JPH10193174A - 酸化物分散強化型合金溶接用溶加材 - Google Patents
酸化物分散強化型合金溶接用溶加材Info
- Publication number
- JPH10193174A JPH10193174A JP35926396A JP35926396A JPH10193174A JP H10193174 A JPH10193174 A JP H10193174A JP 35926396 A JP35926396 A JP 35926396A JP 35926396 A JP35926396 A JP 35926396A JP H10193174 A JPH10193174 A JP H10193174A
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- JP
- Japan
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- oxide dispersion
- dispersion strengthened
- filler metal
- welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的低温或いは比較的低応力の部位で酸化物
分散強化型合金同士又は酸化物分散強化型合金と耐熱合
金とを溶接した場合に実用上十分な強度，延性を接合部
に与え得る溶接用溶加材を提供する。 【解決手段】溶加材組成を重量％で、Ｃ：０．００１〜
０．１５％，Ｓｉ：≦１．０％，Ｍｎ：≦３．５％，Ｃ
ｒ：１８．０〜５０％，Ｍｏ：≦１０．０％，Ｆｅ：≦
３．０％，Ｔｉ：≦０．８％，Ａｌ：≦１．５０％，Ｎ
ｂ：≦３．０％，Ｃｏ：≦１５．０％，残部実質的にＮ
ｉから成る組成とする。
分散強化型合金同士又は酸化物分散強化型合金と耐熱合
金とを溶接した場合に実用上十分な強度，延性を接合部
に与え得る溶接用溶加材を提供する。 【解決手段】溶加材組成を重量％で、Ｃ：０．００１〜
０．１５％，Ｓｉ：≦１．０％，Ｍｎ：≦３．５％，Ｃ
ｒ：１８．０〜５０％，Ｍｏ：≦１０．０％，Ｆｅ：≦
３．０％，Ｔｉ：≦０．８％，Ａｌ：≦１．５０％，Ｎ
ｂ：≦３．０％，Ｃｏ：≦１５．０％，残部実質的にＮ
ｉから成る組成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はラジアントチュー
ブ，リフォーマチューブ，高温加熱炉部品等高温使用用
途で接合を必要とする部材の溶接用溶加材に関し、詳し
くは酸化物分散強化型合金同士、又は酸化物分散強化型
合金と耐熱合金との溶接に用いる溶加材に関する。
ブ，リフォーマチューブ，高温加熱炉部品等高温使用用
途で接合を必要とする部材の溶接用溶加材に関し、詳し
くは酸化物分散強化型合金同士、又は酸化物分散強化型
合金と耐熱合金との溶接に用いる溶加材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ジェットエンジンやガスタービン用等の耐熱材料として
Ｎｉ基の耐熱合金が多く用いられている。Ｎｉ基合金の
場合、Ｎｉ3Ａｌを基本構成とする高温強度の高い金属
間化合物組織（γ´相）が生成し得、これが析出硬化作
用をなして合金の耐熱性を高める働きをする。このγ´
相は７００〜８００℃くらいに強さの最高値があり、か
かるγ´相を析出硬化相とするＮｉ基合金の場合、１０
００℃以下の温度条件下で使用可能である。但し温度が
それよりも高くなるとγ´相が溶けてしまい、強化因子
として働かないようになる。
ジェットエンジンやガスタービン用等の耐熱材料として
Ｎｉ基の耐熱合金が多く用いられている。Ｎｉ基合金の
場合、Ｎｉ3Ａｌを基本構成とする高温強度の高い金属
間化合物組織（γ´相）が生成し得、これが析出硬化作
用をなして合金の耐熱性を高める働きをする。このγ´
相は７００〜８００℃くらいに強さの最高値があり、か
かるγ´相を析出硬化相とするＮｉ基合金の場合、１０
００℃以下の温度条件下で使用可能である。但し温度が
それよりも高くなるとγ´相が溶けてしまい、強化因子
として働かないようになる。
【０００３】これに対し、金属マトリックス中にＹ2Ｏ3
等の細かい酸化物粒子を分散させて強化を行った酸化物
分散強化型合金が、更に高い耐熱性を有するものとして
注目されている。この酸化物分散強化型合金にあって
