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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023102974
(43)【公開日】2023-07-26
(54)【発明の名称】積層造形品の製造方法及び積層造形品
(51)【国際特許分類】
B23K 9/04 20060101AFI20230719BHJP
B23K 31/00 20060101ALI20230719BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20230719BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20230719BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20230719BHJP
C21D 9/00 20060101ALI20230719BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20230719BHJP
C22C 38/38 20060101ALI20230719BHJP
C22C 38/58 20060101ALI20230719BHJP
C22C 38/26 20060101ALN20230719BHJP
C22C 38/18 20060101ALN20230719BHJP
【ＦＩ】
B23K9/04 Z
B23K9/04 G
B23K31/00 H
B33Y10/00
B33Y80/00
B33Y70/00
C21D9/00 A
C22C38/00 302Z
C22C38/38
C22C38/58
C22C38/26
C22C38/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022003764
(22)【出願日】2022-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】503378420
【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504132881
【氏名又は名称】国立大学法人東京農工大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】高野 光司
(72)【発明者】
【氏名】森本 憲一
(72)【発明者】
【氏名】笹原 弘之
(72)【発明者】
【氏名】増田 広輝
【テーマコード（参考）】
4K042
【Ｆターム（参考）】
4K042AA25
4K042AA26
4K042BA03
4K042CA02
4K042CA03
4K042CA04
4K042CA05
4K042CA07
4K042CA08
4K042CA09
4K042CA10
4K042CA12
4K042CA13
4K042CA14
4K042CA16
4K042DA01
4K042DA02
4K042DB03
4K042DC02
4K042DD02
4K042DD04
4K042DD05
4K042DE02
4K042DE05
4K042DE06
(57)【要約】
【課題】２種類の材料から構成される積層造形品であって、マルテンサイト鋼材料を金属ワイヤによる溶着・積層で３次元造形する、積層造形品の製造方法及び積層造形品において、マルテンサイト鋼積層造形層の硬さと硬さばらつきを良好に保持する。
【解決手段】マルテンサイト系ステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層２１の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの積層間インターバルを６０ｓ以下とし、９００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、その後、既に造形した積層造形層２１に隣接するように、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形層２２を形成し、その部位の造形後１００ｓ以内に２０℃超／ｓの冷却速度で５００℃以下まで冷却する。
【選択図】図１
【解決手段】マルテンサイト系ステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層２１の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの積層間インターバルを６０ｓ以下とし、９００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、その後、既に造形した積層造形層２１に隣接するように、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形層２２を形成し、その部位の造形後１００ｓ以内に２０℃超／ｓの冷却速度で５００℃以下まで冷却する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、
その後、既に造形した第１の材料の積層造形層に隣接するように、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行い、その部位の溶着後１００ｓ以内に冷却を開始し、冷却開始後５００℃以下まで平均で２０℃超／ｓの冷却速度で冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、
その後、既に造形した第１の材料の積層造形層に隣接するように、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行い、その部位の溶着後１００ｓ以内に冷却を開始し、冷却開始後５００℃以下まで平均で２０℃超／ｓの冷却速度で冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の積層造形品の製造方法において、前記第１の材料からなる造形物を形成し、その後、前記第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行うに際し、５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードになるように積層構造物を回転しながら水平方向又は垂直方向から２０°以上傾斜させて３次元に積層造形し、且つ、前記第２の材料のアーク溶接に際し、積層構造物の一部を水槽内の冷却水に浸漬して断続冷却しながら積層造形することを特徴とする請求項１に記載の積層造形品の製造方法。
【請求項3】
質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用いた造形物を形成し、
その後、前記造形物に隣接するように、前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に９００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
前記第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用いた造形物を形成し、
その後、前記造形物に隣接するように、前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に９００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
【請求項4】
前記第２の材料を用いた造形物を形成するに際し、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うことを特徴とする請求項３に記載の積層造形品の製造方法。
【請求項5】
前記第１の材料が、前記Ｆｅの一部に替えて、さらに質量％で、Ｃｕ≦３．５％、Ｎｉ≦５％、Ｍｏ≦３．０％、Ａｌ≦２．０％、Ｂ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．５％、Ｎｂ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｃｏ≦３．０％、Ｗ≦２．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、ＲＥＭ≦０．１％、Ｚｒ≦０．１％の１種以上を含有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の積層造形品の製造方法。
【請求項6】
前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の積層造形品の製造方法。
【請求項7】
質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層が形成され、前記積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成され、
前記第１の材料からなる前記積層造形層の表層から３ｍｍ深さまでの硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、前記積層造形層の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする積層造形品。
