特開 2025-26372 鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法

(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】P2025026372

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/30 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

B23K35/30 340L

B23K35/30 320Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024127807

(22)【出願日】2024-08-02

(31)【優先権主張番号】P 2023129830

(32)【優先日】2023-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000005902

【氏名又は名称】株式会社三井Ｅ＆Ｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100101340

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 英一

(74)【代理人】

【識別番号】100205730

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 重輝

(74)【代理人】

【識別番号】100213551

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 智貴

(72)【発明者】

【氏名】前田 幸樹

(72)【発明者】

【氏名】趙 天波

(72)【発明者】

【氏名】小野 昇造

(57)【要約】

【課題】溶接部周辺あるいは近傍の鋳鉄母材の熱影響部のミクロ組織を改善し、機械的特性を改善することができる鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法を提供すること。
【解決手段】鋳鉄製部材の補修溶接を行う溶接材料であって、少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｂを含む鋳鉄補修用溶接材料、好ましくは、Ｃｒ１０．０～３０．０質量％、Ｍｎ１．０～１０．０質量％、Ｎｂ２．０～３．０質量％、残部をＮｉ及び不可避成分で構成される鋳鉄補修用溶接材料によって解決される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳鉄製部材の補修溶接を行う溶接材料であって、
少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｂを含む鋳鉄補修用溶接材料。

【請求項2】

Ｃｒ１０．０～３０．０質量％、Ｍｎ１．０～１０．０質量％、Ｎｂ２．０～３．０質量％、残部をＮｉ及び不可避成分で構成されることを特徴とする請求項１記載の鋳鉄補修用溶接材料。

【請求項3】

任意添加元素として６．０質量％以下のＳｉ及び２．０質量％以下のＡｌを含む請求項２記載の鋳鉄補修用溶接材料。

【請求項4】

請求項１、２又は３記載の鋳鉄補修用溶接材料を用いて、鋳鉄製部材の補修溶接を行うことを特徴とする補修方法。

【請求項5】

前記補修溶接が、肉盛補修又は当て板補修であることを特徴とする請求項４記載の補修方法。

【請求項6】

前記溶接部の周辺の熱影響部のミクロ組織において、パーライトの面積率を増大させると共に、レデブライトの生成量を低減させることを特徴とする請求項４記載の補修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法に関し、詳しくは、熱影響部のミクロ組織を改善し、補修溶接部の機械的特性を改善することができる鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋳鉄は耐摩耗性、振動吸収性などの優れた特性を有するとともに、凝固収縮及び融点が低く、流動性に優れ、鋳造性が良いことから、自動車、船舶、各種産業機械などの分野に幅広く使われている。しかしながら、鋳鉄は難溶接材料として一般的に知られており、鋳鉄製部材に欠陥が確認された場合、補修溶接されずに廃却、再製作されることが多い。

【0003】

鋳鉄が難溶接材料である理由は、２．５～４．５mass（質量）％と高い含有量の炭素（黒鉛）にある。溶接時の熱影響によって黒鉛が、脆弱なセメンタイト相（鉄の炭化物、Ｆｅ_３Ｃ）に変化し、割れが起こりやすくなるからである。

【0004】

かかる問題点を回避するためには、セメンタイト相を不安定化する元素の添加が有効であり、そのような作用がある元素の１つがＮｉである。そのため、従来の鋳鉄補修用溶接材料は、純Ｎｉ系やＮｉ－Ｆｅ系が一般的に市販されている。

【0005】

純Ｎｉ系溶接材料の溶接金属単体における引張強さは、３００ＭＰａ強しかないため、鋳鉄母材の強度が高くなると、溶接材料の強度が相対的に低くなり、強度的なミスマッチを生じる懸念があり、母材の選択の幅が狭まるおそれがある。

【0006】

また、Ｎｉ－Ｆｅ系溶接材料は、純Ｎｉ系溶接材料より多少強度が高いが、セメンタイト相を不安定化させる作用が純Ｎｉ系溶接材料より低いため、溶接時の割れが起こりやすくなる問題がある。そのため溶接継手になると、脆弱な溶融境界部を起点に割れが進展しやすく、溶接金属単体における引張強さほど強度が出ない場合が多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７－７４６０２号公報

