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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】P2024124373
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】肉盛溶接材料および機械部品
(51)【国際特許分類】
B23K 35/30 20060101AFI20240905BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240905BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20240905BHJP
C22C 38/38 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
B23K35/30 340C
C22C38/60
C22C38/00 302X
C22C38/38
B23K35/30 340B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024028489
(22)【出願日】2024-02-28
(31)【優先権主張番号】P 2023031058
(32)【優先日】2023-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(74)【代理人】
【識別番号】100123386
【弁理士】
【氏名又は名称】熊坂 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100196667
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100130834
【弁理士】
【氏名又は名称】森 和弘
(72)【発明者】
【氏名】橋本 薫
(72)【発明者】
【氏名】三浦 進一
(72)【発明者】
【氏名】塩谷 和彦
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
【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（Ｈ２ＳＯ４）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、ＡＳＴＭ Ｇ ６５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（Ｈ２ＳＯ４）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、ＡＳＴＭ Ｇ ６５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】
【特許文献1】特開２０１３－１５４３９０号公報
【特許文献2】特開２０１２－９１２２５号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】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-」
【非特許文献2】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】
本発明は、かかる事情に鑑み、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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記課題を解決するために、耐腐食摩耗性の観点から各種要因の影響について鋭意検討した。その結果、溶接金属の耐摩耗性と耐食性を同時に向上させるために下記の（１）と（２）を同時に満たすことで、石炭採掘環境のような酸性環境における耐腐食摩耗性が向上するとの知見を得た。
耐摩耗性を向上させるためには、
（１）硬さを上昇させる。
酸性環境での耐食性を向上させるためには、
（２）酸性の腐食環境において保護効果のある腐食皮膜の短時間形成により腐食を抑制することで耐腐食摩耗性を向上させるのに有効であるＣｒと、水素過電圧を上昇させ地鉄自身の腐食を抑制することで耐腐食摩耗性を向上させるのに有効であるＣｕを含有させる。
耐摩耗性を向上させるためには、
（１）硬さを上昇させる。
酸性環境での耐食性を向上させるためには、
（２）酸性の腐食環境において保護効果のある腐食皮膜の短時間形成により腐食を抑制することで耐腐食摩耗性を向上させるのに有効であるＣｒと、水素過電圧を上昇させ地鉄自身の腐食を抑制することで耐腐食摩耗性を向上させるのに有効であるＣｕを含有させる。
【0013】
すなわち、前記課題を解決するためには、溶接金属の耐摩耗性と耐食性が同時に向上するように硬さを上昇させつつ、ＣｒとＣｕを含有させる、ことが必要であると知見した。課題を解決する本発明の要旨は次の通りである。
［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。
［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［１］に記載の肉盛溶接材料。
［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。
［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［３］に記載の機械部品。
［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。
［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［１］に記載の肉盛溶接材料。
［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。
［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［３］に記載の機械部品。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、耐腐食摩耗性に優れた溶接金属を得られる肉盛溶接材料および機械部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、成分組成に関する「％」は、特に断らない限り肉盛溶接材料の「質量％」を意味するものとする。
【0017】
Ｃ：０．１０％以上１．２０％以下
Ｃは溶接金属（肉盛溶接金属）の硬さを高める元素である。所望の硬さを確保するため０．１０％以上含有する必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは０．１２％以上、より好ましくは０．１５％以上とする。さらに好ましくは０．１６％以上である。一方、１．２０％を超えると溶接金属中のＣ含有量が多くなりすぎ、耐高温割れ感受性が低下する。したがって、Ｃ含有量は１．２０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは１．１０％以下、より好ましくは１．００％以下とする。さらに好ましくは０．９０％以下であり、もっとも好ましくは０．８０％以下である。
