JPH08215842A - 高温摺動部材 - Google Patents
高温摺動部材Info
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- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
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Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温ガス、高温蒸気用弁等に適する高温摺動
部材を提供する。 【構成】 ９〜１３％Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼から
成る部材の摺動部にステライト（Ｃｏ基合金）を肉盛し
て表面硬化層を形成して成る摺動部材において、ステラ
イト肉盛に先立ち、延性の大きいＮｉ基合金を母材へ肉
盛成形せしめた後、その上にステライトを肉盛したこと
特徴とする高温摺動部材。
部材を提供する。 【構成】 ９〜１３％Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼から
成る部材の摺動部にステライト（Ｃｏ基合金）を肉盛し
て表面硬化層を形成して成る摺動部材において、ステラ
イト肉盛に先立ち、延性の大きいＮｉ基合金を母材へ肉
盛成形せしめた後、その上にステライトを肉盛したこと
特徴とする高温摺動部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温蒸気、高温ガスの
弁シール部等や蒸気タービン用弁等に適する高温摺動部
材に関する。
弁シール部等や蒸気タービン用弁等に適する高温摺動部
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で使用される機器における摺動部は
高温での耐摩耗性、耐酸化性に優れていることが要求さ
れる。又、当然のこととして応力が作用する構造部材と
しては要求される高温強度を満足する必要がある。この
目的を達成する手段として従来から耐熱性、耐摩耗性に
優れているステライト（Ｃｏ基合金）を摺動部に肉盛溶
接して表面硬化層を形成する方法が多くの工業分野で利
用されている。このステライトは高温でも硬さの低下が
小さく、Ｃｒを多量に含有しているため耐酸化性に優れ
ているが、ステライト自体靭性に乏しいことから溶接後
の冷却速度が大きいと熱応力によって溶接金属に割れが
発生することもあり、溶接施工にあたっては予熱、層間
温度、後熱処理等充分に管理して行うことが重要であ
る。又、肉盛溶接を行う母材の性質によっては母材自体
にも割れが発生することがある。高温で使用される高温
部材としては強度面、耐酸化性の面からＣｒ含有量が比
較的多い合金鋼が多用されている。中でもＣｒを９〜１
３％程度含有するマルテンサイト系耐熱鋼は焼入硬化性
が大きいこと等のため、特に肉盛溶接時に割れを生じ易
い。割れを防止するため延性のあるＳＵＳ３０９系溶接
材料（オーステナイト系ステンレス鋼）を下盛溶接し、
その上にステライトを肉盛する方法がある。しかしなが
ら、９〜１３％Ｃｒを含むマルテンサイト系耐熱鋼に、
前期オーステナイト系ステンレス鋼を下盛した場合、母
材の熱膨張係数が１２．０×１０-6／℃程度にあるのに
対して、下盛材は１８．０〜１９．０×１０-6／℃程度
に熱膨張係数が大きく、加熱冷却の熱サイクルに対して
発生する熱応力が大きく、高温で長時間使用した場合、
熱応力により母材側溶接境界に損傷が発生する懸念があ
る。又、ステライト系の熱膨張係数は１５．０×１０-6
／℃程度であり、オーステナイト系ステンレス鋼下盛材
とは差があり、熱応力が発生し、溶接金属の割れ防止に
は万全ではない。本発明は、上記従来技術の欠点がな
く、高温蒸気、高温ガスの弁シール部や蒸気タービン用
弁に用いるのに適する高温摺動部材を提供することを目
的とする。
高温での耐摩耗性、耐酸化性に優れていることが要求さ
れる。又、当然のこととして応力が作用する構造部材と
しては要求される高温強度を満足する必要がある。この