【特許文献2】特開平８－９０２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１は、セメンタイトの生成を防止する観点から、Ｎｉ－Ｆe系溶接材料を用いて鋳鉄を溶接した場合であっても、溶接部の溶融境界部近傍には、溶接時の高入熱に起因して延性の乏しいセメンタイトが生成し、溶接強度が低下することがあるという課題に対して、Ｎｉ－Ｆｅ系溶接材料の組成で、Ｃ及びＳｉの含有量を規定するという手段により、溶接部を後熱処理し、セメンタイトを黒鉛化することにより、溶接金属の強度が向上し、割れの発生を防ぐことを提案している。しかしながら、セメンタイトを黒鉛化するだけではミクロ組織の改善には不十分である。

【0009】

特許文献２は、鋳鉄を溶接すると、溶接金属部と母材熱影響部の共晶周囲にレデブライト（オーステナイトとセメンタイトの共晶組織）が晶出し、この部分に溶接割れが発生するので、鋳鉄の溶接では、前記溶接金属部と母材熱影響部の二箇所で発生するレデブライトをいかにして抑えるかが課題となることを指摘している。

【0010】

鋳鉄の溶接には、Ｎｉ等の溶接棒を使用する方法があり、Ｎｉ等の溶接棒を使用するのは、母材の熱影響部への入熱を抑えて共晶の周囲のレデブライトの晶出を減らすことと、Ｎｉ添加によって溶接金属の靱性を上げて割れを防ぐことが目的であり、レデブライトそのものの晶出を防止することはできないとしており、溶接後のミクロ組織にレデブライトが厳然と存在する。

【0011】

特許文献２の鋳鉄の溶接では、レデブライトの生成量を低減させることができないことを認め、少なくとも割れがなければ良しとする考えであり、ミクロ組織の問題を本質的に解決できない問題がある。

【0012】

本発明者は、鋳鉄溶接において、継手の溶融境界部における引張強さ及び伸びが高いという物性を示し、ミクロ組織の改善を実現できる溶接材料及び補修方法に着目して、鋭意研究して本発明を完成するに至った。

【0013】

即ち、本発明の課題は、溶接部周辺あるいは近傍の鋳鉄母材の熱影響部のミクロ組織を改善し、機械的特性を改善することができる鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法を提供することにある。

【0014】

さらに本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題は以下の各発明によって解決される。

【0016】

１．
鋳鉄製部材の補修溶接を行う溶接材料であって、
少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｂを含む鋳鉄補修用溶接材料。
２．
Ｃｒ１０．０～３０．０質量％、Ｍｎ１．０～１０．０質量％、Ｎｂ２．０～３．０質量％、残部をＮｉ及び不可避成分で構成されることを特徴とする前記１記載の鋳鉄補修用溶接材料。
３．
任意添加元素として６．０質量％以下のＳｉ及び２．０質量％以下のＡｌを含む前記２記載の鋳鉄補修用溶接材料。
４．
前記１、２又は３記載の鋳鉄補修用溶接材料を用いて、鋳鉄製部材の補修溶接を行うことを特徴とする補修方法。
５．
前記補修溶接が、肉盛補修又は当て板補修であることを特徴とする前記４記載の補修方法。
６．
前記溶接部の周辺の熱影響部のミクロ組織において、パーライトの面積率を増大させると共に、レデブライトの生成量を低減させることを特徴とする前記４記載の補修方法。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、溶接部周辺あるいは近傍の鋳鉄母材の熱影響部のミクロ組織を改善し、機械的特性を改善することができる鋳鉄補修用溶接材料及び補修方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】鋳鉄製の母材を肉盛補修して形成された溶接部の概略断面図

【図2】鋳鉄製の母材を当て板補修して形成された溶接部の概略断面図

【図3】実施例１における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図4】実施例１における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図5】実施例２における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図6】実施例２における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図7】実施例３における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図8】実施例３における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図9】実施例４における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図10】実施例４における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図11】実施例５における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図12】実施例５における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図13】比較例１における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図14】比較例１における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図15】比較例２における溶接部の周辺の熱影響部における詳細なミクロ組織を示す高倍率の光学顕微鏡写真である。

【図16】比較例２における溶接部の周辺の熱影響部における主体的なミクロ組織を示す低倍率の光学顕微鏡写真である。

【図17】実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２の詳細な各組織部位における組織占有率（面積率）を示すグラフ

