JPH1177375A

JPH1177375A - 熱間鍛造型肉盛溶接用コバルト基合金

Info

Publication number: JPH1177375A
Application number: JP7556498A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Noguchi; 政光野口; Toshio Goshima; 利夫五島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】肉盛性及び肉盛後の耐損傷性が良好な熱間鍛造
型肉盛溶接用コバルト基合金を提供する。【解決手段】この熱間鍛造型肉盛溶接用コバルト基合金
は、重量％で、Ｃ：０．３５〜１．１０％、Ｓｉ：≦
１．５％、Ｍｎ：≦１．５％、Ｎｉ：≦３．０％、Ｃ
ｒ：２６．０〜３２．０％、Ｍｏ：０．５〜６．０％、
Ｗ：０．５〜６．０％含有し、残部Ｃｏ及び不可避の不
純物からなる。この合金は熱間鍛造型に肉盛される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間鍛造型肉盛溶接
用コバルト基合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間鍛造は、鍛造型を用い、高温状態例
えば１０００〜１２００°Ｃに加熱した金属素材（一般
的には鋼系）を鍛造型にセットし、その後、機械的もし
くは油圧などの加圧手段により金属素材を鍛造型で高圧
成形する技術である。熱間鍛造は、生産効率、経済性、
高強度化に優れた成形法であることから、自動車部品等
の生産に広く適用されている。

【０００３】上記したように熱間鍛造は、高温状態に加
熱した金属素材を加圧し、しかも極く短時間で成形する
技術であるため、熱間鍛造型は過酷な機械的応力と熱的
応力とを受ける。そのため熱間鍛造型に対する要求特性
は厳しい。一般的には、熱間鍛造型には次の（１）〜
（３）が要請される。とりわけ、（３）に対する要請が
強い。（１）過酷な機械的圧力と熱的応力との負荷に耐えるべ
く、強度、特に高温における強度（疲労強度、硬さ）と
靱性とが優れていること。（２）高温・高圧における材料流れなどに耐えるべく、
加熱軟化抵抗に優れるとともに、耐摩耗性特に高温耐摩
耗性が優れていること。（３）熱サイクルによる耐ヒートチェック性が優れてい
ること。ヒートチェックとは、亀の甲に類似した微小亀
裂を意味する。

【０００４】一般的には、熱間鍛造型において観察され
る主要な損傷形態は、型の摩耗損傷、型のヒートチェッ
ク損傷、型の割れ破壊損傷などである。上記した型の摩
耗損傷は、高温に加熱された金属素材が成形される際
に、型表面部で金属素材が塑性流動することや、金属素
材の加熱により形成された硬さの高い表面酸化層が型表
面部で摺動することに起因する型表面部の損傷現象であ
ると、一般的には言われている。

【０００５】また、型のヒートチェック損傷は、熱間鍛
造に起因する金型表面の加熱・冷却の繰り返しによる熱
疲労現象に起因するといわれ、一種の高温塑性疲労現象
であると考えられることから、衝撃強度が高く靱性が良
好であり、しかも室温から作動温度までの強度（ほぼ硬
さで代用できる特性）が高い程、ヒートチェック損傷は
改善されると、一般的には言われている。

【０００６】また型の割れ破壊は、熱間鍛造成形に伴う
機械的荷重・熱的応力の繰り返し負荷により破壊する場
合と、金型材料の靱性不足により脆性破壊する場合とが
あるが、最近は材料進歩や設計技術の進歩により型の割
れ破壊により鍛造型が寿命となるケースは少なくなって
いる。上記した実情を考慮し、熱間鍛造型を構成する材
料としては、上記した損傷形態に抵抗性をもつ材料、代
表的には、ＪＩＳ−ＳＫＤ６１系の熱間加工用合金が採
用されている。しかし熱間鍛造型を構成する材料は、通
常、鍛錬材であることから、靱性に優れている反面、高
温硬さは必ずしも高くなく、優れた高温耐摩耗性を確保
するには限界がある問題点があった。