Ｃは溶接金属（肉盛溶接金属）の硬さを高める元素である。所望の硬さを確保するため０．１０％以上含有する必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは０．１２％以上、より好ましくは０．１５％以上とする。さらに好ましくは０．１６％以上である。一方、１．２０％を超えると溶接金属中のＣ含有量が多くなりすぎ、耐高温割れ感受性が低下する。したがって、Ｃ含有量は１．２０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは１．１０％以下、より好ましくは１．００％以下とする。さらに好ましくは０．９０％以下であり、もっとも好ましくは０．８０％以下である。
【0018】
Ｓｉ：０．０５％以上１．００％以下
Ｓｉは、肉盛溶接金属の脱酸剤として作用し、酸素量低減により溶接金属の強度と靭性を向上するのに有効な元素である。このような効果を確保するためにはＳｉは０．０５％以上の含有を必要とする。Ｓｉ含有量は好ましくは０．１０％以上とする。より好ましくは０．１２％以上であり、さらに好ましくは０．１６％以上であり、もっとも好ましくは０．２０％以上である。一方、１．００％を超えて含有すると、介在物が増加し、溶接金属の強度と靭性の低下を招く。したがって、Ｓｉ含有量は１．００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．９０％以下であり、より好ましくは０．７０％以下であり、さらに好ましくは０．４０％以下とする。もっとも好ましくは０．３８％以下である。
Ｓｉは、肉盛溶接金属の脱酸剤として作用し、酸素量低減により溶接金属の強度と靭性を向上するのに有効な元素である。このような効果を確保するためにはＳｉは０．０５％以上の含有を必要とする。Ｓｉ含有量は好ましくは０．１０％以上とする。より好ましくは０．１２％以上であり、さらに好ましくは０．１６％以上であり、もっとも好ましくは０．２０％以上である。一方、１．００％を超えて含有すると、介在物が増加し、溶接金属の強度と靭性の低下を招く。したがって、Ｓｉ含有量は１．００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．９０％以下であり、より好ましくは０．７０％以下であり、さらに好ましくは０．４０％以下とする。もっとも好ましくは０．３８％以下である。
【0019】
Ｍｎ：０．１０％以上２．００％以下
Ｍｎは肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、所定の焼入れ性を確保するために０．１０％以上含有する必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１５％以上、より好ましくは０．２０％以上とする。さらに好ましくは０．４０％以上であり、もっとも好ましくは０．５０％以上である。一方、２．００％を超えて含有すると溶接性が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．８０％以下とする。より好ましくは１．７５％以下であり、さらに好ましくは１．７０％以下であり、もっとも好ましくは１．６５％以下である。
Ｍｎは肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、所定の焼入れ性を確保するために０．１０％以上含有する必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１５％以上、より好ましくは０．２０％以上とする。さらに好ましくは０．４０％以上であり、もっとも好ましくは０．５０％以上である。一方、２．００％を超えて含有すると溶接性が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．８０％以下とする。より好ましくは１．７５％以下であり、さらに好ましくは１．７０％以下であり、もっとも好ましくは１．６５％以下である。
【0020】
Ｃｒ：０．５０％以上１１．５０％以下
Ｃｒは、本発明において重要な元素であり、特に石炭採掘環境などの酸性の腐食環境における耐腐食摩耗性を著しく向上させる効果を有する。Ｃｒは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。また、保護効果のある腐食皮膜の短時間形成により腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るためには０．５０％以上含有する必要がある。Ｃｒ含有量は好ましくは１．５０％以上、より好ましくは３．００％以上とする。さらに好ましくは３．０５％以上であり、もっとも好ましくは３．１０％以上である。一方、１１．５０％を超えて含有すると、溶接性が低下するとともに、製造コストが高騰する。したがって、Ｃｒ含有量は１１．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１１．００％以下、より好ましくは１０．００％以下とする。さらに好ましくは９．９０％以下であり、もっとも好ましくは９．５０％以下である。
Ｃｒは、本発明において重要な元素であり、特に石炭採掘環境などの酸性の腐食環境における耐腐食摩耗性を著しく向上させる効果を有する。Ｃｒは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。また、保護効果のある腐食皮膜の短時間形成により腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るためには０．５０％以上含有する必要がある。Ｃｒ含有量は好ましくは１．５０％以上、より好ましくは３．００％以上とする。さらに好ましくは３．０５％以上であり、もっとも好ましくは３．１０％以上である。一方、１１．５０％を超えて含有すると、溶接性が低下するとともに、製造コストが高騰する。したがって、Ｃｒ含有量は１１．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１１．００％以下、より好ましくは１０．００％以下とする。さらに好ましくは９．９０％以下であり、もっとも好ましくは９．５０％以下である。
【0021】
Ｃｕ：０．０５％以上２．００％以下
