JPS62130792A - ニツケル基肉盛合金 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明はニッケル基肉盛合金、特に種々の構造物、機
械部品、器具等の表面硬化のために用いられる高靭性、
高耐摩耗性および高耐食性を有するニッケル基肉盛合金
に関するものである。

（ロ）従来技術 各種の構造物、機械部品、器具等において摩耗、腐食、
高温酸化、穿孔等を防止するための種／ｙ／７’ｌ↓面
厘７１＋辻小−リレ１イ１＼執島７６物Δ人（ｓｅｌｆ
−ｆｌｕｘｉｎｇ　ａｌｌｏｙ）の溶射または肉盛溶着
による表面硬化法が知られている。

自溶合金はニッケル（Ｎｉ）基もしくはニッケルークロ
ム（Ｎ、−に、）基またはコバルト−クロム（Ｃ，−Ｃ
，）基にホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｌ）を添加したもの
であるが、中でもホウ素１〜３重量％、ケイ素２．３〜
５ｆｆ重量％を含むニッケル基自溶合金は比較的良好な
耐摩耗性、耐食性、作業性を有するものとして広く使用
されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来のニッケル基自溶合金は大形の
母材や、この合金との熱膨張率の差が大きい材質の母材
にこの合金を肉盛りする場合には、使用条件によっては
肉盛合金層に「ひび」ないし「割れ」を生じる欠点を有
している。

この欠点は従来のニッケル基自溶合金のマトリックスを
構成している組織の中にニッケル固溶体＋　Ｎ、３Ｂの
擬二元共晶組織が存在していることに起因している。

すなわち、このニッケル固溶体＋Ｎ、、Ｂの磐二子共晶
中のＮ、３Ｂは著しく脆く、この二元共晶がマトリック
スのうちで最も靭性に欠けているために上記の如き使用
条件によって肉盛合金層に「ひび」ないし「割れ」を生
じるのである。

さらに上記従来のニッケル基自溶合金は比較的高い耐摩
耗性耐食性を有しているけれども、これらの特性も使用
条件によっては充分満足できるものではなく、改善の余
地が大きい。

ところで、肉盛合金としてニッケル基肉溶合金以外にコ
バルト基合金がある。これは炭素０．９〜１．６重量％
、マンガン０．５重量％以下、ケイ素０．８〜１．５重
量％、クロム２６〜２９重量％、タングステン４〜６重
量％、鉄３重量％以下を含み残部がコバルトである。こ
の合金は硬さがロックウェルＣスケールで３５〜４５、
衝撃値がシャルピ一式衝撃試験で０．９〜１．４ｋｇｍ
　／　ｃｍ２を示し、従来のニッケル基自溶合金ならば
肉盛層に「ひび」や「割れ」を生じるような条件下であ
っても、このコバルト基合金は「ひび」や「割れ」を生
じることが少ないし、また比較的高い耐摩耗性を有して
いる。

しかし、コバルト基合金は原子核応用装置のように放射
能によって汚染される場所で使用される場合には、半減
期の長い同位元素であるコバルト６０が生じて環境汚染
の危険性がある。従って例えば原子力発電プラントにお
いて使用されるバルブの弁座等の肉盛にコバルト基合金
を使用するのは問題であり、コバルト基合金に代わる肉
盛合金の出現が望まれていた。

（ニ）問題を解決するための手段および作用本発明者ら
は以上の技術的課題を解決すべくニッケル基自溶合金の
組成を種々研究実験したか、この発明の合金が満足すべ
き基本的条件として次の三つの条件を設定した。

（１）硬さくロックウェルＣスケール）３５以上。

（２）衝撃値（シャルピ一式衝撃試験）　　０．９ｋｇ
ｍ／ｃｍ２以上。

（３）（硬さ）×（衝撃値）＝４５以上（以下この値を
「旧」値という）。

これらの条件を満足するニッケル基肉盛合金は実際のコ
バルト基合金の種々の使用分野における通常の使用条件
を充分に満足するものである。

この発明は上記３条件を満足し、靭性が高く肉盛層に「
ひひ」や「割れ」が発生せず肉感作業性がよく、更に耐
摩耗性および耐食性に優れたニッケル基肉盛合金を提供
することを目的とする。

さらに、この発明は上記のようなニッケル基肉盛合金に
おいて耐食性を一層高めることを目的とする。

上記目的は本発明による次の組成の合金によって達成さ
れる。

すなわち、ホウ素０．０５〜１．５重量％、ケイ素３〜
７Ｍ量％、クロム１５〜３５重量％、炭素０．０５〜１
．５重量％、鉄３０重量％以下及び／またはタングステ
ン５重量％以下を含み、残部が実質的にニッケルであり
、ホウ素に対するケイ素の重量比（Ｓ＋　／　Ｂ）が３
．３以上であるニッケル基肉盛合金である。