目的を達成する手段として従来から耐熱性、耐摩耗性に
優れているステライト（Ｃｏ基合金）を摺動部に肉盛溶
接して表面硬化層を形成する方法が多くの工業分野で利
用されている。このステライトは高温でも硬さの低下が
小さく、Ｃｒを多量に含有しているため耐酸化性に優れ
ているが、ステライト自体靭性に乏しいことから溶接後
の冷却速度が大きいと熱応力によって溶接金属に割れが
発生することもあり、溶接施工にあたっては予熱、層間
温度、後熱処理等充分に管理して行うことが重要であ
る。又、肉盛溶接を行う母材の性質によっては母材自体
にも割れが発生することがある。高温で使用される高温
部材としては強度面、耐酸化性の面からＣｒ含有量が比
較的多い合金鋼が多用されている。中でもＣｒを９〜１
３％程度含有するマルテンサイト系耐熱鋼は焼入硬化性
が大きいこと等のため、特に肉盛溶接時に割れを生じ易
い。割れを防止するため延性のあるＳＵＳ３０９系溶接
材料（オーステナイト系ステンレス鋼）を下盛溶接し、
その上にステライトを肉盛する方法がある。しかしなが
ら、９〜１３％Ｃｒを含むマルテンサイト系耐熱鋼に、
前期オーステナイト系ステンレス鋼を下盛した場合、母
材の熱膨張係数が１２．０×１０-6／℃程度にあるのに
対して、下盛材は１８．０〜１９．０×１０-6／℃程度
に熱膨張係数が大きく、加熱冷却の熱サイクルに対して
発生する熱応力が大きく、高温で長時間使用した場合、
熱応力により母材側溶接境界に損傷が発生する懸念があ
る。又、ステライト系の熱膨張係数は１５．０×１０-6
／℃程度であり、オーステナイト系ステンレス鋼下盛材
とは差があり、熱応力が発生し、溶接金属の割れ防止に
は万全ではない。本発明は、上記従来技術の欠点がな
く、高温蒸気、高温ガスの弁シール部や蒸気タービン用
弁に用いるのに適する高温摺動部材を提供することを目
的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、高温で使
用される９〜１３％Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼から成
る部材の摺動部にステライト（Ｃｏ基合金）を肉盛して
表面硬化層を形成して成る摺動部材において、前記材質
の母材へのステライト肉盛に先立ち、延性の大きいＮｉ
基の合金を母材へ肉盛成形せしめた後、その上にステラ
イトを肉盛したことを特徴とする高温摺動部材によって
達成することができる。
用される９〜１３％Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼から成
る部材の摺動部にステライト（Ｃｏ基合金）を肉盛して
表面硬化層を形成して成る摺動部材において、前記材質
の母材へのステライト肉盛に先立ち、延性の大きいＮｉ
基の合金を母材へ肉盛成形せしめた後、その上にステラ
イトを肉盛したことを特徴とする高温摺動部材によって
達成することができる。
【０００４】
【作用】母材に直接肉盛りする下盛材として熱膨張係数
がステライト（通常のＣｏ−Ｃｒ−Ｗ系合金）と同程度
で、炭素の固溶量が少ないＮｉ基合金で延性の大きい材
料を使用することによって母材との熱膨張係数の差が
小さいため発生する熱応力が小さくなる。ステライト
と下盛溶接間は同程度の熱膨張係数にあるので熱応力は
ほとんど発生しない。下盛材をＮｉ基合金とすること
で炭素の固溶量が少なく、溶接境界での母材側からの炭
素移行を防止でき、脱炭層の発生を阻止し強度低下を防
止する。下盛材として延性の大きいＮｉ基合金を使用
することによって、それが割れの緩衝材となりステライ
ト及び母材の割れを防止する。
がステライト（通常のＣｏ−Ｃｒ−Ｗ系合金）と同程度
で、炭素の固溶量が少ないＮｉ基合金で延性の大きい材
料を使用することによって母材との熱膨張係数の差が
小さいため発生する熱応力が小さくなる。ステライト
と下盛溶接間は同程度の熱膨張係数にあるので熱応力は
ほとんど発生しない。下盛材をＮｉ基合金とすること
で炭素の固溶量が少なく、溶接境界での母材側からの炭
素移行を防止でき、脱炭層の発生を阻止し強度低下を防
止する。下盛材として延性の大きいＮｉ基合金を使用