Ｃｕは、本発明において重要な元素であり、特に石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、水素過電圧を上昇させて肉盛溶接金属自身の腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るには０．０５％以上含有する。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１０％以上、より好ましくは０．６０％以上とする。さらに好ましくは０．６２％以上であり、もっとも好ましくは０．６５％以上である。一方、２．００％を超えると熱間加工性が劣化し、製造コストの増大を招く。したがって、Ｃｕ含有量は２．００％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下とする。さらに好ましくは１．１５％以下であり、もっとも好ましくは１．１０％以下である。
Ｃｕは、本発明において重要な元素であり、特に石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、水素過電圧を上昇させて肉盛溶接金属自身の腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るには０．０５％以上含有する。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１０％以上、より好ましくは０．６０％以上とする。さらに好ましくは０．６２％以上であり、もっとも好ましくは０．６５％以上である。一方、２．００％を超えると熱間加工性が劣化し、製造コストの増大を招く。したがって、Ｃｕ含有量は２．００％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下とする。さらに好ましくは１．１５％以下であり、もっとも好ましくは１．１０％以下である。
【0022】
以上の必須含有元素で、本発明の肉盛溶接材料は目標とする特性が得られるが、肉盛溶接材料は、上記の必須含有元素に加えて、下記の元素から選ばれる一種以上を含有することができる。
【0023】
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは鋼中に多量に含有すると溶接性を劣化させる。そのため、Ｐを含有する場合には、Ｐ含有量は０．０３０％以下とする。Ｐ含有量はできるだけ低減することが望ましく、好ましくは０．０１５％以下である。より好ましくは０．０１３％以下であり、さらに好ましくは０．０１１％以下であり、もっとも好ましくは０．０１０％以下である。溶接性を確保するためには、できるだけ低減することが望ましいが、過度の低減は精錬コストの高騰を招くため、Ｐを含有する場合には、Ｐ含有量は０．００１％以上が好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。
Ｐは鋼中に多量に含有すると溶接性を劣化させる。そのため、Ｐを含有する場合には、Ｐ含有量は０．０３０％以下とする。Ｐ含有量はできるだけ低減することが望ましく、好ましくは０．０１５％以下である。より好ましくは０．０１３％以下であり、さらに好ましくは０．０１１％以下であり、もっとも好ましくは０．０１０％以下である。溶接性を確保するためには、できるだけ低減することが望ましいが、過度の低減は精錬コストの高騰を招くため、Ｐを含有する場合には、Ｐ含有量は０．００１％以上が好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。
【0024】
Ｓ：０．０３００％以下
Ｓは、鋼中に多量に含まれると肉盛溶接金属の凝固割れを招くため、できるだけ低減することが望ましく、Ｓを含有する場合には、０．０３００％以下とする必要がある。好ましくは０．０２５０％以下であり、より好ましくは０．０２３０％以下であり、さらに好ましくは０．０２００％以下である。ただし、過度の低減は精錬コストの増大を招くため、Ｓを含有する場合には、Ｓ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。０．０００２％以上がより好ましい。
Ｓは、鋼中に多量に含まれると肉盛溶接金属の凝固割れを招くため、できるだけ低減することが望ましく、Ｓを含有する場合には、０．０３００％以下とする必要がある。好ましくは０．０２５０％以下であり、より好ましくは０．０２３０％以下であり、さらに好ましくは０．０２００％以下である。ただし、過度の低減は精錬コストの増大を招くため、Ｓを含有する場合には、Ｓ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。０．０００２％以上がより好ましい。
【0025】
Ａｌ：０．１００％以下
Ａｌは、肉盛溶接金属の脱酸剤として作用し、酸素量低減により溶接金属の強度と靭性を向上するのに有効な元素である。このような効果を得るため、Ａｌを含有する場合には、Ａｌ含有量として０．００５％以上含有するのが好ましい。より好ましくは０．０１０％以上とする。一方、０．１００％を超えると介在物が増加し、強度と靭性が劣化する。したがって、Ａｌを含有する場合には、Ａｌ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは０．０７０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。さらに好ましくは０．０４５％以下であり、もっとも好ましくは０．０４０％以下である。
Ａｌは、肉盛溶接金属の脱酸剤として作用し、酸素量低減により溶接金属の強度と靭性を向上するのに有効な元素である。このような効果を得るため、Ａｌを含有する場合には、Ａｌ含有量として０．００５％以上含有するのが好ましい。より好ましくは０．０１０％以上とする。一方、０．１００％を超えると介在物が増加し、強度と靭性が劣化する。したがって、Ａｌを含有する場合には、Ａｌ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは０．０７０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。さらに好ましくは０．０４５％以下であり、もっとも好ましくは０．０４０％以下である。
【0026】
Ｍｏ：１．０００％以下
Ｍｏは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、Ｍｏを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．１００％以上とする。一方、１．０００％を超えると製造コストの上昇を招き、また溶接性が劣化する。したがって、含有する場合、Ｍｏ含有量は１．０００％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．８００％以下とする。より好ましくは０．７８０％以下であり、さらに好ましくは０．７５０％以下であり、もっとも好ましくは０．７００％以下である。
