JP6528106B2 - NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy and method for manufacturing the same, steel material provided with corrosion-resistant and wear-resistant surface overlay welding layer and method for manufacturing the same, and cold tool - Google Patents
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Description
高い耐腐食性と耐摩耗性を有する新規合金と、この合金からなる肉盛溶接層を母材の表面に有し高い耐腐食性と耐摩耗性を具えた鋼材と、これらの合金と鋼材から製造される冷間工具に関するものである。 A new alloy having high corrosion resistance and wear resistance, a steel material having a built-up weld layer made of this alloy on the surface of a base material and having high corrosion resistance and wear resistance, and these alloys and steel materials It relates to a cold tool to be manufactured.
強い腐食環境下で使用される合金材料としては、現在のところ事実上、高ニッケル(Ni)基合金であるハステロイ(登録商標、以下同じ。)しか存在しないといわれている。しかしながら、ハステロイは耐摩耗性に乏しく、強い摩擦力で接触対象と接する摺動部材としては利用することができないという問題がある。一方、耐摩耗性に優れた合金としては、ステライト(登録商標、以下同じ。)等のコバルト(Co)基合金が知られているが、ステライト等は耐食性に乏しく、腐食環境下では利用することができないという問題がある。 At present, it is said that only Hastelloy (registered trademark, hereinafter the same), which is a high nickel (Ni) base alloy, exists as an alloy material used under a strong corrosive environment. However, Hastelloy has a problem that it has poor wear resistance and can not be used as a sliding member that contacts the contact object with strong frictional force. On the other hand, cobalt (Co) -based alloys such as Stellite (registered trademark, the same in the following) and the like are known as alloys excellent in wear resistance, but Stellite and the like have poor corrosion resistance and should be used under corrosive environment There is a problem that you can not
強腐食環境下で使用される工具・装置としては、合成ゴム混練機用ロータを例示することができる。合成ゴム混練機用ロータの分野においては、炭素鋼母材の表面に、Ni系やCo系の自溶合金を溶射被覆したものが知られている(特許文献1参照)。しかしながら、溶射技術では、母材表面に比較的薄い溶射被膜を形成することしかできず、しかも母材との冶金的接合性が悪く、剥離を起こしやすいという大きな問題がある。 As a tool and apparatus used under a strong corrosive environment, a rotor for a synthetic rubber kneader can be exemplified. In the field of a rotor for synthetic rubber kneaders, one in which a self-fluxing alloy of Ni-based or Co-based is spray-coated on the surface of a carbon steel base material is known (see Patent Document 1). However, in the thermal spray technology, only a relatively thin thermal spray coating can be formed on the surface of the base material, and moreover, the metallurgical bondability with the base material is poor, and there is a major problem that it is easily peeled off.
このような事情もあり、合成ゴム混練機用ロータには、耐腐食性を優先し短期間での交換を前提としてハステロイが利用されることが多い現状にある。換言すれば、強い腐食環境下において好適に利用することができる耐摩耗性を有する合金、特に溶接金属は存在しない、とこれまで考えられてきた。そのため、高耐腐食性と高耐摩耗性の両方の性質を備えた溶接金属系の設備素材や工具素材は、存在していないのが現状であり、現実的には設備や工具の早期交換しか対応策がなく、設備コストや工具コストが極めて高くついている。しかしながら、素材加工産業での設備運転環境は過酷化しており、設備や工具の強腐食環境下での耐摩耗性の要求が高度化している。そのため、従来にない高耐腐食性と高耐摩耗性を兼ね備えた合金素材が求められている。 Under such circumstances, in the rotor for synthetic rubber kneaders, Hastelloy is often used on the premise of replacement in a short period of time with priority given to corrosion resistance. In other words, it has previously been thought that there is no wear-resistant alloy, in particular no weld metal, which can be suitably utilized in a strong corrosive environment. Therefore, there is currently no welding metal equipment material or tool material with both high corrosion resistance and high wear resistance properties, and in reality there is only an early replacement of equipment and tools. There is no countermeasure, and the equipment cost and tool cost are extremely high. However, the facility operating environment in the material processing industry is becoming severe, and the demand for wear resistance of equipment and tools in a strongly corrosive environment is becoming high. Therefore, there is a demand for an alloy material having high corrosion resistance and high abrasion resistance, which has not heretofore been available.
