JPH03118992A - 粉体プラズマアーク溶接材料 - Google Patents

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］ 本発明は製鉄所等の熱間圧延設備における加熱炉等で使
用されている耐高温部材の表面に粉体プラズマアーク溶
接にて肉盛層を形成するのに好適の粉体プラズマアーク
溶接材料に関する。

［従来の技術］ 粉体プラズマアーク溶接には、他の溶接方法において溶
接材料として使用することが困難であるような硬くて脆
い難加工材料を使用することができると共に、肉盛厚さ
の制御が容易である等の利点がある。このため、この粉
体プラズマアーク溶接法は、熱間圧延設備の加熱炉等で
使用されている耐高温部材の表面に耐熱性及び耐磨耗性
を有する材料を肉盛溶接するために使用されている。

従来、このような用途に使用される粉体プラズマアーク
溶接用の耐高温材料としては、高合金耐熱鋳鋼及び複合
材がある。前記高合金耐熱鋳鋼としては、例えば３０重
量％のＣｒｚ２５重量％のＮ１１１Ｏ重量％のＣＯ及び
３重量％のＷを含有し、残部がＦｅからなる合金並びに
３０重量％のＣｒ１２０重量％のＮｉ％４０重量％のＣ
ｏ及び２重量％のＭＯを含有し、残部がＦｅからなる合
金等がある。−方、前記複合材としては、例えばＣｏ−
Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ合金とセラミック粉末とを混合した複
合材等がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の高合金耐熱鋳鋼及び複合
材は、いずれも１２００℃までの高温域における高温特
性（強度及び耐酸化性）は良好であるものの、例えば熱
延加熱炉のように、温度が１２００乃至１３００℃にな
る場所で使用する部材の肉盛材料としては、強度及び耐
酸化性が十分であるとはいえない。従って、従来の溶接
材料により肉盛りした部材は１２００℃を超える高温に
おける耐久性が低く、スラブにスキッドマークが発生し
やすいため、安定した品質の鋼材を得ることが困難であ
る。また、従来は高品質の鋼材を得るためにスキッドボ
タン等の部材を頻繁に修理又は交換する必要があり、そ
の結果、製品の製造コストの上昇を招来するという欠点
もある。このような理由で、高温特性が更に一層優れた
材料の開発が要望されている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
１２００乃至１３００℃という高温においても十分な強
度、耐久性及び耐割れ性を有する肉盛層を形成すること
ができる粉体プラズマアーク溶接材料を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る粉体プラズマアーク溶接材料は、４０乃至
７０重量％のＣｒ５３乃至６重量％のＣ，４重量％以下
のＭｎ及び２重量％以下のＳｉを含有し、残部がＮｉ及
び不純物であり、不純物としてのＦｅの含有量を１０重
量％以下に規制し、不純物としてのＣｏの含有量を４重
量％以下に規制したことを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、Ｎｔｃｒ系合金を主成分とし、この
Ｎｉ−Ｃｒ系合金をマトリックスとすることにより、耐
高温酸化性が優れ、高温強度が高い溶接金属を得る。以
下、本発明における、各成分の添加理由及びその組成限
定理由について説明する。

以Ｌ Ｃｒは、Ｎｉと共に本発明に係る溶接材料の主成分であ
る。このＣｒは後述するＣと結合して炭化物を形成し、
溶接金属の高温強度を向上させる作用を有する。また、
高温において、溶接金属の表面に緻密で安定な酸化膜を
形成し、溶接金属の耐高温酸化性を向上させる作用もあ
る。

Ｃｒの含有量は４０乃至７０重量％である。Ｃｒの含有
量が４００重量％未満場合は、上述のＣｒの添加効果を
十分に得ることができない。一方、ｃｒの含有量が７０
重量％を超えると、溶接金属の流動性が阻害され溶接ビ
ードのなじみが劣化すると共に、溶接金属の耐割れ性が
低下する。従って、Ｃｒの含有量は４０乃至７０重量％
とする。

、Ｃ工 Ｃは、上述の如く、Ｃｒと結合して炭化物を形成するこ
とにより溶接金属の高温強度を向上させる。

Ｃの含有量は３乃至６重量％である。Ｃの含有量が３重
量％未満の場合は上述のＣ添加効果が不充分であり、逆
に６重量％を超えると、溶接金属のなじみが劣化すると
共に溶接金属の耐割れ性が低下する。従って、Ｃの含有
量は３乃至６重量％とする。

