TW201527031A - 堆焊用焊接材料、矯正輥、導引輥、搬運輥以及鐵砧 - Google Patents

堆焊用焊接材料、矯正輥、導引輥、搬運輥以及鐵砧 Download PDF

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Hiroki Katsuki
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Nippon Steel & Sumikin Hardfacing Co Ltd
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Abstract

本發明之目的在於提供一種堆焊用焊接材料，其係於既定之Ni基合金添加耐磨耗性優異之WC、CrC及NbC中之至少一種之碳化物，而亦可抑制耐熱龜裂性的降低。 本發明之高溫區域下之耐熱龜裂性及耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料，其係由Ni基合金、與混合碳化物所構成之堆焊用焊接材料，其特徵係，前述Ni基合金，以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1，前述混合碳化物，係由WC、NbC、VC及CrC中之1種或2種以上之第1碳化物、與TiC之第2碳化物所構成，以質量%計，當以前述Ni基合金及前述混合碳化物之總合量為100%時，前述第1碳化物為5~50%，前述第2碳化物為3~30%，前述第1及第2碳化物之總合量為10~60%。

Description

堆焊用焊接材料、矯正輥、導引輥、搬運輥以及鐵砧
本發明係關於一種於高溫區域之耐熱龜裂性、耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料等。
於製鐵所，例如，設置有如連續鑄造輥之要求於高溫區域之耐熱龜裂性、耐磨耗性的各種構件。專利文獻1，揭示一種連續鑄造用堆焊用焊接材料，其特徵係由C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、Co：15%以下、W：5%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、剩餘部分是Ni所構成。
藉由使用專利文獻1之連續鑄造用堆焊用焊接材料，雖顯示作為連續鑄造輥之優異的耐熱龜裂性，但於更嚴苛的使用環境中，由於基質成分之耐熱龜裂性高，故輥表面所產生之耐熱龜裂痕之數目少，因此，之後，所施加之熱應力會集中於數目少的熱龜裂部分，結果雖然熱龜裂痕之數目少，但會成為深的龜裂。如此之深的龜裂與堆焊層之剝離等有相關，必須進行早期的修補，是其問題。
為了解決上述之問題，專利文獻2，揭示一種連續鑄 造輥堆焊用焊接材料，其特徵係由以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1。
於專利文獻2記載著，藉由含有既定量之Ti與N，使TiN分散於堆焊層中，該TiN會成為應力集中源，成為連續鑄造輥使用中所產生之熱龜裂的起點，因此可使熱龜裂微細地分散，結果熱應力藉由微細龜裂而緩和，藉此可抑制成為連續鑄造輥破損之原因之表面層的大破裂或剝離。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2005-144488號公報
專利文獻2：日本特開2007-136509號公報
近年來，於連續鑄造輥等，期盼耐磨耗性進一步地提升。一般之提升耐磨耗性之手法，已知有將WC、CrC及NbC中之至少1種碳化物添加至堆焊用焊接材料之方法。然而，上述專利文獻2之構成中，若添加WC等碳化物，則Ni基合金所含之Ti與所添加之WC等之C會於堆焊焊接時反應，形成TiC，使Ni基合金所含之Ti含量降低。 Ti含量若降低，則有無法得到「將TiN作為熱應力集中源，使熱龜裂微細化」的效果之虞(參照專利文獻2之說明書段落0019)。另一方面，若無WC等，則有無法得到耐磨耗性提升之虞。
因此，本發明之目的在於提供一種堆焊用焊接材料，其即使於專利文獻2所記載之Ni基合金，添加耐磨性優異之WC、CrC及NbC中之至少1種碳化物，亦能抑制耐熱龜裂性的降低。
為了解決上述課題，本發明，於一觀點，係(1)一種高溫區域下之耐熱龜裂性及耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料，係由Ni基合金、與混合碳化物所構成之堆焊用焊接材料，其特徵係，前述Ni基合金，以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1，前述混合碳化物，係由WC、NbC、VC及CrC中之1種或2種以上之第1碳化物、與TiC之第2碳化物所構成，以質量%計，當以前述Ni基合金及前述混合碳化物之總合量為100%時，前述第1碳化物為5~50%，前述第2碳化物為3~30%，前述第1及第2碳化物之總合量為10~60%。