合金の母材表面の硬度を向上させる手法の一つとして、硬質物質であるニオブ炭化物(NbC)を含む金属−炭化物複合皮膜を金属表面に溶接により形成する技術が提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。特許文献2に開示された技術は、継目無管のプラグミル圧延に使用されるプラグとして、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、Ni基合金等の母材表面に、NbC粉末とステンレス鋼粉末からなるマトリックス金属の混合粉末をプラズマ粉体肉盛法によって金属−炭化物複合皮膜を形成するものである。一方、特許文献3に開示された技術は、熱間加工用工具及び継目無管鋼のプラグとして、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金等の母材表面に、NbC粉末とCo基合金又はNi基合金からなるマトリックス金属の混合粉末を、プラズマ粉体肉盛法等によって金属−炭化物複合皮膜を形成するものである。
As one of the methods to improve the hardness of the surface of the base material of the alloy, a technique of forming a metal-carbide composite film containing niobium carbide (NbC), which is a hard substance, on a metal surface by welding (for example, patent)
しかしながら、特許文献2、3に開示された技術は、熱間工具に適用されるものであり、熱間での耐摩耗性評価と冷間での耐摩耗性評価は、使用環境、特に温度環境の相違から摩耗部分の様相と形態が全く異なるため、熱間工具に適用される条件を冷間工具に適用される条件に転用することはできない。その理由の一つとしては、特許文献2、3に記載の技術では、100μm程度の巨大なNbCの粒が用いられているが、NbCの硬度は極めて高く、このように巨大な硬質物質が表面に存在する工具を冷間で用いると、工具と接触する被加工材表面に擦過痕をつけてしまうのに対して、熱間では、被加工材が高温であり、加工後に表層部分は酸化物として落剥してしまうので、たとえ疵がついても実害が無い、ということが挙げられる。すなわち冷間では、被加工材はそのまま製品として出荷されるので、擦過痕が残存することは許されないという、熱間との顕著な相違がある。また、冷間工具の材料として、ハステロイ中にNbCを分散させた合金や、このような合金を表面肉盛層として母材の表面に形成した鋼材については、過去に報告の事例が存在しない。
However, the techniques disclosed in
さらに、特許文献2、3では、使用されるNbCの平均粒径が65〜135μm程度のものが好ましい、と開示されており、実施例では平均粒径が100μm(特許文献2、3)と120μm(特許文献2)のNbCを用いた実験例が開示されているが、この平均粒径は比較的大きいものであるとはいえ、この範囲よりも小さく市販もされていないNbC粉末を用いた場合の耐摩耗性についてはこれまで検討すらされてこなかった。その理由としては、比較的粒径の小さいNbCの粉末は、プラズマ粉体肉盛溶接を含む溶接をすることができないと当業者の間で言われてきており、それが当然のこととして信じられてきたことによるものと考えられる。
Furthermore,
以上のような問題に鑑みて本発明は、耐腐食性と耐摩耗性の両方の性質を兼ね備えた冷間工具に適した斬新な合金及び鋼材として、ハステロイに対応する耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中に比較的細かいNbC粉末を分散させた構成を有する合金とその製法、斯かる合金を表面肉盛層として備えた鋼材とその製法、並びにこれらの合金若しくは鋼材からなる有用な冷間工具の提供を主たる目的とするものである。 In view of the problems as described above, the present invention is a novel alloy and steel suitable for cold tools having both corrosion resistance and wear resistance properties, such as corrosion resistance nickel, chromium, etc. corresponding to hastelloy. Alloy having a structure in which relatively fine NbC powder is dispersed in molybdenum alloy , method for producing the same, steel material provided with such alloy as surface buildup layer, method for producing the same, and useful cold tool comprising these alloy or steel The main purpose is to provide
本発明の新規合金は、耐腐食性ニッケル基にクロム及びモリブデンを主成分として含有する耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金であって、ニッケルを57質量%、クロムを16質量%、モリブデンを17質量%、鉄を4〜7質量%、タングステンを質量3〜4.5%で含有する耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中、又は、ニッケルを56質量%、クロムを22質量%、モリブデンを13質量%、鉄を3質量%、タングステンを3質量%で含有する前記耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中に、平均粒径が45μm未満のニオブ炭化物粉末を分散させてなることを特徴とするNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン系合金である。
New alloys of the present invention is a corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy mainly containing chromium and molybdenum corrosion resistant nickel based,
斯かる本発明は、細かい粒子のNbCを溶接することができないと考えられていたこれまでの常識を覆して、耐腐食性を具えた耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に、硬質で耐摩耗効果があるNbCの細かい粉末を分散させることに初めて成功したものであり、耐腐食性と耐摩耗性の両方の特性を兼ね備えた新規な合金を創出したものである。このNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金は、耐腐食性と耐摩耗性を有するという、強腐食環境で長期間使用することができるこれまでにない冷間工具の材料として使用することができる極めて有用なものとなる。 The present invention reverses the conventional wisdom that it was thought that fine particles of NbC could not be welded, and it was found that the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is hard and wear resistant. It is the first to succeed in dispersing an effective NbC fine powder, and has created a new alloy that has both corrosion resistance and wear resistance properties. This NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is used as an unprecedented cold tool material that can be used for a long time in a highly corrosive environment, having corrosion resistance and wear resistance. It can be extremely useful.
ここで、ハステロイC(以下、単に「ハステロイ」という場合がある)は、ニッケル(Ni)基にモリブデン(Mo)やクロム(Cr)を比較的多く混合することによって耐腐食性や耐熱性を高めた合金の総称であり、本発明のNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金には、最も一般的なハステロイ・C276(商品名、以下同じ。)やハステロイ・C22(商品名、以下同じ。)を始めとするハステロイC系統と称される合金を、要求される腐食環境やコストに応じて適宜選択し、適用することができる。 Here, Hastelloy C (hereinafter, sometimes simply referred to as "hastelloy") enhances corrosion resistance and heat resistance by mixing a relatively large amount of molybdenum (Mo) or chromium (Cr) with nickel (Ni). Is a general term for alloys, and the most common Hastelloy C276 (trade name, the same shall apply hereinafter) and Hastelloy C22 (trade name, hereinafter applicable to the NbC dispersion strengthened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy of the present invention ). same. Hastelloy C system integration called alloy including) suitably selected according to the required corrosive environment and cost, it can be applied.
このNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金は、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末と、粒径が45μm未満のNbCの粉末との混合物を原料として、鋳造又はプラズマ溶接により合金として製造することができる。鋳造の場合は、合金の原料となる耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金を溶かした溶解炉にNbCの粉末を投入したものを型に流して鋳込む方法を採用することができる。プラズマ溶接による場合、高温を供給することができるプラズマ粉体溶接(Plasma Transferred Arc 溶接:以下、PTA溶接)法を用いて適宜の母材に耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデンとNbCの粉末の混合物を肉盛溶接し、その肉盛溶接層のみを抽出するという方法を採用することができる。 This NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is cast or plasma-welded using as a raw material a mixture of a corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder and an NbC powder having a particle size of less than 45 μm. It can be manufactured as an alloy. In the case of casting, it is possible to employ a method in which a powder obtained by introducing NbC powder into a melting furnace in which a corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy as a raw material of the alloy is melted is poured into a mold and cast. In the case of plasma welding, it is possible to supply a high temperature. A mixture of corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum and NbC powder in an appropriate base material using plasma transfer welding (Plasma Transferred Arc welding: hereinafter PTA welding) method. It is possible to employ a method of overlay welding, and extracting only the overlay welding layer.