旦」− ８ｉは溶接会１の流動性を向上させると共に、脱酸作用
を有する。しかし、Ｓｌの含有量が２重量％を超えると
、溶接金属の耐割れ性が低下する。

従って、Ｓｌの含有量は２重量％を上限とする。

Ｌｎ− ８ｉと同様に、Ｍｎも溶接金属の流動性を向上させると
共に脱酸作用を存する。しかし、Ｍｎの含有量が４重量
％を超えると、溶接スラグが除去しにくくなり、スラグ
巻き欠陥が発生しゃすくなる。また、溶接金属の高温強
度が低下するという不都合も発生する。従って、Ｍｎの
含有量は４重量％を上限とする。

Ｌ 不純物としてのＦｅの含有量が１０重量％を超えると、
溶接金属の高温酸化性及び高温強度が低下する。従って
、Ｆｅの含有量は１０重量％以下に規制する。

以り 不純物としてのＣｏの含有量が４重量％を超えると、溶
接金属の高温強度が低下する。従って、Ｃｏの含有量は
４重量％以下に規制する。

なお、前記Ｃ及びＣｒの供給源の一部とじてＣｒ＋１ｌ
ＣＱ等のＣｒ炭化物を使用することができる。この場合
、Ｃｒ炭化物の含有量が２５重量％を超えると、スラグ
発生量の増加及び流動性の劣化等の不都合が発生し、溶
接作業性及び溶接金属の耐割れ性が低下する。また、未
溶融のＣｒ炭化物が残留し、溶融金属中に組織の不連続
部が形成されるため、高温強度も低下する。従って、Ｃ
及びＣｒの供給源の一部としてＣｒ炭化物を添加する場
合は、２５重量％以下であることが好ましい。

なお、不純物としてＭｏ、Ｗ、Ｖ又はＮｂを含有してい
ても、これらの不純物の総合有量が６重量％以下であれ
ば、本発明に係る粉体プラズマアーク溶接材料の効果を
損なうことはない。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について説明する。

下記第１表にその組成を示す本発明の実施例１乃至５及
び特許請求の範囲から外れる比較例１乃至４の粉体プラ
ズマアーク溶接材料を用意した。

この実施例及び比較例の各粉末の粒度は６０乃至２５０
メツシユである。この実施例及び比較例の各溶接材料を
、下記第２表に示す溶接条件で、粉体プラズマアーク肉
盛溶接を行った。

そして、この実施例及び比較例の各溶接材料の溶接作業
性及び耐割れ性並びに溶接後の金属の圧縮強度、硬さ及
び酸化増量を調べた。これらの試験結果を、下記第３表
にまとめて示す。但し、圧縮強度は１２５０℃及び１３
００℃における強度を測定したものである。また、硬さ
は、１１００℃におけるビッカース硬さを調べたもので
ある。更に、酸化増量は各試料を１２００℃において２
００時間保持した後、測定したものである。

第１表 第３表 第２表 この第３表から明らかなように、本発明に係る実施例１
乃至５はいずれも溶接作業性が良好であり、割れも発生
しなかった。また、高温における圧縮強度及び硬度も十
分に高い。更に、酸化増量が低いことかられかるように
、耐酸化性も優れている。

一方、本発明の特許請求の範囲から外れる比較例１はＣ
及びＣｒの含有量が少ないため、溶接金属の耐酸化性が
低い。また、高温性能も満足できるものではない。

Ｍｎ１Ｆｅ及びＣＯの含有量が多い比較例２は、溶接時
にスラグ巻込み欠陥が発生した。また、溶接金属の高温
強度も低く、耐酸化性も低いものであった。

Ｃ及びＣｒの含有量が多い比較例３は、溶接金属の耐割
れ性が低く、このため高温性能を測定するに至らなかっ
た。

Ｓｉの含有量が多いと共にＣｒａＣ２の添加量も多い比
較例４は、流動性が悪くなじみ不良が発生したと共にス
ラグ発生量も多く、溶接作業性が悪いものであった。こ
のため、高温性能の測定に至らなかった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、Ｎｉ−Ｃｒ系合金
に所定量のｃｌｓｉｓＭｎ及びＣｒを含有させ、不純物
としてのＦｅ及びＣｏの含有量゛を所定値以下に規制し
たから、溶接性が良好であり、高温性能が極めて優れた
粉体プラズマアーク溶接材料が得られる。従って、本発
明は熱延工場の加熱炉等において使用される耐高温部材
、特に１２００℃を超える高温における強度及び耐酸化
性が要求される部材の耐久性を向上させることができる
ため、極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）４０乃至７０重量％のＣｒ、３乃至６重量％のＣ
   、４重量％以下のＭｎ及び２重量％以下のＳｉを含有し
   、残部がＮｉ及び不純物であり、不純物としてのＦｅの
   含有量を１０重量％以下に規制し、不純物としてのＣｏ
   の含有量を４重量％以下に規制したことを特徴とする粉
   体プラズマアーク溶接材料。