することによって、それが割れの緩衝材となりステライ
ト及び母材の割れを防止する。
【０００５】上記〜の要請を満足するＮｉ基合金
は、下記の組成を有するものが好ましい。 （より好ましい範囲） Ｃｒ：１５ 〜２２ ％， １８ 〜２０ ％ Ｔｉ：０．２〜２．５％， ０．３〜０．６ ％ Ｆｅ：１．０〜１０ ％， １．０〜２．０ ％ Ｎｂ：１．０〜３．０％ ２．０〜３．０ ％ Ｎｉ： 残部
は、下記の組成を有するものが好ましい。 （より好ましい範囲） Ｃｒ：１５ 〜２２ ％， １８ 〜２０ ％ Ｔｉ：０．２〜２．５％， ０．３〜０．６ ％ Ｆｅ：１．０〜１０ ％， １．０〜２．０ ％ Ｎｂ：１．０〜３．０％ ２．０〜３．０ ％ Ｎｉ： 残部
【０００６】また本発明において母材として用いられる
９〜１３％マルテンサイト系耐熱鋼は一般に次の組成を
有するものを用いるのが好ましい。 Ｃ：０．１０〜０．２５％ Ｃｒ：９ 〜１３ ％ Ｍｏ：０．５ 〜１．５ ％ Ｖ：０．１ 〜０．３ ％ Ｎｂ：０．０５〜０．２５％ Ｎ：０．０ 〜２．０ ％ Ｗ：０．０ 〜２．０ ％ Ｆｅ： 残部 このような耐熱鋼としては、例えばＡＳＭＥ Ｔ９１
材、ＳＵＳ ４１０、ＴＡＦ材、Ｈ４６等が挙げられ
る。Ｎｉ基合金を上記母材へ肉盛成形した後は、公知の
方法に従い通常のステライトを肉盛して表面硬化層とし
てよい。
９〜１３％マルテンサイト系耐熱鋼は一般に次の組成を
有するものを用いるのが好ましい。 Ｃ：０．１０〜０．２５％ Ｃｒ：９ 〜１３ ％ Ｍｏ：０．５ 〜１．５ ％ Ｖ：０．１ 〜０．３ ％ Ｎｂ：０．０５〜０．２５％ Ｎ：０．０ 〜２．０ ％ Ｗ：０．０ 〜２．０ ％ Ｆｅ： 残部 このような耐熱鋼としては、例えばＡＳＭＥ Ｔ９１
材、ＳＵＳ ４１０、ＴＡＦ材、Ｈ４６等が挙げられ
る。Ｎｉ基合金を上記母材へ肉盛成形した後は、公知の
方法に従い通常のステライトを肉盛して表面硬化層とし
てよい。
【０００７】
【実施例】以下本発明による実施例を摺動部材の製作工
程に従って説明する。 （実施例１）肉盛溶接する台金母材としてＡＳＭＥ Ｔ
９１（９％Ｃｒ−１％Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｎ鋼）を用い、
図１に示すように肉盛部に開先２を設け、下記溶接施工
条件にて主要成分として２０％Ｃｒ−０．４０％Ｔｉ＋
１．５％Ｆｅ＋２．７％Ｎｂを含有するＮｉ基合金から
成る溶接棒で下記条件により、下盛溶接を行った。図２
に肉盛成形部の断面を示す。図２の３が下盛溶接を示
す。 予熱：１５０〜２００℃ 溶接：ＴＩＧ Ａｒ １層盛 後熱：７５０℃×１ｈｒ／１ｉｎｃｈ（空冷）
程に従って説明する。 （実施例１）肉盛溶接する台金母材としてＡＳＭＥ Ｔ
９１（９％Ｃｒ−１％Ｍｏ−Ｖ，Ｎｂ，Ｎ鋼）を用い、
図１に示すように肉盛部に開先２を設け、下記溶接施工
条件にて主要成分として２０％Ｃｒ−０．４０％Ｔｉ＋
１．５％Ｆｅ＋２．７％Ｎｂを含有するＮｉ基合金から
成る溶接棒で下記条件により、下盛溶接を行った。図２
に肉盛成形部の断面を示す。図２の３が下盛溶接を示
す。 予熱：１５０〜２００℃ 溶接：ＴＩＧ Ａｒ １層盛 後熱：７５０℃×１ｈｒ／１ｉｎｃｈ（空冷）
【０００８】次に、ステライト肉盛にはＡＷＳ Ａ５，
１３−５６ＴのＲＣｏＣｒ−Ａ相当材の溶接棒（アメリ
カ溶接協会の規格、主成分：１．１％Ｃ，５．１％Ｗ，
Ｃｒ２９．２％残部Ｃｏ）を使用し、下記溶接施工条件
にて肉盛溶接を行った。ステライト肉盛部の断面を図３
に示し、４がステライト肉盛部を示す。 予熱：５５０℃ 溶接：ガス溶接 層間温度：４５０〜５５０℃ 後熱処理：７５０℃×１ｈｒ／１ｉｎｃｈ 徐冷 摺動面は機械加工仕上を行い所定の形状、寸法及び面粗
さに仕上げた。
１３−５６ＴのＲＣｏＣｒ−Ａ相当材の溶接棒（アメリ
カ溶接協会の規格、主成分：１．１％Ｃ，５．１％Ｗ，
Ｃｒ２９．２％残部Ｃｏ）を使用し、下記溶接施工条件
にて肉盛溶接を行った。ステライト肉盛部の断面を図３
に示し、４がステライト肉盛部を示す。 予熱：５５０℃ 溶接：ガス溶接 層間温度：４５０〜５５０℃ 後熱処理：７５０℃×１ｈｒ／１ｉｎｃｈ 徐冷 摺動面は機械加工仕上を行い所定の形状、寸法及び面粗