本発明のNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の製造にあたっては、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金とニオブ炭化物の粉末混合物中に占めるニオブ炭化物の粉末の質量%を0%よりも多く50%以下とすることが望ましい。ニオブ炭化物の粉末は、質量%で0%を超える値とすることが前提(ニオブ炭化物の粉末を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金粉末に混合することが必須)であるが、質量%が50%を超えた場合には、得られた合金が耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金本来の耐腐食性を十分に発揮できず、強腐食環境下での使用に適さなくなる可能性が高いと考えられることから、本発明においては、ニオブ炭化物の粉末は、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末との混合物の0〜50質量%とすることが適切であるといえる。この範囲であれば、要求される耐摩耗性能と耐腐食性能に応じてニオブ炭化物の粉末を適宜割合とすればよいが、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデンとの混合物に占めるニオブ炭化物の粉末の質量%を5%以上30%以下とすれば、比較的少量のニオブ炭化物粉末であっても十分な耐摩耗性と耐腐食性を有するNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン系合金を得ることができる。 In the production of the NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy of the present invention, 0% by mass of niobium carbide powder in the powder mixture of corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy and niobium carbide is used. It is desirable to make it 50% or less. It is premised that the powder of niobium carbide has a value of more than 0% by mass (it is essential to mix the powder of niobium carbide with the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder), but 50 % by mass If it exceeds 10%, the obtained alloy can not fully exhibit the corrosion resistance inherent to the corrosion resistance of nickel-chromium-molybdenum alloy, and it is highly likely that the alloy is not suitable for use in a strongly corrosive environment. Therefore, in the present invention, it is preferable that the niobium carbide powder is 0 to 50 % by mass of the mixture with the corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder. Within this range, the niobium carbide powder may be appropriately proportioned according to the required wear resistance performance and corrosion resistance performance, but the niobium carbide powder in the mixture with the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum NbC dispersion-strengthened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy having sufficient wear resistance and corrosion resistance even if a relatively small amount of niobium carbide powder if the mass% is 5% or more and 30% or less You can get it.
このように耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末をマトリックスとして、45μm未満という細かいNbCの粉末を比較的少量だけ添加して溶接した場合、得られた合金中ではNbCの粉末の一部は、プラズマ溶接等の溶接時の熱によってNbCの表層部が(あるいは場合によっては芯部までが)融け、隣り合った同種のNbCの粒と結合して45μm以上の塊となるものも存在する可能性があるものの、大半のNbCの粉末は投入された際の大きさ(45μm)よりも小さい粒子として存在し、しかもニオブ(Nb)と炭素(C)とが分離せずNbCとして存在したままの状態であり、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中にほぼ均一に分散しているため、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の耐腐食性を損なうことなくNbCによる耐摩耗性を獲得できることになるのである。 Thus, when welding is performed by adding a relatively small amount of NbC powder of less than 45 μm in a relatively small amount using a corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder as a matrix, in the obtained alloy, a part of the NbC powder is The heat of welding, such as plasma welding, causes the surface layer of NbC to melt (or even to the core in some cases) and combine with adjacent NbC particles of the same kind to form a block of 45 μm or more Although most of the NbC powder is present as particles smaller than the size (45 μm) at the time of introduction, the niobium (Nb) and carbon (C) are not separated and remain as NbC. a state, since the substantially uniformly dispersed in the corrosion resistance of nickel-chromium-molybdenum alloy, a loss of corrosion resistance of the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy It become possible to earn the abrasion resistance by NbC without.
また、本発明に係る鋼材は、母材となる金属材の表面に、肉盛溶接層を形成した鋼材であって、この肉盛溶接層が、上述したNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金、すなわち耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に平均粒径が45μm未満のニオブ炭化物の粉末を分散させた合金からなるものであることを特徴としている。 Further, the steel material according to the present invention is a steel material in which a weld overlay is formed on the surface of a metal material as a base material, and the weld overlay is the NbC dispersion strengthened corrosion-resistant nickel-chromium described above. It is characterized by comprising a molybdenum alloy, that is, an alloy obtained by dispersing a powder of niobium carbide having an average particle diameter of less than 45 μm in a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy .
本発明の係る鋼材は、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金による耐腐食性に加えて、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金にはない耐摩耗性をニオブ炭化物によって兼ね備えた肉盛溶接層を母材の表面に有する鋼材である。特に、平均粒径45μm未満という非常に小さいニオブ炭化物の粉末を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に混在させた合金は上述の通りこれまで存在せず、またこの合金を肉盛溶接層として有する鋼材としても従来にない全く新規なものであり、上述したNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金と同様に、強い腐食環境下で使用される鋼材として、特に冷間において耐摩耗性能が要求される鋼材として、極めて有用なものである。 The steel according to the present invention is a corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy , in addition to corrosion resistance, a weld-welded layer combining wear resistance not possessed by the corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy by niobium carbide. It is a steel material that has on the surface of the base material. In particular, an alloy in which a very small niobium carbide powder having an average particle size of less than 45 μm is mixed in a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy as described above does not exist so far, and has this alloy as a weld overlay. It is a completely new steel material, which has never been used in the past, and like the NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy described above, wear resistance performance particularly in cold as a steel material used under a strong corrosive environment. Is a very useful steel material that is required.