【０００７】そこで、上記した熱間鍛造型における損傷
形態に対する対策として、熱間鍛造型の摩耗の損傷が著
しい部位にステライト系の合金の肉盛処理を部分的に行
うことが、従来より試みられている。ここでステライト
系合金は、Ｃｏ−Ｃｒを主要組成とする合金であり、高
温において優れた耐変形性、耐酸化性を備えている。特
に優れた耐摩耗性を確保するためには、ステライトＮ
ｏ．６、ステライトＮｏ．２０、ステライトＮｏ．２１
などが肉盛合金として使用される。

【０００８】更に従来技術として、特開昭６２−２８９
３９７号公報には、肉盛用ステライト系Ｃｏ基合金が開
示されている。この肉盛用Ｃｏ基合金は、重量％で、
Ｃ：０．７〜３．０％、Ｓｉ：≦２％、Ｍｎ：≦２％、
Ｎｉ：≦３．０％、Ｃｒ：２３〜３２％、Ｍｏ：１越〜
７％、Ｗ：６．５越〜１４％、Ｆｅ：≦５％、残部実質
的にＣｏの組成をもつと規定されている。この肉盛用Ｃ
ｏ基合金は、Ｗ量がかなり多めである。

【０００９】更に特開昭５５−７６０３６号公報には、
内燃機関のエンジンバルブ及びバルブシートの肉盛用Ｃ
ｏ基合金が開示されている。この肉盛用Ｃｏ基合金は、
重量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：０．１〜２．
０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２０〜３５％、
Ｗ：５〜２０％、Ｆｅ１０〜３０％、残部実質的にＣｏ
の組成をもつと規定されており、Ｃ、Ｗ、Ｆｅ量が多
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように熱間鍛
造型に肉盛されるステライト系合金は、高温において優
れた耐変形性、耐酸化性を備えているものの、湯流れ
性、溶着肉盛性、耐溶接割れ性といった肉盛性と肉盛後
の高温耐摩耗性との双方を確保することは困難であっ
た。

【００１１】更にステライト系合金の改良として、種々
のＣｏ基合金が提案されているが、熱間鍛造型で使用す
る肉盛を考慮して組成決定されているものではないた
め、上記した肉盛性と高温耐摩耗性との両立には必ずし
も充分ではない。本発明は上記した実情に鑑みなされた
ものであり、請求項１の課題は、湯流れ性、溶着肉盛
性、耐溶接割れ性といった肉盛性を良好にしつつ、高温
耐摩耗性を良好に確保するのに有利な熱間鍛造型肉盛溶
接用コバルト基合金を提供することにある。

【００１２】請求項２の課題は、肉盛性を確保した上
で、高温耐摩耗性を緩和させつつ、そのぶん靱性を大幅
に向上させ、これにより優れた耐ヒートチェック性を得
るのに有利な熱間鍛造型肉盛溶接用コバルト基合金を提
供することにある。請求項３の課題は、肉盛性を確保し
た上で、高温耐摩耗性と靱性とをバランスさせ、これに
より高温耐摩耗性を確保しつつ耐ヒートチェック性を向
上させるのに有利な熱間鍛造型肉盛溶接用コバルト基合
金を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る熱間鍛造
型肉盛溶接用コバルト基合金は、重量％で、Ｃ：０．３
５〜１．１０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：≦１．５
％、Ｎｉ：≦３．０％、Ｃｒ：２６．０〜３２．０％、
Ｍｏ：０．５〜６．０％、Ｗ：０．５〜６．０％含有
し、残部Ｃｏ及び不可避の不純物からなることを特徴と
するものである。

