JPH0457437B2 - - Google Patents
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- JPH0457437B2 JPH0457437B2 JP29347089A JP29347089A JPH0457437B2 JP H0457437 B2 JPH0457437 B2 JP H0457437B2 JP 29347089 A JP29347089 A JP 29347089A JP 29347089 A JP29347089 A JP 29347089A JP H0457437 B2 JPH0457437 B2 JP H0457437B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
〔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ツ
ク粉末とからなる複合粉末溶接材に関する。 〔従来の技術〕 耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗用材料として、例え
ば、25Cr−20Ni−Fe、25Cr−35Ni−Fe、28Cr
−20Ni−20Co−4W−Fe、または30Cr−20Ni−
40Co−2Mo−Fe等の耐熱鋼が賞用されている。
これらの耐熱鋼製部材は、約1100℃付近までの温
度において優れた耐久性を示す。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記耐熱鋼は、スラブ加熱炉の
炉床金物（スキツドレール、スキツドボタン等）
のように、1100℃を越え、1200〜1300℃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
の損傷・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℃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。 本発明に係る溶接肉盛用複合粉末溶接材は、金
属粉末と、炭化物系セラミツク粉末との混合粉末
であつて、 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ツク粉末の配
合量は30〜70％であり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
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
ラミツク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。 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つて形成される肉
盛層は、所定成分組成の合金マトリツクスと、そ
のマトリツクス中に分散相として混在するセラミ
ツ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℃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れ強固な融着結合関
係を形成しており、1200℃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。 Co：20.0〜60.0％ Coは高温圧縮強度を高める元素であり、Co−
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。含有量の増加に伴つ
てその効果は強められるが、60.0％を越えると、
マトリツクス金属の融点の低下等により却つて高
温強度の低下をみる。よつて、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。なお、Cr含有量が多くなると、マトリツク
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。 上記金属粉末に配合されるセラミツク粉末は、
金属マトリツ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。セラミツ
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、マトリツクス中に分散す
ることにより、肉盛層に卓抜した摩耗抵抗性をも
たらす。セラミツク粉末を炭化物系（炭化クロム
Cr3C2，炭化珪素SiC，炭化チタンTiC，炭化タン
グステンWC，W2Ｃ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。 複合粉末混合物におけるセラミツク粉末の配合
量を30％以上とするのは、セラミツク粒子の上記
分散結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メツシユ以上とするの
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メツシユを上限とするのは、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
ヤリヤー性が悪く、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。 〔実施例〕 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（20Ni−25Cr−Fe，SUS310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10mmである。 表中、No.１〜８は発明例、No.101〜107は比較例
である。各例におけるセラミツク粉末は炭化クロ
ム（Cr3C2）である。比較例No.101〜107のうち、
No.101は高Co系耐熱合金鋼粉末使用（セラミツ粉
末なし）の例、No.102〜No.107はCo−Cr合金粉末
とセラミツク粉末の組合せであるが、No.102とNo.
103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（No.102：Co量過剰、Cr量不足、
No.103：Co量不足、Cr量過剰）、No.104とNo.105は
セラミツク粉末配合量が本発明の規定からはずれ
ている例（No.104：セラミツク粉末量過剰、No.