この合金の組成および各組成分の量を上記のように定め
た理由は次の通りである。

（ａ）ホウ素（Ｂ）およびケイ素（Ｓｌ）ホウ素および
ケイ素はともに硬さ、衝撃値に影響するほか、肉盛作業
性を改善する機能を有するが、ホウ素０．０５重量％以
下、ケイ素３重量％以下となると硬さがＨＲＣ３５以下
となり、耐摩耗性が低下するほか、肉盛作業時にいわゆ
る自溶性のないスラグが多く発生し、肉盛作業性が低下
するので好ましくない。ホウ素１．５重量％以上、ケイ
素７重量％以上となると８ＲＩＥ値が０．９ｋｇｍ　／
、ｃｍ２以下となり、旧値も４５以下となるので肉盛層
に「ひび」や「割れ」を生じることがあり好ましくない
。

（ｂ）ホウ素に対するケイ素の重量比（ＳＬ／Ｂ）従来
のホウ素およびケイ素を含むニッケル基自溶合金におい
ては、ホウ素に対するケイ素の重量比＜ＳＬ／Ｂ　）が
３以下である。本発明者は種々研究実験を行なった結果
、この比が３以下の小さい値の場合には合金は靭性が充
分でなく、従って大形の母材や当該合金と熱膨張率の差
が大きな母材に肉盛した場合に肉盛層に「割れ」や「ひ
び」を生じることを見出し、以下の考察に基づいてＳ、
／［１比を３．３以上の値とすることによって靭性を増
大させ上記欠点を完全に除きうろことを見出した。

公知のニッケル基自溶合金はホウ素１〜３重量％、ケイ
素２．３〜５重量％、クロ６０〜１フ重量％、炭素０．
１〜１重量％、鉄Ｏ〜５重量％を含み、必要に応じて５
重量％までの銅、モリブデン、タングステンの１種以上
を添加し、残部が実質的にニッケルであるか、この合金
系を金属組織学的に分析すれば次の通りである。

■）マトリックスは主としてニッケル、ホウ素、ケイ素
の３成分により構成される。ここでニッケルはケイ素お
よび少量のホウ素や後述するクロム、鉄、銅、モリブデ
ン、タングステン等を固溶した固溶体であるので、以下
純ニッケルと区別するために（Ｎｉ）と記する。

■）クロムの添加により、クロムの一部は（Ｎ、）中に
固溶されマトリックス中に入るが、余剰のクロムはクロ
ムと同時に添加される炭素と結合してクロム炭化物、主
としてＭ、Ｇ、複炭化物（ここでＭは主としてクロムで
あるが、少量のモリブデン、タングステン、ニッケル、
鉄等をも含む）や、一部のホウ素とも結合してクロムホ
ウ化物、主としてＭＢ複ホウ化物（ここでＭは上記と同
じ）を形成する。なお、クロムがマトリックスとＭ、Ｇ
３へどのような割合で分配されるかの分配率およびホウ
素がマトリックスとＭＢへどのような割合で分配される
かの分配率は確かでない。

ＩＩ［）　Ｍ、Ｇ３およびＭＢはこの合金の融体からの
凝固に際して、マトリックスに比較して充分高い温度（
１２７０℃〜１４２０℃）で晶出するので、マトリック
スの凝固温度（９６０℃〜１２００℃、大部分のものは
９６０℃〜１０８０℃）までに第１相および第２相とし
て晶出しマトリックス内に分散した状態で存在すること
になる。なお、Ｍ、に３、ＭＢはともに硬度が高いので
硬質晶と呼ぶ。

■）鉄および銅は主にマトリックス中の（Ｎ１）に固溶
され、モリブデンおよびタングステンは主にＭ、（：３
またはＭＢ中に固溶される。

■）以上のように上記組成の従来のニッケル基自溶合金
は、（ａ）（Ｎｉ）、ホウ素、ケイ素の３成分のマトリ
ックスからなる金属組織、あるいは（ｂＬＳ量のクロム
および炭素の共存下で主としてＭ、Ｃ，と少量のＭＢの
硬質晶が分散した上記（ａ）と同様の３成分のマトリッ
クスからなる金属組織のいづ′れかである。

本発明者らは上記のような金属組織を有するニッケル基
自溶合金の靭性を向上させるために、金属組織学的研究
を行なった結果、この靭性の大小はマトリックス組織の
靭性の大小によって木質的に決定され、硬質晶の存在は
多少とも靭性の低下に関与することもあるが、本質的な
影響を及ぼさないことを見出した。