本發明，於另一觀點，係(2)一種高溫區域下之耐熱 龜裂性及耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料，其係由Ni基合金、與複碳化物所構成之堆焊用焊接材料，其特徵係，前述Ni基合金，以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1，前述複碳化物，係(W,Ti)C、(Nb,Ti)C、(V,Ti)C、(Cr,Ti)C、(W,Nb,Ti)C、(W,V,Ti)C、(W,Cr,Ti)C、(Nb,V,Ti)C、(Nb,Cr,Ti)C、(V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Ti)C、(W,Nb,Cr,Ti)C、(Nb,V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Cr,Ti)C之任一者，以質量%計，(W,Ti)C係符合相當於WC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(Nb,Ti)C係符合相當於NbC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(V,Ti)C係符合相當於VC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(Cr,Ti)C係符合相當於Cr3C2/TiC=30/70~70/30的組成比例，(W,Nb,Ti)C係符合WC/NbC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W,V,Ti)C係符合WC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W,Cr,Ti)C係符合WC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(Nb,V,Ti)C係符合NbC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(Nb,Cr,Ti)C係符合NbC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(V,Cr,Ti)C係符合VC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W, Nb,V,Ti)C係符合WC/NbC/VC/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(W,Nb,Cr,Ti)C係符合WC/NbC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(Nb,V,Cr,Ti)C係符合NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(W,Nb,V,Cr,Ti)C係符合WC/NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/10/60~15/15/15/15/40的組成比例，以質量%計，當以前述Ni基合金及前述複碳化物之總合量為100%時，前述複碳化物為10%~60%。
藉由上述(1)之發明，藉由添加第1碳化物及第2碳化物，由於減低第1碳化物之添加量，Ni基合金所含之Ti會與第1碳化物中之C反應，藉此可抑制Ni基合金中之Ti的減少。因此，TiN會作為熱應力集中源，而可得使熱龜裂微細化的效果。藉由添加第2碳化物，可抑制伴隨第1碳化物之添加量的減少所致之耐磨耗性的降低。又，藉由上述(2)之發明，與上述(1)之發明同樣地，可兼顧耐熱龜裂性及耐磨耗性。
A‧‧‧矯正機
B‧‧‧輥軋設備
C‧‧‧捲取設備
P‧‧‧鋼管等
11、12‧‧‧矯正輥
21‧‧‧輥群
21a‧‧‧工作輥
21b‧‧‧中間輥
21c‧‧‧後援輥
22、32‧‧‧導引輥
31‧‧‧導板
41‧‧‧搬運輥
51、52‧‧‧鐵砧
圖1，係熱磨耗試驗之試驗裝置之概略圖。
圖2，係含有矯正輥之矯正機之概略圖。
圖3，係輥軋設備B及捲取設備C之概略構成圖。
圖4，係捲取設備C之俯視圖。
圖5，係鐵砧之概略圖。
本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆高溫下使用之矯正輥、導引輥、搬運輥之輥表面。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於鍛造所使用之鐵砧。
圖2，係含有矯正輥之矯正機之概略圖。矯正機A，包含上部矯正輥11及下部矯正輥12。矯正機A，係設置於鋼管等P之輥軋設備之後，以強制進行由輥軋設備送出之加熱狀態下之鋼管等P的彎曲、並送出至下一步驟者。上部矯正輥11及下部矯正輥12，係於上下方向相對向，藉由使鋼管等P於夾壓之下通過該等矯正輥11、12之間，可矯正鋼管等P的彎曲。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆矯正輥11、12之輥表面。