肉盛溶接層は、溶射被膜の形成技術と異なり、比較的厚い層を形成することができる上に、肉盛溶接層と母材とが部分的に混ざり合うため剥離の問題も生じ難いといえる。このことと、一般的な腐食環境下での摩耗に対する肉盛溶接層の耐久性を考慮すると、肉盛溶接層の平均厚さを、2mm以上4mm以下とすれば十分である。一層盛りの肉盛溶接では、2mm程度の肉盛溶接層を形成するのが限界であるため、二層盛りの肉盛溶接層を形成する場合には、肉盛溶接層の総厚さの上限は4mmとなる。 The buildup welding layer can form a relatively thick layer, unlike the formation technique of the thermal spray coating, and moreover, it can be said that the problem of peeling can hardly occur because the buildup welding layer and the base material are partially mixed. . In consideration of this and the durability of the weld overlay to the general corrosion environment, it is sufficient if the average thickness of the weld overlay is 2 mm or more and 4 mm or less. In the case of single-layer build-up welding, the limit is to form a build-up weld layer of about 2 mm. Therefore, when forming a double-layer build-up weld layer, the upper limit of the total thickness of the build-up weld layer Is 4 mm.
一方、本発明の鋼材において母材に適用される金属材は特に限定されるものではないが、肉盛溶接層の形成時に、肉盛溶接層の耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中のニッケルが希釈されて耐腐食性が低下することは避けるべきである。そこで母材には、ニッケルを8%以上57%以下の質量%で含有する合金からなる金属材が適切であるといえる。このようにニッケル(Ni)を比較的多く含有する金属材としては、ニッケルを比較的多く含有する合金として、オーステナイト系ステンレス(SUS304(Ni含有率8〜10.5%)、SUS316L(Ni含有率10〜14%)、SUS309S(Ni含有率12〜15%))や、ハステロイ(Ni含有率57%前後)等の耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデンを例示することができる。すなわち、ニッケルの含有率が少ないと、肉盛溶接時に耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中のニッケルが母材と混合された希釈され、肉盛溶接層の耐腐食性が低下するおそれがある一方、安価に製造できるという利点があることから、ニッケル含有率の下限値は8%が限界であり、肉盛溶接層の耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金との希釈の問題を生じない素材として、ハステロイ等の耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデンを母材とした場合のニッケル含有率(57%)が上限となる。 On the other hand, although the metal material applied to the base material in the steel of the present invention is not particularly limited , nickel in the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy of the weld overlay is formed when the weld overlay is formed. It should be avoided that the corrosion resistance is lowered by dilution. Then, it can be said that the metal material which consists of an alloy which contains nickel 8%-57% by mass% is suitable for a base material. Thus, as a metal material containing a relatively large amount of nickel (Ni), an austenitic stainless steel (SUS 304 (Ni content: 8 to 10.5%), SUS 316 L (Ni content) as an alloy containing a relatively large amount of nickel Examples include corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum such as 10 to 14%), SUS309S (Ni content 12 to 15%), and hastelloy (Ni content 57% or so ). That is, when the content of nickel is small, the nickel in the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is mixed with the base material and diluted with the base metal, and the corrosion resistance of the weld overlay may be reduced. On the other hand, because it has the advantage of being able to be manufactured inexpensively, the lower limit of the nickel content is limited to 8%, and a material that does not cause dilution problems with the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy of the weld overlay As the upper limit, the nickel content (57%) in the case of using corrosion resistant nickel, chromium and molybdenum such as hastelloy as a base material is the upper limit.
斯かる本発明の鋼材は、母材となる金属材の表面に、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末とニオブ炭化物の粉末との混合物をプラズマ粉体肉盛溶接法により溶接する溶接工程を経て製造することができる。 Such a steel material of the present invention is a welding step of welding a mixture of a corrosion resistant nickel / chromium / molybdenum alloy powder and a niobium carbide powder onto the surface of a metal material as a base material by plasma powder buildup welding method Can be manufactured.
このようなPTA溶接法による鋼材の製造方法においては、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末との混合物中に占めるニオブ炭化物の粉末の質量%を0%よりも多く50%以下とすることが望ましい。ニオブ炭化物の粉末は、溶接時に添加する粉末の混合物中に質量%で0%を超える値とすることが前提(ニオブ炭化物の粉末を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン粉末に混合することが必須)であるが、質量%50%を超えた場合には、肉盛溶接層がニッケル・クロム・モリブデン合金本来の耐腐食性を十分に発揮できず、強腐食環境下での使用に適さなくなる可能性が高いと考えられることから、本発明においては、ニオブ炭化物の粉末は、粉末混合物中で0〜50%とすることが適切であるといえる。この範囲であれば、要求される耐摩耗性能と耐腐食性能に応じてニオブ炭化物の粉末を適宜割合とすればよいが、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末との混合物に占めるニオブ炭化物の粉末の質量%を5%以上30%以下とすれば、比較的少量のニオブ炭化物粉末であっても十分な耐摩耗性と耐腐食性を有する肉盛溶接層を得ることができる。 In the method of manufacturing a steel material by such a PTA welding method, the mass percentage of niobium carbide powder in the mixture of the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy with the powder is more than 0% and 50% or less. Is desirable. It is premised that the niobium carbide powder has a value of 0% or more by mass% in the mixture of powders added during welding (it is essential to mix the niobium carbide powder with the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum powder) However, if it exceeds 50% by mass , the weld overlay may not fully exhibit the corrosion resistance inherent to the nickel-chromium-molybdenum alloy and may not be suitable for use in a strongly corrosive environment. In the present invention, it is preferable that the niobium carbide powder is 0-50% in the powder mixture. Within this range, the niobium carbide powder may be appropriately proportioned according to the required wear resistance performance and corrosion resistance performance, but the niobium carbide in a mixture with the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder By setting the mass percentage of the powder of 5% to 30%, it is possible to obtain a weld overlay having sufficient wear resistance and corrosion resistance even with a relatively small amount of niobium carbide powder.
