JPH0351776B2

JPH0351776B2 -

Info

Publication number: JPH0351776B2
Application number: JP2037527A
Authority: JP
Inventors: Nootetsuku Otsutoo; Rugusushaidaa Eritsuhi; Uihieruto Uorufugangu
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-08-07
Also published as: US4118254A; DE2814350C2; JPS53125208A; DE2814350A1; JPH02277740A; JPS647145B2; CA1096660A; GB1592123A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐摩耗性及び耐食性ニツケルベース合
金及びこの合金によつて作られた製造品、例え
ば、溶接用材料及び弁座のように、金属基板上に
高硬度の表面要素を生成するための粉末冶金半製
品及び耐摩耗、耐食性鋳造物に関するものであ
る。従来、高硬度表面を有する基板、弁座、及び耐
摩耗性鋳型を作るための耐摩耗及び耐食性合金が
知られている。公知の耐摩耗性組成物には、重量で約0.9〜1.6
％のＣ、最大0.5％のMn、0.8〜1.5％のSi、26〜
29％のCr、４〜６％のＷ、最大２％のFeを含み、
残部がコバルトであるコバルトベースの合金があ
る。この合金は室温及び高温における摩耗及び金
属と金属との接触による摩損、機械的及び熱的な
衝撃又はストレス荷重による摩損を防止するのに
適している。この合金はロツクウエルＣスケール
の硬度で約40〜49の範囲にある。もう一つの組成物として、重量で、0.25〜0.75
％のＣ、３〜５％のSi、10〜15％のCr、３〜５
％のFe、1.5〜４％のＢ、最大0.2％のCoを含み、
残部の少なくとも77％がニツケルであるニツケル
ベース合金がある。鋳型を遠心的に製作するのに
特に適しているこの合金はロツクウエルＣスケー
ルで42〜52の硬度を示し、約1065℃（1950〓）の
融点を有している。原子核応用装置のように、放
射能によつて汚染される危険がある場所で使用さ
れる場合には、その合金はコバルトを含有しない
（例えば重量で0.2％を超えない）ことが好まし
い。この合金は船舶、スラストシユーズ、ブツシ
ング、原子核装置の弁要素等に適している。他の公知の耐摩耗性コバルトベース合金には、
重量で、1.8〜2.2％Ｃ、0.5〜１％Mn、0.8〜1.5％
Si、30〜33％Cr、最大３％のNi、11〜13％Ｗ、
最大２％のFeを含み、残部がコバルトである組
成物が提案されている。この合金の硬度はロツク
ウエルＣスケールで約54〜58の範囲にある。高硬度の表面を有する鋳造物及び鋳型を作る場
合、高クロム、高炭素ニツケルベース合金のよう
な複合耐摩耗及び耐食性合金を使用している。こ
れらは凝固が生じる液相−固相温度が比較的大き
いため、凝固の際に、溶融状態の合金に偏析が生
じるという欠点を有している。これはブツシン
グ、スリーブ等のように、表面硬度が重要である
耐摩耗性鋳造物を製造する場合に特に重要であ
る。本発明は合金の固相−液相温度範囲が狭く、液
相から固相へ凝固中、合金の偏析量を最小限に留
めることができるニツケルベース合金を開示す
る。本発明の目的は耐摩耗及び耐食性で且つ高硬度
の高クロム含有、高炭素含有ニツケルベース合金
を提供することである。本発明の他の目的は高クロム含有、高炭素含有
ニツケルベース合金によつて形成された溶接用材
料を提供し、これによつて、耐食性及び耐摩耗性
を有する溶着物を提供することである。本発明の更に他の目的は製造品として、高クロ
ム含有及び高炭素含有ニツケルベース合金から作
られた耐摩耗及び耐食性被覆を提供することであ
る。本発明のより他の目的は高クロム含有、高炭素
含有ニツケルベース合金の粉末組成物を提供する
ことである。本発明の一実施例は重量で、約20％〜35％の
Cr、約１〜８％のSi、約1.7％〜3.5％のＣ、０〜
15％のＷを含み、さらに、５％までのCu及び５
％までのMoのうち少なくとも一種を含み、少な
くとも50％がニツケルであるニツケルベース耐摩
耗及び耐食性合金を開示している。組成中の炭素
の量は式M₇C₃（ここで、Ｍは必須的にクロムを含
んでいる）であらわされる炭化物を生成するため
に、クロムと化学量的に関連付けられている。ま
た、M₇C₃炭化物中のクロムは組成物中の全クロ
ムの約65％から100％未満の範囲にあり、且つ、
組成物の融点は約1350℃より低い。組成物から生成された合金はロツクウエルＣス
ケール硬度で約35〜55の範囲にある。この合金は
約５％までのCu（好ましくは約１〜４％）及び約
５％までのMo（好ましくは約１〜４％）からな
る群から選ばれた少くとも１つの付加金属がさら
に含まれ、残部として少くとも約50％のNiの存
在のもので、耐酸性を示す。組成物中のクロムは大部分M₇C₃の形で結合さ
れている。このため、合金組成物は比較的に狭い
溶融範囲を有している。したがつて、凝固中、合
金の偏析を最小限にすることができ、鋳造物、溶
接付着物、あるいは、金属基板上の被覆として
も、役立つ。 M₇C₃化合物は必須的には全クロムの約65から
100％より少ないクロム炭化物を含んでいるが、
その化合物中に少量の他の金属が他の化合物、例
えば、（CrW）₇C₃、（Crni）₇C₃又は（CrWNi）₇C₃
の形で存在していてもよい。即ち、M₇C₃はクロ
ムを必須成分とする炭化物の他の形式をも含んで
いることを意味している。炭化物中のクロムの量
は合金組成物中の全クロム量の少なくとも65％か
ら約100％より少ない範囲にある。好ましい炭化
物中のクロム量は全クロム量の77％〜100％の間
である。上述したことからも明らかな通り、質量作用の
法則にしたがつて、クロムのある部分はニツケル
マトリツクス中に入り、固溶体を形成し、最終的
な合金に耐食性を与える。クロムの残部（少くと
も65％）はM₇C₃化合物を形成する。前述した合金は溶接用材料、高硬度表面被覆を
作るための合金粉末、耐摩耗性弁座用粉末冶金半
製品、耐摩耗スリーブ、プツシング、及び耐摩耗
性リング、等の耐食性鋳型に特に有効である。前に述べたように、この組成物に約５％までの
Cu及び約５％までのMoから選ばれた少くとも一
つの金属を加えることによつて、耐酸性を向上さ
せることができる。Moの量は等量のタングステ
ンに置換できる。Cu及びMoの量はともに約１〜
４％の範囲にあることが好ましい。好ましい合金は約30％Cr、約〜５％Si、約2.4
％Ｃ、約５％Ｗ及び残部ニツケル（例えば約58％
〜61％）を含んでおり、Cu及びMoの添加は耐食
性を改善するのに役立つ。Cu及びMoの一方又は
双方の量が１％の何分の１かでも加えられると、
耐食性を向上させることができる。また、５％を
越えても何等の効果も得られない。更に、合金に
タングステンを添加することは耐摩耗性を改善す
るのに役立つが、この成分は必ずしも必須ではな
い。M₇C₃化合物を作る際の化学量論的な関係は
合金の共晶融点又はその近傍になることが重要で
ある。２％Si及び２％Ｃによつて1220℃から1300
℃、５％Si及び２％Ｃによつて1230℃から1280℃
のように狭い液相−固相温度範囲が得られる。液
相−固相温度範囲が狭いため、合金から製作され
た鋳造物及び高硬度表面鋳造物における偏析を最
小限とすることができる。合金の融点は1350℃よ
り低く、一般には1300℃を越えない。原子核装置に適用する場合、合金は鉄、コバル
ト、及びボロンを含まないことが必要である。即
ち、鉄及びコバルトは重量で約0.2％を越えては
ならず、またボロンは0.1％以下に保たれなけれ
ばならない。本発明の合金組成の例は次の通りである。