圖3，係輥軋設備B及捲取設備C之概略構成圖。輥軋設備B下由下述所構成：將複數之輥群21以夾著鋼板之搬運路徑配置於上下，並且使該等沿著搬運路徑排列。輥群21，係由工作輥21a、中間輥21b、後援輥21c所構成。工作輥21a，係夾持加熱後之鋼板以進行輥軋。中間輥21b，係抑制輥軋時之工作輥21a的變形。導引輥22係沿著鋼板之搬運路徑配置，設置於鋼板之寬度方向的兩端部，藉此導引沿著搬運路徑前進的鋼板。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆導引輥22之輥表面。
於輥軋設備B中經輥軋之鋼板(亦下，稱為輥軋鋼板)，係藉由搬運輥41搬運至捲取設備C。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆搬運輥41之輥表面。
圖4，係捲取設備C之俯視圖。捲取設備C，係將由輥軋設備B送出之輥軋鋼板捲取成滾筒狀之設備。於捲取設備C，設置有導板31、導引輥32。導板31及導引輥32，係設置於鋼板之寬度方向的兩端部，藉此導引沿著搬運路徑前進的輥軋鋼板。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆導引輥32之輥表面。
圖5，係鐵砧之概略圖。本發明之堆焊用焊接材料，可使用於用以被覆自由鍛造所使用之鐵砧之表面。自由鍛造，係指使加熱後之金屬材料介於上下一對之鐵砧51、52之間，藉由加壓進行鍛造之加工方法之一。
以下，說明本發明之Ni基合金之限定理由。又，以下之%係質量%之意。
C：0.1%以下
C係於晶界與Ti、Cr、Mo、W等形成碳化物以強化晶界。然而，若超過0.1%則粒內之Ti、Cr、Mo、W濃度降低，而對耐力、耐氧化性造成不良影響，故上限為0.1%。
Cr：10~15%
Cr為了確保高溫下之耐氧化性，必須為10%以上。然而，若超過15%則脆性之金屬間化合物會析出使延性降低。因此，其之範圍為10~15%。
Mo：8~15%
Mo為具有固溶於γ相中以提升高溫耐力之效果、降低熱膨脹係數之效果的元素。又，亦為具有提高對模製粉所含之氟之耐蝕性之效果的元素。然而，當未滿8%時，其之效果並不充分。又，若超過15%則脆性之金屬間化合物會析出使延性降低。因此，其之範圍為8~15%。
W：5%以下
W為具有固溶於γ相中以提升高溫耐力之效果、降低熱膨脹係數之效果的元素。然而，若超過5%則脆性之金屬間化合物會析出使延性降低，故其之上限為5%。
Co：15%以下
Co為具有改善延性效果的元素。然而，若超過15%則成本增加，故其之上限為15%。
Al：1~5%
Al為形成γ’相以提升高溫耐力之元素。然而，當未滿1%時，無該效果，又，若超過5%則延性降低，故其之範圍為1~5%。
Ti：1~5%
Ti係生成TiN以成為熱應力集中源，使熱龜裂微細化。又，亦與γ’相中之Al取代以強化γ’相。然而，未滿1%時其之效果並不充分，又，若超過5%則延性降低，故其之範圍為1~5%。亦即，Ni基合金中之Ti之含量係以5%為上限，若超過5%則延性降低。
N：0.01~0.1%
Ni係生成TiN以成為熱應力集中源，使熱龜裂微細化。然而，未滿0.01%時其之效果並不充分，又，若超過0.1%則焊接時容易產生氣孔，故其之範圍為0.01~0.1%。
Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1
Cr%/33+Mo%/25+W%/31若超過1則會生成脆性的金屬間化合物，延性降低。因此，其之上限為1%。
說明添加於Ni基合金之混合碳化物。混合碳化物，係由選自WC、NbC、VC及CrC中之1種或2種以上之第1碳化物、與TiC(第2碳化物)所構成。亦即，混合碳化物，係WC、TiC所構成之混合碳化物、NbC、TiC所構成之混合碳化物、VC、TiC所構成之混合碳化物、VC、TiC所構成之混合碳化物、WC、NbC、TiC所構成之混合碳化物、WC、Cr、TiC所構成之混合碳化物、WC、VC、TiC所構成之混合碳化物、NbC、VC、TiC所構成之混合碳化物、CrC、VC、TiC所構成之混合碳化物、WC、NbC、CrC、TiC所構成之混合碳化物、WC、NbC、VC、TiC所構成之混合碳化物、WC、CrC、VC、TiC所構成之混合碳化物、WC、NbC、CrC、VC、TiC所構成之混合碳化物之任一者。
又，以質量%計，當以Ni基合金及混合碳化物之總合量為100%時，第1碳化物為5~50%，第2碳化物為3~30%，第1及第2碳化物之總合量為10~60%。此處，所謂混合碳化物，係將第1碳化物所構成之粒子及第2碳化物所構成之粒子，進行造粒及燒結，成為僅表面互相接 著之碳化物。
藉由將第1碳化物及第2碳化物以上述比率添加至Ni基合金，如後述之實施例所證明般，可抑制堆焊焊接層之延性降低(耐熱龜裂性的降低)與耐磨耗性之降低。一般而言，若僅將多量之第1碳化物添加於Ni基合金來進行堆焊焊接，則碳化物粒子之外周部分會熱溶融，於Ni基合金含有過多之該熱溶融之元素，Ni基合金所含之Ti會與第1碳化物之C反應形成TiC。因此，Ni基合金中之Ti含量會減少，使TiN之生成量不充分，故無法得到藉由使TiN成為熱應力集中源以使熱龜裂微細化的效果。