前記第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層が形成され、前記積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成され、
前記第１の材料からなる前記積層造形層の表層から３ｍｍ深さまでの硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、前記積層造形層の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする積層造形品。
【請求項8】
前記第２の材料を用いた造形物が、複数の層の積層造形層からなることを特徴とする請求項７に記載の積層造形品。
【請求項9】
前記第１の材料が、前記Ｆｅの一部に替えて、さらに質量％で、Ｃｕ≦３．５％、Ｎｉ≦５％、Ｍｏ≦３．０％、Ａｌ≦２．０％、Ｂ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．５％、Ｎｂ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｃｏ≦３．０％、Ｗ≦２．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、ＲＥＭ≦０．１％、Ｚｒ≦０．１％の１種以上を含有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の積層造形品。
【請求項10】
前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の積層造形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形する、積層造形品の製造方法、及び、積層造形品に関するものであり、特に、２種類の材料から構成される積層造形品を対象とする。
【背景技術】
【0002】
近年、金属３Ｄプリンタは革新的な生産技術として期待され、様々な技術が提案されている。主な技術方式として金属粉末を使用する場合と、金属ワイヤを使用する場合が提案されている。金属ワイヤを使用する場合、例えば、金属ワイヤによる溶着ビードを積層して３次元部品に造形する方法が開示されている（特許文献１）。また、ステンレス鋼の金属ワイヤをアークやプラズマを制御して溶着し、３次元に積層させる製造方法が開示されている（特許文献２）。
【0003】
特許文献３には、金属ワイヤによる溶着、積層で３次元造形する３Ｄプリンタの製造方法において、金属組織の変態温度を制御して低Ｃ，Ｎのマルテンサイト組織が常に現れるように成分調整され、耐熱性（耐熱変形性）、材質・金属組織均一性，耐内部割れ性、耐内部空隙性に優れたステンレス鋼系の金属ワイヤが開示されている。
【0004】
特許文献４には、三次元形状物の形状精度を向上することを目的として、基板上に溶接ビードを積層する三次元造形方法において、基板を冷却タンクの中に配置し、冷却タンク内の冷却液の水位が溶接面の下になるように冷却液の水位を調節する三次元造形方法が開示されている。
【0005】
特許文献５には、ハイブリッド溶着速度のニアネットシェイプ積層造形のための方法及びシステムとして、金属３Ｄ造形の生産性を向上するための平行マルチワイヤ溶接システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００３－２６６１７４号公報
【特許文献2】特開２０１８－５０７３１７号公報
【特許文献3】特開２０２０－１４７７８５号公報
【特許文献4】特開２０１１－８３７７８号公報
【特許文献5】特開２０１８－１８７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
金属部材の一方の面と他方の面のそれぞれに要求される材料特性が異なることがある。例えば、自動車の高圧ポンプは、筒状の部材において、その内表面は他部材が接触しつつ摺動する面であって高い硬度を有することが要求され、外表面は耐腐食性が高いことが要求される。一つの材料で、高い硬度と高い耐腐食性の両方を具備することが困難、あるいは材料の価格が高くなる場合がある。このような場合、その部材の内表面と外表面とを別々の材料で構成し、内表面は高い硬度を有する材料を採用し、外表面は耐腐食性が高い材料を採用し、それぞれの材料として安価な材料を採用できれば有効である。
【0008】
部材の内表面と外表面とを別々の材料で構成している部材を製造するに際し、少なくとも一方の材料である高い硬度を有する材料を、金属ワイヤによる溶着、積層で３次元造形することができれば好ましい。
【0009】
本発明は、２種類の材料から構成される積層造形品であって、少なくとも一方の材料であるマルテンサイト鋼材料を金属ワイヤによる溶着・積層で３次元造形する、積層造形品の製造方法及び積層造形品において、マルテンサイト鋼積層造形層の硬さと硬さばらつきを良好に保持することのできるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、
その後、既に造形した第１の材料の積層造形層に隣接するように、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行い、その部位の溶着後１００ｓ以内に冷却を開始し、冷却開始後５００℃以下まで平均で２０℃超／ｓの冷却速度で冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
［２］［１］に記載の積層造形品の製造方法において、前記第１の材料からなる造形物を形成し、その後、前記第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行うに際し、５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードになるように積層構造物を回転しながら水平方向又は垂直方向から２０°以上傾斜させて３次元に積層造形し、且つ、前記第２の材料のアーク溶接に際し、積層構造物の一部を水槽内の冷却水に浸漬して断続冷却しながら積層造形することを特徴とする［１］に記載の積層造形品の製造方法。
［１］質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却し、
その後、既に造形した第１の材料の積層造形層に隣接するように、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行い、その部位の溶着後１００ｓ以内に冷却を開始し、冷却開始後５００℃以下まで平均で２０℃超／ｓの冷却速度で冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
［２］［１］に記載の積層造形品の製造方法において、前記第１の材料からなる造形物を形成し、その後、前記第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行うに際し、５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードになるように積層構造物を回転しながら水平方向又は垂直方向から２０°以上傾斜させて３次元に積層造形し、且つ、前記第２の材料のアーク溶接に際し、積層構造物の一部を水槽内の冷却水に浸漬して断続冷却しながら積層造形することを特徴とする［１］に記載の積層造形品の製造方法。
【0011】
［３］質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用いた造形物を形成し、
その後、前記造形物に隣接するように、前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
［４］前記第２の材料を用いた造形物を形成するに際し、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うことを特徴とする［３］に記載の積層造形品の製造方法。
前記第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用いた造形物を形成し、
その後、前記造形物に隣接するように、前記第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うに際し、積層造形層の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（以下「積層間インターバル」という。）を６０ｓ以下とし、アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却することを特徴とする積層造形品の製造方法。
［４］前記第２の材料を用いた造形物を形成するに際し、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行うことを特徴とする［３］に記載の積層造形品の製造方法。
【0012】
［５］前記第１の材料が、前記Ｆｅの一部に替えて、さらに質量％で、Ｃｕ≦３．５％、Ｎｉ≦５％、Ｍｏ≦３．０％、Ａｌ≦２．０％、Ｂ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．５％、Ｎｂ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｃｏ≦３．０％、Ｗ≦２．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、ＲＥＭ≦０．１％、Ｚｒ≦０．１％の１種以上を含有することを特徴とする［１］から［４］までのいずれか１つに記載の積層造形品の製造方法。
