JP2007524513A - 硬化肉盛合金鉄材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として炭化クロムおよび他の強力な炭化物形成元素、例えばモリブデン、チタン、タングステン、バナジウム、ニオブおよびホウ素から形成された炭化物を含む硬化肉盛合金鉄材料に関する。
炭化物を含む合金鉄材料は、過酷な浸食および摩耗に対する耐性が必要とされる用途において、基材上の硬化肉盛溶着物(weld deposit)を得るための消耗材として広範囲に、長年にわたって使用されている。
炭化クロム合金鉄材料硬化肉盛の製造に溶接消耗材として使用される、高炭素フェロクロム(HCFeCr)と高炭素フェロマンガン(HCFeMn)粉末との典型的なブレンドを表1に示す。
上記のブレンドされた合金鉄粉末を含む溶接プールから軟鋼基材上に溶着する硬化肉盛の化学組成を例として表2に示す。硬化肉盛は、表中および以下、「硬化肉盛溶着物」と呼ぶ。
硬化肉盛溶着物を製造するための合金鉄粉末の製造および使用に関し、上記の先行技術や他の先行技術の制約は、本出願者の知る限り、以下の通りである。
(a)炭化クロム含有合金鉄溶接消耗材料における基本元素、例えば炭素、クロム、およびマンガンを規定濃度含有する均質な溶融物を形成し、
(b)前記溶融物から、固体の炭化物含有合金鉄溶接消耗材料を形成する、
ことを含む方法を提供する。
本発明により、HCFeCrおよびHCFeMn粉末およびグラファイトの形態にある遊離炭素から均質な溶融物を形成し、その後、溶融物を鋳型に流し込むことにより、合金鉄溶接消耗材料(以下、「ブレンドされた合金鉄材料」と呼ぶ)を製造した。その後、鋳造した材料を微粉末に粉砕した。
液体金属中に溶解した3重量%の炭素は、合金鉄粉末の最終ブレンド中の化学結合した炭素の含有量を5.6%Cから8.4%Cに増加させた。
表1に示す公知の合金鉄粉末ブレンドで使用されている、炭素含有量が高い(例えば8.5%C)、より高価なHCFeCr原料ではなく、炭素含有量が比較的低い(例えば5.5%C)HCFeCr原料を使用できる。
表1に示す公知の合金鉄粉末ブレンドで使用されている、クロム含有量が高い(例えば67%Cr)、より高価なHCFeCr原料ではなく、クロム含有量が比較的低い(例えば63重量%C)HCFeCr原料を使用できる。
最終合金鉄ブレンドの化学的組成は、Fe−57.3Cr−8.4C−4.5Mnであった。この材料は、脆く、粉末にし易く、一般的な方法によって粉砕することにより、容易に微粉に加工することができる。
硬化肉盛溶着物のクロム含有量は、炭素含有量を低減することなく、先行技術(表2)における34.7%Crから本発明における31.5%Crに減少した。
最終溶着物の微小構造は、約50体積%のM7C3炭化物を含有する。
溶接消耗材の割合および希釈の量は表2と同様である、すなわち先行技術で使用される硬化肉盛溶接手順を変更する必要はなかった。
例1に関する上記と同様の本発明の方法により、ブレンドされた合金鉄材料を製造した。
スクラップ鋼(20重量%)により、最終ブレンドのクロム含有量が低減した。
合金鉄ブレンドのクロム含有量が、先行技術における63.0%から本発明における44.1%に減少した。
・最終合金鉄ブレンドの化学的組成は、Fe−44.1Cr−8.3C−4.7Mnであった。この材料は、脆く、粉末にし易く、一般的な方法によって粉砕することにより、容易に微粉に加工することができる。
例1に関する上記と同様の本発明の方法により、ブレンドされた合金鉄材料を製造した。
Claims (24)
- 好適な基材上に硬化肉盛溶着物を製造するのに使用する炭化物含有合金鉄溶接消耗材料を製造する方法であって、
(a)炭化クロム含有合金鉄溶接消耗材料における基本元素、例えば炭素、クロム、およびマンガンを規定濃度含有する均質な溶融物を形成し、
(b)前記溶融物から、固体の炭化物含有合金鉄溶接消耗材料を形成する、
ことを含む、方法。 - 前記工程(a)は、固体原料から前記均質な溶融物を形成する、ことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(a)は、クロム含有合金鉄材料から前記均質な溶融物を形成する、ことを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記工程(a)は、遊離炭素の供給源から前記均質な溶融物を形成する、ことを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(a)は、グラファイトを前記溶融物に添加して、前記溶融物を炭素で過飽和にする、ことを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(a)は、スクラップ鋼または高クロム白鋳鉄等の鉄含有材料(クロム含有合金鉄以外である)から、前記均質な溶融物を形成して、前記溶融物中のクロム濃度を希釈する、ことを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(a)は、前記溶融物の温度を比較的長い時間(公称30〜60分間)保持して炭素を前記溶融物中に溶解させ、前記工程(b)において前記溶融物から前記固体合金鉄溶接消耗材料中に規定濃度の化学結合した炭素を形成する、ことを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(b)において形成された前記固体合金鉄溶接消耗材料が、その後に続く硬化肉盛操作で安定した溶接アークを形成し、それによって、得られる硬化肉盛溶着物中の多孔度を最少に抑え、溶接プールから合金鉄粉末が放出されるのを阻止するように、前記工程(a)で形成された前記溶融物を脱気する、ことを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(b)において形成された前記固体合金鉄溶接消耗材料が、その後に続く硬化肉盛操作で得られる前記硬化肉盛溶着物中に存在する非金属性不純物量を最少に抑えるように、前記工程(a)において形成された前記溶融物からスラグを除去する、ことを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- クロム/炭素比が7.0未満である合金鉄溶接消耗材料を製造する、ことを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- クロム含有量が30〜65重量%である合金鉄溶接消耗材料を製造する、ことを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 化学結合した炭素の含有量が7.5重量%を超える合金鉄溶接消耗材料を製造する、ことを含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(b)は、前記溶融物を好適な鋳型または他の鋳造手段の中にキャスティングし、その後、前記鋳造製品を、粉末形態等の好適な形態に粉砕する、ことを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(b)は、前記溶融物をアルゴン等の好適なガスで噴霧し、前記溶融物から固体粉末を形成する、ことを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法により製造される、炭化クロム含有合金鉄溶接消耗材料。
- クロム/炭素比が7.0未満である、請求項15に記載の材料。
- クロム含有量が30〜65重量%である、請求項15または16に記載の材料。
- 化学結合した炭素の含有量が7.5重量%を超える、請求項15〜17のいずれか一項に記載の材料。
- 好適な基材上に硬化肉盛溶着物を製造する方法であって、
請求項15〜18のいずれか一項に記載の炭化クロム含有合金鉄溶接消耗材料および溶接ワイヤ材料の溶接プールを基材上に形成し、
その後、前記基材上の溶接プールから材料の硬化肉盛溶着物を堆積させる、
ことをむ、方法。 - 請求項19に記載の方法により製造された、好適な基材上の硬化肉盛溶着物。
- クロム/炭素比が7.0未満である、請求項20に記載の溶着物。
- クロム含有量が35重量%未満である、請求項20または21に記載の溶着物。
- 結合した炭素の含有量が4.0重量%を超える、請求項20〜22のいずれか一項に記載の溶着物。
- タングステンおよび/またはバナジウムおよび/またはチタンおよび/またはモリブデンおよび/またはニオブおよび/またはホウ素を最大15重量%まで含む、請求項23に記載の溶着物。
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