は、酸化物粒子が高い温度でも金属マトリックスと反応
しないことから１０００℃以上の高温でも強度を保つこ
とができ、高温加熱炉部品等の高い耐熱性が要求される
部材への適用が研究されている。
等の細かい酸化物粒子を分散させて強化を行った酸化物
分散強化型合金が、更に高い耐熱性を有するものとして
注目されている。この酸化物分散強化型合金にあって
は、酸化物粒子が高い温度でも金属マトリックスと反応
しないことから１０００℃以上の高温でも強度を保つこ
とができ、高温加熱炉部品等の高い耐熱性が要求される
部材への適用が研究されている。
【０００４】現在まで開発され、実用化の域に達してい
る材料として例えば下記のものがある。 ＭＡ９５６（Fe-20Cr-4.5Al-0.5Ti-0.5Y2O3) ＭＡ７５４（Ni-20Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O
3) ＭＡ６０００(Ni-15Cr-2.0Mo-4.0W-4.5Al-2.5Ti-2.0Ta-
0.01B-0.15Zr-0.05C-1.1Y2O3) このうちＭＡ７５４は固溶強化型Ｎｉ基合金であり、ま
たＭＡ６０００はγ´強化型Ｎｉ基合金で高い高温強度
を示す。
る材料として例えば下記のものがある。 ＭＡ９５６（Fe-20Cr-4.5Al-0.5Ti-0.5Y2O3) ＭＡ７５４（Ni-20Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O
3) ＭＡ６０００(Ni-15Cr-2.0Mo-4.0W-4.5Al-2.5Ti-2.0Ta-
0.01B-0.15Zr-0.05C-1.1Y2O3) このうちＭＡ７５４は固溶強化型Ｎｉ基合金であり、ま
たＭＡ６０００はγ´強化型Ｎｉ基合金で高い高温強度
を示す。
【０００５】ところで高温使用用途で接合を必要とする
部品としてかかる酸化物分散強化型合金を用いる場合、
その接合の方法が問題となる。この種酸化物分散強化型
合金の場合の接合方法としては鑞付け，固相拡散接合，
液相拡散接合が一般的であるが、これらの接合方法の場
合時間がかかり、またコストも高くなってしまう。
部品としてかかる酸化物分散強化型合金を用いる場合、
その接合の方法が問題となる。この種酸化物分散強化型
合金の場合の接合方法としては鑞付け，固相拡散接合，
液相拡散接合が一般的であるが、これらの接合方法の場
合時間がかかり、またコストも高くなってしまう。
【０００６】そこで接合方法として、詳しくは比較的低
温或いは比較的低応力の部位で接合する場合には、最も
一般的な接合方法である溶接を用いることができれば望
ましいが、酸化物分散強化型合金の場合、酸化物の凝
集，粗大化が生じて強度，延性が著しく低下し、酸化物
分散強化型合金の本来の特性を犠牲にしてしまう問題が
あり、実用的な接合方法として採用するのが難しかっ
た。
温或いは比較的低応力の部位で接合する場合には、最も
一般的な接合方法である溶接を用いることができれば望
ましいが、酸化物分散強化型合金の場合、酸化物の凝
集，粗大化が生じて強度，延性が著しく低下し、酸化物
分散強化型合金の本来の特性を犠牲にしてしまう問題が
あり、実用的な接合方法として採用するのが難しかっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
を背景としてなされたもので、比較的低温或いは比較的
低応力の部位の接合に用いた場合に実用上十分な強度，
延性を与える、溶接性に優れた溶加材を提供することを
目的とする。而して本願の請求項１の溶加材は、重量％
で、Ｃ：０．００１〜０．１５％，Ｓｉ：≦１．０％，
Ｍｎ：≦３．５％，Ｃｒ：１８．０〜５０％，Ｍｏ：≦
１０．０％，Ｆｅ：≦３．０％，Ｔｉ：≦０．８％，Ａ
ｌ：≦１．５０％，Ｎｂ：≦３．０％，Ｃｏ：≦１５．
０％残部実質的にＮｉから成ることを特徴とする。
を背景としてなされたもので、比較的低温或いは比較的
低応力の部位の接合に用いた場合に実用上十分な強度，
延性を与える、溶接性に優れた溶加材を提供することを
目的とする。而して本願の請求項１の溶加材は、重量％
で、Ｃ：０．００１〜０．１５％，Ｓｉ：≦１．０％，
Ｍｎ：≦３．５％，Ｃｒ：１８．０〜５０％，Ｍｏ：≦
１０．０％，Ｆｅ：≦３．０％，Ｔｉ：≦０．８％，Ａ
ｌ：≦１．５０％，Ｎｂ：≦３．０％，Ｃｏ：≦１５．
０％残部実質的にＮｉから成ることを特徴とする。