［６］前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする［１］から［５］までのいずれか１つに記載の積層造形品の製造方法。
［６］前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする［１］から［５］までのいずれか１つに記載の積層造形品の製造方法。
【0013】
［７］質量％で、Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ≦３．０％、Ｍｎ≦５．０％、Ｓ≦０．０３％、Ｐ≦０．０５％、Ｃｒ：１０～１７．５％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．０１５％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を第１の材料とし、
前記第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層が形成され、前記積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成され、
前記第１の材料からなる前記積層造形層の表層から３ｍｍ深さまでの硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、前記積層造形層の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする積層造形品。
［８］前記第２の材料を用いた造形物が、複数の層の積層造形層からなることを特徴とする［７］に記載の積層造形品。
［９］前記第１の材料が、前記Ｆｅの一部に替えて、さらに質量％で、Ｃｕ≦３．５％、Ｎｉ≦５％、Ｍｏ≦３．０％、Ａｌ≦２．０％、Ｂ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．５％、Ｎｂ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｃｏ≦３．０％、Ｗ≦２．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、ＲＥＭ≦０．１％、Ｚｒ≦０．１％の１種以上を含有することを特徴とする［７］又は［８］に記載の積層造形品。
［１０］前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする［７］から［９］までのいずれか１つに記載の積層造形品。
前記第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層が形成され、前記積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成され、
前記第１の材料からなる前記積層造形層の表層から３ｍｍ深さまでの硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、前記積層造形層の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする積層造形品。
［８］前記第２の材料を用いた造形物が、複数の層の積層造形層からなることを特徴とする［７］に記載の積層造形品。
［９］前記第１の材料が、前記Ｆｅの一部に替えて、さらに質量％で、Ｃｕ≦３．５％、Ｎｉ≦５％、Ｍｏ≦３．０％、Ａｌ≦２．０％、Ｂ≦０．０１％、Ｔｉ≦０．５％、Ｎｂ≦１．０％、Ｖ≦１．０％、Ｃｏ≦３．０％、Ｗ≦２．０％、Ｔａ≦１．０％、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、ＲＥＭ≦０．１％、Ｚｒ≦０．１％の１種以上を含有することを特徴とする［７］又は［８］に記載の積層造形品。
［１０］前記第２の材料が、フェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする［７］から［９］までのいずれか１つに記載の積層造形品。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、２種類の材料から構成される積層造形品において、少なくとも一方の材料である高い硬度を有する材料を金属ワイヤによる溶着、積層で３次元造形するに際し、積層造形品の製造方法及び積層造形品において、積層方法を最適化することにより、高硬度の積層造形層について、十分な硬度を有し、硬度ばらつきの少ない品質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】積層造形品を示す図であり、（Ａ）は内層積層造形層を形成した段階、（Ｂ）は内層外層とも積層造形した段階を示す図である。
【図2】積層造形品を示す図であり、（Ａ）は内層の造形品を形成した段階、（Ｂ）はさらに外層を積層造形した段階を示す図である。
【図3】積層造形品を示す図であり、（Ａ）は内層積層造形層を形成した段階、（Ｂ）は内層外層とも積層造形した段階を示す図である。
【図4】積層造形品の内層積層造形層を形成したあと、外層を積層造形する方法の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明は、図１～図３のそれぞれ（Ｂ）に示すように、部材が厚さ方向で２つの材料で構成され、一方が高硬度のマルテンサイトステンレス鋼からなる材料（以下「第１の材料」という。）を用いて積層造形されてなり、他方が別の材料（以下「第２の材料」という。）からなる、積層造形品の製造方法及び積層造形品を対象とする。本発明の積層造形品の製造方法において、図１に示す「高硬度材料先行造形」においては、第１の材料を用いた積層造形を最初に行って積層造形層２１を形成し（図１（Ａ））、その後に積層造形層２１に隣接して第２の材料の造形を行って積層造形層２２を形成する（図１（Ｂ））方法を採用する。また、図２、３に示す「高硬度材料後行造形」においては、最初に第２の材料の造形物３２を形成し（図２（Ａ）、図３（Ａ））、その後に造形物３２に隣接して第１の材料を用いた積層造形で積層造形層３１を形成する方法（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）参照）を用いることができる。高硬度材料先行造形においては、先行して第１の材料の造形について積層造形を行った（図１（Ａ）参照）後、第２の材料の造形についても積層造形が用いられる（図１（Ｂ）参照）。一方、高硬度材料後行造形においては、それに先行する第２の材料の造形方法については、別に圧延や造管などの方法で形成された造形物を用いても良いし（図２（Ａ）参照）、あるいは第２の材料を用いた積層造形によって積層造形層３２Ａを製造しても良い（図３（Ａ）参照）。
【0017】
本発明は特に、積層造形品１が筒状の部材であり、部材の内表面と外表面とを別々の材料で構成し、一方の材料が高硬度である場合に好適に用いることができる。以下、積層造形品１として、部材が筒状の部材である場合を例示し、内面側が高硬度であるものを「内面高硬度積層造形品１Ａ」と呼び、外面側が高硬度であるものを「外面高硬度積層造形品１Ｂ」と呼ぶ。
【0018】
内面高硬度積層造形品１Ａについては、前記高硬度材料先行造形を採用し、内面側と外面側の両方を、積層造形によって形成する。まず内面側の高硬度部分を積層造形して積層造形層２１を形成し（図１（Ａ）参照）、その後、外面側の別の材料を積層造形して積層造形層２２を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【0019】
一方、外面高硬度積層造形品１Ｂについては、高硬度材料後行造形を採用し、内面側の造形物３２を高硬度材料ではない別の材料で構成した上で、外面側の高硬度部分を積層造形する。この場合、内面側の造形物３２の製造方法については、上述のように、積層造形によって行っても良く（図３（Ａ）参照）、あるいは積層造形以外の方法で形成した材料を用いることとしても良い（図２（Ａ）参照）。
【0020】
ここでは、第１の材料を先行して積層造形する場合を例にとって、図１（Ａ）を参照して説明を行う。積層造形においては、特許文献３、４に記載のように、金属ワイヤを溶材として用いる金属３Ｄプリンタによって、溶着積層造形して積層造形層２１を形成することができる。例えば、ロボットのＭＩＧアーク溶接機を使用して、ステンレス鋼ワイヤの溶材を用い、渦巻き状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１（Ａ）に示す積層方向１２に積層することにより、３次元造形し、図１（Ａ）に示すような中空の円柱からなる積層造形層２１を製造する。
【0021】
ここで、溶着積層造形における「積層方向１２」について定義する。造形品に固定した座標系において、溶接機の移動方向が溶着方向１１であり、溶着物３は溶着方向１１に線状に配置され、層６を形成する。すでに溶着が完了した線状の層６（溶着物３）にさらに溶着を繰り返す。図１（Ａ）に記載の場合は、前回溶着した溶着物３の上に、新たな溶着物３を形成する。これを順次繰り返すことにより、層６（溶着物３）が積み重なった積層構造が形成される。ここにおいて、層６（溶着物３）が順次積み上がる方向を「積層方向１２」と呼ぶ。積層造形層２１は通常は「面」状に形成され、この面をここでは「積層面４」と呼ぶ。図１（Ａ）に示す例では、積層面４は円筒面を形成している。溶着方向１１と積層方向１２はいずれも当該積層面４に平行であり、積層方向１２は溶着方向１１と直交する。