ただしこの他にも、本発明に係る上述した鋼材の製造方法においては、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の種類、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末とニオブ炭化物の粉末の混合割合、ニオブ炭化物の粉末のサイズ、母材の種類等については、求められる腐食環境、耐摩耗性の程度、耐久性、コスト等によって、上述した通り種々アレンジすることができる。 However besides this, in the above-described method for manufacturing a steel material according to the present invention, the mixing ratio of type corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy, corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder and the niobium carbide powder The size of the niobium carbide powder, the type of the base material, and the like can be variously arranged as described above according to the required corrosion environment, the degree of wear resistance, the durability, the cost, and the like.
さらに、本発明に係る冷間工具は、上述のNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金からなるもの、若しくは上述の鋼材により形成されて肉盛溶接層を摩擦面として設定したものである。このような冷間工具は、例えば次の様にして作製することも可能である。先ず、NbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の溶接棒を、鋳造等の方法で、事前に製造しておく。その後、工具強度を保たせるために、炭素鋼等の安価な強度部材を用いて、これを工具形状に近い形に予め成形あるいは加工する。その上で、その表面の必要な場所に、前記の溶接棒を用いて肉盛溶接を行う。もちろん、この肉盛溶接を直接PTA肉盛溶接によって行っても何ら問題はない。肉盛溶接完了後は、溶接表面にある溶接起因の凹凸を、切削などの加工によって除去し、所定の工具形状に仕上げる。以上のような工程で冷間工具を作製することも可能である。このような本発明の冷間工具では、摩擦面が耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中にニオブ炭化物の細かい粒を適度に分散させた状態にあることから、従来のニオブ炭化物の巨大な粒を用いた場合のように工具と接触する被加工材表面に擦過痕をつけてしまう虞がなく、製品となる被加工材の品質や価値を向上することができる。また、耐腐食性と耐摩耗性を兼ね備え、耐久性のある冷間工具はこれまで存在していないことから、本発明は特に素材加工産業において全く新しく有用な冷間工具を提供することができるものである。 Furthermore, in the cold tool according to the present invention, the above-described NbC dispersion-hardened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy or the above-described steel material is used to set a weld overlay as a friction surface. is there. Such a cold tool can also be produced, for example, as follows. First, a welding rod of NbC dispersion strengthened type corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is manufactured in advance by a method such as casting. Thereafter, in order to maintain the strength of the tool, it is preformed or processed into a shape close to the shape of the tool using an inexpensive strength member such as carbon steel. Then, build-up welding is performed using the above-mentioned welding rod in the necessary place of the surface. Of course, there is no problem if this overlay welding is directly performed by PTA overlay welding. After completion of overlay welding, unevenness due to welding on the welding surface is removed by processing such as cutting to finish it into a predetermined tool shape. It is also possible to produce a cold tool by the above process. In such a cold tool according to the present invention, since the friction surface is in a state in which fine particles of niobium carbide are appropriately dispersed in the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy , the huge particles of conventional niobium carbide are As in the case of using the present invention, there is no risk of scratch marks on the surface of the workpiece in contact with the tool, and the quality and value of the workpiece to be a product can be improved. In addition, since there is no durable cold tool having both corrosion resistance and wear resistance, the present invention can provide a completely new and useful cold tool especially in the material processing industry. It is a thing.
本発明は、56〜65質量%のニッケル基に16〜23質量%のクロム及び13〜16質量%のモリブデンを主成分として含有し耐腐食性を有するニッケル・クロム・モリブデン合金中にニオブ炭化物の小さい粒子を分散させた合金、もしくは耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中とニオブ炭化物の合金から構成された肉盛溶接層を母材の表面に形成したものであるため、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の耐腐食性とニオブ炭化物の耐摩耗性の両方の特質を兼ね備えた全く新しい合金と鋼材を提供することができるものである。またそれにより、斯かる合金や鋼材から製造される有用な冷間工具であれば、強腐食環境下において耐摩耗性を発揮することができ、従来は頻繁に交換するほかなかったという状況を一変させ、このような状況で用いられる冷間工具として耐久性のあるものを新たに供給することができるようになる。 