如本實施形態，當將作為第2碳化物之TiC添加至Ni基合金時，由於受到堆焊焊接時的熱，TiC的一部分熱溶融，該熱溶融之Ti的一部分與Ni基合金之C鍵結，而析出耐磨耗性優異之TiC。又，於堆焊焊接時未熱溶融之剩餘之TiC，不與Ni基合金產生化學反應，直接析出。因此，可抑制因減少第1碳化物之添加量所產生之不良情況、亦即耐磨耗性的降低。又，熱溶融之TiC之一部分會與Ni基合金中之N鍵結，生成TiN，該TiN如上述會成為熱應力集中源，而提高耐熱龜裂性。
又，藉由減少第1碳化物之添加量，Ni基合金中之Ti與第1碳化物所含之C反應所生成之TiC之生成量會減少，故可使Ti充分地殘存於Ni基合金中。藉此，作為應力集中源之TiN之生成量增大，故可符合熱龜裂之微細 化所致之耐熱龜裂性。
此處，第1碳化物之添加量若未滿5%，則堆焊焊接層之耐磨耗性會不充分。又，第1碳化物之添加量若超過50%，則Ni基合金中之Ti會減少，而無法符合耐熱龜裂性。又，若Ni基合金中之W量等增加地過多，則延性降低。
第2碳化物之添加量若未滿3%，則抑制Ni基合金所含之Ti量降低的效果不充分。第2碳化物之添加量若超過30%，則碳化物成長、產生破裂。亦即，當第2碳化物之比重與第1碳化物相比約為1/2~1/4、或換算成體積率為2倍至4倍則產生破裂。第1及第2碳化物之總合量為10~60%。第1及第2碳化物之總合量為若超過60%，則Ni基合金中之Ti、N過少，原本作為應力集中源之TiN無法充分生成。
說明添加至Ni基合金之複碳化物。複碳化物，係(W,Ti)C、(Nb,Ti)C、(V,Ti)C、(Cr,Ti)C、(W,Nb,Ti)C、(W,V,Ti)C、(W,Cr,Ti)C、(Nb,V,Ti)C、(Nb,Cr,Ti)C、(V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Ti)C、(W,Nb,Cr,Ti)C、(Nb,V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Cr,Ti)C之任一者所構成之金屬間化合物。
該等複碳化物，可以Mckenna法製造。Mckenna法，係將Fe-碳化物生成金屬(或Fe+碳化物生成金屬)+C所構成之原料，以高溫(例如，2000℃以上)之熔融金屬浴(熔融金屬浴，亦可含有Fe以外之Mn、Co、Ni、Cu、 Al等)所構成之熱處理爐中合成碳化物，接著，進行酸處理，使Fe以外之目的物以外之碳化物分解，接著，以選鑛步驟進行水洗、篩選、比重選擴，製得高品質之目的碳化物，同時分離除去雜質，之後，再進行乾燥、篩選，以得所欲之碳化物。
使用上述之Mckenna法，將配合原料之種類、組成進行各種變更的結果，以質量%計，可製造符合相當於WC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(W,Ti)C，符合相當於NbC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(Nb,Ti)C，符合相當於VC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(V,Ti)C，符合相當於Cr3C2/TiC=30/70~70/30的組成比例之(Cr,Ti)C，符合相當於WC/NbC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,Nb,Ti)C，符合相當於WC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,V,Ti)C，符合相當於WC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,Cr,Ti)C，符合相當於NbC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(Nb,V,Ti)C，符合相當於NbC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(Nb,Cr,Ti)C，符合相當於VC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(V,Cr,Ti)C，符合相當於WC/NbC/VC/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(W,Nb,V,Ti)C，符合相當於WC/NbC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(W,Nb,Cr,Ti)C，符合相當於 NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(Nb,V,Cr,Ti)C，相當於符合WC/NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/10/60~15/15/15/15/40的組成比例之(W,Nb,V,Cr,Ti)C。