【0022】
《第１の材料からなる積層造形層が具備すべき品質》
第１の材料からなる積層造形層は、その硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、積層造形層の積層間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする。ここで硬さのばらつきΔＨｖとは、第１の材料の表層から３ｍｍ深さまでのＨｖ硬さのばらつきであり、表層から３ｍｍ深さの任意の１０か所以上の位置でＨｖ硬さ測定した結果に基づき、その中の最高Ｈｖ硬さから最低Ｈｖ硬さを減じたＨｖ硬さの差分をΔＨｖとして得られた値を意味する。なお、表層から３ｍｍ深さを超える位置において、第２の材料の積層造形時の熱影響を大きく受けるため硬さ測定位置の対象外とした。
第１の材料からなる積層造形層は、その硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、積層造形層の積層間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする。ここで硬さのばらつきΔＨｖとは、第１の材料の表層から３ｍｍ深さまでのＨｖ硬さのばらつきであり、表層から３ｍｍ深さの任意の１０か所以上の位置でＨｖ硬さ測定した結果に基づき、その中の最高Ｈｖ硬さから最低Ｈｖ硬さを減じたＨｖ硬さの差分をΔＨｖとして得られた値を意味する。なお、表層から３ｍｍ深さを超える位置において、第２の材料の積層造形時の熱影響を大きく受けるため硬さ測定位置の対象外とした。
【0023】
《第１の材料の成分組成》
第１の材料の組成について説明する。％は質量％を意味する。下記成分組成を有する鋼は、中炭のマルテンサイト系ステンレス鋼である。
まず、必須成分について説明する。
第１の材料の組成について説明する。％は質量％を意味する。下記成分組成を有する鋼は、中炭のマルテンサイト系ステンレス鋼である。
まず、必須成分について説明する。
【0024】
（Ｃ：０．１０～０．３５％）
Ｃは、Ｈｖ≧４００の均一な硬さを確保するために０．１０％以上添加する。一方、０．３５％を超えると割れの抑制が困難になるので、上限を０．３５％とする。好ましくは０．１５～０．３０％である。
Ｃは、Ｈｖ≧４００の均一な硬さを確保するために０．１０％以上添加する。一方、０．３５％を超えると割れの抑制が困難になるので、上限を０．３５％とする。好ましくは０．１５～０．３０％である。
【0025】
（Ｓｉ≦３．０％）
Ｓｉは、溶着時の脱酸に有効であり、好ましくは０．１％以上添加するが、３．０％を超えて過剰に添加すると積層造形中の金属間化合物の析出を促進して割れの発生を助長するので、上限を３．０％とする。好ましくは１．０％以下である。Ｓｉは含有しなくても良い。
Ｓｉは、溶着時の脱酸に有効であり、好ましくは０．１％以上添加するが、３．０％を超えて過剰に添加すると積層造形中の金属間化合物の析出を促進して割れの発生を助長するので、上限を３．０％とする。好ましくは１．０％以下である。Ｓｉは含有しなくても良い。
【0026】
（Ｍｎ≦５．０％）
Ｍｎは、溶着時の脱酸に有効であり、好ましくは０．１％以上添加するが、５．０％を超えて過剰に添加するとオーステナイト組織が安定となり、焼きが入り難くなり、安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を５．０％とする。好ましくは１．５％以下である。Ｍｎは含有しなくても良い。
Ｍｎは、溶着時の脱酸に有効であり、好ましくは０．１％以上添加するが、５．０％を超えて過剰に添加するとオーステナイト組織が安定となり、焼きが入り難くなり、安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を５．０％とする。好ましくは１．５％以下である。Ｍｎは含有しなくても良い。
【0027】
（Ｓ≦０．０３％）
Ｓは不純物として含有している。Ｓは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して積層形状精度を高め、その後の切削加工等の機械加工性を向上させるが、０．０３％を超えて過剰に添加すると割れを助長するので、上限を０．０３％とする。好ましくは０．００５％以下である。
Ｓは不純物として含有している。Ｓは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して積層形状精度を高め、その後の切削加工等の機械加工性を向上させるが、０．０３％を超えて過剰に添加すると割れを助長するので、上限を０．０３％とする。好ましくは０．００５％以下である。
【0028】
（Ｐ≦０．０５％）
Ｐは不純物として含有している。Ｐは、造形時の内部割れを抑制するため０．０５％以下に限定する。好ましくは０．０３％以下である。
Ｐは不純物として含有している。Ｐは、造形時の内部割れを抑制するため０．０５％以下に限定する。好ましくは０．０３％以下である。
【0029】
（Ｃｒ：１０～１７．５％）
Ｃｒは、耐食性を確保するために１０％以上添加するが、１７．５％を超えるとオーステナイトの生成量が多くなり、安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を１７．５％とする。好ましくは１１～１６％である。
Ｃｒは、耐食性を確保するために１０％以上添加するが、１７．５％を超えるとオーステナイトの生成量が多くなり、安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を１７．５％とする。好ましくは１１～１６％である。
【0030】
（Ｎ≦０．１５％）
Ｎは不純物として含有している。Ｎは、Ｈｖ≧４００の均一な硬さを確保するためにＣと合わせて好ましくは０．０１％以上添加する。一方、０．１５％を超えると気泡、割れ等の欠陥の抑制が困難になるので、上限を０．１５％とする。好ましくは０．１１％以下である。
Ｎは不純物として含有している。Ｎは、Ｈｖ≧４００の均一な硬さを確保するためにＣと合わせて好ましくは０．０１％以上添加する。一方、０．１５％を超えると気泡、割れ等の欠陥の抑制が困難になるので、上限を０．１５％とする。好ましくは０．１１％以下である。
【0031】
（Ｏ≦０．０１５％）
Ｏは不純物として含有している。Ｏは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して積層造形精度を高めるが、０．０１５％を超えると巨大酸化物等を起点の割れ等の抑制が困難になるので、上限を０．０１５％とする。好ましくは０．０１０％以下である。
Ｏは不純物として含有している。Ｏは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して積層造形精度を高めるが、０．０１５％を超えると巨大酸化物等を起点の割れ等の抑制が困難になるので、上限を０．０１５％とする。好ましくは０．０１０％以下である。
【0032】
本発明の高硬度・高耐食性積層造形品の製造方法で用いる溶材の成分、及び、高硬度・高耐食性積層造形品の組成は、上記必須成分を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる。前記Ｆｅの一部に替えて、さらに下記成分の１種以上を含有しても良い。
【0033】
（Ｃｕ≦３．５％）
Ｃｕは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．５％を超えると割れを助長するので、上限を３．５％とする。好ましくは１．５％以下である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｃｕは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．５％を超えると割れを助長するので、上限を３．５％とする。好ましくは１．５％以下である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0034】
（Ｎｉ≦５％）
Ｎｉは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、５％を超えるとオーステナイトが生成して安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を５％とする。好ましくは０．０６～１．５％である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｎｉは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、５％を超えるとオーステナイトが生成して安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を５％とする。好ましくは０．０６～１．５％である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0035】
（Ｍｏ≦３．０％）
Ｍｏは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．０％を超えると割れが助長するので、上限を３．０％とする。好ましくは２．５％以下である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｍｏは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．０％を超えると割れが助長するので、上限を３．０％とする。好ましくは２．５％以下である。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0036】