【００１４】第１発明に係る合金によれば、重量％で、
Ｃ：０．４〜０．９％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：≦
１．５％、Ｎｉ：≦３．０％、Ｃｒ：２６．０〜３２．
０％、Ｍｏ：０．９〜６．０％、Ｗ：１．０〜６．０％
含有し、残部Ｃｏ及び不可避の不純物からなること組成
にすることもできる。第２発明に係る熱間鍛造型肉盛溶
接用コバルト基合金は、請求項１において、重量％で、
Ｃ：０．３５〜０．６５％、Ｍｏ：０．５〜２．０％、
Ｗ：０．５〜２．０％であることを特徴とするものであ
る。

【００１５】第３発明に係る熱間鍛造型肉盛溶接用コバ
ルト基合金は、請求項１において、重量％で、Ｃ：０．
８０〜１．１０％、Ｍｏ：０．５〜２．０％、Ｗ：２．
０〜４．０％であることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱間鍛造型肉
盛溶接用コバルト基合金における成分限定理由について
詳述する。（１）ＣはＣｒ、Ｍｏ、Ｗと結合して炭化物を形成し、
それによって高温強度（高温硬さ）及び加熱軟化抵抗を
改善する。しかし炭素が少なすぎると肉盛性を低下さ
せ、過剰に多いと肉盛性は向上するものの靱性を低下さ
せる傾向がある。従ってＣは０．３５〜１．１０％とし
た。例えば０．４〜０．９％にできる。

【００１７】ここで第２発明の合金のように、靱性を一
層向上させ耐ヒートチェック性を一層向上させる合金で
は、０．３５〜０．６５％のように炭素を少な目にでき
る。また第２発明の合金のように、高温耐摩耗性及び靱
性をバランスさせる合金では、０．８０〜１．１０％の
ように炭素を多めにできる。なお本明細書では、特に明
記していない％は重量％を意味する。（２）Ｓｉは脱酸剤として有効であり肉盛性を改善する
が．含有量が多いと靱性を低下させ易いことから、１．
５％以下とした。ここで要求特性に応じてＳｉの上限値
は１．４％、Ｓｉの下限値は１．１％にできるが、必ず
しもこれに限定されるものではない。（３）Ｍｎはオーステナイトを安定化し、また、脱酸剤
としても有効であり肉盛性を改善するが、含有量が多い
と靱性を低下させ易いことから、１．５％以下とした。
ここで要求特性に応じてＭｎの上限値は１．４％、Ｍｎ
の下限値は１．１％にできるが、必ずしもこれに限定さ
れるものではない。（４）本発明に係るコバルト基合金において、Ｎｉは基
本的には不純物元素であると考えられる。３．０％以下
であれば弊害は殆ど認められないが、３．０％を越えて
添加すると靱性を低下させることから、３．０％以下と
した。（５）Ｃｒは高温における耐熱性及び耐食性を改善する
とともに、溶接肉盛状態においてはＣと反応して炭化物
を形成して高温強度（高温硬さとしてほぼ代用できる）
及び加熱軟化抵抗を改善する。従って、２６．０％以上
は必要である。しかし３２．０％を越えて添加しても上
述の改善効果の増大は少なく、むしろ高温においてσ相
の析出を促進し易いなど、靱性を低下させ易く、耐ヒー
トチェック性の確保で不利となり易いことから、Ｃｒは
２６．０〜３２．０％とした。この範囲において要求特
性に応じてＣｒの上限値は３０％、Ｃｒの下限値は２７
％にできるが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。（６）Ｍｏ及びＷはそれぞれ、概ね類似した効果を有し
ており、Ｃと反応して炭化物を形成し、本発明に係るコ
バルト基合金の高温強度（高温における疲労強度及び高
温における硬さ、疲労強度）及び加熱軟化抵抗を改善さ
せる。しかしＭｏが０．５％未満、Ｗが０．５％未満で
は充分な改善効果が得られない。しかしＭｏやＷが６．
０％を越えると、溶接肉盛時に溶接割れを発生し易くな
るなど肉盛性を低下させるばかりでなく、肉盛層の靱
性、耐ヒートチェック性を低下させる。