従って従来のニッケル基自溶合金の靭性を改善するには
、その７トリツクスの組織を改善する必要がある。

この観点から、先ずマトリックスが（Ｎｉ）　　Ｂ−５
１３成分から構成された合金について検討する。Ｎ、−
Ｂ　−５，３元合金の液相面を示す第１図において、ニ
ッケルにホウ素およびケイ素を添加するとニッケル固溶
体はその融点が低下し、またその初晶面はＮ、−Ｂ側に
おいてＮ、、［１の初晶面と、またＮ、−５，側におい
てはＮ、Ｓ、初晶面と、それぞれ擬２元共晶反応線によ
って境を接する。

擬２元共晶反応線Ｌ＝　（Ｎ、）　＋Ｎ、３Ｂはホウ素
３．９重量％（１０９３℃）の２元共晶点Ｘから温度の
低下とともにホウ素が減少しケイ素が増加する方向に延
び、ケイ素１１．５重量％（１１５２℃）の２元共晶点
Ｚから温度の低下とともにホウ素が増加しケイ素が減少
する方向に延びる擬２元共晶反応線Ｌ＝（Ｌ　）　十Ｎ
＋：＋Ｓｉと、ホウ素２．２重量％、ケイ素７．２Ｉｉ
ｆｆｉ％の点、すなわち３元共晶点Ｙで交わる。

ところで、従来のニッケル基自溶合金のホウ素およびケ
イ素の含有量は第２図中ハツチングを施した領域Ｐ内に
ある。従ってこれら従来の合金のマトリックスは例えば
ａ点の組成（ホウ素２重量％、ケイ素２．３重量％）の
融体は温度の低下とともに液相面に達し、その後は温度
の低下とともに（Ｎ１）を晶出するから融体はａ点より
ｂ点へ点線上に組成を変化させながらその液相温度を下
げていく。そしてｂ点に達すると、Ｌ　＝　（Ｎ、）＋
　Ｎ、３Ｂの共晶反応線に沿ってｂ点からＹ点へ温度の
低下とともに（Ｎｉ）　＋ＮＬＪの２元共晶を晶出しな
がら融体組成を変化させつつ液相温度を下げていき、Ｙ
点に達すると（Ｎ、）　＋Ｎ、３Ｂ＋Ｎ、３Ｓ、の３元
共晶を晶出して固化する。従ってこの合金のマトリック
スの金属組織は（Ｎｉ）　、　（Ｎｉ）＋Ｎｉ３Ｂの２
元共晶、および（Ｎ、）　＋　Ｎ、、Ｂ＋　Ｎ、３Ｓ、
の３元共晶によって構成されている。

ところで、Ｎ、３Ｂは非常に硬く（Ｈｖ１０５０〜１１
００）て脆く、（Ｎｉ）　＋Ｎｉ３［１の２元共晶では
靭性のある（Ｎ１）の外側を脆いＮ、３Ｂが包囲してい
るので、（Ｎｉ）＋Ｎ、、Ｂの２元共晶は靭性が低く割
れ易い。

一方、（Ｎｉ）　十Ｎｒ３８＋　Ｎｔ３５＋の３元共晶
中のＮ、３Ｂは、３元共晶中にあるので組織が非常に微
細であるため、また、（Ｎ、）の外側をＮ、８が完全に
包囲している２元共晶の場合とは異なり、Ｎ１５Ｂより
も硬さは低い（Ｈｖ８００〜８５０）けれども靭性の高
いＮ、３Ｓ、がＮｉ３Ｂの包囲を分断しているために、
上記２元共晶よりも靭性が高い。

以上から明らかなように、従来のニッケル基自溶合金で
はマトリックスがＣＮｒ）　＋Ｎ、３Ｂの２元共晶を含
み、これがこの合金の靭性を著しく低下させている。

従って、本発明によれば、ホウ素とケイ素の配合量を上
記（Ｎｉ）　＋Ｎ＋３Ｂの２元共晶が生成されない範囲
Ｑ、すなわちＮ、点とＹ点を結ぶ線のＳＩ側にあるよう
に選定する。換言すれば、３元共晶点がホウ素２．２重
量％、ケイ素７．２重量％であることから、ホウ素に対
するケイ素の重量比Ｓ、／Ｂをこの３元共晶点のＳ、／
Ｂ　＝　７．２／　２．２４３．３以上とすることによ
って、（Ｎ１）＋Ｎｉ３Ｂの２元共晶の晶出を阻止し、
これに代って靭性の高い（Ｎｉ）　＋Ｎ、３Ｓ、の２元
共晶を晶出させることにより合金の靭性を著しく向上せ
しめえたのである。