Ｍｏは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、Ｍｏを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．１００％以上とする。一方、１．０００％を超えると製造コストの上昇を招き、また溶接性が劣化する。したがって、含有する場合、Ｍｏ含有量は１．０００％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．８００％以下とする。より好ましくは０．７８０％以下であり、さらに好ましくは０．７５０％以下であり、もっとも好ましくは０．７００％以下である。
【0027】
Ｎｂ：０．１００％以下
Ｎｂは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｎｂを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｎｂ含有量は０．１００％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５０％以下である。
Ｎｂは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｎｂを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｎｂ含有量は０．１００％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５０％以下である。
【0028】
Ｔｉ：０．１００％以下
Ｔｉは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｔｉを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｔｉ含有量は０．１００％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５０％以下である。
Ｔｉは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｔｉを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｔｉ含有量は０．１００％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５０％以下である。
【0029】
Ｖ：０．２００％以下
Ｖは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｖを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．２００％を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Ｖ含有量は０．２００％以下とする。Ｖ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１５０％以下であり、もっとも好ましくは０．１２０％以下である。
Ｖは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｖを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．２００％を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Ｖ含有量は０．２００％以下とする。Ｖ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１５０％以下であり、もっとも好ましくは０．１２０％以下である。
【0030】
Ｚｒ：０．１００％以下
Ｚｒは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｚｒを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上がより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Ｚｒ含有量は０．１００％以下とする。Ｚｒ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５５％以下である。
Ｚｒは、肉盛溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｚｒを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００２％以上がより好ましい。一方、０．１００％を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Ｚｒ含有量は０．１００％以下とする。Ｚｒ含有量は０．０８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下であり、もっとも好ましくは０．０５５％以下である。
【0031】
Ｓｎ：０．２００％以下
Ｓｎは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、肉盛溶接金属のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで肉盛溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、Ｓｎを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｎを過剰に含有すると効果は飽和する。したがって、Ｓｎを含有する場合、含有量は０．２００％以下とする。Ｓｎ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１６０％以下であり、もっとも好ましくは０．１５０％以下である。
Ｓｎは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、肉盛溶接金属のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで肉盛溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、Ｓｎを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｎを過剰に含有すると効果は飽和する。したがって、Ｓｎを含有する場合、含有量は０．２００％以下とする。Ｓｎ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１６０％以下であり、もっとも好ましくは０．１５０％以下である。
【0032】
Ｓｂ：０．２００％以下