【００１８】従って、Ｍｏは０．５〜６．０％、Ｗは
０．５％〜６．０％とした。ここで要求特性に応じて、
Ｍｏの上限値は３．０％，５．０％、Ｍｏの下限値は
０．７％、１．０％にでき、Ｗの上限値は５．０％、Ｗ
の下限値は０．７％、１．０％にできるが、必ずしもこ
れに限定されるものではない。ここで好ましい態様で
は、Ｍｏは０．５〜２．０％、Ｗは０．５％〜２．０％
にできる。（７）Ｍｏ量とＷ量との和は本発明では特に限定されな
いが、次のようにすることが好ましい。

【００１９】（Ｍｏ＋Ｗ）は共に、上記したようにＣと
反応して炭化物を形成し、本発明に係るコバルト基合金
の高温強度（高温における疲労強度及び高温における硬
さ）を改善させるが、（Ｍｏ＋Ｗ）が１．９％未満では
充分な改善効果が得られにくい。（Ｍｏ＋Ｗ）が９．０
％を越えると、肉盛性を低下させ溶接肉盛時に溶接割れ
を発生し易くなるばかりでなく、材料の靱性も低下させ
易い。従って（Ｍｏ＋Ｗ）は９．０％以下が好ましい。

【００２０】第２発明合金のように、靱性及び耐ヒート
チェック性を一層向上させる合金では、（Ｍｏ＋Ｗ）は
１．０％〜３．０％が好ましい。第３発明合金のよう
に、高温耐摩耗性と靱性とをバランスさせる合金では、
（Ｍｏ＋Ｗ）は２．０％〜５．０％が好ましい。（８）Ｃｏは肉盛合金の高温硬さと耐酸化性を向上させ
る。使用条件やコスト等を考慮した場合にはＣｏの一部
をＦｅで置換することもできる。この場合にはＦｅは
３．０％以下、２．０％以下に抑えることができるが、
要求特性の如何によっては５．０％以下、１０％未満に
できる。（９）本発明に係る合金の形態としては、棒状、ワイヤ
状、粉末状にできる。棒状の場合には、溶湯を鋳型に鋳
造して棒状に形成できる。粉末状の場合には、溶湯をガ
スアトマイズ等のアトマイズ法により粉末状にできる。
この場合には、粉体プラズマ溶接肉盛法等において使用
できる。

【００２１】本発明に係る合金は、例えば、ＴＩＧ溶接
法、アーク溶接法、ガス溶接法等の手段で肉盛できる。
ＴＩＧ溶接法の場合には、一般的には、次の条件で肉盛
できる。即ち、相手材の予熱温度が２５０〜３５０°
Ｃ、アルゴン流量が１０〜１５リットル／ｍｉｎ、溶接
電流が８０〜１８０Ａにできる。但し、これらに限定さ
れるものではない。

【００２２】本発明に係る合金が肉盛される熱間鍛造型
の材質としては、一般的には炭素鋼、合金鋼系であり、
ＳＫＤ６１系の熱間加工用合金を採用できる。熱間鍛造
型のうち肉盛する代表的な部位としては、その割面や成
形キャビティ型面がある。割面では、バリが流れる部位
に肉盛することができる。

【００２３】

【実施例】本発明合金〜、本発明合金〜を、従
来合金〜と共に説明する。通常の高周波溶解炉を用
いて、表１に示す組成をもつＣｏ基合金の溶湯をそれぞ
れ調整した。次に、これらの各溶湯をシェルモ−ルド鋳
型のキャビティに注湯し、直径４ｍｍの丸棒材を鋳造し
た。

【００２４】従来合金はステライトＮｏ．６に相当
し、従来合金はステライトＮｏ．２０に相当し、従来
合金はステライトＮｏ．２１に相当する。表１から理
解できるように、本発明合金〜は、従来合金つま
りステライトＮｏ．２０に比較すると、Ｃ及びＷが少な
く、Ｍｏが多い。また本発明合金〜は、従来合金
つまりステライトＮｏ．２１に比較すると、Ｃが多く、
且つＷを含有する。