105：同不足）、No.106とNo.107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。 〔〕溶接条件 (1) 電圧：35V、電流：120A (2) 作動ガス：Arガス プラズマガス ……2.5／min シールドガス ……20.5／min キヤリアーガス ……25.5／min 〔〕肉盛層の諸特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強度
（Kg／mm2，at1250℃）、硬度（Hv，at1000℃）、基
材表面との接着強度（Kg／mm2，室温）、耐酸化性、
溶接性および溶接施工性を第２表を示す。なお、
耐酸化性は、酸化試験（1200℃、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
よる重量減少量から求めた肉盛層表面の酸化損耗
層厚（mm／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対し、割れの有
無（○：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
層を形成し得なかつたことを表している。
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ツ
ク粉末とからなる複合粉末溶接材に関する。 〔従来の技術〕 耐熱・耐圧縮変形・耐摩耗用材料として、例え
ば、25Cr−20Ni−Fe、25Cr−35Ni−Fe、28Cr
−20Ni−20Co−4W−Fe、または30Cr−20Ni−
40Co−2Mo−Fe等の耐熱鋼が賞用されている。
これらの耐熱鋼製部材は、約1100℃付近までの温
度において優れた耐久性を示す。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記耐熱鋼は、スラブ加熱炉の
炉床金物（スキツドレール、スキツドボタン等）
のように、1100℃を越え、1200〜1300℃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
の損傷・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℃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。 本発明に係る溶接肉盛用複合粉末溶接材は、金
属粉末と、炭化物系セラミツク粉末との混合粉末
であつて、 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ツク粉末の配
合量は30〜70％であり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること、
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
ラミツク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。 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つて形成される肉
盛層は、所定成分組成の合金マトリツクスと、そ
のマトリツクス中に分散相として混在するセラミ
ツ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℃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れ強固な融着結合関
係を形成しており、1200℃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。 Co：20.0〜60.0％ Coは高温圧縮強度を高める元素であり、Co−
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。含有量の増加に伴つ
てその効果は強められるが、60.0％を越えると、
マトリツクス金属の融点の低下等により却つて高
温強度の低下をみる。よつて、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。なお、Cr含有量が多くなると、マトリツク
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。 上記金属粉末に配合されるセラミツク粉末は、
金属マトリツ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。セラミツ
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、マトリツクス中に分散す
ることにより、肉盛層に卓抜した摩耗抵抗性をも
たらす。セラミツク粉末を炭化物系（炭化クロム
Cr3C2，炭化珪素SiC，炭化チタンTiC，炭化タン
グステンWC，W2Ｃ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。 複合粉末混合物におけるセラミツク粉末の配合
量を30％以上とするのは、セラミツク粒子の上記
分散結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メツシユ以上とするの
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メツシユを上限とするのは、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
ヤリヤー性が悪く、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。 〔実施例〕 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（20Ni−25Cr−Fe，SUS310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10mmである。 表中、No.１〜８は発明例、No.101〜107は比較例
である。各例におけるセラミツク粉末は炭化クロ
ム（Cr3C2）である。比較例No.101〜107のうち、
No.101は高Co系耐熱合金鋼粉末使用（セラミツ粉
末なし）の例、No.102〜No.107はCo−Cr合金粉末
とセラミツク粉末の組合せであるが、No.102とNo.
103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（No.102：Co量過剰、Cr量不足、
No.103：Co量不足、Cr量過剰）、No.104とNo.105は
セラミツク粉末配合量が本発明の規定からはずれ
ている例（No.104：セラミツク粉末量過剰、No.
105：同不足）、No.106とNo.107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。 〔〕溶接条件 (1) 電圧：35V、電流：120A (2) 作動ガス：Arガス プラズマガス ……2.5／min シールドガス ……20.5／min キヤリアーガス ……25.5／min 〔〕肉盛層の諸特性 各溶接材を用いて形成された肉盛層の圧縮強度
（Kg／mm2，at1250℃）、硬度（Hv，at1000℃）、基
材表面との接着強度（Kg／mm2，室温）、耐酸化性、
溶接性および溶接施工性を第２表を示す。なお、
耐酸化性は、酸化試験（1200℃、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
よる重量減少量から求めた肉盛層表面の酸化損耗
層厚（mm／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対し、割れの有
無（○：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
層を形成し得なかつたことを表している。
【表】
【表】
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、マトリツク
ス金属とセラミツ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℃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を改善、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、ガイド
シーリング部材等の表面保護層としても有用であ
る。
粉体溶接により形成される肉盛層は、マトリツク
ス金属とセラミツ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℃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を改善、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、ガイド
シーリング部材等の表面保護層としても有用であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末と炭化物系セラミツク粉末との混合
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、 炭化物系セラミツク粉末の配合量は30〜70％で
あり、 混合粉末の粒度は50〜250メツシユであること
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 JPH02165896A (ja) | 1990-06-26 |
| JPH0457437B2 true 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) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4412563B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-02-10 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02165896A (ja) | 1990-06-26 |
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