【０００８】本願の請求項２の溶加材は、請求項１にお
いて、Ｐ，Ｓ，Ｃｕの各成分が重量％で、Ｐ：≦０．０
３％，Ｓ：≦０．０１５％，Ｃｕ：≦０．５０％とされ
ていることを特徴とする。
いて、Ｐ，Ｓ，Ｃｕの各成分が重量％で、Ｐ：≦０．０
３％，Ｓ：≦０．０１５％，Ｃｕ：≦０．５０％とされ
ていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の溶加材は、耐熱性，耐食性，靱性確保
のためにＮｉをベースとし、また耐酸化性確保のために
Ｃｒを多量に添加するとともに、各種固溶強化元素の添
加によって強度を確保したもので、本発明の溶加材を用
いて酸化物分散強化型合金の溶接を行った場合、比較的
低温或いは比較的低応力の部位の溶接部の強度として実
用上十分な強度，延性を与えることができる。
のためにＮｉをベースとし、また耐酸化性確保のために
Ｃｒを多量に添加するとともに、各種固溶強化元素の添
加によって強度を確保したもので、本発明の溶加材を用
いて酸化物分散強化型合金の溶接を行った場合、比較的
低温或いは比較的低応力の部位の溶接部の強度として実
用上十分な強度，延性を与えることができる。
【００１０】本発明の溶加材は、特にＭＩＧ溶接，ＴＩ
Ｇ溶接，プラズマ溶接に適している。
Ｇ溶接，プラズマ溶接に適している。
【００１１】また本発明の溶加材は、例として以下の組
成の酸化物分散強化型合金同士又はこれと以下の組成の
耐熱合金との溶接に特に適している。 酸化物分散強化型合金 Ni-20Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O3 Ni-30Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O3 Ni-15Cr-4.5Al-4W-2.5Ti-2Mo-2Ta-1.1Y2O3 Fe-20Cr-4.5Al-0.5Ti-0.5Y2O3 耐熱合金 Ni-32Cr-15W-0.3C-0.3Fe Fe-25Cr-20Ni-0.4C Fe-26Cr-35Ni-0.6C Fe-34Cr-30Ni-5W-0.3Ti
成の酸化物分散強化型合金同士又はこれと以下の組成の
耐熱合金との溶接に特に適している。 酸化物分散強化型合金 Ni-20Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O3 Ni-30Cr-0.3Al-0.5Ti-0.05C-1.0Fe-0.6Y2O3 Ni-15Cr-4.5Al-4W-2.5Ti-2Mo-2Ta-1.1Y2O3 Fe-20Cr-4.5Al-0.5Ti-0.5Y2O3 耐熱合金 Ni-32Cr-15W-0.3C-0.3Fe Fe-25Cr-20Ni-0.4C Fe-26Cr-35Ni-0.6C Fe-34Cr-30Ni-5W-0.3Ti
【００１２】次に本発明における各化学成分の限定理由
を詳述する。 Ｃ：０．００１〜０．１５％ Ｃは炭化物形成による高温強度確保，オーステナイトの
安定化に寄与する。但しそのためには０．００１％以上
含有させる必要がある。一方０．１５％を超えて過剰に
含有させると高温強度の低下，靱性の低下，耐食性の低
下を招くため、本発明では０．１５％を上限とする。
を詳述する。 Ｃ：０．００１〜０．１５％ Ｃは炭化物形成による高温強度確保，オーステナイトの
安定化に寄与する。但しそのためには０．００１％以上
含有させる必要がある。一方０．１５％を超えて過剰に
含有させると高温強度の低下，靱性の低下，耐食性の低
下を招くため、本発明では０．１５％を上限とする。
【００１３】Ｓｉ：≦１．０％ Ｓｉは脱酸剤として働き、また，耐酸化性の向上，溶接
金属の湯流れ性を良好とする上で寄与する。しかしなが
ら１．０％より多く含有させると高温強度の低下，靱性
の低下をもたらすため上限値を１．０％とする。尚、望
ましい下限値は０．０１％である。
金属の湯流れ性を良好とする上で寄与する。しかしなが
ら１．０％より多く含有させると高温強度の低下，靱性
の低下をもたらすため上限値を１．０％とする。尚、望
ましい下限値は０．０１％である。
【００１４】Ｍｎ：≦３．５％ Ｍｎは脱酸，脱硫剤として働き、またオーステナイトの
安定化に寄与する。但し３．５％を超えて過剰に含有さ
せると靱性の低下，耐食性の低下をもたらすため３．５
％以下に規制する。尚、望ましい下限値は０．０１％で
