JPH04123892A - 硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤ

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JPH04123892A
JPH04123892A JP24443390A JP24443390A JPH04123892A JP H04123892 A JPH04123892 A JP H04123892A JP 24443390 A JP24443390 A JP 24443390A JP 24443390 A JP24443390 A JP 24443390A JP H04123892 A JPH04123892 A JP H04123892A
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Yutaka Nishikawa
裕 西川
Shogo Natsume
夏目 松吾
Naoki Suzuki
直樹 鈴木
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、激しい土砂摩耗を受ける粉砕機、破砕機等の
部品や、製鉄所原料関係の原料搬送部品、貯鉱槽等の部
品、鉱山、石炭関係の鉱山機械等の部品などの肉盛、補
修用に適するフラックス入りワイヤに関する。 (従来の技術及び解決しようとする課題)高Cr鉄系溶
材は、マルテンサイト系溶材に比べ、特に激しい土砂摩
耗に対し、耐摩耗性が優れるため、粉砕機、破砕機など
の部品の肉盛に用いられているが、長寿命化や信頼性の
向上の要求も根強く、種々のタイプ高Cr鉄系溶材が開
発され、実用に供されている。 しかしながら、耐摩耗性を向上させることにより、一般
に溶着金属の延び、靭性が低下するため、溶着金属が割
れ易く、特に衝撃の激しい場合においては使用中に肉盛
部の欠けが発生して寿命の低下が生じることになる。 本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであ
って、特に使用中の肉盛金属の剥離の防止を図り、更に
スパッタ量、スラグの剥離性、ビード形状等の作業性を
改善した硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤを提供す
ることを目的とするものである。 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、高Cr鉄系温材
を用いた場合の肉盛金属の剥離の原因について調査した
。 まず、溶着金属中の炭化物の形態に着目し、試験調査を
行った。耐摩耗性の評価方法は、第1図及び第2図に示
す2種類の試験法を適用し、ASTM法(試験条件を第
1表に示す)は低m撃の摩耗を、衝撃摩耗試験(試験条
件を第2表に示す)では高WI撃の摩耗をそれぞれ評価
した。肉盛部の欠けに対する特性は後者の摩耗試験法に
より評価を行った・
【以下余白】
これらの結果から、炭化物形態と耐剥離性については、
炭化物が粗粒となる程、剥離が生じ易く、特に炭化物が
長く成長する程、その傾向が著しいことが分かった。そ
こで、炭化物が柱状に成長しにくくなる効果のある元素
について調査したところ、V、Moの添加が有効で耐摩
耗性、特に衝撃摩耗性が改善されることを見い出した。 また、炭化物の量は、第3図(a)〜(d)に示すよう
に、成るレベル以上含有しても大幅な耐摩耗性の向上は
望めないことが判明した。なお、第3図における■、■
、■はそれぞれ第3表に示す化学成分のワイヤを使用し
た場合の結果である。 また、一般に高Cr鉄系温材は、軟鋼等の母材に肉盛し
て使用されることが多いが、その第1層目の溶着金属か
ら亀裂が発生し、使用中に肉盛金属の剥離に至ることが
多く、その亀裂は第1層目のビード止端部形状のなじみ
不足、ビード形状の凸形などが原因で、発生し易いこと
が判明した。 したがって、これを解決するならば肉盛金属の耐剥離性
が大幅に向上するとの知見を得た。 第4図(a)は市販の高Cr鉄系温材を用いて軟鋼母材
上に1パス肉盛溶接を行った場合のビードの断面を示し
ている。一般に軟鋼、低合金鋼などへの肉盛溶接の第1
層目は、温材と成分系が大きく異なるため、同図に示す
ように、ビード止端部のなじみが悪く、凸ビードになる
。このことは、例えば、部品のカド出し等には望ましい
場合もあるが、通常の肉盛においては、同図(b)に示
すように、第1層目ボンド部付近の割れ発生を助長し、
時には、部品が稼働中に肉盛部で剥離現象を起こし、寿
命が短くなる。 本発明者は、このような点について改良を加えるべく、