【図18】実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２の主体的な各組織部位における平均厚さを示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明について好ましい実施の形態について説明する。

【0020】

図１及び図２は、鋳鉄製の母材の補修を、溶接材料により補修溶接した溶接部の概略断面図であり、図１は、肉盛補修の一例を示した図であり、図２は、当て板補修の一例を示した図である。
鋳鉄製の母材を補修する補修溶接する補修方法としては、欠陥部を除去し、除去部分に溶接材料を肉盛溶接する肉盛補修や、欠陥部を除去せずに、当て板を隅肉溶接で取り付ける当て板補修が挙げられる。
図１では、母材１１の補修箇所に開先を形成し、台形状の開先の間隙に溶接材料１２を充填し、溶接部１３を形成する肉盛補修の例が示されている。また、図２では、欠損部１５を当て板１６で覆い、溶接材料１２によって当て板１６の周囲を隅肉溶接し、溶接部１３を形成する当て板補修の例が示されている。図１、２において、符号１４は鋳鉄製の母材１１と溶接材料１２との溶接境界部である。

【0021】

溶接境界部１４の母材側に熱影響部が存在する。熱は溶接による熱入りによる。
溶接境界部１４の溶接材料１２によって肉盛補修することにより、溶接部１３が形成される。溶接部１３を形成するには、溶接材料１２の積層によって形成されてもよい。
開先の形状は図１に示すような台形状の開先等を含むＶ形に限定されず、Ｕ形、レ形、Ｊ形等であってもよく、母材の厚みや溶接方法、除去すべき欠損形状及び範囲を考慮して適宜選択される。

【0022】

開先の間隙を溶接材料１２によって補修溶接する溶接手法は、格別限定されないが、例えば、レーザ溶接やアーク溶接などが挙げられ、アーク溶接としては、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）などが挙げられるが、中でもガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）が好ましい。

【0023】

本発明が適用できる母材は、格別限定されないが、鋳鉄製の母材、鋳鉄製の母材と同等の機械的特性が要求される部材を含み、例えば鋳鉄製シリンダで構成される往復動圧縮機、内燃機関などが挙げられる。

【0024】

本発明の溶接材料は、母材が鋳鉄製部材同士（例えば球状黒鉛鋳鉄同士）である場合が好ましい。

【0025】

本発明における溶接材料は、図１に示すような溶接材料であってもよいし、溶接棒であってもよいし、溶接ワイヤであってもよい。

【0026】

本発明の溶接材料は、本発明の効果を良好に奏する上では、鋳鉄製部材の補修溶接を行う溶接材料であって、少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｂを含む鋳鉄補修用溶接材料であればよい。

【0027】

本発明の溶接材料は、少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｂを構成元素として含むことにより、溶接部の周辺の熱影響部のミクロ組織を改善し、補修溶接による熱影響部の機械的特性を改善することができるので好ましい。

【0028】

溶接材料は、Ｃｒ１０．０～３０．０質量％、Ｍｎ１．０～１０．０質量％、Ｎｂ２．０～３．０質量％、残部をＮｉ及び不可避成分で構成されることが好ましい。

【0029】

Ｎｉは、炭素（Ｃ）の黒鉛化を促進する元素であり、炭化物を形成しないため、溶接時に脆弱な相を生成しにくく、鋳鉄用溶接材料の主要構成元素となる。Ｎｉの含有量は、溶接材料の残部であり、少なくとも６０質量％含むことが好ましく、より好ましくは６０～８７質量％の範囲である。

【0030】

Ｃｒは、球状黒鉛鋳鉄の連続冷却変態曲線において、パーライト変態を高温短時間側へ移動させるため、パーライト生成量増大によって母材の強度向上に寄与する。また、Ｃｒは、マルテンサイト変態開始温度を低下させるため、マルテンサイト生成を抑制し、溶接割れのリスクを軽減する。しかしながら、３０．０質量％を超えると、溶接金属自体の延性低下による溶接割れのリスクが増大し、１０．０質量％を下回ると、酸化によってビード表面の金属光沢が失われる。したがって、Ｃｒの含有量は、１０．０～３０．０質量％の範囲が好ましい。より好ましくは１０．０～２０．０質量％の範囲である。