Ｓｂは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、肉盛溶接金属のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで肉盛溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、Ｓｂを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｂを過剰に含有すると効果が飽和する。したがって、Ｓｂを含有する場合、Ｓｂの含有量は０．２００％以下とする。Ｓｂ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１６０％以下であり、もっとも好ましくは０．１５０％以下である。
Ｓｂは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、肉盛溶接金属のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで肉盛溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、Ｓｂを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｂを過剰に含有すると効果が飽和する。したがって、Ｓｂを含有する場合、Ｓｂの含有量は０．２００％以下とする。Ｓｂ含有量は０．１８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１７０％以下であり、さらに好ましくは０．１６０％以下であり、もっとも好ましくは０．１５０％以下である。
【0033】
Ｎｉ：２．００％以下
Ｎｉは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｎｉを含有する場合には、０．０１％以上含有するのが好ましい。より好ましくは０．１０％以上、さらに好ましくは０．３０％以上とする。一方、２．００％を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Ｎｉの含有量は、２．００％以下に限定する。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下とする。もっとも好ましくは０．５５％以下である。
Ｎｉは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｎｉを含有する場合には、０．０１％以上含有するのが好ましい。より好ましくは０．１０％以上、さらに好ましくは０．３０％以上とする。一方、２．００％を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Ｎｉの含有量は、２．００％以下に限定する。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下とする。もっとも好ましくは０．５５％以下である。
【0034】
Ｃｏ：２．００％以下
Ｃｏは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｃｏを含有する場合には、０．０１％以上含有するのが好ましい。０．０５％以上とすることがより好ましい。一方、２．００％を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Ｃｏの含有量は、２．００％以下に限定する。Ｃｏ含有量は１．８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは１．７０％以下であり、さらに好ましくは１．６０％以下であり、もっとも好ましくは１．５０％以下である。
Ｃｏは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｃｏを含有する場合には、０．０１％以上含有するのが好ましい。０．０５％以上とすることがより好ましい。一方、２．００％を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Ｃｏの含有量は、２．００％以下に限定する。Ｃｏ含有量は１．８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは１．７０％以下であり、さらに好ましくは１．６０％以下であり、もっとも好ましくは１．５０％以下である。
【0035】
Ｗ：１．０００％以下
Ｗは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、Ｗを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．０５０％以上、さらに好ましくは０．１００％以上とする。一方、１．０００％を超えると製造コストの上昇を招く。したがって、含有する場合、Ｗ含有量は、１．０００％以下とする。Ｗ含有量は、好ましくは０．８００％以下とする。より好ましくは０．７５０％以下であり、さらに好ましくは０．７００％以下であり、もっとも好ましくは０．６００％以下である。
Ｗは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、Ｗを含有する場合には、０．００１％以上含有するのが好ましい。０．００５％以上とすることがより好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．０５０％以上、さらに好ましくは０．１００％以上とする。一方、１．０００％を超えると製造コストの上昇を招く。したがって、含有する場合、Ｗ含有量は、１．０００％以下とする。Ｗ含有量は、好ましくは０．８００％以下とする。より好ましくは０．７５０％以下であり、さらに好ましくは０．７００％以下であり、もっとも好ましくは０．６００％以下である。
【0036】
Ｂ：０．００３０％以下
Ｂは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｂを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．００３０％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｂ含有量は、０．００３０％以下とする。Ｂ含有量は０．００２０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００１９％以下であり、さらに好ましくは０．００１８％以下であり、もっとも好ましくは０．００１６％以下である。
Ｂは、肉盛溶接金属の焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｂを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．００３０％を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ｂ含有量は、０．００３０％以下とする。Ｂ含有量は０．００２０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００１９％以下であり、さらに好ましくは０．００１８％以下であり、もっとも好ましくは０．００１６％以下である。