【００２５】表１から理解できるように、本発明合金
〜は、本発明合金〜と組成がほぼ類似するもの
の、本発明合金〜よりもＣが多めである。上記した
ように製造した丸棒材を肉盛用の溶接棒として用いる。
更に、タングステン電極を用いると共に、図１及び図２
に示す長溝２ａをもつ金属体２（材質；ＳＫＤ６１）を
用い、アルゴンガス雰囲気において、ＴＩＧ溶接法によ
り、長溝２ａに肉盛溶接し、肉盛層４を形成した。これ
により肉盛試験片６を製作した。なお金属体２は、長さ
Ｌが２００ｍｍ、幅Ｄが６０ｍｍ、高さＨが４０ｍｍで
ある。

【００２６】ＴＩＧ溶接法の基本条件は次のようであ
る。即ち、金属体２の予熱温度が３００°Ｃ、アルゴン
流量が１２リットル／ｍｉｎ、溶接電流が９０〜１６０
Ａとした。この肉盛試験片６の製作における肉盛性につ
いて評価した。具体的には、肉盛性として、湯流れ性、
溶着肉盛性、耐溶接割れ性を評価した。

【００２７】湯流れ性は、肉盛時に作業者及び検査者の
双方が肉眼観察で判定した。溶着肉盛性は、肉盛層４に
おける溶け込み不良を光学顕微鏡で観察して判定した。
耐溶接割れ性は、スライス切断の前に肉盛層４に浸透液
を接触させるカラーチェック試験により肉盛層４におけ
る割れの有無を判定し、更に、スライス切断した試料の
肉盛層４自体、肉盛層４と金属体２との境界について光
学顕微鏡で観察して判定した。

【００２８】更に、この肉盛試験片６の肉盛層４のうち
余剰肉盛部分を除去した後に、図３に示すように肉盛試
験片６を厚みｔ₁、厚みｔ₂にてスライス切断し、試料
Ｓ３〜Ｓ１４を形成した。その後、試料Ｓ３〜Ｓ１４の
うち、所定の試料の肉盛層４について、室温硬さ（ビッ
カ−ス硬さ：荷重２０ｋｇｆ）を評価した。

【００２９】更に別の試料の肉盛層４について、７００
°Ｃの温度で４時間保持した加熱処理後の加熱軟化特性
を評価した。更に別の試料について、８００°Ｃの温度
で４時間保持した加熱処理後の加熱軟化特性も評価し
た。この加熱軟化特性は、加熱後に常温に戻した試料の
肉盛層４の硬さ（ビッカ−ス硬さ：荷重２０ｋｇｆ）で
評価した。

【００３０】また別の試料の肉盛層４について、７００
°Ｃにおける高温硬さ（ビッカ−ス硬さ：荷重２０ｋｇ
ｆ）を評価した。別の試料の肉盛層４について、８００
°Ｃにおける高温硬さ（ビッカ−ス硬さ：荷重２０ｋｇ
ｆ）を評価した。更に別の試料から、図５に仮想線で示
すノッチ８ｃ付きシャルピー衝撃試験片８（ＪＩＳ−３
号試験片）を形成し、シャルピー衝撃試験機により衝撃
強度を評価した。

【００３１】（評価）各評価結果を表２に示す。表２に
おいて、◎印は優れていることを意味し、△は劣ってい
ることを意味する。表２から理解できるように、肉盛性
については、従来合金であるステライト系合金（Ｎ
ｏ．６）、従来合金であるステライト系合金（Ｎｏ．
２０）では、湯流れ性が良好であるものの、耐溶接割れ
性は良好でなかった。従来合金であるステライト系合
金（Ｎｏ．２１）では溶着肉盛性が良好であるものの、
湯流れ性は良好でなかった。