【0031】

Ｍｎは、溶接部の周辺の熱影響部におけるパーライト面積率を増大させる効果があるため、母材の強度向上に寄与する。Ｍｎが溶接材料に含まれることにより、ミクロ組織におけるパーライト面積率が向上していることがわかる。パーライト面積率が向上していることは、例えば光学顕微鏡写真によって視認することができる。パーライトの面積率が増大すると、脆弱な相であるレデブライトの面積率が相対的に低下し、機械特性が改善される。
Ｍｎの含有量は、１．０～１０．０質量％の範囲が好ましい。より好ましくは２．０～８．０質量％の範囲である。Ｍｎが１０．０質量％を上回ると、スパッタ発生により作業性、外観に支障をきたすおそれがある。

【0032】

パーライト (pearlite)は、Ｆｅ－Ｃ状態図において、Ｃ＝０．７７質量％におけるオーステナイト領域から温度７２７℃以下へと徐冷した時に生ずる共析組織である。非常に薄い板状のフェライトとセメンタイトが交互に並んだ状態で析出した微細な層状の組織である。

【0033】

Ｎｂは、第一段黒鉛化（Ａ_１変態点以上のオーステナイト域における黒鉛化）を促進する作用の他に、初晶として炭化物（δ－ＮｂＣ）を形成しやすく、δ相生成のため溶接部近傍の炭素が一部消費されるので、パーライトを安定化する効果がある。しかしながら、過剰なδ相生成は溶接部の過度な硬化を引き起こすため、２．０～３．０質量％の範囲が好ましい。

【0034】

ＳｉおよびＡｌは、炭素（Ｃ）の黒鉛化を促進する効果がＮｉよりも高く、溶接金属の融点を下げる効果が高い。そのため、鋳鉄母材と溶接金属との融点差を小さくすることによって、レブライトのような脆弱なミクロ組織が生成する元になる変質部の面積を低減する効果がある。しかしながら、過剰なＳｉおよびＡｌの添加は、溶接金属自体の延性低下による溶接割れや、溶接材料製作時における加工不良のリスクを増大させる。
Ｓｉの含有量は、６．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３．０～６．０質量％の範囲である。また、Ａｌの含有量は、２．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１．０～２．０％の範囲である。

【0035】

本発明における構成元素の不可避成分としては、Ｆｅ、Ｔｉ等が挙げられる。

【0036】

本発明の補修方法は、上記の鋳鉄補修用溶接材料を用いて、鋳鉄製部材の補修溶接を行うことを特徴とする。

【0037】

鋳鉄補修用溶接材料を用いて補修溶接を行う際に、鋳鉄製部材同士の溶接部を形成し、該溶接部において前記溶接材料を積層して補修溶接を行うことも好ましい。

【0038】

本発明の補修方法において実現されたミクロ組織は、溶接部の周辺の熱影響部のミクロ組織で見た場合に、パーライトの面積率が増大すると共に、レデブライトの生成量が低減されている点に特徴がある。

【0039】

溶接部の周辺の熱影響部のミクロ組織において、パーライトの面積率が増大すると共に、レデブライトの生成量が低減される点で、溶接部周辺あるいは近傍の鋳鉄母材の熱影響部のミクロ組織が改善されている。その結果、熱影響部の機械的特性が改善された。

【実施例0040】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されない。

【0041】

（実験１）
表２に示すように、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の４種類の溶接材料を用い、板厚９ｍｍの球状黒鉛鋳鉄（FCD400-18）母材による突合せ継手を作製し、表１に示す溶接条件に従ってガスタングステンアーク溶接を行った。
なお、図１の例で示した断面台形状の開先（Ｖ型）を想定できるよう、母材と同材質の裏当て材を用い、ルートギャップ３ｍｍ、開先角度９０°のＶ型開先とした。
溶接材料の化学組成は、表２に示す通りであり、比較例１は鋳鉄用溶接材料として市販されているＮｉ－Ｆｅ系溶接材料であり、比較例２は純Ｎｉ系溶接材料である。
溶接材料の溶融開始温度を示差熱分析で調べるとともに、溶接継手の引張強さ、伸び及びビード外観を調べ、その結果を表２に示した。

【0042】

＜引張試験＞
突合せ継手から、溶接線と直角方向に引張試験片を採取し、クロスヘッド速度１ｍｍ／ｍｉｎにて引張試験（ＪＩＳ Ｚ ３１２１）を行った。

【0043】

【表1】

【0044】

・ＧＴＡＷ：ガスタングステンアーク溶接
・溶接姿勢：溶接を行うときの溶接継手に対する姿勢のこと
・予熱/パス間温度：
溶接においては、原則予熱を行う。パス間温度は、多層溶接において次のパスを溶接する直前の開先部周辺母材の温度