以質量%計，當以Ni基合金及複碳化物之總合量為100%時，複碳化物之含量為10~60%。藉由將該複碳化物以該比率添加至Ni基合金，如後述之實施例所證明般，可抑制堆焊焊接層之延性降低(耐熱龜裂性之降低)與耐磨耗性之降低。一般而言，若僅於Ni基合金添加多量之W、Nb、V、Cr所構成之碳化物進行堆焊焊接，則碳化物粒子之外周部分熱熔融，於Ni基合金中含有過多之該熱熔融之元素，Ni基合金中所含之Ti與W、Nb、V、Cr所構成之碳化物之C進行反應而形成TiC。因此，減少Ni基合金所含之Ti含量，TiN之生成量變得不足，故可得以TiN作為熱應力集中源所致之熱龜裂之微細化的效果。
如本實施型態，將含有Ti之複碳化物添加至Ni基合金時，由於接受堆焊焊接時的熱故Ti與C熱熔融，該熱熔融之Ti之一部分與Ni基合金之C鍵結，而析出耐磨耗性優異之TiC。又，於堆焊焊接時未熔融而殘存之Ti與C，不會與Ni基合金產生化學反應，而析出耐磨耗性優異之TiC。因此，可抑制減少W、Nb、V、Cr所構成之碳化物的添加量所致之不良情形，亦即可抑制耐磨耗性的降低。又，熱熔融之Ti之一部分與Ni基合金中之N鍵結， 生成TiN。該TiN會如上述成為熱應力集中源，故耐熱龜裂性提高。
又，藉由減少W、Nb、V、Cr所構成之碳化物的添加量，因為Ni基合金中之Ti與W、Nb、V、Cr所構成之碳化物所含之C的反應所生成之TiC的生成量減少，故可使Ti充分地殘留於Ni基合金中。藉此，作為熱應力集中源之TiN的生成量增大，故可符合熱龜裂之微細化所致的耐熱龜裂性。
接著，揭示實施例，以具體說明本發明。準備各種實施例及比較例，評價堆焊焊接層的耐磨耗性及耐熱龜裂性。耐磨耗性，係於SS400原料上堆焊焊接表1及表2所示之各種實施例及比較例材料後，將由該原料取出之試驗片作為對象材，以圖1所示之裝置實施熱磨耗試驗，藉此來評價。更具體而言，將上述試驗片對SKD-11( 30-40L/硬度Hs80~85)以一定荷重、一定時間擠壓，測定試驗片的磨耗量，藉此評價耐磨耗性。當磨耗減量超過100mg時，耐磨耗性不佳、評價為×。當磨耗減量為50mg以上未滿100mg時，耐磨耗性良好、評價為○。當磨耗減量未滿50mg時，耐磨耗性非常良好、評價為◎。
耐熱龜裂性，係以熱裂試驗評價。使表1及表2所示之實施例材料及比較例材料所堆焊焊接之輥以1.44rpm的轉速度旋轉，由上方以氣體燃燒器加熱，由下方吹附冷卻水，實施400℃加熱與200℃冷卻之熱循環5000次。之後，顯微觀察輥表面部之截面(150mm×40mm之4截 面)，以最大龜裂深度進行評價。當最大龜裂深度為6mm以上時，耐熱龜裂性為不良、評價為×。當最大龜裂深度為5mm以上未滿6mm時，耐熱龜裂性為良好、評價為○。當最大龜裂深度未滿5mm時，耐熱龜裂性為非常良好、評價為◎。
表1係使用Ni基合金及混合碳化物所構成之堆焊焊接材料進行焊接時之試驗結果，表2係使用Ni基合金及複碳化物所構成之堆焊焊接材料進行焊接時之試驗結果。表3係熱磨耗試驗之試驗條件。Ni基合金，係使用以質量%計C：0.05%、Cr：13%、Mo：11%、W：2%、Co：10%、Al：2%、Ti：2%、N：0.02%、剩餘部分為Ni及不可避免之雜質所構成之合金。
如表1A~表1E所示，可知藉由添加第2碳化物(TiC)，可抑制因減少第1碳化物(WC、NbC、CrC、VC)之添加量所致之耐磨耗性的降低。亦即，當含有5質量%以上之第1碳化物(WC、NbC、CrC、VC)時，藉由添加第2碳化物(TiC)，可抑制磨耗減量至合格基準的100mg以下。
如表2A~表2E所示，藉由將符合相當於WC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(W,Ti)C，符合相當於NbC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(Nb,Ti)C，符合相當於VC/TiC=30/70~70/30的組成比例之(V,Ti)C，符合相當於Cr3C2/TiC=30/70~70/30的組成比例之(Cr,Ti)C，符合相當於WC/NbC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,Nb,Ti)C，符合相當於WC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,V,Ti)C，符合相當於WC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(W,Cr,Ti)C，符合相當於NbC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(Nb,V,Ti)C，符合相當於NbC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(Nb,Cr,Ti)C，符合相當於VC/ Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