【００３２】また、Ｃ量を除いて本発明合金〜と組
成が類似する本発明合金〜では、耐溶接割れ性がや
や低下していたが、湯流れ性及び溶着肉盛性は良好であ
った。これに対して本発明合金〜では、湯流れ性、
溶着肉盛性、耐溶接割れ性がいずれも◎と良好であり、
従来合金〜に比較して、良好なる湯流れ性と溶着肉
盛性と耐溶接割れ性とを有していた。

【００３３】そればかりでなく本発明合金〜は、本
発明合金と組成が類似する本発明合金〜と比較して
も、湯流れ性と溶着肉盛性とはほぼ同等でありながら、
耐溶接割れ性も◎と優れていた。次に、溶接肉盛部材と
して使用した場合における諸特性について比較する。表
２に示すように、Ｃ量及びＷ量が多い従来合金（ステ
ライトＮｏ．２０）は室温硬さ、加熱軟化後の硬さ、高
温硬さ共に最も高いが、Ｃ含有量が２．２％と最も多い
こともあって、衝撃強度が３．６〔Ｊ／ｃｍ²〕と低
く、靱性が著しく低いという欠点があり、従って従来合
金は、熱間鍛造型に使用する溶接肉盛部材としては充
分ではない。

【００３４】また、従来合金はＣ含有量が０．２３％
であり、低Ｃのステライト合金であることから、衝撃強
度が比較的良好であるが、室温硬さ、加熱軟化硬さ、高
温硬さは他のステライト系の従来合金に比較してか
なり低くなっており耐摩耗性が充分ではなく、従って従
来合金は、熱間鍛造型に使用する溶接肉盛部材として
は充分ではない。

【００３５】また、従来合金はＣ含有量が１．０％で
あり、従来合金と従来合金との中間的なＣ含有量で
あることから、従来合金はほぼ両者の中間的な室温硬
さ、加熱軟化硬さ、高温硬さを示しているものの、衝撃
強度が６．１〔Ｊ／ｃｍ²〕にすぎず本発明合金よりも
低くく、熱間鍛造型に使用する溶接肉盛部材として充分
なレベルに靱性が到達していないという問題がある。

【００３６】これに対して本発明合金〜は適度のＣ
量であり、湯流れ性、溶着肉盛性、耐溶接割れ性といっ
た肉盛性の評価は◎であり、肉盛性に優れているばかり
でなく、室温硬さ、加熱軟化硬さ、高温硬さも肉盛溶接
用コバルト基合金として適度のレベルを確保している。
更に本発明合金〜は衝撃強度についても優れてい
る。即ち、本発明合金は１４．８〔Ｊ／ｃｍ²〕、本
発明合金は１２．０〔Ｊ／ｃｍ²〕、本発明合金は
１０．５〔Ｊ／ｃｍ²〕、本発明合金は１０．２〔Ｊ
／ｃｍ²〕とかなり高く、従って本発明合金〜は靱
性（衝撃強度）が優れている。

【００３７】本発明合金〜については、室温硬さ、
加熱軟化硬さ、高温硬さはいずれも良好なレベルを確保
しており、更に本発明合金〜よりも高Ｃ含有量つま
りＣ：０．９％以上であることから、高温硬さが得ら
れ、高温耐摩耗性が向上し、高温耐摩耗性の要求が激し
い部位に使用するに適する。但し本発明合金〜につ
いては、衝撃強度、靱性がやや低くなり、また、湯流れ
性及び溶着肉盛性が◎であるが、耐溶接割れ性にやや劣
る傾向がある。

【００３８】（第２発明、第３発明）さて本発明合金Ｂ
−からＢ−は第２発明に相当するものであり、肉盛
性を確保した上で、高温耐摩耗性をやや緩和するものの
耐ヒートチェック性を一層向上させたものである。本発
明合金Ｂ−からＢ−は、本発明合金Ｂ−からＢ−
に対して類似した組成をもつものの、Ｗ、Ｍｏ量が異
なるものである。本発明合金Ｂ−からＢ−について
も、前述同様に試験した。