（Ａｌ≦２．０％）
Ａｌは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、２．０％を超えると割れを助長するので、上限を２．０％とする。好ましくは０．５％以下である。０．００５％未満は不可避的不純物レベルである。
Ａｌは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、２．０％を超えると割れを助長するので、上限を２．０％とする。好ましくは０．５％以下である。０．００５％未満は不可避的不純物レベルである。
【0037】
（Ｂ≦０．０１％）
Ｂは、マトリクスの靭性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。好ましくは０．００８％以下である。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｂは、マトリクスの靭性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。好ましくは０．００８％以下である。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0038】
（Ｔｉ≦０．５％）
Ｔｉは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、０．５％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を０．５％とする。好ましくは０．３％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｔｉは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、０．５％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を０．５％とする。好ましくは０．３％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0039】
（Ｎｂ≦１．０％）
Ｎｂは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。好ましくは０．６％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物である。
Ｎｂは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。好ましくは０．６％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物である。
【0040】
（Ｖ≦１．０％）
Ｖは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。好ましくは０．６％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物である。
Ｖは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。好ましくは０．６％以下である。０．０１％未満は不可避的不純物である。
【0041】
（Ｃｏ≦３．０％）
Ｃｏは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．０％を超えるとオーステナイトが生成して安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を３．０％とする。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｃｏは、マトリックスの靭性や耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、３．０％を超えるとオーステナイトが生成して安定してＨｖ≧４００が得られないので、上限を３．０％とする。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0042】
（Ｗ≦２．０％）
Ｗは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、２．０％を超えると割れが助長するので、上限を２．０％とする。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｗは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、２．０％を超えると割れが助長するので、上限を２．０％とする。０．１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0043】
（Ｔａ≦１．０％）
Ｔａは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。０．０１％未満は不可避的不純物である。
Ｔａは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよいが、１．０％を超えると粗大析出物が生成して割れが助長するので、上限を１．０％とする。０．０１％未満は不可避的不純物である。
【0044】
（Ｃａ≦０．０１％）
Ｃａは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｃａは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0045】
（Ｍｇ≦０．０１％）
Ｍｇは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｍｇは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．０１％を超えると割れを助長するので、上限を０．０１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0046】
（ＲＥＭ≦０．１％）
ＲＥＭは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．１％を超えると割れを助長するので、上限を０．１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
ＲＥＭは、積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．１％を超えると割れを助長するので、上限を０．１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0047】
（Ｚｒ≦０．１％）
Ｚｒは、耐食性や積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．１％を超えると割れを助長するので、上限を０．１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
Ｚｒは、耐食性や積層造形時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよいが、０．１％を超えると割れを助長するので、上限を０．１％とする。０．００１％未満は不可避的不純物レベルである。
【0048】
《第２の材料》
第２の材料は、第２の材料に要求される特性に応じて選択することができる。第２の材料が、ＪＩＳ Ｇ ４３０３，４３０４，４３０８に記載された成分のフェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼であると好ましい。第２の材料は第１の材料の耐食性、耐熱性に近いステンレス鋼が好ましいが、炭素鋼、高合金鋼でもよい。なお、フェライト系ステンレス鋼や析出硬化系ステンレス鋼は熱膨張率が小さいため第２の材料として好適である。
第２の材料は、第２の材料に要求される特性に応じて選択することができる。第２の材料が、ＪＩＳ Ｇ ４３０３，４３０４，４３０８に記載された成分のフェライト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼であると好ましい。第２の材料は第１の材料の耐食性、耐熱性に近いステンレス鋼が好ましいが、炭素鋼、高合金鋼でもよい。なお、フェライト系ステンレス鋼や析出硬化系ステンレス鋼は熱膨張率が小さいため第２の材料として好適である。
【0049】
《積層造形品の製造方法》
金属ワイヤを溶材として用いる金属３Ｄプリンタによって、溶着積層造形して積層造形層を形成することができる。例えば、ロボットのＭＩＧアーク溶接機を使用して、ステンレス鋼ワイヤの溶材を用い、溶着方向１１に向けて溶接機をヘッドスピードＶ（ｍｍ／ｓ）で移動し、渦巻き状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１（Ａ）に示す積層方向１２に積層することにより、３次元造形し、基板２の上に図１（Ａ）に示すような中空の円柱（直径Ｄ（ｍｍ））からなる積層造形層２１を製造することができる。