【0037】
ＲＥＭ：０．０１００％以下
ＲＥＭは、Ｓを固定し、肉盛溶接金属の割れの原因となるＭｎＳの生成を抑制するために有効である。このような効果を得るためには、ＲＥＭを含有する場合には、０．０００５％以上含有するのが好ましい。一方、０．０１００％を超えて含有すると鋼中介在物量が増加し、肉盛溶接金属の割れを招くため、含有する場合には、ＲＥＭの含有量は、０．０１００％以下に限定する。ＲＥＭ含有量は、好ましくは０．００８０％以下とする。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
ＲＥＭは、Ｓを固定し、肉盛溶接金属の割れの原因となるＭｎＳの生成を抑制するために有効である。このような効果を得るためには、ＲＥＭを含有する場合には、０．０００５％以上含有するのが好ましい。一方、０．０１００％を超えて含有すると鋼中介在物量が増加し、肉盛溶接金属の割れを招くため、含有する場合には、ＲＥＭの含有量は、０．０１００％以下に限定する。ＲＥＭ含有量は、好ましくは０．００８０％以下とする。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
【0038】
Ｃａ：０．０１００％以下
Ｃａは鋼中のＳを固定して肉盛溶接金属の靭性を向上するのに有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｃａを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．０１００％を超えると鋼中の介在物の量が増加し、肉盛溶接金属の割れの原因となる。したがって、含有する場合、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とする。Ｃａ含有量は０．００８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
Ｃａは鋼中のＳを固定して肉盛溶接金属の靭性を向上するのに有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｃａを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．０１００％を超えると鋼中の介在物の量が増加し、肉盛溶接金属の割れの原因となる。したがって、含有する場合、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とする。Ｃａ含有量は０．００８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
【0039】
Ｍｇ：０．０１００％以下
Ｍｇは、鋼中のＳを固定して肉盛溶接金属の靭性を向上するのに有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｍｇを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．０１００％を超えると鋼中の介在物の量が増加し肉盛溶接金属の割れの原因となる。したがって、含有する場合、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とする。Ｍｇ含有量は０．００８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
Ｍｇは、鋼中のＳを固定して肉盛溶接金属の靭性を向上するのに有効な元素である。この効果を充分に得るためには、Ｍｇを含有する場合には、０．０００１％以上含有するのが好ましい。０．０００２％以上とすることがより好ましい。一方、０．０１００％を超えると鋼中の介在物の量が増加し肉盛溶接金属の割れの原因となる。したがって、含有する場合、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とする。Ｍｇ含有量は０．００８０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．００７５％以下であり、さらに好ましくは０．００７０％以下であり、もっとも好ましくは０．００６５％以下である。
【0040】
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。ここで不可避的不純物として、ＮとＯについてはＮ：０．０１００％以下、Ｏ：０．０１００％以下が許容できる。
【0041】
また、本発明の肉盛溶接により得られる肉盛溶接金属は、ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上の表面硬さを有する。ここでいう「表面硬さ」は、肉盛溶接層の表面を、ＪＩＳ Ｚ ２２４３（２０１８）の規定に準拠して測定した値（ブリネル硬さ）を言うものとする。
【0042】
肉盛溶接は、厳しい摩耗と腐食が混在する環境における腐食摩耗により母材鋼材の表面が削れて板厚が減少した部分に対して、肉盛溶接材料を用いて溶接を行って溶接金属を母材鋼材表面に補完していくことで鋼材の摩耗を抑制している。したがって、肉盛溶接された溶接金属の特徴も重要な構成要件である。
【0043】
肉盛溶接金属の表面硬さ：ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上
肉盛溶接金属の表面硬さが、ＨＢＷ１０／３０００で３５０未満では、表面硬さが低いため、摩耗環境が厳しくより高い耐腐食摩耗性が要求される場合に、所望の摩耗寿命を確保できない。このため、本発明の肉盛溶接材料により得られる肉盛溶接金属では、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上に限定した。表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５５以上とすることが好ましく、３６０以上とすることがより好ましく、３７０以上とすることがさらに好ましい。上限は特に限定されるわけではないが、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５９０を超えると曲げ加工性が劣化してしまう。このため、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５９０以下とすることが好ましい。表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５７０以下とすることがより好ましく、５５０以下とすることがさらに好ましい。