【００３９】また本発明合金Ｃ−からＣ−は第３発
明に相当するものであり、肉盛性を確保した上で、高温
耐摩耗性と耐ヒートチェック性とのバランスを狙ったも
のである。本発明合金Ｃ−からＣ−は、本発明合金
Ｃ−からＣ−に対して類似した組成をもつものの、
Ｗ、Ｍｏ量が異なるものである。本発明合金Ｃ−から
Ｃ−についても、前述同様に試験した。

【００４０】上記した第２発明を含む本発明合金Ｂ−
からＢ−、第３発明を含む本発明合金Ｃ−からＣ−
の組成を表３に示す。その試験結果を表４に示す。第
２発明を含む本発明合金Ｂ−からＢ−については、
低Ｃ系であり、Ｍｏ、Ｗ等の元素が適量であり、表４か
ら理解できるように、湯流れ性、溶着肉盛性、耐溶接割
れ性といった肉盛性の評価がいずれも◎であり優れてい
た。更に本発明合金Ｂ−からＢ−は衝撃強度が良好
であった。殊に、本発明合金Ｂ−からＢ−について
は、Ｃ、Ｍｏ、Ｗが適量であり、衝撃強度が１５Ｊ／ｃ
ｍ²以上とかなり高く、靱性がきわめて優れていた。

【００４１】また第３発明を含む本発明合金Ｃ−から
Ｃ−については、高Ｃ系であり、Ｍｏ、Ｗ等の元素が
適量であり、表４から理解できるように、湯流れ性、溶
着肉盛性の評価が◎であり、耐溶接割れ性は○であるも
のの、全体として肉盛性が良好であり、更に、加熱軟化
硬さ、高温硬さも適度なレベルとなり、しかも衝撃強
度、靱性が高く、その結果として耐ヒートチェック性が
優れており、高温耐摩耗性及び耐ヒートチェック性を両
立できた。

【００４２】上記した試験結果に基づいて、第２発明の
組成及びそれに近似する組成をもつ本発明合金Ｂ−〜
Ｂ−に関して、衝撃強度と（Ｍｏ＋Ｗ）量との関係を
求め、これを図６に示す。更に、８００℃で加熱した後
に常温に戻したとき硬さである加熱軟化硬さと（Ｍｏ＋
Ｗ）量との関係を図７に示す。その加熱軟化硬さと衝撃
強度との関係を図８に示す。

【００４３】図６に示す特性によれば、第２発明の組成
及びそれに類似する組成をもつ合金では、衝撃強度を高
くするには（Ｍｏ＋Ｗ）量が５．０％以下、殊に３．０
％以下が好ましいことがわかる。図７に示す特性によれ
ば、（Ｍｏ＋Ｗ）量が増加するにつれて加熱軟化硬さが
低下する傾向があるものの、（Ｍｏ＋Ｗ）量を３．０％
以下とした場合であっても、Ｈｖ３５０以上（荷重２０
ｋｇｆ）の硬さが得られている。熱間鍛造型肉盛用コバ
ルト基合金としては、加熱軟化硬さがＨｖ３５０以上あ
れば、許容される。

【００４４】ちなみに、代表的な熱間鍛造型であるＳＫ
Ｄ６１材によれば、加熱前の常温硬さはＨｖ４００程度
であったものが、８００℃で４時間加熱した後に常温に
戻した硬さはＨｖ２００〜２３０程度であり、上記した
肉盛合金よりも低い。更に、上記した試験結果に基づい
て、第３発明の組成及びそれに類似する組成をもつ本発
明合金Ｃ−〜Ｃ−に関して、衝撃強度と（Ｍｏ＋
Ｗ）量との関係を求め、これを図９に示す。更に、８０
０℃で加熱したときの加熱軟化硬さと（Ｍｏ＋Ｗ）量と
の関係を図１０に示し、８００℃で加熱したときの加熱
軟化硬さと衝撃強度との関係を図１１に示す。