例之(V,Cr,Ti)C，符合相當於WC/NbC/VC/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(W,Nb,V,Ti)C，符合相當於WC/NbC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(W,Nb,Cr,Ti)C，符合相當於NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例之(Nb,V,Cr,Ti)C，相當於符合WC/NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/10/60~15/15/15/15/40的組成比例之(W,Nb,V,Cr,Ti)C中之任一複碳化物，以相對於Ni基合金為10質量%以上添加，可將磨耗減量抑制為合格基準之100mg以下。
此處，關於組成比例超過上述範圍之複碳化物，原本就無法製作。本發明之申請專利範圍第2項所記載之複碳化物，僅規定可製造能符合所欲之耐磨耗性及耐熱龜裂性的複碳化物。
如表1A所示，僅於Ni基合金添加第1碳化物之比較例2，基質金屬中之Ti量降低，龜裂深度變大。相對於此，本實施例，基質金屬中之Ti量不易降低，與比較例相比龜裂深度較小。例如，如表1A之實施例1~8所示，與比較例2相比藉由減少第1碳化物之添加量，耐熱龜裂性提升。亦即，藉由減少第1碳化物之添加量，Ni基合金中之Ti與第1碳化物所含之C反應所生成之TiC之生成量減少，故可使Ti充分殘存於Ni基合金中，推測作為應力集中源之TiN之生成量增大。表1A之實施例14~ 16、表1A之實施例19~22、表1A之實施例25~28、表1B之實施例31~37、表1B之實施例43~49、表1B之實施例55~61、表1C之實施例67~73、表1C之實施例79~85、表1C之實施例91~97、表1D之實施例103~109、表1D之實施例115~121、表1D之實施例127~133、表1E之實施例139~145亦得到同樣的結果。
又，如表1A之實施例9~13所示，當添加多量之第1碳化物(其中，第1碳化物之添加量為50%以下)時，藉由添加第2碳化物之TiC，亦生成作為應力集中源之TiN。表1A之實施例17~18、表1A之實施例23~24、表1A之實施例29~30、表1B之實施例38~42、表1B之實施例50~54、表1B之實施例62~66、表1C之實施例74~78、表1C之實施例86~90、表1C之實施例98~102、表1D之實施例110~114、表1D之實施例122~126、表1D之實施例134~138、表1E之實施例146~150亦得到同樣的結果。
又，參照表1A之比較例5，由於使第1碳化物之WC超過50%，最大龜裂深度增大至6.3mm。參照表1A之比較例8，由於使第1碳化物之NbC超過50%，最大龜裂深度增大至6.5mm。參照表1A之比較例11，由於使第1碳化物之CrC超過50%，最大龜裂深度增大至6.6mm。參照表1A之比較例14，由於使第1碳化物之VC超過50%，最大龜裂深度增大至7.0mm。參照表1B之比較例17，由於使第1碳化物之WC及NbC之總量超過50%，最大龜 裂深度增大至6.6mm。參照表1B之比較例19，由於使第1碳化物之WC及CrC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.5mm。參照表1B之比較例21，由於使第1碳化物之WC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.7mm。參照表1C之比較例23，由於使第1碳化物之NbC及CrC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.4mm。參照表1C之比較例25，由於使第1碳化物之NbC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.7mm。參照表1C之比較例27，由於使第1碳化物之CrC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.8mm。參照表1D之比較例29，由於使第1碳化物之WC、NbC及CrC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.5mm。參照表1D之比較例31，由於使第1碳化物之WC、NbC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.4mm。參照表1D之比較例33，由於使第1碳化物之WC、CrC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.9mm。參照表1E之比較例35，由於使第1碳化物之WC、NbC、CrC及VC之總量超過50%，最大龜裂深度增大至6.9mm。因此，推測若第1碳化物之添加量超過50%，則Ni基合金中之Ti過度減少，使耐熱龜性顯著降低。又，藉由限制既定之複碳化物之添加量為60質量%以下，可使耐熱龜裂性抑制為合格基準的6mm以下。