まず、止端部のなじみ改善に効果のある成分について検
討を進めた。その結果、Bを0゜2〜1.0%ワイヤ中
に含有させることにより、同図(c)に示すように、ビ
ード止端部のなじみ性が改良された。しかしながら、B
の添加により、プールが流れ易くなりすぎ、アークの方
向が若干変わることが、プール形成状態に大きく反映さ
れ、そのため、同図(d)に示すようにビード幅が不均
−になることが観察された。また、Bは溶滴のなじみも
向上させ、ワイヤ先端の溶融した金属がプールへ移行す
る現象が間欠的になり易く、ビード長方向において、溶
着金属のムラが生じ、それがビード幅の不均一性を助長
することも問題となった。 そこで、アークの方向の安定性、溶滴移行の均一性をポ
イントに更に研究開発を進めた結果、金属弗化物、Mg
の添加が効果的であることが判明した。 この際、金属弗化物、Mgのいずれの添加によってもア
ーク安定性、溶滴移行性は向上するものの、金属弗化物
単独ではスラブがビード全面に焼付き、剥離性が劣り、
またMg単独ではスラブが球状に凝集し、剥離性が劣る
。したがって、両者の複合添加が必要であり、その場合
に限り、スラグの剥離性が確保されることが判明した。 このような知見に基づき、更に種々の成分、アーク安定
剤、脱酸剤などを検討した結果、ここに、耐摩耗性及び
肉盛金属の耐剥離性に優れ、ビード形状が良好となり、
またスパッタ発生量、スラブの剥離性も改善できる硬化
肉盛溶接用フラックス入りワイヤを見い出し、本発明を
なしたものである。 すなわち、本発明に係る硬化肉盛溶接用フラックス入り
ワイヤは、金属製外皮中にフラックスを充填してなるフ
ラックス入りワイヤであって、ワイヤ全重量当たり、以
下の成分 C:3.0〜6.0%、 Cr:15−3Q%、 B:0.2〜1.0%。 Mg:0.02〜0.2%、 金属弗化物:0.05〜1.5%、 Mo:0.2〜2.0%、 V:1.0〜4.0% を含有することを特徴とするもので為る。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 (作用) 本発明における化学成分の限定理thlよ以下のとおり
である。なお、各成分の含有量はワイヤ全型量当りの割
合(%)である。 C:3.0〜6.0% Cは高Cr鉄系温材の基本元素で、炭化物形成に不可欠
である。その添加量は炭化物形成元素Cr、V、Moな
どの含有量との見合いで決定される。本発明においては
、Cr以外にV、Moが必須成分として添加させるため
、Cr単独添加の場合に比べ、その適正範囲は高い方向
になるが、3゜0%未満では充分な耐摩耗性が得られな
い。また6、0%を超えると溶着金属が脆くなり、肉盛
金属の欠は発生などの問題が生じる。したがって、C量
は3.0〜6.0%の範囲とする。 Cr:15〜30% Crは高Cr鉄系温材の基本元素で、炭化物形成に不可
欠である。Cr適正範囲も他の炭化物形成元素■、Mo
の供存のため影響を受け、単独添加の場合よりも低い範
囲となる。しかし、15%未満では充分な耐摩耗性が得
られず、また30%を超えると炭化物粒径が粗大になり
、欠けなどが発生し易くなる。したがって、Cr量は1
5〜30%の範囲とする。 B:0.2〜1.0% Bはスラグの剥離性、ビード形状の改善に効果がある。 しかし、0.2%未満では改善効果がみられず、また1
、0%を超えると溶着金属が脆くなり、耐摩耗性が劣化
する。したがって、B量は0.2〜1.0%の範囲とす
る。 Mg:0.02〜0.2% Mgはスラグの剥離性、アーク安定性の改善に効果があ
る。しかし、0.02%未満では改善効果がみられず、
また0、2%を超えると、逆にスラグが凝集し、剥離性
が劣化する。したがって、Mg量は0.02〜0.2%
の範囲とする。 Mo:0,2〜2.0% Moは主にマトリックス中に分配され、マトリックスの
常温、高温強度を高める効果がある。しかし、0.2%
未満ではその効果が見られず、また2、0%を超えると
耐摩耗性の改善効果が飽和し、不経済となる。したがっ
て、Mo量は0.2〜2.0%の範囲とする。 V:1.0〜4.0% ■は主に初晶炭化物中に分配され、その硬度を高め耐摩
耗性を向上させる。また初晶炭化物の粒径が粗大になる
ことを防ぎ、肉盛金属の靭性を改善し、耐剥離性を向上
させる。しかし、1.0%未満ではその効果が見られず
、また4、0%を超えると耐摩耗性の改善効果が飽和し
、また作業性も劣化する。したがって、V量は1.Q〜
4.0%の範囲とする。 金属弗化物:0.05〜1.5% 金属弗化物はスラク剥離性の改善、アーク安定性の改善
に効果がある。しかし、0.05%未満ではそのような