【００４５】図９に示す特性によれば、衝撃強度を高く
するには（Ｍｏ＋Ｗ）量が８．０％以下、殊に５．０％
以下が好ましいことがわかる。図１０に示す特性によれ
ば、（Ｍｏ＋Ｗ）量が増加するにつれて加熱軟化硬さが
低下する傾向があり、（Ｍｏ＋Ｗ）量を５．０％以下と
した場合には加熱軟化硬さがやや低下しているものの、
Ｈｖ３５０以上（荷重２０ｋｇｆ）得られている。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】なお本発明合金に係る組成の各元素は、各表に示した本
発明合金に相当する含有量またはその付近の含有量を上
限値または下限値として規定できるものである。

【００５０】

【発明の効果】第１発明〜第３発明に係る熱間鍛造型肉
盛溶接用コバルト基合金によれば、湯流れ性、溶着肉盛
性、耐溶接割れ性といった肉盛性が良好である。更に良
好なる室温硬さ、加熱軟化硬さ、高温硬さを有するとと
もに、肉盛層の靱性（=衝撃強度）に優れているため、
肉盛後の耐損傷性、耐ヒートチェック性が良好である。
故に、過酷な機械的応力と熱的応力とが作用する熱間鍛
造型における肉盛用として使用した際、高温における耐
摩耗性等の耐損傷性の向上などに貢献できるいう効果が
得られる。

【００５１】第２発明に係る熱間鍛造型肉盛溶接用コバ
ルト基合金によれば、溶接肉盛性を確保した上で、高温
耐摩耗性を緩和しつつそのぶん衝撃強度を高めており、
これにより優れた耐ヒートチェック性を得るのに有利で
ある。第３発明に係る熱間鍛造型肉盛溶接用コバルト基
合金によれば、溶接肉盛性を確保した上で、加熱軟化硬
さ、高温硬さを確保し、更に肉盛合金としての靱性（衝
撃強度）が高く、耐ヒートチェック性に良好である。従
って高温硬さ及び耐ヒートチェック性を両立させるのに
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】肉盛した後の試験片の平面図である。

【図２】肉盛した後の試験片の断面図である。

【図３】試験片をスライス切断して材料特性を評価する
ための試料を試験片から採取する形態を示す平面図

【図４】スライス切断した試料の断面図である。

【図５】スライス切断した試料から衝撃試験片を形成す
る形態を示す構成図である。

【図６】第２発明の発明合金に関して、衝撃強度と（Ｍ
ｏ＋Ｗ）量との関係を示すグラフである。

【図７】加熱軟化硬さと（Ｍｏ＋Ｗ）量との関係を示す
グラフである。

【図８】加熱軟化硬さと衝撃強度との関係を示すグラフ
である。

【図９】第３発明の発明合金に関して、衝撃強度と（Ｍ
ｏ＋Ｗ）量との関係を示すグラフである。

【図１０】加熱軟化硬さと（Ｍｏ＋Ｗ）量との関係を示
すグラフである。

【図１１】加熱軟化硬さと衝撃強度との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

図中、４は肉盛層を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．３５〜１．１０％、Ｓ
ｉ：≦１．５％、Ｍｎ：≦１．５％、Ｎｉ：≦３．０
％、Ｃｒ：２６．０〜３２．０％、Ｍｏ：０．５〜６．
０％、Ｗ：０．５〜６．０％含有し、残部Ｃｏ及び不可
避の不純物からなることを特徴とする熱間鍛造型肉盛溶
接用コバルト基合金。
【請求項２】重量％で、Ｃ：０．３５〜０．６５％、Ｍ
ｏ：０．５〜２．０％、Ｗ：０．５〜２．０％であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の熱間鍛造型肉盛溶接用
コバルト基合金。
【請求項３】重量％で、Ｃ：０．８０〜１．１０％、Ｍ
ｏ：０．５〜２．０％、Ｗ：２．０〜４．０％であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の熱間鍛造型肉盛溶接用
コバルト基合金。