金属ワイヤを溶材として用いる金属３Ｄプリンタによって、溶着積層造形して積層造形層を形成することができる。例えば、ロボットのＭＩＧアーク溶接機を使用して、ステンレス鋼ワイヤの溶材を用い、溶着方向１１に向けて溶接機をヘッドスピードＶ（ｍｍ／ｓ）で移動し、渦巻き状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１（Ａ）に示す積層方向１２に積層することにより、３次元造形し、基板２の上に図１（Ａ）に示すような中空の円柱（直径Ｄ（ｍｍ））からなる積層造形層２１を製造することができる。
【0050】
図１～図３のいずれの事例についても、積層造形層（２１、２２、３１）の任意の積層部位の冷却速度については、サーモビュアーなどの計測機器を用いて、非接触で表面温度を測定することによって計測することができる。
【0051】
《高硬度材料先行造形の製造方法》
本発明の積層造形品の製造方法において、第１の材料を用いた積層造形を最初に行い、その後に第２の材料の造形を行う方法（高硬度材料先行造形）について説明する。積層造形品が筒状の部材である場合において、内面側が高硬度である「内面高硬度積層造形品１Ａ」において好適に用いることができる。なお、先行して形成する第１の材料を用いた造形物については、積層造形によって形成するのではなく、別に圧延や造管などの方法で形成され、焼入れ（９００～１２００℃）、焼戻し（５００℃以下）された高硬度（Ｈｖ≧４３０）の造形物を用いることもできる。
本発明の積層造形品の製造方法において、第１の材料を用いた積層造形を最初に行い、その後に第２の材料の造形を行う方法（高硬度材料先行造形）について説明する。積層造形品が筒状の部材である場合において、内面側が高硬度である「内面高硬度積層造形品１Ａ」において好適に用いることができる。なお、先行して形成する第１の材料を用いた造形物については、積層造形によって形成するのではなく、別に圧延や造管などの方法で形成され、焼入れ（９００～１２００℃）、焼戻し（５００℃以下）された高硬度（Ｈｖ≧４３０）の造形物を用いることもできる。
【0052】
第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行い、図１（Ａ）に示すような積層造形層２１を形成する。ここにおいて、積層造形層２１の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間Ｔ（ｓ）を、「積層間インターバルＴ」と呼ぶ。積層間インターバルＴが長すぎると、任意の層が積層されてからその上の層が溶着されるまでの時間が長すぎ、当該積層された任意の層が過度に冷却されてから再度加熱されるため、温度履歴の不均一性が高まり、硬さのばらつきがΔＨｖ≦１００から外れやすくなる。それに対して、積層間インターバルＴを６０ｓ以下とすれば、温度履歴が均一化され、積層造形層の硬さのばらつきΔＨｖ≦１００を実現することができる。積層間インターバルＴが３０ｓ以下であるとより好ましい。
【0053】
積層造形層が円筒形である場合、積層間インターバルＴ（ｓ）は、積層造形層の円周Ｌ（ｍｍ）と溶接機のヘッドスピードＶ（ｍｍ／ｓ）との間で、
Ｔ＝Ｌ／Ｖ
との関係がある。従って、積層造形層の円周Ｌ（ｍｍ）に応じて、溶接機のヘッドスピードＶ（ｍｍ／ｓ）を調整することにより、積層間インターバルＴ（ｓ）を目標とする時間内に調整することができる。
Ｔ＝Ｌ／Ｖ
との関係がある。従って、積層造形層の円周Ｌ（ｍｍ）に応じて、溶接機のヘッドスピードＶ（ｍｍ／ｓ）を調整することにより、積層間インターバルＴ（ｓ）を目標とする時間内に調整することができる。
【0054】
後述のように、積層造形層２１の積層間隔が２．５ｍｍ以下であると好ましい。積層間隔は、溶材供給速度とヘッドスピードの比で定まる。ヘッドスピードＶが遅いことに起因して積層間インターバルＴが長くなっている場合、ヘッドスピードＶが遅いことに対応して溶材供給速度が十分に低下していないと、積層造形層の積層間隔が２ｍｍ以下の好適範囲から外れ、それに起因する品質不良が発生することもある。詳細は後述する。
【0055】
積層造形層の任意の層を積層するに際し、当該積層箇所がアーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却を行う。このような冷却速度で冷却することにより、第１の材料からなる積層造形層２１は、その硬さをＨｖ≧４００とし、硬さのばらつきをΔＨｖ≦１００とすることができる。
【0056】
第１の材料からなる積層造形層２１を形成して上記のように冷却を行った後、既に造形した第１の材料の積層造形層２１に隣接するように、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により積層造形を行い、積層造形層２２を形成する。
【0057】
第２の材料の積層造形に際し、５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードで３次元に積層造形を行う。ヘッドスピードとは、アーク溶接を行うに際しての溶接ヘッドと溶接対象物との間の相対速度を意味する。５ｍｍ／ｓ以上のヘッドスピードで溶着を行うことにより、すでに溶着が完了している第１の材料からなる積層造形層２１において、第２の材料の溶着に際して第１の材料が過度に昇温することを防止し、第１の材料からなる積層造形層２１の硬さをＨｖ≧４００とし、硬さのばらつきをΔＨｖ≦１００とすることができる。ヘッドスピードが１００ｍｍ／ｓを超えると、造形不良が発生する原因となる。
【0058】
第２の材料を溶着した部位の溶着後１００ｓ以内に冷却を開始し、冷却開始後５００℃以下まで平均で２０℃超／ｓの冷却速度で冷却する。このような冷却開始までの時間と冷却速度で冷却することにより、すでに溶着が完了している第１の材料からなる積層造形層２１において、第２の材料の溶着に際して第１の材料が過度に昇温することを防止し、第１の材料からなる積層造形層２１の硬さをＨｖ≧４００とし、硬さのばらつきをΔＨｖ≦１００とすることができる。
【0059】
ここで、高硬度材料先行造形の製造方法によって内面高硬度積層造形品１Ａを製造する上記方法において、第２の材料の積層造形に際しての好適な方法について述べる。まず、第１の材料の積層に関しては、第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いて、前述の方法でアーク溶接により３次元に積層造形を行い、図１（Ａ）に示すような積層造形層２１を形成する。
次いで、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上記製造した積層造形層２１を水槽８内の冷却水９中に浸漬する。図４（Ａ）に示す例では、積層造形層２１の中心軸が水平方向であり、図４（Ｂ）に示す例では、積層造形層２１の中心軸が垂直方向に対して傾き角θで傾いている。そして、第２の材料の溶材を用いてアーク溶接７により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードになるように図４に示すように積層構造物を回転方向１３に回転しながら水平方向（図４（Ａ））又は垂直方向に対しての傾き角θを２０°以上傾斜させて（図４（Ｂ））３次元に積層造形し、且つ、構造物の一部を水槽８内の冷却水９中に浸漬して断続冷却しながら積層造形して積層造形層２２を形成することで効率よく冷却することができる。
次いで、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、上記製造した積層造形層２１を水槽８内の冷却水９中に浸漬する。図４（Ａ）に示す例では、積層造形層２１の中心軸が水平方向であり、図４（Ｂ）に示す例では、積層造形層２１の中心軸が垂直方向に対して傾き角θで傾いている。そして、第２の材料の溶材を用いてアーク溶接７により５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓのヘッドスピードになるように図４に示すように積層構造物を回転方向１３に回転しながら水平方向（図４（Ａ））又は垂直方向に対しての傾き角θを２０°以上傾斜させて（図４（Ｂ））３次元に積層造形し、且つ、構造物の一部を水槽８内の冷却水９中に浸漬して断続冷却しながら積層造形して積層造形層２２を形成することで効率よく冷却することができる。
【0060】
積層造形品１が筒状の部材である場合において、内面側が高硬度である「内面高硬度積層造形品」（図１参照）にあっては、上記製造方法を用い、第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行って積層造形層２１を形成し、その後、既に造形した第１の材料の積層造形層の外側に、積層造形層２１に隣接するように、第２の材料からなる溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行う方法を好適に採用することができる。
【0061】
《高硬度材料後行造形の製造方法》
本発明の積層造形品の製造方法において、最初に第２の材料の造形物３２を形成し、その後に第１の材料を用いて積層造形層３１を形成する方法（高硬度材料後行造形）について説明する。積層造形品１が筒状の部材である場合において、外面側が高硬度である「外面高硬度積層造形品１Ｂ」において好適に用いることができる（図２、図３参照）。
本発明の積層造形品の製造方法において、最初に第２の材料の造形物３２を形成し、その後に第１の材料を用いて積層造形層３１を形成する方法（高硬度材料後行造形）について説明する。積層造形品１が筒状の部材である場合において、外面側が高硬度である「外面高硬度積層造形品１Ｂ」において好適に用いることができる（図２、図３参照）。
