｂの添加に
より結晶粒が微細化した肉盛溶着金属層を形成せ
しめ、かつ表面に窒化処理を施すことにより安定
した高硬度の窒化層が得られ、耐摩耗性の優れた
材料の提供が可能となり、工業的価値は高い。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内蔵フラツクスが金属粉、合金粉のみからな
るフラツクス入りワイヤを用いる硬化肉盛潜弧溶
接法において、フラツクス入りワイヤ全重量に対
する内蔵フラツクスの比率が10〜60％であり、下
記(1)式で計算される換算含有量Ｚとして、 Ｃ 0.1〜0.5重量％、 Si 0.2〜2.0重量％、 Mn 0.3〜3.0重量％、 Cr 1.0〜4.0重量％ を含有させ、さらに、 TiまたはTiの酸化物をTiに換算して 0.1〜5.0重量％、 ＢまたはＢの酸化物をＢに換算して 0.1〜1.0重量％ のうちの一種以上を含有させ、かつスラグ造滓剤
および酸化物を含有しないフラツクス入りワイヤ
を用いることを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％） ２ 内蔵フラツクスが金属粉、合金粉のみからな
るフラツクス入りワイヤを用いる硬化肉盛潜弧溶
接法において、フラツクス入りワイヤ全重量に対
する内蔵フラツクスの比率が10〜60％であり、下
記(1)式で計算される換算含有量Ｚとして、 Ｃ 0.1〜0.5重量％、 Si 0.2〜2.0重量％、 Mn 0.3〜3.0重量％、 Cr 1.0〜4.0重量％ を含有させ、さらに、 TiまたはTiの酸化物をTiに換算して 0.1〜5.0重量％、 ＢまたはＢの酸化物をＢに換算して 0.1〜1.0重量％ のうちの一種以上を含有させ、さらに、 Mo 4.0重量％以下、 Ｖ 2.0重量％以下、 Nb 1.0重量％以下 のうちの一種以上を含有させ、かつスラグ造滓剤
および酸化物を含有しないフラツクス入りワイヤ
を用いることを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％） ３ 内蔵フラツクスが金属粉、合金粉のみからな
るフラツクス入りワイヤを用いる硬化肉盛潜弧溶
接法において、フラツクス入りワイヤ全重量に対
する内蔵フラツクスの比率が10〜60％であり、下
記(1)式で計算される換算含有量Ｚとして、 Ｃ 0.1〜0.5重量％、 Si 0.2〜2.0重量％、 Mn 0.3〜3.0重量％、 Cr 1.0〜4.0重量％ を含有させ、さらに、 TiまたはTiの酸化物をTiに換算して 0.1〜5.0重量％、 ＢまたはＢの酸化物をＢに換算して 0.1〜1.0重量％ のうちの一種以上を含有させ、さらにAl2.0重量
％以下を含有させ、かつスラグ造滓剤および酸化
物を含有しないフラツクス入りワイヤを用いるこ
とを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％） ４ 内蔵フラツクスが金属粉、合金粉のみからな
るフラツクス入りワイヤを用いる硬化肉盛潜弧溶
接法において、フラツクス入りワイヤ全重量に対
する内蔵フラツクスの比率が10〜60％であり、下
記(1)式で計算される換算含有量Ｚとして、 Ｃ 0.1〜0.5重量％、 Si 0.2〜2.0重量％、 Mn 0.3〜3.0重量％、 Cr 1.0〜4.0重量％ を含有させ、さらに、 TiまたはTiの酸化物をTiに換算して 0.1〜5.0重量％、 ＢまたはＢの酸化物をＢに換算して 0.1〜1.0重量％ のうちの一種以上を含有させ、さらに、 Mo 4.0重量％以下、 Ｖ 2.0重量％以下、 Nb 1.0重量％以下 のうちの１種以上を含有させ、さらにAl2.0重量
％以下を含有させ、かつスラグ造滓剤および酸化
物を含有しないフラツクス入りワイヤを用いるこ
とを特徴とする硬化肉盛潜弧溶接法。 Ｚ＝Ｘ＋１／２Ｙ …(1) Ｚ：換算含有量（重量％） Ｘ：フラツクス入りワイヤ中の含有量（重量％） Ｙ：フラツクス中の含有量（重量％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4784785A JPS61206589A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 硬化肉盛潜弧溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4784785A JPS61206589A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 硬化肉盛潜弧溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61206589A JPS61206589A (ja) | 1986-09-12 |
| JPH0244637B2 true JPH0244637B2 (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=12786757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4784785A Granted JPS61206589A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 硬化肉盛潜弧溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61206589A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5400461B2 (ja) * | 2009-04-22 | 2014-01-29 | 株式会社神戸製鋼所 | フラックス入りワイヤ |
| CN103111771B (zh) * | 2013-02-21 | 2015-11-04 | 北京工业大学 | 一种低硼低铬铁基耐磨堆焊药芯焊丝 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60221197A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-05 | Nippon Steel Corp | 硬化肉盛用ガスシ−ルドフラツクス入りワイヤ |
-
1985
- 1985-03-11 JP JP4784785A patent/JPS61206589A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61206589A (ja) | 1986-09-12 |
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