【0045】

【表2】

（評価）
表２の試験結果に示す通り、実施例１及び実施例２では、良好なビード外観を呈し、引張強さ及び伸び共に良好な結果となった。その中では実施例１の引張強さが最も高く、実施例２の伸びが最も高かった。
一方、比較例１，２では、良好なビード外観を呈したものの、実施例１、２に比べ引張強さ及び伸び共に低下し、特に伸びの低下が著しかった。

【0046】

（実験２）
表３に示すように、実施例３、実施例４、実施例５、参考例１、参考例２、参考例３の６種類の溶接材料を用い、板厚９ｍｍの球状黒鉛鋳鉄（FCD400-18）母材による突合せ継手を作製し、表１に示す溶接条件に従ってガスタングステンアーク溶接を行った。
溶接材料の化学組成は、表３に示す通りであり、参考例１、参考例２、参考例３は作成した溶接材料である。
溶接材料の溶融開始温度を示差熱分析で調べるとともに、溶接継手の引張強さ、伸び及びビード外観を調べ、その結果を表３に示した。

【0047】

【表3】

【0048】

（評価）
表３の試験結果に示す通り、実施例３、実施例４、及び実施例５では、良好なビード外観を呈し、引張強さ及び伸び共に良好な結果となった。その中では実施例４の引張強さが最も高く、実施例３の伸びが最も高かった。
一方、参考例１ではスパッタ発生、参考例２では溶接割れが確認され、参考例３ではビードの金属光沢が消失し、良好なビード外観が得られなかった。

【0049】

（実験３）
表２及び表３に示す１０種類中７種類の継手の溶融境界部におけるミクロ組織を光学顕微鏡写真で調べた。
その結果を図３～図１６に示した。

【0050】

図３及び図４は実施例１の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図５及び図６は実施例２の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図７及び図８は実施例３の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図９及び図１０は実施例４の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図１１及び図１２は実施例５の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図１３及び図１４は比較例1の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真であり、図１５及び図１６は比較例２の高倍率及び低倍率の光学顕微鏡写真である。

【0051】

また、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３及び図１５に示された実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２の各詳細なミクロ組織部位における組織占有率（面積率）を示すグラフを図１７に示す。

【0052】

更に、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４及び図１６に示された実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２における各主体的なミクロ組織部位の平均厚さ（μｍ）を示すグラフを図１８に示す。平均厚さは、視野内における各主体的なミクロ組織の面積を、当該視野における下端から上端までの最短直線長さで除して求めた。

【0053】

実施例１の詳細なミクロ組織を示す図３において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はパーライト、組織部位５はベイナイト、セメントタイトであり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0054】

溶接継手の引張強さが最も高い実施例１の詳細なミクロ組織は、硬質なマルテンサイトが観察されず、組織部位３のレデブライトは組織部位２の黒鉛周辺に僅かに存在するのみであり、また組織部位４のパーライトの面積率が高いことがわかる。

【0055】

実施例１の主体的なミクロ組織を示す図４において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。図１４及び図１６に示す比較例１および比較例２に比べ、実施例１はレデブライト主体組織の生成量が少ないことがわかる。

【0056】

実施例２の詳細なミクロ組織を示す図５において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、黒鉛、組織部位４はパーライト、組織部位５はフェライト、微細パーライトであり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0057】

溶接材料の融点（溶融開始温度）が実施例１よりも低く、溶接継手の伸びが最も高い実施例２の詳細なミクロ組織は、硬質なマルテンサイトが観察されず、組織部位３のレデブライトの面積が低減しており、組織部位４のパーライトの面積率が高く、組織部位５に軟質のフェライトも現出していた。

【0058】

実施例２の主体的なミクロ組織を示す図６において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。実施例１と同様に、実施例２はレデブライト主体組織の生成量が少ないことがわかる。

【0059】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、実施例２におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、実施例１に比べ小さくなっていることがわかる。したがって、レデブライト主体組織の生成量も、実施例１に比べ実施例２のほうが少ないと考えられる。