【0062】
まず、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用いた造形物３２を形成する。前述のように、第１の材料の積層造形に先行する第２の材料の造形方法については、別に圧延や造管などの方法で形成された造形物３２を用いても良いし（図２参照）、あるいは第２の材料を用いた積層造形によって積層造形層３２Ａを製造しても良い（図３参照）。以下、ステンレス鋼薄板を造管した鋼管を、第２の材料を用いた造形物３２として用いる場合を例にとって、図２に基づいて説明を行う。
【0063】
第２の材料を用いた造形物３２を形成した後（図２（Ａ））、当該造形物３２に隣接するように、第１の材料からなるステンレス鋼線の溶材を用いてアーク溶接により３次元に積層造形を行い、積層造形層３１を形成する（図２（Ｂ））。
【0064】
第１の材料の積層造形に際し、積層造形層３１の任意の層を積層してからその上の層を積層するまでの時間（積層間インターバルＴ）を６０ｓ以下とする。積層間インターバルＴを６０ｓ以下とすれば、温度履歴が均一化され、第１の材料からなる積層造形層３１の硬さのばらつきΔＨｖ≦１００を実現することができる。積層間インターバルＴが３０ｓ以下であるとより好ましい。なお、ヘッドスピードＶが遅いことに起因して積層間インターバルＴが長くなっている場合、ヘッドスピードＶが遅いことに対応して溶材供給速度が十分に低下していない場合、積層造形層３１の積層間隔が２．５ｍｍ以下の好適範囲から外れ、それに起因する品質不良が発生することもある。詳細は後述する。
【0065】
アーク溶接後に７００～３００℃まで平均１℃／ｓ以上の冷却速度になるように冷却する。このような冷却速度で冷却することにより、第１の材料からなる積層造形層３１は、その硬さをＨｖ≧４００とし、その硬さのばらつきをΔＨｖ≦１００とすることができる。
【0066】
第１の材料の積層造形層３１の積層間インターバルと冷却速度がともに上記好適範囲から外れる場合、第１の材料からなる積層造形層の硬さのばらつきΔＨｖが好適範囲から外れると同時に、第１の材料からなる積層造形層の硬さＨｖが好適範囲から外れることとなる。
【0067】
《積層造形品》
本発明の積層造形品１は、マルテンサイト系ステンレス鋼である第１の材料、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用い、第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層（２１、３１）が形成され、積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成される。当該造形物は、図１に示す例では積層造形層２２、図２に示す例では造形物３２、図３に示す例では積層造形層３２Ａとして造形されている。第１の材料からなる積層造形層（２１、３１）の硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、積層造形層（２１、３１）の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする。第１の材料が前記成分組成を有し、前記製造方法に基づいて製造することにより、上記の品質を実現することができる。積層間隔が２．５ｍｍ以下であることにより、均一な温度で積層造形し、その後に均一に冷却でき、均一な硬さ分布を得ることができる。好ましくは積層間隔は２．０ｍｍ以下、更には１ｍｍ以下である。
本発明の積層造形品１は、マルテンサイト系ステンレス鋼である第１の材料、第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料を用い、第１の材料からなる複数の層からなる積層造形層（２１、３１）が形成され、積層造形層に隣接して第１の材料とは異なる成分組成の第２の材料からなる造形物が形成される。当該造形物は、図１に示す例では積層造形層２２、図２に示す例では造形物３２、図３に示す例では積層造形層３２Ａとして造形されている。第１の材料からなる積層造形層（２１、３１）の硬さがＨｖ≧４００であり、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であり、積層造形層（２１、３１）の積層間隔が２．５ｍｍ以下であることを特徴とする。第１の材料が前記成分組成を有し、前記製造方法に基づいて製造することにより、上記の品質を実現することができる。積層間隔が２．５ｍｍ以下であることにより、均一な温度で積層造形し、その後に均一に冷却でき、均一な硬さ分布を得ることができる。好ましくは積層間隔は２．０ｍｍ以下、更には１ｍｍ以下である。
【0068】
任意の積層部位の冷却速度については、サーモビュアーを用いて、非接触で表面温度を測定することによって計測した。
【実施例0069】
４５ｋｇの真空溶解炉にて表１～表３に示す化学組成の鋼を溶解し、熱間鍛造と熱間押し出しにより直径１１ｍｍの棒鋼に加工した。その後、伸線と焼鈍を繰り返し、φ１．２ｍｍの金属ワイヤとし、ＭＩＧアーク溶接用の溶材として用いた。表１、表２に示す成分は、第１の材料として用いるマルテンサイト系ステンレス鋼であり、表３に示す成分は、第２の材料として用いるフェライト系ステンレス鋼である。
【0070】
アークによる溶着条件として、Ａｒ＋３％酸素のシールドガスを用い、溶接電流３００Ａ、アーク電圧２０Ｖ，ワイヤ供給速度の基本条件を８００ｃｃ／ｈとした。
【0071】
【表1】
【0072】
【表2】
【0073】
【表3】
【0074】
《内面高硬度積層造形品の高硬度材料先行造形》
内面高硬度積層造形品を高硬度材料先行造形する実施例については、表４、５に示す条件を用い、まず、ロボットのＣＭＴのアーク溶接機を使用して、表１、表２に示す化学成分のマルテンサイト系ステンレス鋼で試作した金属ワイヤでＳＵＳ４２０Ｊ１系（１３％Ｃｒ－０．２％Ｃ）鋼板（φ８０ｍｍ－１５ｍｍｔ）からなる基板２の上に渦巻状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１（Ａ）に示す積層方向１２に積層することにより高さ２０ｍｍに円筒形（内径６０，外径７０ｍｍ）に３次元造形して積層造形層２１とした。この時、アーク溶接機のヘッドスピードを変化させて積層間インターバルを５～８０ｓと変化させた。アーク溶接のワイヤ供給速度については、表４の本発明例Ｎｏ．１～１７、１９～２５、表５の比較例Ｎｏ．１～２３、２５、２８～３０については上記基本条件の一定の供給速度とし、表４の本発明例Ｎｏ．１８、表５の比較例Ｎｏ．２４、２６、２７については左記一定の速度よりは遅い速度とし、それによって積層ピッチを調整した。積層造形後において放冷，エアーノズルを使用した強制空気又は水冷ノズルを使用した水冷により７００℃から３００℃の平均冷却速度を０．５～１００℃／ｓと変化させて常温まで冷却した。
内面高硬度積層造形品を高硬度材料先行造形する実施例については、表４、５に示す条件を用い、まず、ロボットのＣＭＴのアーク溶接機を使用して、表１、表２に示す化学成分のマルテンサイト系ステンレス鋼で試作した金属ワイヤでＳＵＳ４２０Ｊ１系（１３％Ｃｒ－０．２％Ｃ）鋼板（φ８０ｍｍ－１５ｍｍｔ）からなる基板２の上に渦巻状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１（Ａ）に示す積層方向１２に積層することにより高さ２０ｍｍに円筒形（内径６０，外径７０ｍｍ）に３次元造形して積層造形層２１とした。この時、アーク溶接機のヘッドスピードを変化させて積層間インターバルを５～８０ｓと変化させた。アーク溶接のワイヤ供給速度については、表４の本発明例Ｎｏ．１～１７、１９～２５、表５の比較例Ｎｏ．１～２３、２５、２８～３０については上記基本条件の一定の供給速度とし、表４の本発明例Ｎｏ．１８、表５の比較例Ｎｏ．２４、２６、２７については左記一定の速度よりは遅い速度とし、それによって積層ピッチを調整した。積層造形後において放冷，エアーノズルを使用した強制空気又は水冷ノズルを使用した水冷により７００℃から３００℃の平均冷却速度を０．５～１００℃／ｓと変化させて常温まで冷却した。
【0075】
その後、表３に示す化学成分のフェライト系ステンレス鋼材料で試作した金属ワイヤで前記記載のマルテンサイト系ステンレス鋼の積層造形層２１の外周に隣接して、図１（Ｂ）に示すように３次元積層造形して積層造形層２２を形成した。この時、アーク溶接機のヘッドスピードを３～７０ｍｍ／ｓと変化させた。また、積層後に１１～１２２ｓ経過してから冷却を開始し、その箇所より下部を連続的に冷却した。冷却開始から５００℃までの平均冷却速度は、エアーノズルを使用した強制空冷却（流量調整で平均５～５０℃／ｓ）および水冷ノズルを使用した水冷（平均５０超から１００℃／ｓ）により５００℃以下までの平均冷却速度を変化させて冷却した。なお、冷却時はエアーノズルや水冷ノズルからのエアーや水が上部方向の溶着部に当たらないようにカバーを設けた。
以上のようにして、本発明が対象とする積層造形品を形成した。その後、積層造形品の評価のため、内面のマルテンサイト系ステンレス鋼の積層部の表層を切り込み深さ１ｍｍで全面切削加工した。
以上のようにして、本発明が対象とする積層造形品を形成した。その後、積層造形品の評価のため、内面のマルテンサイト系ステンレス鋼の積層部の表層を切り込み深さ１ｍｍで全面切削加工した。
【0076】
【表4】
【0077】
【表5】
【0078】
《外面高硬度積層造形品の高硬度材料後行造形》
