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公開番号2024124373
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2024028489
出願日2024-02-28
発明の名称肉盛溶接材料および機械部品
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B23K 35/30 20060101AFI20240905BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】本発明は、厳しい摩耗と腐食が混在する環境における耐腐食摩耗性に優れた溶接金属が得られる肉盛溶接材料および溶接金属が形成された機械部品を提供することを目的とする。
【解決手段】母材鋼材が肉盛溶接される際、肉盛溶接に使われる材料であって、質量%で、C:0.10%以上1.20%以下、Si:0.05%以上1.00%以下、Mn:0.10%以上2.00%以下、Cr:0.50%以上11.50%以下、Cu:0.05%以上2.00%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、前記母材鋼材が肉盛溶接された際、得られる溶接金属の表面硬さがブリネル硬さHBW10/3000で350以上であることを特徴とする肉盛溶接材料。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
母材鋼材が肉盛溶接される際、肉盛溶接に使われる材料であって、
質量％で、
Ｃ：０．１０％以上１．２０％以下、
Ｓｉ：０．０５％以上１．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上２．００％以下、
Ｃｒ：０．５０％以上１１．５０％以下、
Ｃｕ：０．０５％以上２．００％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
前記母材鋼材が肉盛溶接された際、得られる溶接金属の表面硬さがブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上であることを特徴とする肉盛溶接材料。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
さらに、前記成分組成が、質量％で、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｍｏ：１．０００％以下、
Ｎｂ：０．１００％以下、
Ｔｉ：０．１００％以下、
Ｖ：０．２００％以下、
Ｚｒ：０．１００％以下、
Ｓｎ：０．２００％以下、
Ｓｂ：０．２００％以下、
Ｎｉ：２．００％以下、
Ｃｏ：２．００％以下、
Ｗ：１．０００％以下、
Ｂ：０．００３０％以下、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０１００％以下、
から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の肉盛溶接材料。
【請求項３】
母材鋼材に溶接金属が形成された機械部品において、前記溶接金属が、質量％で、
Ｃ：０．１０％以上１．２０％以下、
Ｓｉ：０．０５％以上１．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上２．００％以下、
Ｃｒ：０．５０％以上１１．５０％以下、
Ｃｕ：０．０５％以上２．００％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
前記溶接金属が母材鋼材の表面上に形成された際、得られる溶接金属の表面硬さがブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上である溶接金属が形成されたことを特徴とする機械部品。
【請求項４】
さらに、前記溶接金属の成分組成が、質量％で、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｍｏ：１．０００％以下、
Ｎｂ：０．１００％以下、
Ｔｉ：０．１００％以下、
Ｖ：０．２００％以下、
Ｚｒ：０．１００％以下、
Ｓｎ：０．２００％以下、
Ｓｂ：０．２００％以下、
Ｎｉ：２．００％以下、
Ｃｏ：２．００％以下、
Ｗ：１．０００％以下、
Ｂ：０．００３０％以下、
ＲＥＭ：０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０１００％以下、
から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の機械部品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械、運搬機器等で耐摩耗性が要求される部材用に用いられる肉盛溶接材料および機械部品に関し、特に、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において耐腐食摩耗性に優れる溶接金属を得られる肉盛溶接材料および機械部品に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
パワーショベル、ブルドーザー、ホッパー、バケット、ダンプトラック、コンベアなど産業機械、運搬機器等の部材では、土砂や鉱石、石炭などとの接触により摩耗が生じる。このため、部材の寿命延長を目的に耐摩耗性に優れた材料が用いられ、肉盛溶接が実施されている。産業機械、運搬機器等の実際の使用環境は、乾燥、湿潤など種々の状態にあり、湿潤状態で使用される場合は腐食性物質を含むことが多い。そのような環境下における腐食摩耗は非常に激しいことが知られている。特に、石炭採掘環境では、石炭からの浸出液が酸性を示す場合があり、そのような場合は一層腐食摩耗による母材鋼材の板厚減少が激しくなる。そのため、耐腐食摩耗性に優れた肉盛溶接材料が求められていた。
【０００３】
特許文献１では、酸性の土壌から出土した物の粉砕器および反応塔等のように、耐食性および耐摩耗性が優れていることが要求される用途に好適な肉盛溶接材料が開示されている。なお、特許文献１では、塩酸（ＨＣｌ）と硫酸（Ｈ
２
ＳＯ
４
）とのモル濃度比が１：１となるように混合し、イオン交換水でｐＨが２．０となるように調整した水溶液中で耐食性を評価し、ＡＳＴＭＧ６５に規定されている土砂摩耗試験を用いて乾式環境にて耐摩耗性を評価しており、腐食環境と摩耗環境が同時に存在する環境で耐性が評価されていない。
【０００４】
また、特許文献２では、母材鋼材の表面上に溶接された際、得られる肉盛溶接金属がフェライト相をマトリックスとする多結晶組織であって、このフェライト結晶の結晶粒界にセメンタイトが存在し、このフェライト結晶の周囲をセメンタイトがくるんでいる状態の多結晶組織を有することを特徴とし、酸による腐食環境下で使用される肉盛金属用の溶接材料として、肉盛金属の耐食性及び耐摩耗性が優れ、割れの発生が防止された肉盛溶接材料が開示されている。なお、特許文献２では、塩酸（ＨＣｌ）と硫酸（Ｈ
２
ＳＯ
４
）とのモル濃度比が２：１となるように混合し、イオン交換水でｐＨが２．０となるように調整した水溶液中で耐食性を評価し、ＡＳＴＭＧ６５に規定されている土砂摩耗試験を用いて乾式環境にて耐摩耗性を評価しているが、腐食環境と摩耗環境が同時に存在する環境で耐性が評価されていない。
【０００５】
また、非特許文献１では、耐摩耗性もしくは耐食性に優れる溶接金属を得られることを特徴とした被覆棒、フラックス入りワイヤ、ソリッドワイヤなどの硬化肉盛用材料が使用用途ごとに開示されている。
【０００６】
また、非特許文献２では、耐摩耗性もしくは耐食性に優れる溶接金属を得られることを特徴とした硬化肉盛用の被覆アーク溶接棒、フラックス入りワイヤ、サブマージアーク溶接材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１３－１５４３９０号公報
特開２０１２－９１２２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
株式会社神戸製鋼所著「神鋼溶接総合カタログ-溶接材料・システム-」
日鉄溶接工業株式会社著「日鉄溶接材料ハンドブック」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１と２に開示された技術では、酸性の土壌から出土した物の粉砕器及び反応塔等を対象としており、石炭採掘環境などのような厳しい摩耗と腐食が混在する環境における耐腐食摩耗性を改善できておらず、またＣｒを多量に含むため、溶接性が低下するという問題点があった。
【００１０】
また、非特許文献１および２に開示された溶接材料では、石炭採掘環境などのような酸性環境における耐食性と耐摩耗性の両立ができていないという問題点があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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