以上のように、本発明の合金のマトリックスの金属組織
は従来のニッケル基自溶合金のそれとは本質的に異なり
、（Ｎｉ）、（Ｎｔ）　”ＮｉａＳｉの２元共晶、およ
び（Ｎ、）　＋　Ｎ１５Ｓ＋　＋　Ｎｔ、、Ｂの３元共
晶がうなる。

尚、本発明の合金はクロムを比較的多量に含むので、Ｎ
□−Ｇ、−Ｂ−５，の４元系、または、クロムと同時に
添加される炭素の存在下ではＮ、−Ｇ、−Ｂ−Ｓ、−Ｃ
の５元系についても考察が必要であるが、このような多
元系の状態図がないため正確な解析はできない。

しかしながら、既述のようにクロムのうち（Ｎｉ）に固
溶された以外の余剰分がにｒ、（：３、Ｃ，Ｂ等の硬質
晶を形成し、これはマトリックス組織以外の相を形成す
る。そして、ホウ素はクロムと結合してＣ，Ｂを生成し
た分（これを８（（：、）で表わす）だけマトリックス
中のホウ素の量（これをＢ　（Ｍ）で表わす）が少なく
なる（ホウ素の全量はＢ（に、）　＋ｏ（ｌ１１））　
。従ってマトリックス中に（Ｎ、）＋　Ｎ、３Ｂの２元
共晶が晶出しない条件は、厳密にはＳ、／Ｂ≧　３．３
でなく　Ｓ、／　Ｂ（Ｍ）≧　３．３であり、Ｂ〉Ｂ　
（Ｍ）であるから、Ｓ、／Ｂの下限は３．３よりやや小
さな値、例えば３．０とすることもできよう。しかし、
既述のようにクロムおよびホウ素のマトリックスとＣ，
Ｂへの分配率が明確でないので、本発明ではＳ、／Ｂ≧
３．３と選定した。

（Ｃ）クロム（Ｃｒ） 本発明ではクロムは従来のニッケル基自溶合金に比べて
多量に配合しているが、これは衝撃値、ＩＩＩ値の増大
に寄与している。また、クロムはホウ素とで金属間化合
物を形成し、合金の耐摩耗性と耐食性を向上させる。し
かし、クロムが３５重量％以上となると、肉盛作業時に
自溶性のないスラグが多く発生して著しく作業性を害す
るとともに、衝撃値の低下もみられ旧位も４５以下とな
るので好ましくない。

クロムが７．５重量％以下となると、ホウ素、ケイ素の
配合量を多くした場合に衝撃値の低下がみられる。

クロムが７．５重量％以上では旧位が４５以上を示し、
特に１０〜１５重量％の範囲では旧位が最大となる。

クロムが７．５〜１５重量％の範囲ではクロムとホウ素
、炭素、ケイ素などの金属間化合物である硬質晶が全く
なくなるか、著しく減少する。従来はこの硬質晶が少な
いことが耐摩耗性を劣化させると考えられていたが、同
種金属同志の乾燥状態でのすべり摩擦による摩耗試験の
結果によると、クロム含有量が７．５〜１５重量％のも
のは摩擦係数が著しく低下し摩耗量の減少と耐スカッフ
ィング性が向上することが見出された。

クロムが１５〜３５重量％のものは、クロムが７．５〜
１５重量％のものに比べ耐摩耗性はやや劣るが従来のニ
ッケル基自溶合金に比べると摩耗量が約１７３以下であ
り、耐摩耗性に優れている。

さらに、クロムが１５〜３５重量％のものはクロムが７
，５〜１５重量％のものに比べ耐食性が優れているので
、耐食性を重視する場合にはクロムを１５〜３５重量％
にするのが良い。

（ｄ）炭素（Ｃ） 炭素は合金の硬さを増加させる機能を有するが、０．０
５重量％以下では硬さおよび耐摩耗性が低下するので好
ましくない。また　１．５重量％以上では衝箪値が０．
９以下となり、肉盛層に割れを発生することがあり好ま
しくない。

（ｅ）鉄（Ｆｅ）およびタングステン（Ｗ）鉄はニッケ
ルと同居の元素であり、しかもニッケルに比べ安価なた
めできるだけ多く配合するのが好ましいが、従来のニッ
ケル基自溶合金の特性をできるだけ害さないで配合する
には３０重量％以下が好ましい。これより多く配合する
と、硬さが低下して耐摩耗性を害すると同時に、肉盛作
業時に自溶性のないスラグが多量に発生して作業性を著
しく害することになるため好ましくない。