In the present invention, niobium carbide is contained in a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy containing 56 to 65% by mass of nickel and 16 to 23% by mass of chromium and 13 to 16% by mass of molybdenum as main components . because alloy dispersed small particles, or corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy and niobium carbide overlay welding layer composed of an alloy obtained by forming on the surface of the base, corrosion-resistant nickel It is possible to provide a completely new alloy and steel which combine the characteristics of both corrosion resistance of chromium-molybdenum alloy and wear resistance of niobium carbide. Moreover, thereby, if it is a useful cold tool manufactured from such an alloy or steel materials, it can exhibit abrasion resistance in a strong corrosive environment, and the situation that it could not change until now except for frequent replacement is unusual. As a result, it is possible to newly supply a durable cold tool to be used in such a situation.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係る鋼材1は、図1に示すように、母材2と、この母材2の表面に形成された肉盛溶接層3とから構成されるものであり、同図の通り、プラズマ粉体肉盛溶接(Plasma Transferred Arc 溶接:以下、PTA溶接)法により製造されるものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A
図1は、本実施形態に適用されるPTA溶接装置4の要部の概観と、母材2への肉盛溶接層3の形成過程を示す模式的な縦断面図である。この溶接装置4は、主としてPTA装置(トーチのみを図示している)を備えた通常のものであるので、以下に簡単に説明する。トーチ4は、適宜の駆動手段(図示省略)により、例えば図中の左右方向に移動可能とされている。具体的にトーチ4は、内側から順にタングステン電極41、内壁42、中壁43、外壁44により構成されている。内壁42は水冷式ノズルとして機能している。タングステン電極41と内壁42とによりプラズマガス供給用ノズルを構成しており、図中上方から供給されるプラズマガスPGをトーチ4の先端部に向けて送出するようにしている。また、内壁42と中壁43とによりプラズマアーク収束及び粉体供給用ノズルを構成しており、図中上方から供給されるキャリアガスCGと、マトリックスとなる耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデンの粉末と、ニオブ炭化物(NbC)の粉末の混合物3aをトーチ4の先端部から放出するようにしている。さらに中壁43と外壁44とによりシールドガス供給用ノズルを構成しており、図中上方から供給されるシールドガスSGをトーチ4の先端部から噴射するようにしている。また、符号45及び46はそれぞれパイロットアーク電源、プラズマアーク電源を示している。パイロットアーク電源45は、タングステン電極41と母材2との間に電圧を発生させるためのものであり、プラズマアーク電源46は、発生した電圧を安定させるように制御するものである。プラズマガスPG、キャリアガスCG、シールドガスSGには、例えばアルゴン(Ar)ガスを適用することが好ましい。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an overview of the main parts of a PTA welding apparatus 4 applied to the present embodiment and a process of forming a
本実施形態の鋼材1において、母材2には、ニッケルを比較的多く含有する金属材として、ステンレスSUS316L(極低炭素鋼、Ni含有割合は10〜14質量%)を適用しているが、その他にも、SUS304やSUS309L等のオーステナイト系ステンレスや、ハステロイ等の比較的Ni含有率が高い金属材を母材2として適用することができる。
In the
肉盛溶接層3のマトリックスとなる耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金としては、本実施形態ではハステロイ・C276(Ni:57%、Mo:17%、Cr:16%、Fe:4〜7%、W:3〜4.5%。何れも質量%)を適用している。その他、ハステロイ・C22(Ni:56%、Mo:13%、Cr:22%、Fe:3%、W:3%。何れも質量%)や、他のハステロイC系統と総称される合金に含まれるものを利用することができる。PTA溶接法では、ハステロイC系の耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金を粉末として供給している。
In the present embodiment, Hastelloy C276 (Ni: 57%, Mo: 17%, Cr: 16%, Fe: 4 to 7%) as a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy to be a matrix of the
肉盛溶接層3耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に混合されるニオブ炭化物(NbC)は、粒径45μm未満の粉末(以下、このサイズの粉末を「細粒」という)を適用している。市販されているNbC粉末は、公称値では最小でも粒径150μmの粗大粒主体の粉末であるため、本実施形態では、市販の150μmまでのNbC粉末を目の粗さが45μmの篩にかけることにより細粒を得ている。本実施形態では、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末との混合物3aに対するNbCの細粒の質量%を変化させて複数の試験片を作成している。具体的には、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末との混合物3a中に10〜50質量%の範囲でNbCの細粒を添加した5種類の肉盛溶接層3を備えた鋼材1の試験片を作成した。
Niobium carbide (NbC) mixed with
また、NbCの細粒を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に混合した肉盛溶接層3との比較のために、比較例として、細粒に代えて、粒径45μm以上75μm未満の粉末(以下、このサイズの粉末を「中粒」という)を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に混合して肉盛溶接層を母材の表面に形成した試験片と、粒径75μm以上150μm未満の粉末(以下、このサイズの粉末を「粗粒」という)を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金に混合して肉盛溶接層を母材の表面に形成した試験片も形成した。細粒の場合と同様に、市販の150μm程度のNbC粉末を目の粗さが75μmの篩にかけることにより中粒を得て、残ったものを粗粒として使用した。図2に、肉盛溶接時に添加する粉末の混合物3aにおいて、NbCの細粒を30%(a)、中粒を30%(b)、粗粒を40%(c)でそれぞれ混合して得られた肉盛溶接層の光学顕微鏡写真による肉盛溶接組織の写真を示す。各写真中、灰色部分が耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金であり、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中に分散している歪な粒形状の塊がNbCの粒である。NbCの細粒を用いたPTA溶接後の肉盛溶接層3の平均粒径は、投入時の粒径よりも小さい45μm以下(同図(a))であり、NbCの中粒、粗粒をそれぞれ用いたPTA溶接後の肉盛溶接層3の平均粒径は、同じく投入時の粒径よりも小さい45μm以上75μm未満(同図(b))、75μm以上150μm未満(同図(c))である。耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中のNbCの粒子のなかには近くのNbC粒子同士が大きく凝集しているものもあるが、大半は投入時の粒径よりも小さい粒となって存在している。同図(c)に示されるように、NbCの粗粒を用いた場合には、溶接は可能であるが、溶接されたNbCの粗粒に大きな軽石状態の穴の欠陥(写真中、黒い部分)が極めて多く観測されたため、NbCの粗粒は溶接不良発生率が高いと判断されたことにより、以下の摩耗試験や腐食試験を行わなかった。同図(a)(b)のNbCの細粒や中粒の写真でも黒い部分が見受けられるが、溶接組織全体でみると、溶接不良が高いといえるようなレベルではない。特に本実施形態の肉盛溶接層3では、NbCの細粒が溶接組織全体に亘ってほぼ均一に分散していることがわかる。
Also, for comparison with
本実施形態の鋼材1の冷間摩耗試験、冷間腐食試験のために、縦30mm、横10mm、高さ25mmの鋼片Aを作成した(図3参照)。高さ方向のうち、下から22〜24mm(平均厚さ23mm)の領域は、ステンレス・SUS316Lからなる母材Aa(2)であり、表面から1〜3mm(平均厚さ2mm)の領域は、ハステロイ・C276の粉末とNbCを母材Aa(2)の表面に形成した肉盛溶接層Ab(3)である。このような鋼材1を、肉盛溶接層Ab(3)におけるNbCの細粒が10〜50質量%(10%刻み)である5種類について作成した。