【表】例えば、No.４合金では、クロムの約93％が炭素
と結合可能である。しかし、前述したように、
CrはM₇C₃の必須成分を形成しているが、このCr
とM₇C₃の異体を形成するタングステン、モリブ
デンのような成分が少量加えられてもよい。以下、耐摩耗性並びに耐食性を有する本発明に
係る合金における各成分の限定理由について説明
する。まず、20％未満のCrは、耐摩耗性と共に
耐食性を低下させる。35％を越えるCrは何等の
効果をうることが出来ず、逆に、脆性を高くす
る。少なくとも１％のSiが存在すれば、合金の溶融
中における流動性が保たれ、且つ、合金の耐食性
を向上させる。８％を越えるSiは脆性を高く、即
ち、脆くする。この点で、Siは６％以下の方が望
ましい。 Crの量と関連づけられた1.7〜3.5％の炭素は
Cr₇C₃を形成するために重要である。1.7％よりは
少ないCrは上記した組成物の形成を困難にし、
他方、3.5％を越すCrは合金を脆くしてしまう。 Cu及びMoは耐食性を向上させるのに役立つが
５％を越えた時には、何等の効果も得られなかつ
た。合金に対するタングステンの添加は耐摩耗性
を向上させるが、15％を越えてタングステンを添
加しても耐摩耗性に対する効果は向上しなかつ
た。以上、本発明を好ましい実施例について説明し
たが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変
形、及び修正が可能であることは言うまでもな
い。

Claims

【特許請求の範囲】１重量で、20〜35％のCr、１〜８％のSi、1.7
〜3.5％のＣ、さらに、５％までのCu及び５％ま
でのMoのうち少なくとも一種と、少なくとも50
％のNiからなる組成物から生成される耐摩耗及
び耐食性ニツケルベース合金において、前記合金
中に含まれる炭素の量は、M₇C₃の式で与えられ
る炭化物を形成するように、化学量論的にクロム
と関連付けられており、前記Ｍは必須的にクロム
を含有し、且つ、前記M₇C₃のクロムの量は前記
合金中の全クロムの65から100未満の範囲にあり、
前記組成物の融点は1350℃より低く、且つ、狭い
溶融温度範囲を有すると共に、凝固中における偏
析を最小限にできることを特徴とする耐摩耗及び
耐食性ニツケルベース合金。２重量で、20〜35％のCr、１〜８％のSi、1.7
〜3.5％のＣ、15％までのＷ、さらに、５％まで
のCu及び５％までのMoのうち少なくとも一種
と、少なくとも50％のNiからなる組成物から生
成される耐摩耗及び耐食性ニツケルベース合金に
おいて、前記合金中に含まれる炭素の量は、
M₇C₃の式で与えられる炭化物を形成するように、
化学量論的にクロムと関連付けられており、前記
Ｍは必須的にクロムを含有し、且つ、前記M₇C₃
のクロムの量は前記合金中の全クロムの65から
100未満の範囲にあり、前記組成物の融点は1350
℃より低く、且つ、狭い溶融温度範囲を有すると
共に、凝固中における偏析を最小限にできること
を特徴とする耐摩耗及び耐食性ニツケルベース合
金。