タングステンは硬さを増加させ耐摩耗性を良くするため
に添加され、特に高温での特性を向上させるが、その添
加によって衝箪値が低下しＨＩ値も４５以下となるため
、５重量％以内におさえることが好ましい。

なお、本発明の上記組成にスズ（Ｓ、）および／または
タンタル（Ｔ、）を加えることもできる。

スズとタンタルの一方または両方の添加はこれを添加し
ないものと比べて合金の高靭性を損なわずに耐食性を増
加させる。スズの添加量は０．１ｍｍ％以下では耐食性
の改善効果が認められず、３重量％以上では耐食性の改
善効果は認められるものの、衝箪値の低下が大きく靭性
の劣化をまねくので、スズの添加量は３重量％以下とす
べきである。タンタルｏ、＋ｆｆ１ｆｆｉ％以下では耐
食性の改善効果は認められず、３重量％以上１０重量％
以下では耐食性向上が認められるものの３重量％以上添
加しても耐食性の改善効果は少なく、高価なタンタルの
添加量を増加させることは経済的見地からも望ましくな
い。

（ホ）実施例 次に本発明の具体的実施例について説明する。

表工は従来のニッケル基自溶合金（試験片番号ｌ、２）
　と本発明の合金１４種（試験片番号３〜１５．２０）
との組成、硬さ、衝撃値、旧位、肉盛りによる割れの発
生の有無及び耐摩耗性の比較を示す。

本発明の合金は所定の割合で母合金および単独金属を配
合し、高周波炉で溶解した後、５ＩＩＩＩφの溶接棒と
、１０ｍｍＸ　１０ｍｍＸ　５５ｍｍの衝撃試験片をシ
ェル型に鋳造したものを用いた。Ｓ＋ｎｍφの鋳造溶接
棒はマルテンサイト系ステンレス鋼５ｕＳ４１０の母材
（１５０ａ＋ｍＸ　７０ｍｍＸ　３０ｍ１）上にアルゴ
ンアーク溶接法により２層盛の肉盛層（約６０ｍａ＋Ｘ
　３０ｍｍＸ　６ｍｍ）を形成し「割れ」の有無を確認
した後、表面を平面研削して肉盛層の硬さを測定した。

また鋳造した衝撃試験片は７００℃５時間の応力除去処
理を行なった後、シャルピ一式衝箪試験機（容量１５ｋ
ｇ−ｍ）を使用し衝７値を試験した。

摩耗試験は次のようにして行なった。試験片は回転片、
固定片ともに外径１９．６ｍｍ、内径１６．０ｍｍ、長
さ４５ｍｍの円筒（炭素鋼５−２０に）の一端面に従来
合金および本発明の合金をそれぞれ５ｍｍφの鋳造溶接
棒としてアルゴンアーク溶接法により２層盛の肉盛層（
約２ｍｍ）を設け、試験面（肉盛面）をパフ研磨により
鏡面仕上げをしたものを使用した。回転片、固定片とも
に同一組成の肉盛層を設けた試験片を互いに組み合わせ
て試験した。