For the cold wear test and the cold corrosion test of the
また、比較例として、肉盛溶接層AbにおけるNbCの中粒が10〜50質量%(10%刻み)である5種類について試験片Aを作成し、さらにNbCを含有しないハステロイ・C276のみを母材の表面に肉盛溶接した試験片Aと、コバルト基合金であるステライトを母材Aaの表面に肉盛溶接した試験片も同様に作成した。各試験片Aの母材Aaは、本実施形態の鋼材1と同じくステンレス・SUS316Lであり、肉盛溶接層の形成方法も上述したPTA法を用いている。
In addition, as a comparative example, test pieces A are prepared for five types of NbC medium particles of 10 to 50 mass% (in 10% increments) in the weld overlay Ab, and only Hastelloy C276 not containing NbC is a mother A test specimen A weld-welded on the surface of the steel and a test specimen weld-welded Stellite, which is a cobalt-based alloy, on the surface of the base material Aa were similarly prepared. The base material Aa of each test piece A is stainless steel SUS316L as in the
図3は、冷間摩耗試験の概要図である。本実施形態の5種の鋼材1を含む試験片Aの肉盛溶接層Aaを、直径125mmの摺動面がステライト製であるディスク5に室温25℃(冷間)で押し付けた。ディスク5の回転速度は毎分30回転、押し付け荷重は350kPa、押し付け時間を3分として、図4に示すような摩耗痕Axを試験片Aに形成した。摩耗痕Axの測定方法は、摩耗試験後の試験片Aを両側面から観測し、摩耗痕長さL1、L2の平均値を平均摩耗長さLとし(同図中(1)式)、そのLの値とディスク5の半径rを用いて摩耗痕深さdを計算した。
FIG. 3 is a schematic view of a cold wear test. The buildup welding layer Aa of the test piece A including the five types of
各試験片Aについての摩耗痕深さの測定結果を図5にグラフとして示す。同図の横軸は、肉盛溶接層Ab(3)を形成する際のハステロイ・C276の粉末との混合物3aにおけるに対するNbCの粉末の投入率(質量%)を示し、縦軸は計算により得られた摩耗痕深さ(μm)を示している。横軸0%の位置に、比較のために作成したハステロイ・C276のみからなる肉盛溶接層(▲C276)と、ステライトのみからなる肉盛溶接層(●STL)の摩耗痕深さがプロットされている。耐摩耗性を有さないハステロイ・C276の肉盛溶接層では、400μm以上の摩耗痕深さとなったのに対して、耐摩耗性に優れたステライトの肉盛溶接層では、殆ど摩耗が生じていないことが分かる。一方、NbCの中粒をハステロイ・C276に添加した肉盛溶接層(■NbC中粒)では、NbCの中粒の低投入率領域で摩耗深さの値に乱れが認められたが、NbCが20〜50%の領域ではステライトには劣るものの、100μm前後の摩耗深さとなり、ハステロイ・C276単体の肉盛溶接層と比較すると良好な耐摩耗性が認められた。本実施形態の鋼材1であるNbCの細粒をハステロイ・C276に添加した肉盛溶接層(◆NbC細粒)では、投入率にあまり関係せず、摩耗深さが低位で安定し、50%以下の全領域で概ね100μm若しくはそれ以下の摩耗深さであった。すなわち、ハステロイ・C276にNbCの細粒を添加すると、ステライトとほぼ同等の冷間耐摩耗性が得られるといえる。特に、NbCの細粒が10%という少量での耐摩耗効果が良好であることから、NbCの細粒をごく少量でもハステロイ・C276の粉末に混合しても、肉盛溶接層の冷間での高い耐摩耗性が得られることが初めて実証された。
The measurement results of the wear trace depth for each test piece A are shown as a graph in FIG. The horizontal axis of the figure indicates the NbC powder input rate ( mass %) with respect to the
次に、上述した各試験片Aを用いて、冷間での腐食試験を行った。冷間腐食試験は、JIS G0577「ステンレス鋼の孔電電位測定方法」に準拠した。PH3.0に保った80℃(冷間)の腐食溶液(CaCl2をHClにてPH調整)に試験片Aを浸漬し、電位差を増加させながら電流が流れ出し腐食が一気に進むまでの時間を調査した。各試験片Aについての腐食試験の結果を図6にグラフとして示す。同図の横軸は、肉盛溶接層Ab(3)を形成する際のハステロイ・C276の粉末との混合物3aにおけるに対するNbCの粉末の投入率(質量%)を示し、縦軸は電位(孔電電位)を示している。縦軸の値が大きいほど腐食が生じにくいため電流が流れにくく、小さいほどすぐに腐食が進んで一気に電流が流れることが表される。横軸0の位置にプロットされたハステロイ・C276のみからなる肉盛溶接層(▲C276)と、ステライトのみからなる肉盛溶接層(●STL)の電位は、それぞれ0.8と0.6であった。一方、NbCの中粒をハステロイ・C276に添加した肉盛溶接層(■NbC中粒)では、NbCの中粒の低投入率によって電位(すなわち腐食の進展速度)に乱れが認められ、NbCの投入率を増やすに従って、腐食が早く進みやすくなることが示された。本実施形態の鋼材1であるNbCの細粒をハステロイ・C276に添加した肉盛溶接層(◆NbC細粒)では、投入率が10%、30%、40%の場合にステライトとハステロイ・C276の中間の値の電位となり、50%ではステライトよりもやや低い電位となり、20%ではハステロイ・C276よりも高い電位となった。すなわち、NbCの細粒では、10〜50%の全般に亘って腐食進展速度が抑えられているが、特に投入率が10〜30%の間で腐食進展速度が強く抑えられており、ハステロイ・C276単体の値に近く、少投入率の領域で投入率の増加に伴う腐食進展速度の減少が少ない、換言すれば高い耐腐食性を有しているということが初めて実証された。
Next, a cold corrosion test was performed using each of the test pieces A described above. The cold corrosion test conformed to JIS G0577 "Method of measuring hole potential of stainless steel". Immerse the test piece A in an 80 ° C. (cold) corrosive solution (pH adjustment of CaCl 2 with HCl) maintained at PH 3.0, and investigate the time until the current flows out and the corrosion progresses rapidly while increasing the potential difference did. The result of the corrosion test for each of the test pieces A is shown as a graph in FIG. The horizontal axis of the figure indicates the NbC powder input rate ( mass %) to the
以上の冷間摩耗試験と冷間腐食試験の結果を総合的に勘案すると、母材1の表面に肉盛溶接層3を形成する場合、ハステロイ・C276の粉末にNbCの細粒又は中粒を添加した肉盛溶接層3であれば、冷間での耐摩耗性と耐腐食性の両方を兼ね備えた鋼材1を得ることができ、特にNbCは粒径45μm未満の細粒とすることが好ましく、ハステロイ・C276単体の肉盛溶接層の結果も鑑みると、肉盛溶接時の粉体の混合物3aに占める質量%が50%以下、とりわけ5%以上30%以下のNbCの細粒を添加した場合に冷間耐摩耗性能と冷間耐腐食性能が得られることが明らかとなった。すなわち、本実施形態の鋼材1における肉盛溶接層3は、全く新しいタイプの冷間における耐摩耗性と耐腐食性を有するNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金系合金、換言すればNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金溶接被膜であるといえる。
Considering the above results of the cold wear test and the cold corrosion test comprehensively, when forming the