ある。
安定化に寄与する。但し３．５％を超えて過剰に含有さ
せると靱性の低下，耐食性の低下をもたらすため３．５
％以下に規制する。尚、望ましい下限値は０．０１％で
ある。
【００１５】Ｃｒ：１８．０〜５０％ Ｃｒは耐酸化性の向上に必須の成分であり、１８．０％
以上含有させる必要がある。但し５０％を超えて過剰に
添加するとオーステナイトが不安定となり、σ相やα相
等の脆化相を析出し、靱性の低下をもたらすため上限値
を５０％とする。
以上含有させる必要がある。但し５０％を超えて過剰に
添加するとオーステナイトが不安定となり、σ相やα相
等の脆化相を析出し、靱性の低下をもたらすため上限値
を５０％とする。
【００１６】Ｍｏ：≦１０．０％ Ｍｏは固溶強化，耐食性の向上に寄与する元素である
が、１０．０％を超えて過剰に含有させると、Ｃｒと同
様脆化相の析出による靱性の低下をもたらすため１０．
０％以下とする。
が、１０．０％を超えて過剰に含有させると、Ｃｒと同
様脆化相の析出による靱性の低下をもたらすため１０．
０％以下とする。
【００１７】Ｆｅ：≦３．０％ Ｆｅはコスト低減に寄与する。但し３．０％より多く含
有させると、高温強度の低下，オーステナイトの不安定
化による靱性の低下をもたらすため３．０％以下とす
る。
有させると、高温強度の低下，オーステナイトの不安定
化による靱性の低下をもたらすため３．０％以下とす
る。
【００１８】Ｔｉ：≦０．８％ Ｔｉは炭化物形成による高温強度確保に寄与する。但し
０．８％を超えて含有させると脆化相の析出による靱性
の低下をもたらすため、上限値を０．８％とする。
０．８％を超えて含有させると脆化相の析出による靱性
の低下をもたらすため、上限値を０．８％とする。
【００１９】Ａｌ：≦１．５０％ Ａｌは脱酸剤として働き、また溶接割れ防止に寄与す
る。但し１．５０％より多く含有させると溶接時のアー
クの不安定化を招く。そこで本発明では１．５０％以下
とする。
る。但し１．５０％より多く含有させると溶接時のアー
クの不安定化を招く。そこで本発明では１．５０％以下
とする。
【００２０】Ｎｂ：≦３．０％ Ｎｂは固溶強化，炭化物形成による高温強度確保に寄与
する。但し３．０％より多く含有させると脆化相の析出
による靱性の低下をもたらすため、上限値を３．０％と
する。
する。但し３．０％より多く含有させると脆化相の析出
による靱性の低下をもたらすため、上限値を３．０％と
する。
【００２１】Ｃｏ：≦１５．０％ Ｃｏは固溶強化，オーステナイトの安定化に寄与する。
但し１５．０％より多く含有させるとコスト上昇を招く
ため上限値を１５．０％とする。
但し１５．０％より多く含有させるとコスト上昇を招く
ため上限値を１５．０％とする。
【００２２】Ｐ：≦０．０３％ Ｐは粒界腐食を招き、製造時の熱間加工性を害するため
０．０３％以下に規制する。
０．０３％以下に規制する。
【００２３】Ｓ：≦０．０１５％ Ｓはビード形状の良否に影響を及ぼす。その過剰添加は
製造時の熱間加工性を害するため０．０１５％以下とす
る。
製造時の熱間加工性を害するため０．０１５％以下とす
る。
【００２４】Ｃｕ：≦０．５０％ Ｃｕは０．５０％より多く含有させると製造時の熱間加
工性を害するため、上限値を０．５０％とする。
工性を害するため、上限値を０．５０％とする。
【００２５】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。以下
の化学組成を有する酸化物分散強化型合金Ａ及び耐熱合
金Ｂについて、表１に示す各種化学組成の溶加材を用い
て溶接試験を行った。 Ａ：Ni-20Cr-0.4Ti-0.3Al-0.2Fe-0.6Y2O3 Ｂ：Ni-32Cr-15W-0.3C-0.3Fe
の化学組成を有する酸化物分散強化型合金Ａ及び耐熱合
金Ｂについて、表１に示す各種化学組成の溶加材を用い
て溶接試験を行った。 Ａ：Ni-20Cr-0.4Ti-0.3Al-0.2Fe-0.6Y2O3 Ｂ：Ni-32Cr-15W-0.3C-0.3Fe
【００２６】
【表１】
【００２７】尚、溶接試験は厚み４ｍｍの板を突き合わ
せてＴＩＧ溶接を行い、そして溶接部から２ｍｍ（厚
み）×１０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（長さ）の平行部を持
つ引張試験片を採取して、引張試験を行った。結果が表