さに仕上げた。
【０００９】以上の製作工法により製作した摺動部材
は、従来のオーステナイト系ステンレス鋼を下盛した場
合割れの発生率が２０％であったのに対して、１７個製
作した摺動部材には全く割れの発生はみられず、信頼性
の高い品質であることが確認された。なお、本実施例で
はＡＳＭＥ Ｔ９１材を合金母材とした場合を示した
が、別途ＳＵＳ ４１０材（１３％Ｃｒ−０．５％Ｍｏ
鋼）についても本発明によるＮｉ基合金を下盛後ステラ
イト肉盛した摺動部材を製作し、その効果を確認した。
は、従来のオーステナイト系ステンレス鋼を下盛した場
合割れの発生率が２０％であったのに対して、１７個製
作した摺動部材には全く割れの発生はみられず、信頼性
の高い品質であることが確認された。なお、本実施例で
はＡＳＭＥ Ｔ９１材を合金母材とした場合を示した
が、別途ＳＵＳ ４１０材（１３％Ｃｒ−０．５％Ｍｏ
鋼）についても本発明によるＮｉ基合金を下盛後ステラ
イト肉盛した摺動部材を製作し、その効果を確認した。
【００１０】
【発明の効果】本発明による摺動部材は高温で使用され
る摺動部材として最適なもので９〜１３％Ｃｒマルテン
サイト系耐熱鋼の台金にステライトの表面硬化肉盛層を
形成するに当り、ステライトと同程度の熱膨張係数にあ
る延性の大きいＮｉ基合金を下盛し、その上にステライ
トを肉盛成形したものである。すなわち、前記Ｎｉ基合
金を下盛することによって、台金母材との熱膨張係数の
差が小さいこと、又、ステライトとはほとんどその差が
ないため、加熱冷却の熱サイクルに伴う熱反応力の発生
も小さくすることができると共に、延性が大きいため、
ステライト及び母材の割れに対して緩衝材となるので溶
接部の割れ発生を防止できる。さらに高温での使用中に
おいても前記理由により熱応力の発生が小さく、熱疲労
やクリープ損傷に対して信頼性が向上すると共に、Ｎｉ
基合金は炭素の固溶量が小さいため母材側溶接境界の炭
素移行を防止し、脱炭現象による強度低下も低減せしめ
る効果がある。以上のように本発明による摺動部材はそ
の製作に際しては歩留り良く部材を製作することができ
ると共に使用に際しても劣化損傷が少ない信頼性の高い
ものを提供するものである。
る摺動部材として最適なもので９〜１３％Ｃｒマルテン
サイト系耐熱鋼の台金にステライトの表面硬化肉盛層を
形成するに当り、ステライトと同程度の熱膨張係数にあ
る延性の大きいＮｉ基合金を下盛し、その上にステライ
トを肉盛成形したものである。すなわち、前記Ｎｉ基合
金を下盛することによって、台金母材との熱膨張係数の
差が小さいこと、又、ステライトとはほとんどその差が
ないため、加熱冷却の熱サイクルに伴う熱反応力の発生
も小さくすることができると共に、延性が大きいため、
ステライト及び母材の割れに対して緩衝材となるので溶
接部の割れ発生を防止できる。さらに高温での使用中に
おいても前記理由により熱応力の発生が小さく、熱疲労
やクリープ損傷に対して信頼性が向上すると共に、Ｎｉ
基合金は炭素の固溶量が小さいため母材側溶接境界の炭
素移行を防止し、脱炭現象による強度低下も低減せしめ
る効果がある。以上のように本発明による摺動部材はそ
の製作に際しては歩留り良く部材を製作することができ
ると共に使用に際しても劣化損傷が少ない信頼性の高い
ものを提供するものである。
【図１】図１は台金に肉盛のための開先を設けた状況を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】図２は開先部に下盛材（Ｎｉ基合金）を肉盛溶
接した状況を示す断面図である。
接した状況を示す断面図である。
【図３】図３は下盛の上にステライトを肉盛溶接した状
況を示す断面図である。
況を示す断面図である。
１：台金母材 ２：肉盛溶接開先 ３：下盛溶接 ４：ステライト系材料の肉盛溶接
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/26 Ｃ２２Ｃ 38/26
Claims (1)
- 【請求項１】 ９〜１３％Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼
から成る部材の摺動部にステライト（Ｃｏ基合金）を肉
盛して表面硬化層を形成して成る摺動部材において、ス
テライト肉盛に先立ち、延性の大きいＮｉ基合金を母材
へ肉盛成形せしめた後、その上にステライトを肉盛した
こと特徴とする高温摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2649495A JPH08215842A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 高温摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2649495A JPH08215842A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 高温摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08215842A true JPH08215842A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12195056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2649495A Withdrawn JPH08215842A (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 高温摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08215842A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007326554A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-12-20 | Deere & Co | 金属結合による被覆を有するトラック・チェーン連結金具および車台トラック・ローラ |
| CN100411807C (zh) * | 2005-11-11 | 2008-08-20 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 采用司太立合金焊接汽轮机主蒸汽进汽插管外表面的方法 |
| JP2014001702A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | 蒸気弁装置およびその製造方法 |
| JP2014208363A (ja) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 友鉄工業株式会社 | プレス用金型の製造方法 |
| CN114131242A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-04 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种用于阀座密封面堆焊层的合金材料及其焊接工艺 |
| EP3909705A4 (en) * | 2019-01-08 | 2022-08-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | FLUID CONTACT ELEMENT AND METHOD OF MAKING A FLUID CONTACT ELEMENT |
| CN115058626A (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-16 | 南京理工大学 | 一种适用于增材制造的钴基高温合金 |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP2649495A patent/JPH08215842A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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