Claims (7)

  1. 一種高溫區域下之耐熱龜裂性及耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料，其係由Ni基合金、與混合碳化物所構成之堆焊用焊接材料，其特徵係，前述Ni基合金，以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1，前述混合碳化物，係由WC、NbC、VC及CrC中之1種或2種以上之第1碳化物、與TiC之第2碳化物所構成，以質量%計，當以前述Ni基合金及前述混合碳化物之總合量為100%時，前述第1碳化物為5~50%，前述第2碳化物為3~30%，前述第1及第2碳化物之總合量為10~60%。
  2. 一種高溫區域下之耐熱龜裂性及耐磨耗性優異之堆焊用焊接材料，其係由Ni基合金、與複碳化物所構成之堆焊用焊接材料，其特徵係，前述Ni基合金，以質量%計含有C：0.1%以下、Cr：10~15%、Mo：8~15%、W：5%以下、Co：15%以下、Al：1~5%、Ti：1~5%、N：0.01~0.1%，剩餘部分是Ni及不可避免之雜質所構成，並且，符合Cr%/33+Mo%/25+W%/31≦1， 前述複碳化物，係(W,Ti)C、(Nb,Ti)C、(V,Ti)C、(Cr,Ti)C、(W,Nb,Ti)C、(W,V,Ti)C、(W,Cr,Ti)C、(Nb,V,Ti)C、(Nb,Cr,Ti)C、(V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Ti)C、(W,Nb,Cr,Ti)C、(Nb,V,Cr,Ti)C、(W,Nb,V,Cr,Ti)C之任一者，以質量%計，(W,Ti)C係符合相當於WC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(Nb,Ti)C係符合相當於NbC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(V,Ti)C係符合相當於VC/TiC=30/70~70/30的組成比例，(Cr,Ti)C係符合相當於Cr3C2/TiC=30/70~70/30的組成比例，(W,Nb,Ti)C係符合WC/NbC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W,V,Ti)C係符合WC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W,Cr,Ti)C係符合WC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(Nb,V,Ti)C係符合NbC/VC/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(Nb,Cr,Ti)C係符合NbC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(V,Cr,Ti)C係符合VC/Cr3C2/TiC=15/15/70~40/30/30的組成比例，(W,Nb,V,Ti)C係符合WC/NbC/VC/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(W,Nb,Cr,Ti)C係符合WC/NbC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(Nb,V,Cr,Ti)C係符合NbC/VC/Cr3C2/TiC=10/10/10/70~30/20/20/30的組成比例，(W,Nb,V,Cr,Ti)C係符合WC/NbC/VC/ Cr3C2/TiC=10/10/10/10/60~15/15/15/15/40的組成比例，以質量%計，當以前述Ni基合金及前述複碳化物之總合量為100%時，前述複碳化物為10%~60%。
  3. 一種矯正輥，其係矯正加熱後之鋼管之彎曲之矯正輥，其特徵係，該矯正輥之輥表面，係以申請專利範圍第1或2項所記載之堆焊用焊接材料所堆焊焊接。
  4. 一種導引輥，其係於將加熱後之鋼板進行輥軋之輥軋設備所使用之導引輥，其特徵係，該導引輥之輥表面，係以申請專利範圍第1或2項所記載之堆焊用焊接材料所堆焊焊接。
  5. 一種導引輥，其係將輥軋設備中經輥軋後之輥軋鋼板進行捲取之捲取設備所使用之導引輥，其特徵係，該導引輥之輥表面，係以申請專利範圍第1或2項所記載之堆焊用焊接材料所堆焊焊接。
  6. 一種搬運輥，其係將輥軋設備中經輥軋後之輥軋鋼板進行搬運至捲取設備之搬運輥，其特徵係，該搬運輥之輥表面，係以申請專利範圍第1或2項所記載之堆焊用焊接材料所堆焊焊接。
  7. 一種鐵砧，其係自由鍛造中所使用之鐵砧，其特徵係，該鐵砧之表面，係以申請專利範圍第1或2項所記載之堆焊用焊接材料所堆焊焊接。
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