肉盛溶接金属の表面硬さが、ＨＢＷ１０／３０００で３５０未満では、表面硬さが低いため、摩耗環境が厳しくより高い耐腐食摩耗性が要求される場合に、所望の摩耗寿命を確保できない。このため、本発明の肉盛溶接材料により得られる肉盛溶接金属では、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５０以上に限定した。表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で３５５以上とすることが好ましく、３６０以上とすることがより好ましく、３７０以上とすることがさらに好ましい。上限は特に限定されるわけではないが、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５９０を超えると曲げ加工性が劣化してしまう。このため、表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５９０以下とすることが好ましい。表面硬さをブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で５７０以下とすることがより好ましく、５５０以下とすることがさらに好ましい。
【0044】
溶接金属の成分組成は、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、あるいはさらに、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し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。なお、溶接金属の成分組成を上記としている理由は、前述している肉盛溶接材料の成分組成で説明した理由と同様であり、その結果所望の溶接金属の耐腐食摩耗性が得られる。
【0045】
溶接金属の組織は特に限定されるわけではないが、所望の硬さを得るために、母材鋼材に溶接された肉盛溶接材料の組織は、マルテンサイトが体積分率で５０％以上であることが好ましい。マルテンサイトが体積分率で５５％以上であることがより好ましく、６０％以上であることがさらに好ましい。マルテンサイトの上限値は、体積分率で９５％以下であることが好ましい。マルテンサイトは体積分率で９３％以下であることがより好ましく、９０％以下であることがさらに好ましい。
【0046】
また、肉盛溶接材料には、例えば、ワイヤ、溶接棒、帯状電極等が挙げられる。ワイヤとしては、フラックスコードワイヤも適用可能である。ワイヤ径は、１．０～１．６ｍｍが好ましい。また、溶接棒は１．２～４．０ｍｍの線径であることが好ましい。帯状電極は厚み０．４ｍｍ×幅２５ｍｍから厚み０．４ｍｍ×幅１５０ｍｍであることが好ましい。
【0047】
本発明の溶接材料を使用して、上述の所望の溶接金属を得るには、特別通常とは異なる条件は不要であり、公知の条件で溶接することにより得ることができる。ただし、溶接に先立ち、低温割れを防止するため、予熱を行うことが望ましい。予熱温度は１５０～２５０℃が望ましい。予熱を行う方法として、ガスバーナーや炉内加熱、電気抵抗加熱等が挙げられる。また溶接入熱量は、２５～７０ｋJ／ｃｍの範囲であることが望ましい。溶接入熱量が７０ｋＪ／ｃｍを超える場合、結晶粒が粗大化し溶接割れが発生する可能性があり、溶接入熱量が２５ｋＪ／ｃｍに満たない場合、母材との溶け込みが不良となる可能性があるため、溶接入熱量は上記範囲とすることが好ましい。溶接金属の母材希釈率が５０％を超えると、所望の硬さが得られないため、５０％以下となる溶接条件を選択することが好ましい。母材希釈率とは、溶接金属に占める母材の割合である。また低温割れを防止するために、予熱に加えて溶接後に後熱を実施しても良い。その場合、後熱温度は１５０～２５０℃が望ましい。後熱を行う方法として、ガスバーナーや炉内加熱、電気抵抗加熱等が挙げられる。
【0048】
本発明において、母材の組成は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適なものを選択することができる。母材としては、例えば、一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００（ＪＩＳ Ｇ３１０１）などがある。
【0049】
また、本発明では、母材鋼材に溶接金属が形成された機械部品も対象であり、溶接金属の成分組成、溶接金属の表面硬さは上述したとおりである。
【実施例0050】
本発明の実施例を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。本発明は、本発明に趣旨に適合しうる範囲で以下の実施例に変更を加えて実施することが可能である。それら変更を加えた実施例は、いずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【0051】
表１に示す成分組成からなる各種溶接材料（ワイヤ径：３．６ｍｍ）および市販の溶融型フラックスを使用して、ＳＳ４００鋼からなる母材鋼材表面上にサブマージアーク溶接にてこの溶接材料を肉盛溶接し、平均厚さ：約６ｍｍの肉盛溶接層を形成した。溶接に先立ち、母材鋼材を室温から２００℃に炉内加熱で予熱した。溶接は下向き姿勢で、電流が３００Ａ、電圧が３０Ｖの条件で肉盛溶接し、溶接入熱量は３０ｋＪ／ｃｍであった。肉盛溶接後は、浸透探傷検査を行い、表面に割れが発生していないことを確認した。その後、肉盛溶接層から試験片を採取し、表面硬さ試験、腐食摩耗試験、マルテンサイト体積分率の測定を行った。表２に肉盛溶接後（肉盛溶接層）の溶接金属の成分組成を示す。
【0052】
（１）表面硬さ試験
得られた肉盛溶接層の表面が測定面となるように表面ブリネル硬さ測定用試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４３（２０１８）の規定に準拠して、直径１０ｍｍのタングステン硬球を使用し、荷重は３０００ｋｇｆで表面ブリネル硬さ試験を行った。なお、肉盛溶接層の表面のブリネル硬さを３点測定することとし、得られた測定値の算術平均を求め、平均値を、当該肉盛溶接材料により得られる溶接金属の表面硬さとした。
得られた肉盛溶接層の表面が測定面となるように表面ブリネル硬さ測定用試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４３（２０１８）の規定に準拠して、直径１０ｍｍのタングステン硬球を使用し、荷重は３０００ｋｇｆで表面ブリネル硬さ試験を行った。なお、肉盛溶接層の表面のブリネル硬さを３点測定することとし、得られた測定値の算術平均を求め、平均値を、当該肉盛溶接材料により得られる溶接金属の表面硬さとした。
【0053】
（２）腐食摩耗試験
得られた肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍの位置から、摩耗試験片（大きさ：５ｍｍφ×７５ｍｍ長さ）を採取した。試験片を図１および図２に示すような摩耗試験機に装着し、摩耗試験を実施した。装着前には試験片重量を測定し、初期重量とした。なお、図１は摩耗試験機の側面図、図２は摩耗試験機を下から望む図である。