外面高硬度積層造形品を高硬度材料後行造形する実施例については、表６に示す条件を用い、図２（Ａ）に示すように、ＳＵＳ４２０Ｊ１系鋼板（φ８０ｍｍ－１５ｍｍｔ）からなる基板２の上に表３に化学成分を示すフェライト系ステンレス鋼材料の円筒形状（内径６０ｍｍ，外径７０ｍｍ，高さ３０ｍｍ）の造形物３２を設置し、その外周に隣接して表１の鋼Ｂに示す化学成分の鋼材径材料で試作した金属ワイヤで図２（Ｂ）に示すように３次元積層造形して積層造形層３１を形成した。この時、アーク溶接機のヘッドスピードを変化させて積層間のインターバルを１０～８０ｓとなるように調整した。アーク溶接のワイヤ供給速度については、表６の本発明例Ｎｏ．２６、比較例Ｎｏ．３２については上記基本条件とし、その他については各水準ごとに調整し、それによって積層ピッチを調整した。積層後に放冷，エアーノズルを使用した強制空気又は水冷ノズルを使用した水冷を実施し、７００～３００℃までの平均冷却速度を０．５～１００℃／ｓと変化させて冷却した。
以上のようにして、本発明が対象とする積層造形品を形成した。その後、積層造形品の評価のため、外面のマルテンサイト系ステンレス鋼の積層部の表層を切り込み深さ１ｍｍで全面切削加工した。
外面高硬度積層造形品を高硬度材料後行造形する実施例については、表６に示す条件を用い、図２（Ａ）に示すように、ＳＵＳ４２０Ｊ１系鋼板（φ８０ｍｍ－１５ｍｍｔ）からなる基板２の上に表３に化学成分を示すフェライト系ステンレス鋼材料の円筒形状（内径６０ｍｍ，外径７０ｍｍ，高さ３０ｍｍ）の造形物３２を設置し、その外周に隣接して表１の鋼Ｂに示す化学成分の鋼材径材料で試作した金属ワイヤで図２（Ｂ）に示すように３次元積層造形して積層造形層３１を形成した。この時、アーク溶接機のヘッドスピードを変化させて積層間のインターバルを１０～８０ｓとなるように調整した。アーク溶接のワイヤ供給速度については、表６の本発明例Ｎｏ．２６、比較例Ｎｏ．３２については上記基本条件とし、その他については各水準ごとに調整し、それによって積層ピッチを調整した。積層後に放冷，エアーノズルを使用した強制空気又は水冷ノズルを使用した水冷を実施し、７００～３００℃までの平均冷却速度を０．５～１００℃／ｓと変化させて冷却した。
以上のようにして、本発明が対象とする積層造形品を形成した。その後、積層造形品の評価のため、外面のマルテンサイト系ステンレス鋼の積層部の表層を切り込み深さ１ｍｍで全面切削加工した。
【0079】
【表6】
【0080】
《積層造形品の評価》
次に該円筒形物の一部から縦断面に埋め込み・鏡面研磨して、第１の材料で形成した積層造形層（２１、３１）の表層任意の５か所について、切削表面から深さが１，２，３，４ｍｍ部の硬さを測定した。切削表面から深さが１，２ｍｍ部の硬さを用い、表４～６において、最低の硬さを「最低Ｈｖ」欄に記載し、前述の方法で評価したΔＨｖを「ΔＨｖ」欄に記載した。
本発明例では全ての測定箇所の表層２ｍｍ深さ（造形表層から３ｍｍ）までの硬さはＨｖ≧４００で且つΔＨｖ≦１００であった。一方、切削表層から２ｍｍ（積層造形品の表層から３ｍｍ）超の部位の硬さは安定していなかった。
次に該円筒形物の一部から縦断面に埋め込み・鏡面研磨して、第１の材料で形成した積層造形層（２１、３１）の表層任意の５か所について、切削表面から深さが１，２，３，４ｍｍ部の硬さを測定した。切削表面から深さが１，２ｍｍ部の硬さを用い、表４～６において、最低の硬さを「最低Ｈｖ」欄に記載し、前述の方法で評価したΔＨｖを「ΔＨｖ」欄に記載した。
本発明例では全ての測定箇所の表層２ｍｍ深さ（造形表層から３ｍｍ）までの硬さはＨｖ≧４００で且つΔＨｖ≦１００であった。一方、切削表層から２ｍｍ（積層造形品の表層から３ｍｍ）超の部位の硬さは安定していなかった。
【0081】
該鏡面研磨面を王水エッチしてマクロ的なエッチコントラストにより積層界面５を現出し、積層数および平均の積層ピッチを算出した。本発明例では積層間隔である平均積層ピッチが２ｍｍ以下であった。
【0082】
また、外観観察により割れ、気泡等の大きな欠陥をチェックし、工業的な製造可否についても調査した。
【0083】
結果を表４～表６に示す。
表４、表５は、内面高硬度積層造形品を高硬度材料先行造形する実施例の結果である。
表４、表５は、内面高硬度積層造形品を高硬度材料先行造形する実施例の結果である。
【0084】
表４の本発明例Ｎｏ．１～２５は、成分組成が本発明範囲内であり、本発明の積層造形品の製造方法を適用した結果として、割れ発生がなく、硬さがＨｖ≧４００で、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であった。
【0085】
表５の比較例Ｎｏ．１～３０が比較例である。
比較例Ｎｏ．１はＣが下限に外れ、硬さが下限外れであった。Ｎｏ．４、８、１０はそれぞれＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒが上限に外れ、硬さが下限外れとなり、ΔＨｖが外れであった。
比較例Ｎｏ．２、３、５～７、１１、１２、１４～２３は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｏ、Ｔａ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ、Ｚｒのいずれかが上限外れであり、結果として割れの発生が生じた。
比較例Ｎｏ．９はＣｒが下限外れであり、耐食性が不良であった。Ｎｏ．１３はＮが上限外れで、気泡が発生するとともに割れが発生した。
比較例Ｎｏ．１はＣが下限に外れ、硬さが下限外れであった。Ｎｏ．４、８、１０はそれぞれＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒが上限に外れ、硬さが下限外れとなり、ΔＨｖが外れであった。
比較例Ｎｏ．２、３、５～７、１１、１２、１４～２３は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｏ、Ｔａ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ、Ｚｒのいずれかが上限外れであり、結果として割れの発生が生じた。
比較例Ｎｏ．９はＣｒが下限外れであり、耐食性が不良であった。Ｎｏ．１３はＮが上限外れで、気泡が発生するとともに割れが発生した。
【0086】
内層の積層造形条件のうち、Ｎｏ．２４、２７は積層間インターバルが長すぎ、結果として積層ピッチも大きすぎ、硬さとΔＨｖが不良であった。比較例Ｎｏ．２６は積層後の冷却条件が本発明範囲外であり、硬さとΔＨｖが不良であった。
外層の積層条件のうち、Ｎｏ．２５はヘッドスピードが遅すぎ、Ｎｏ．２８は冷却開始までの時間が長すぎ、Ｎｏ．２９は平均冷却速度が低すぎ、それぞれ硬さとΔＨｖが不良であった。Ｎｏ．３０はヘッドスピードが速すぎるとともに平均冷却速度が遅すぎ、造形不良となるとともに、硬さとΔＨｖが不良であった。
外層の積層条件のうち、Ｎｏ．２５はヘッドスピードが遅すぎ、Ｎｏ．２８は冷却開始までの時間が長すぎ、Ｎｏ．２９は平均冷却速度が低すぎ、それぞれ硬さとΔＨｖが不良であった。Ｎｏ．３０はヘッドスピードが速すぎるとともに平均冷却速度が遅すぎ、造形不良となるとともに、硬さとΔＨｖが不良であった。
【0087】
表６は、外面高硬度積層造形品を高硬度材料後行造形する実施例の結果である。
表６の本発明例Ｎｏ．２６～２７は、成分組成が本発明範囲内であり、本発明の積層造形品の製造方法を適用した結果として、割れ発生がなく、硬さがＨｖ≧４００で、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であった。
表６の本発明例Ｎｏ．２６～２７は、成分組成が本発明範囲内であり、本発明の積層造形品の製造方法を適用した結果として、割れ発生がなく、硬さがＨｖ≧４００で、硬さのばらつきΔＨｖ≦１００であった。
【0088】
表６の比較例Ｎｏ．３１～３３が比較例である。
外層の積層造形条件のうち、Ｎｏ．３１は積層間インターバルが長すぎ、結果として積層ピッチも大きすぎ、ΔＨｖが不良であった。比較例Ｎｏ．３２は積層後の冷却速度が本発明範囲外であり、硬さとΔＨｖが不良であった。比較例Ｎｏ．３２は積層間インターバルが長すぎて積層ピッチが大きくなるとともに、積層後の冷却速度が本発明範囲外であり、硬さとΔＨｖが不良であった。
外層の積層造形条件のうち、Ｎｏ．３１は積層間インターバルが長すぎ、結果として積層ピッチも大きすぎ、ΔＨｖが不良であった。比較例Ｎｏ．３２は積層後の冷却速度が本発明範囲外であり、硬さとΔＨｖが不良であった。比較例Ｎｏ．３２は積層間インターバルが長すぎて積層ピッチが大きくなるとともに、積層後の冷却速度が本発明範囲外であり、硬さとΔＨｖが不良であった。
【符号の説明】
【0089】
１ 積層造形品
１Ａ 内面高硬度積層造形品
１Ｂ 外面高硬度積層造形品
２ 基板
３ 溶着物
４ 積層面
５ 積層界面
６ 層
７ アーク溶接
８ 水槽
９ 冷却水
１１ 溶着方向
１２ 積層方向
１３ 回転方向
２１ 積層造形層
２２ 積層造形層
３１ 積層造形層
３２ 造形物
３２Ａ 積層造形層
１Ａ 内面高硬度積層造形品
１Ｂ 外面高硬度積層造形品
２ 基板
３ 溶着物
４ 積層面
５ 積層界面
６ 層
７ アーク溶接
８ 水槽
９ 冷却水
１１ 溶着方向
１２ 積層方向
１３ 回転方向
２１ 積層造形層
２２ 積層造形層
３１ 積層造形層
３２ 造形物
３２Ａ 積層造形層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】