試験条件は荷重７ｋｇ、回転数Ｌ　ＯＯｒ、ｐ、ｍ、、
摩擦距９３４０　ｍ、潤滑なし、温度は室温とした。

表　　工 試験片　　　　成　分（重量％） 番　　号　Ｂ　　　Ｓ、　　　　ｃ、　　　ｃ　　　　
Ｆｅ　　　Ｗ　　　Ｎ、　　　Ｓ、／Ｂ１　１．９　２
．８１０．００．４　２．０　−　　Ｂａ１．１．４７
２　２．５　４．０１２．ＯＯ，５４，０−／／　　１
．６３　１．０　５．０２０　０．５　　　・　　−〃
５．０４　０．０５　　／／　　／／　　／／　　　　
−−／／１００．０５　１．５　　／／　　／／　　／
／　　　　−−／／　　３．：１３６　１．０　３，０
／／　　／／　　　　−−／／　　３．０７　　／／　
　７．Ｑ／／　　／／　　　　−−／ｌ　　７．Ｑ８　
　／／　　５．０１５　　／／　　　　−−ｎ　　５．
０９　　　／ｌ　　　　　／／３５／／　　　　　　−
−／／／／１０　　　／／　　　　　／／　　２０１．
５　　　　　−　　　−　　　　／／　　　／／１１　
　／／　　　／／　　／／　　０，０５　５，０　−　
　／／　　／／１２ノｔ／／１ｔｔｔ：］０．０−／／
ツノ１３　　／／　　　／／　　／／　　／／　　　　
−１，Ｑｔｔ　　／／１４　　／／　　　／／　　／／
　　／／　　　　−５，Ｑ　　ｌ／　　／／１５　　／
／　　５．５　３０　１．０　　＋０．０　３．５　　
／／　　５．５１６　　／／　　　／／　　５　０．５
　５．０　４．０　　／／　　／／１７　０．８　　　
／／　　７．５　／／　　　５．０　２．０　　／／　
　６．８８１８０．５　　　／７　１０　１．０　　−
　３．Ｏｉｔ　　１１１９　０．７　５．０　１２．５
０．３　３．０　２．０　　／／　　７．１４２０　　
／／　　　／／　　１５　０．５　３．０　３．５　　
／／　　１１表　　工　（続　き） １　　　３８．１　　０．６０　２２．９　　　有　　
　０．５８　　　　８］、３２　　４８．２　０．４８
　２３．１　　／／　　　０．５１　　　６１．５３　
　　４：１１．０　　１．４３　６１．５　　　無　　
　０．＋８　　　　３．５４　　３９．０　１．５４　
６０．１　　／／　　　　−−５４８，５０，９３４５
，１／／　　　　−−６３９，３１，５８６２，１／／
　　　　−−７４５，１１，０２４６，０／／　　　　
−−８４２，２１，４５６１，２／／　　　　−−９４
４，９１，１０４９，４／／　　　０．５８　　　２：
１．８１０　　４５．３　１．００　４５．３　　／／
　　　　−−１１３６，３１，７１６２，１ｔｔ　　　
　−−１２４１，５１，４８６１，４／／　　　　−−
１３４３，８１，３２５７，８／／　　　　−−１４伺
、８　１．１１　４９．７　　　／／　　　　−−１５
４８，３０，９４４５，４／／　　　０．５２　　　１
０．７１６　　４６．３　０．９８　　　／／　　　ｕ
　　　Ｏ，１６０，６１７４３，５１，２０５２，３／
／　　　０．１０　　　０．８１８　　４５．２　１．
３８　６２．５　　／／　　　０．１２　　　０．５１
９　　４０．０　１．７４　６９．６　　／／　　　０
．０６　　　０．３２０　４１．２　　　＋、５７　６
４．７　　／／　　　０．０８　　　０．４表工から明
らかなように、本発明の合金は、従来のニッケル基自溶
合金に比べて衝撃値およびＨＩ値ともに向上しており、
肉盛層に割れが発生しない。

表■は本発明による組成に加えスズもしくはタンタルま
たはこれら両者を含む合金（試験片番号２２〜３４．３
９．４０）と、これらを含まない合金（試験片番号２０
．２１．３．９．３８）および従来のニッケル基自溶合
金（試験片番号１．２）について、５％）１２Ｓｏ、　
、５％ＨＣ１および５％１１ＮＯ３のそれぞれの沸騰水
溶液中における腐食試験の腐食減量を比較して示したも
のである。なお、表工と表■に場いて同一番号の試験片
は同一組成を有する。

表Ｈの試験片も所定の割合で母合金および単独金属を配
合し、高周波炉で溶解した後、１０ｍｍＸ１０ｍｍＸ　
５５ｍｍの商事試験片をシェル型に鋳造した。鋳造した
衝撃試験片は７００℃５時間の応力除去熱処理を行なっ
た後、シャルピ一式商事試験機（容量１５ｋｇ−ｍ）を
使用し衝撃値を試験した。

商事試験後の破断片を約１０１１１０１Ｘ　１０＋ｎｍ
Ｘ　１０ｍｍの立方体に切り出し、硬さおよび腐食試験
に供した。なお、腐食試験の装置は円筒型ガラスビン（
内径７０ｍｍ、深さ１２０ｎｏｎ）の上部をシリコーン
ゴム栓により水冷式のコンデンサに連絡したもので、円
筒型ガラスビンの底部から熱線ヒータにより加熱するこ
とができる。

試験は前記試験片１個をガラス質の試料受台に載せて、
円筒型ガラスビン内に入れ腐食液３００ＣＣをガラスビ
ン内に入れたのち、シリコーンゴム栓をしてヒータで加
熱した。試験時間は腐食液が沸騰を開始してから６時間
とした。腐食試験終了後は試験片を取り出し水洗後試験
片表面をワイヤーブラシでこすり、水洗乾燥した後腐食
減量を測定した。