摩耗試験片１は、試験機回転子２の回転軸３と平行に、回転軸を中心として１２０度の角度で、回転軸から１５０ｍｍの位置に試験片の中心軸が位置するように、試験片取り付け台４に３本取り付けたのち、試験片を試験槽５へ入れ、試験槽内部に摩耗材６を導入した。摩耗材は平均粒径０．７ｍｍの硅砂およびｐＨ２の希硫酸を硅砂と希硫酸の重量比が５：３となるよう混合したものを用いた。
試験条件は、回転速度５００ｒｐｍ、回転数６００００回、とした。試験終了後、各試験片の重量を測定した。そして、試験後重量と初期重量との差（＝重量減少量）を算出した。なお、従来例として一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００（ＪＩＳ Ｇ３１０１）から採取した試験片ついて、同様に腐食摩耗試験を実施し、試験片の重量減少量を求めた。
耐腐食摩耗性は、ＳＳ４００から採取した試験片の重量減少量を分母、本発明を適用した溶接材料から採取した試験片の重量減少量を分子とした比率で評価し、これが０．７０以下であれば良好と評価した。
得られた肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍの位置から、摩耗試験片（大きさ：５ｍｍφ×７５ｍｍ長さ）を採取した。試験片を図１および図２に示すような摩耗試験機に装着し、摩耗試験を実施した。装着前には試験片重量を測定し、初期重量とした。なお、図１は摩耗試験機の側面図、図２は摩耗試験機を下から望む図である。
摩耗試験片１は、試験機回転子２の回転軸３と平行に、回転軸を中心として１２０度の角度で、回転軸から１５０ｍｍの位置に試験片の中心軸が位置するように、試験片取り付け台４に３本取り付けたのち、試験片を試験槽５へ入れ、試験槽内部に摩耗材６を導入した。摩耗材は平均粒径０．７ｍｍの硅砂およびｐＨ２の希硫酸を硅砂と希硫酸の重量比が５：３となるよう混合したものを用いた。
試験条件は、回転速度５００ｒｐｍ、回転数６００００回、とした。試験終了後、各試験片の重量を測定した。そして、試験後重量と初期重量との差（＝重量減少量）を算出した。なお、従来例として一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００（ＪＩＳ Ｇ３１０１）から採取した試験片ついて、同様に腐食摩耗試験を実施し、試験片の重量減少量を求めた。
耐腐食摩耗性は、ＳＳ４００から採取した試験片の重量減少量を分母、本発明を適用した溶接材料から採取した試験片の重量減少量を分子とした比率で評価し、これが０．７０以下であれば良好と評価した。
【0054】
（３）マルテンサイト体積分率測定
得られた肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍ内側の位置が対象面となるように試料を切り出し、対象面を３％ナイタールで腐食して、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００～２５００倍間の適切な倍率で撮影してフェライト分率、セメンタイト分率、ベイナイト分率、パーライト分率を測定した。組織の規定は、暗色のコントラストである領域をフェライト相、白色のコントラストである領域をセメンタイト、フェライト中にセメンタイトが点列状に観察された領域をベイナイト相、フェライト中にセメンタイトがラメラー状に観察された領域をパーライト相として目視で判断した。組織分率は、画像解析により面積分率を求め、これを各々の相の体積分率とした。
残留オーステナイト相は肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍの位置まで研削した後、化学研磨によりさらに０．１ｍｍ研磨した面について、Ｘ線回折装置でＭｏのＫα線を用いて、ｆｃｃ鉄の（２００）、（２２０）、（３１１）面とｂｃｃ鉄の（２００）、（２１１）、（２２０）面の積分強度を測定し、これらから残留オーステナイトの分率を求め、残留オーステナイトの体積分率とした。残部をマルテンサイト分率とした。すなわち、マルテンサイト体積分率は、組織全体（１００％）から、上記したフェライト相、ベイナイト相、パーライト相、セメンタイトおよび残留オーステナイト相の体積分率を減じて求めた。マルテンサイト相が５０％以上であるものをより良好と評価した。
得られた肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍ内側の位置が対象面となるように試料を切り出し、対象面を３％ナイタールで腐食して、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００～２５００倍間の適切な倍率で撮影してフェライト分率、セメンタイト分率、ベイナイト分率、パーライト分率を測定した。組織の規定は、暗色のコントラストである領域をフェライト相、白色のコントラストである領域をセメンタイト、フェライト中にセメンタイトが点列状に観察された領域をベイナイト相、フェライト中にセメンタイトがラメラー状に観察された領域をパーライト相として目視で判断した。組織分率は、画像解析により面積分率を求め、これを各々の相の体積分率とした。
残留オーステナイト相は肉盛溶接層の表面から板厚方向に３ｍｍの位置まで研削した後、化学研磨によりさらに０．１ｍｍ研磨した面について、Ｘ線回折装置でＭｏのＫα線を用いて、ｆｃｃ鉄の（２００）、（２２０）、（３１１）面とｂｃｃ鉄の（２００）、（２１１）、（２２０）面の積分強度を測定し、これらから残留オーステナイトの分率を求め、残留オーステナイトの体積分率とした。残部をマルテンサイト分率とした。すなわち、マルテンサイト体積分率は、組織全体（１００％）から、上記したフェライト相、ベイナイト相、パーライト相、セメンタイトおよび残留オーステナイト相の体積分率を減じて求めた。マルテンサイト相が５０％以上であるものをより良好と評価した。
【0055】
表面硬さ試験および腐食摩耗試験の評価結果を表３に併記する。
【0056】
表３に示したとおり、発明例はいずれも、良好な表面硬さと良好な耐腐食摩耗性を兼ね備えている。また、肉盛溶接材料および溶接金属がいずれも３．００％以上のＣｒを含有する発明例はいずれも、溶接金属の耐腐食摩耗性が０．５５以下を示し、より良好な耐腐食摩耗性を有している。
【0057】
これに対し、比較例のＮｏ.２２から２５では、表面硬さまたは耐腐食摩耗性の少なくとも一つについて、充分な特性が得られていない。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】
【表3】
【0061】
なお、溶接ワイヤ、溶接棒、帯状電極を用いて同様に鋼板表面に肉盛溶接を行い、肉盛溶接層から採取した試験片を使って溶接金属の表層硬さと耐腐食摩耗性を評価し、いずれの場合でも良好な表面硬さと良好な耐腐食摩耗性を兼ね備えていることを確認した。
【符号の説明】
【0062】
１ 摩耗試験片
２ 試験機回転子
３ 回転子の回転軸（回転軸）
４ 試験片取り付け台
５ 試験槽
６ 摩耗材
２ 試験機回転子
３ 回転子の回転軸（回転軸）
４ 試験片取り付け台
５ 試験槽
６ 摩耗材
【図1】
【図2】