したがって、本実施形態の鋼材1により冷間工具を製造すれば、摩擦面となる肉盛溶接層には少量のNbCの細粒を耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中に分散させればよいことから、これまで両立しなかった耐摩耗性と耐腐食性を兼ね備えた斬新且つ有用な冷間工具を、比較的安価で市場に提供することができる。冷間加工用工具に硬質物質を分散させると、被加工材の表面に疵をつけるとこれまで考えられており、その様な工具は作製されて来なかったという業界の事情があったが、強腐食環境下で用いられる冷感加工工具においても事情は同じである。また、本発明において、NbCの細粒をハステロイに投入し分散させると、当初予想した以上の効果が得られたことは、当該技術分野において画期的なことであるといえる。このような冷間工具としては、例えば前述した強腐食環境下で使用される合成ゴム生成分野で用いられる混練機用ロータや、押出機や乾燥機のスクリューやシリンダ等を挙げることができ、その他にも、カーボン生成分野、セラミック生成分野などの従来からハステロイが利用されてきた腐食環境で使用される工具に適用することができる。
Therefore, if a cold tool is manufactured using the
なお本発明の構成は、上述した実施形態に限られるものではない。以上の実施形態では、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中にNbCの細粒を分散させた肉盛溶接層を母材の表面に形成した鋼材について説明したが、この肉盛溶接層と同様の構成からなるNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金とすることもできる。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で鋼材における母材や肉盛溶接層若しくはNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金のマトリックスの材料を変更したり、同合金や肉盛溶接層に添加されるNbCの粒径や投入率を変更することは、冷間工具として使用される環境や要求される仕様に応じて適宜変更することができる。その他、肉盛溶接層を含む鋼材や合金の製造方法、適用される冷間工具についても上記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above embodiments, a steel material is described in which a buildup weld layer in which fine particles of NbC are dispersed in a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy is formed on the surface of a base material, but similar to this buildup weld layer It is also possible to use an NbC dispersion strengthened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy consisting of Furthermore, the material of the base material or the weld overlay or the NbC dispersion strengthened corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy matrix in the steel is changed without departing from the scope of the present invention, or the alloy or overlay weld layer Changing the particle size and input rate of NbC to be added can be appropriately changed according to the environment used as a cold tool and the required specifications. In addition, the method of manufacturing steel materials and alloys including the weld overlay and the applied cold tool are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金中にニオブ炭化物を分散させた合金や、この合金を肉盛溶接層として母材の表面に形成した鋼材により、耐腐食性と耐摩耗性とを兼ね備えた新たな合金及び鋼材とそれらの製法、並びに斯かる鋼材から製造される冷間工具を創出するものであり、金属材料分野やその用途としての素材加工産業などにおいて、極めて有益なものとなり得る。 The present invention relates to corrosion resistance and wear resistance by an alloy in which niobium carbide is dispersed in a corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy , or a steel material formed on the surface of a base material by using this alloy as a weld overlay. New alloys and steels that have the same composition, and their production methods, as well as cold tools manufactured from such steel materials, which will be extremely useful in the metal materials field and the material processing industry as its application. obtain.
1…鋼材
2…母材
3…肉盛溶接層
1 ...
Claims (12)
前記耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末と、粒径が45μm未満の前記ニオブ炭化物の粉末との混合物を原料として、鋳造又はプラズマ溶接により合金を製造することを特徴とするNbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の製造方法。 A method for producing the NbC dispersion strengthened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy according to claim 1,
NbC dispersion-strengthened type characterized in that an alloy is produced by casting or plasma welding using as a raw material a mixture of the above-mentioned corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy powder and the above-mentioned niobium carbide powder having a particle size of less than 45 μm. Method of producing corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy.
前記肉盛溶接層が、請求項1に記載の前記NbC分散強化型耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金からなるものであることを特徴とする鋼材。 A steel material in which a buildup weld layer is formed on the surface of a metal material as a base material,
A steel material characterized in that the buildup welding layer is made of the NbC dispersion strengthened corrosion-resistant nickel-chromium-molybdenum alloy according to claim 1.
前記母材となる金属材の表面に、前記耐腐食性ニッケル・クロム・モリブデン合金の粉末と前記ニオブ炭化物の粉末との混合物をプラズマ粉体肉盛溶接法により溶接する溶接工程を含むことを特徴とする鋼材の製造方法。 A method of manufacturing a steel material according to any one of claims 5 to 7, wherein
The method includes a welding step of welding a mixture of the powder of the corrosion resistant nickel-chromium-molybdenum alloy and the powder of the niobium carbide to the surface of the metal material to be the base material by plasma powder buildup welding. How to make steel products.
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