腐食減量は次の式で示される。

試液前の表面槓×試荻時間 表　　Ｉｌ １　　１．９　２．８　１０．０　０．４　２．０　　
−　　−　　−　　　Ｂａ１．　１．４７２　２．５　
４．０　１２．５　０．５　４．０　　−　　−　　−
　　　Ｉｌ　　　　１．６１６　１．０　５．５　５．
０　　　／／　　５．０　４．０　　−　　−　　　／
／　　　５．５１７　　　０．８　　　　　ツノ　　　
７．５　　　　　／／　　　　　／／　　　　２．Ｑ　
　　　　−−／／　　　　　　６．８８１８　０．５　
　　／／　　１０．０　　！、０　　−　３．０　　−
　　−　　　／／　　　１０．０１９　０．７　５．０
　１２．５　０．３　３．０　２．０　　−　　−　　
　／／　　　７．１４２０／／／／１５．００．６５．
０／／−−ツノ〃２１　　　／／　　　／／　　１７，
５　　　／／　　　／／　　　／／　　　−−／／　　
　　／１３　１．０　　　／／　　２０．０　０．５　
２．０　　−　　−　　−　　　／／　　　５．０９　
　　／／　　　／／３５．０　　　／／　　　・・／／
　　　　　／／２２　０．７　　　／／　　１５．０　
０．６　５．０　２．０　０．１　　−　　　ｎ　　　
７．１４２３　　　／／　　　／／　　　／／　　　／
／　　　／／　　　ｎ　　Ｑ、５　　−　　　／／　　
　　ｎ２４　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／
　　　／／　　　／／　　　１．Ｑ−／／　　　　／／
２５　　　／／　　　ｕ　　　／／　　　／／　　　／
／　　　／／　　３、Ｑ　　　−／／　　　　／／２６
　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／
　　　／／　　　−０，１／／　　　　／／２７　　　
／／　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　　　
／／　　　−０，５／／　　　　／／２８　　　ｔｔ　
　　／／　　　／／　　　ｎ　　　ｔｔ　　　／／　　
　−１，Ｑ　　　ｔｔ　　　　／／２９　　　　　Ｉｌ
　　　　　／／　　　　　ｌ／　　　　　ツノ　　　　
／／　　　　　〃　　　　−３，Ｑ　　　　　ｎ　　　
　　　　ｎ３Ｑ　　　／／　　　／／　　　／／　　　
Ｉｌ　　　／／　　　／／　　Ｑ、ｌ　　Ｑ、５　　　
／／　　　　／／３１　　　　〃　　　　ノ／　　　　
　／／　　　　　ｕ　　　　　／／　　　　　／／　　
　　Ｑ、５　　　　　／／　　　　　〃　　　　　　／
／３２　　　／／　　　／／　　　／／　　　Ｉｌ　　
　／／　　　／／　　　／／　　１．Ｑ　　　／／　　
　　ｌ／３３ツノ〃〃ツノ／／／／１．０／／／／１ｔ
３４　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　　　
／／　　　／／　　２．Ｑ　　２．Ｑ　　　／／　　　
　／／３５　　　／／　　３，５　１２．０　１．２　
　　／／　　　／／　　　−−／／　　　５，０３６　
　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　
　　／／　　　１，０−／／　　　　ｎ３７　　　ｎ　
　　ｕ　　　／／　　　／／　　　／／　　　／／　　
　−１，０／／　　　　／／３Ｂ　　０．５　６．５　
１Ｂ、０　０．２　　　／／　　　／／　　　−−／／
　　　１３．０３９　　　／／　　　／／　　　／／　
　　ｔｉ　　　／／　　　／／　　　１．Ｑ　　　−／
／　　　　／／４０　　　　〃　　　　ツノ　　　　／
／　　　　　ｎ　　　　　／／　　　　　ｎ　　　　　
−１、Ｑ　　　　　／／　　　　　　　ｔｔ表　　ＩＩ
　　（続　き） １　　　３８．１　　０．６０　２２．９　　　　有　
　　２８．５０　　８８．３０　　６７．２０２　　４
８．２　　０．４８　２３．１　　　／／　　　３１．
４５　１０３．１０　　７２．８０１６　　　４６．３
　　０．９８　４５．４　　　　無　　　３７．３０　
　６７．１６　　１０６．１０１７　　４３．５　　１
．２０　５２．：］　　　ｔｉ　　　２５．７７　　１
８．３０　　６１．５１１８　　４５．２　　１．３８
　６２．５　　　／／　　　２４．４７　　１．５．２
２　　５５．１１１９　　４０．０　　１．７４　６９
．６　　　／／　　　２１．１９　　１７．５４　　４
８．１５２０　　４１．２　　１．５７　６４．７　　
　／／　　　１９．９１　　１９．３１　　３＋、０７
２１　　４３．４　　１．２２　５：］、Ｏ／／　　　
１０．０５　　１０．０２　　７．２８３　　４３．０
　　１．４３　６１．５　　　〃９．３４　　１７．０
６　　８．６６９　　４４．９　　１．１０　４９．４
　　　／／　　　　９．３５　　１１１．４９　　１．
０＋２２　　４４．０　　１．２０　５２．８　　　／
／　　　１０．０５　　１２．８４　　　＋７．０６２
３　　４４．６　　１．１５　５１．２　　　／／　　
　　３．８９　　６．０２　　７．２８２４　　４７．
５　　１．０８　　　／／　　　／／　　　　１．５６
　　４．２１　　２．４９２５　　５２．１　　０．９
０４６．８　　　／／　　　　０．５０　　２．４９　
　１．２７２６　　４３．８　　１．２２　５３．４　
　　／／　　　１５．９０　　１６．９７　　２４．０
１２７　　４４．５　　１．３４　５９．７　　　／／
　　　　９．５２　　１１．６１　　　！１．８３２８
　　４４．８　　１．４０　６２．８　　　／／　　　
　６−７６　　８．６５　　６．８０２９　　４２．５
’　　１．３４　５７．０　　　／／　　　　３．４６
　　４．４２　　１．８５３０　　４４．０　　１．２
７　５５．９　　　／／　　　　６．６８　　１０．３
５　　９．４５３１　　４５．０　　１．１０４９．５
　　　／／　　　　２．２８　　４．８５　　４．０３
３２　　４４．６　　　＋、２９　５７．５　　　／／
　　　　１．６１　　３．６１　　２．３２３３　　４
６．５　　１．０５　４８．８　　　／／　　　　０．
６５　　２．５３　　１．５９３４　　４４．６　　　
＋、０９　４８．６　　　Ｉｌ　　　　１．１０　　２
．４７　　１．２４３５　　３５．５　　１．３４　４
７．６　　　ｔｔ　　　１９．７３　　１６．５４　　
５７．１１３６　　４３．８　　１．０３　４５．Ｉ　
　　ｎ　　　　５．９６　　３．５７　　４４．４４３
７　　３６．０　　１．３５　４８．６　　　／／　　
　　９．９１　　１１．３６　　３６．７０３Ｂ　　　
４１．０　　１．１０　４５．１　　　／／　　　　７
．４４　　１０．３９　　１３．６１３９　　４８．０
　　０．９５　４５．６　　　／／　　　　０．９０　
　３．７３　　１．８０４０　　４７．４　　１．０５
　５０．０　　　／／　　　　４．０１　　６．６９　
　２．３０表■から明らかなように、スズもしくはタン
タルまたはこれら両者を含む合金は、従来の合金に比べ
て硬さ、衝撃値、旧値、耐食性に優れ、肉盛層に「ひび
」や「割れ」の発生がなく、また本発明によるスズ、タ
ンタルを添加しない合金に比べても硬さ、衝撃値、旧値
を低下させることなく耐食性か顕著に改善されている。