改善効果がみられず、また1、5%を超えるとヒユーム
量の増大及びスラグ量が増し、逆に剥離性が劣化する。 したがって、金属弗化物量は0.05〜1.5%の範囲
とする。なお、金属弗化物としては、Ca’F2、Na
F、BaF2、KzSiFGなどが挙げられるが、特に
制限されることはない。 なお、本発明は、上記成分を必須成分として含有するが
、その他にW、Nbなどの炭化物形成元素を必要に応じ
て添加することができ、これにより、更に耐摩耗性を上
げた場合でも同様の効果が得られることが確認されてい
る。添加する場合にはそれらの1種又は2種以上を1〜
8%が望ましい。 以上の成分の添加態様に関しては、通常外皮金属として
軟鋼又はCr鋼を用いるが、外皮金属で不足する成分又
は添加量をフラックスへの配合にてまかない、ワイヤ全
重量に対する所定の配合量とすることは云うまでもない
。 また、硬化肉盛溶接の他の条件も特に制限されず、炭酸
ガスアーク溶接のほか、Arガスを主体とするガスアー
ク溶接やセルフシールドアーク溶接なども可能である。 また、フラックス入りワイヤの寸法、断面形状等も制限
されず、対象母材も軟鋼、低合金鋼など適宜材質のもの
が可能である。 次に本発明の実施例を示す。 (実施例) 第5表に示す各種化学成分のフラックス入りワイヤを製
作した。その際、フープ材には軟鋼及び17Cr鋼を用
い、フラックス率が20〜35%、ワイヤ径が1.2m
IIIφである。 得られたフラックス入りワイヤを用い、第4表に示す溶
接条件にて肉盛溶接試験を実施し、作業性、硬さ、摩耗
量等を調べた。その結果を第5表に併記する。 なお、摩耗量は2種類の試験法により評価し、ASTM
法は第1図及び第1表に示した試験条件で行い、衝撃摩
耗試験法は第2図及び第2表に示した試験条件で行った
。第3図は2種類の摩耗試験による耐摩耗性の評価結果
を整理したものである。 第5表より、本発明例はいずれも、作業性が良好であり
、溶着金属の硬さも充分確保されていることがわかる。 第6図は溶着金属の組織の一例を示したもので、MO及
びVの添加により炭化物粒径が細粒化されていることが
分かる。 一方、比較例は、溶着金属の硬さが充分に得られていな
いか、 或いは得られていても作業性のい ずれかが劣っている。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、耐摩耗性はもち
ろんのこと、特に使用中の肉盛金属の剥離を防止でき、
更にアーク安定性、スパッタ量、スラグの剥離性、ビー
ド形状等の作業性を改善できる硬化肉盛溶接用材料を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は摩耗試験の要領を説明する図で、第
1図はASTM法の場合、第2図は衝撃摩耗試験法の場
合を示し、 第3図(a)〜(d)はそれぞれ耐摩耗性の評価結果を
示す図、 第4図は高Cr鉄系温材を使用して硬化肉盛溶接(1パ
ス)した場合のビートの形状を示す図で、(a)〜(c
)は断面図であり、(d)は平面図であり、第5図は実
施例で採用した累層法の要領を説明する図、 第6図は実施例で得られた溶着金属の金属組織を示す写
真で、(a)は実施例Na 7のもの、(b)は実施例
No12のものを示す。 1・・・母材、 ・・溶接ビート、 ・割れ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属製外皮中にフラックスを充填してなるフラッ
    クス入りワイヤであって、ワイヤ全重量当たり、以下の
    成分 C:3.0〜6.0%、 Cr:15〜30%、 B:0.2〜1.0%、 Mg:0.02〜0.2%、 金属弗化物:0.05〜1.5%、 Mo:0.2〜2.0%、 V:1.0〜4.0% を含有することを特徴とする硬化肉盛溶接用フラックス
    入りワイヤ。
JP2244433A 1990-09-13 1990-09-13 硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤ Expired - Fee Related JPH0647193B2 (ja)

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US5711365A (en) * 1995-04-03 1998-01-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Shell molding apparatus
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