２に示してある。尚、表２中Ａ／ＡはＡとＡとの溶接
を、Ａ／ＢはＡとＢとの溶接をそれぞれ表している。
せてＴＩＧ溶接を行い、そして溶接部から２ｍｍ（厚
み）×１０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（長さ）の平行部を持
つ引張試験片を採取して、引張試験を行った。結果が表
２に示してある。尚、表２中Ａ／ＡはＡとＡとの溶接
を、Ａ／ＢはＡとＢとの溶接をそれぞれ表している。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２の結果から、本発明例の溶加材は引張
強度７５ＭＰａ以上，伸び４．０％以上が得られてお
り、またビード形状は何れも良好であって、比較的低温
或いは比較的低応力の部位における酸化物分散強化型合
金の溶接用溶加材として十分実用可能であることが分
る。
強度７５ＭＰａ以上，伸び４．０％以上が得られてお
り、またビード形状は何れも良好であって、比較的低温
或いは比較的低応力の部位における酸化物分散強化型合
金の溶接用溶加材として十分実用可能であることが分
る。
【００３０】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明の溶加材は、耐熱性，耐食性，靱
性確保のためにＮｉをベースとし、また耐酸化性確保の
ためにＣｒを多量に添加するとともに、各種固溶強化元
素の添加によって強度を確保したもので、本発明の溶加
材を用いて酸化物分散強化型合金の溶接を行った場合、
比較的低温或いは比較的低応力の部位の溶接部の強度と
して実用上十分な強度，延性を与えることができる。
性確保のためにＮｉをベースとし、また耐酸化性確保の
ためにＣｒを多量に添加するとともに、各種固溶強化元
素の添加によって強度を確保したもので、本発明の溶加
材を用いて酸化物分散強化型合金の溶接を行った場合、
比較的低温或いは比較的低応力の部位の溶接部の強度と
して実用上十分な強度，延性を与えることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ ：０．００１〜０．１５％ Ｓｉ：≦１．０％ Ｍｎ：≦３．５％ Ｃｒ：１８．０〜５０％ Ｍｏ：≦１０．０％ Ｆｅ：≦３．０％ Ｔｉ：≦０．８％ Ａｌ：≦１．５０％ Ｎｂ：≦３．０％ Ｃｏ：≦１５．０％ 残部実質的にＮｉから成る酸化物分散強化型合金溶接用
溶加材。 - 【請求項２】 請求項１において、Ｐ，Ｓ，Ｃｕの各成
分が重量％で Ｐ ：≦０．０３％ Ｓ ：≦０．０１５％ Ｃｕ：≦０．５０％ とされていることを特徴とする酸化物分散強化型合金溶
接用溶加材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35926396A JPH10193174A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 酸化物分散強化型合金溶接用溶加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35926396A JPH10193174A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 酸化物分散強化型合金溶接用溶加材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10193174A true JPH10193174A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=18463604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35926396A Pending JPH10193174A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 酸化物分散強化型合金溶接用溶加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10193174A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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