また、スズ、タンタルの添加は、ガス溶接による肉盛時
にブロー発生を抑制する副次的効果もある。

さらに、本発明の合金を６００℃で熱処理すると、第３
図に示すように衝撃値をあまり低下させることなく硬さ
を増すことができる。第３図中、実線のグラフは硬さを
、また破線のグラフは衝撃値を示し、試験片は前記表中
の試験片番号２１の組成のものを使用した。

（へ）効果 以上のように本発明によるニッケル基自溶肉盛合金は硬
さ、衝γ値、１１【値に優れ、肉盛層に割れの発生もな
く、すなわち、高靭性であるのみならず耐摩耗性、耐食
性に優れ、またその合金組成から耐熱性を兼備している
ことも明白であるから、各種−プラント、各種機械、各
種器具等において摩耗、腐食、高温酸化、穿孔等を防止
するための肉盛合金として極めて有効に使用できる。

なお、本発明の合金を肉盛する方法としては、通常のガ
ス溶接、ＴＩＧ溶接等の溶接による方法、または、合金
を粉末状として使用する場合にはプラズマ溶射、ガス溶
射による方法が適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮ、−Ｂ−５，三元合金のニッケル側状態図、 第２図は同合金における従来の組成範囲および本発明に
よる組成範囲を示す図、 第３図は本発明のニッケル基肉盛合金の熱処理による硬
さおよび衝撃値の変化を示す図である。 Ｚ１図 弓２辺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホウ素０．０５〜１．５重量％、ケイ素３〜７重量％、
   クロム１５〜３５重量％、炭素０．０５〜１．５重量％
   、鉄３０重量％以下及び／またはタングステン５重量％
   以下を含み、残部が実質的にニッケルであり、ホウ素に
   対するケイ素の重量比が３．３以上であることを特徴と
   するニッケル基肉盛合金。