【0060】

実施例３の詳細なミクロ組織を示す図７において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はパーライト、組織部位５はパーライト、フェライト、組織部位６はフェライト、セメンタイト、マルテンサイトであり、白黒の破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0061】

実施例３の詳細なミクロ組織は、組織部位３のレデブライトが組織部位２の黒鉛周辺に僅かに存在するのみであり、詳細なミクロ組織の面積率を示す図１７において、組織部位３のレデブライトの面積率が実施例１～５の中で最も小さいことがわかる。また、組織部位４のパーライトの面積率が高く、組織部位５および６に軟質のフェライトも現出していた。

【0062】

実施例３の主体的なミクロ組織を示す図８において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。実施例１及び実施例２と同様に、実施例３もレデブライト主体組織の生成量が少ないことがわかる。

【0063】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、実施例３におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、実施例１及び実施例２より小さくなっていることがわかる。したがって、レデブライト主体組織の生成量も、実施例１及び実施例２に比べ実施例３のほうが少ないと考えられる。

【0064】

実施例４の詳細なミクロ組織を示す図９において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はパーライト、組織部位５はパーライト、フェライトであり、白い線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0065】

実施例４の詳細なミクロ組織は、組織部位３のレデブライトが組織部位２の黒鉛周辺に存在する点は実施例１および実施例３と同様である。一方、詳細なミクロ組織の面積率を示す図１７において、組織部位３のレデブライトの面積率が実施例１～５の中では最も大きくなったが、比較例１及び比較例２に比べれば小さいことがわかる。

【0066】

実施例４の主体的なミクロ組織を示す図１０において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。実施例４におけるレデブライト主体組織の生成量は、実施例１～３より若干多いように見受けられるが、図１４および図１６で示される比較例１及び比較例２に比べれば少ないことがわかる。

【0067】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、実施例４におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、実施例１～５の中で最も大きかったが、比較例１及び比較例２に比べれば小さいことがわかる。

【0068】

実施例５の詳細なミクロ組織を示す図１１において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はパーライト、組織部位５はパーライト、フェライト、組織部位６はフェライト、セメンタイト、マルテンサイトであり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0069】

実施例５の詳細なミクロ組織は、比較例１及び比較例２に比べレデブライトの面積率が低減していることがわかる。

【0070】

実施例５の主体的なミクロ組織を示す図１２において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。実施例５の主体的なミクロ組織は、レデブライト主体組織の生成量が比較例１および比較例２より少なくなっていることがわかる。

【0071】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、実施例５におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、実施例１～５の中で最も小さいことがわかる。したがって、実施例５におけるレデブライト主体組織の生成量は、実施例１～５の中で最も少ないと考えられる。

【0072】

比較例１の詳細なミクロ組織を示す図１３において、組織部位１は溶接金属、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はベイナイト、パーライト、組織部位５はベイナイト、セメントタイト、組織部位６はマルテンサイト、フェライトであり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0073】

比較例１の詳細なミクロ組織は、図１３に示すように、脆弱なセメンタイトを含有するレデブライトと呼ばれるミクロ組織が熱影響部の溶融境界部に連続的に厚く現出していた。詳細なミクロ組織の面積率を示す図１７において、比較例１における組織部位３のレデブライトは、面積率が実施例１～５に比べ著しく高くなっていることがわかる。

【0074】

比較例１の主体的なミクロ組織を示す図１４において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。比較例１では、レデブライト主体組織が連続的に厚く生成していることがわかる。

【0075】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、比較例１におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、実施例１～５に比べ著しく高くなるとともに、パーライト主体組織の平均厚さは、実施例１～５に比べ小さくなっていることがわかる。

【0076】

比較例２の詳細なミクロ組織を示す図１５において、組織部位１は溶接金属、組織部位２は黒鉛、組織部位３はレデブライト、組織部位４はパーライト、ベイナイト、組織部位５はマルテンサイト、フェライトであり、白黒の破線は、各組織部位との境界を示す線である。

【0077】

溶接材料の融点（溶融開始温度）が最も高く、溶接継手の引張強さ及び伸び共に最も低い比較例２の詳細なミクロ組織は、図１５に示すように、組織部位３のレデブライトが熱影響部の溶融境界部に連続的に厚く現出している点は比較例１と同様であった。

【0078】

比較例２の主体的なミクロ組織を示す図１６において、組織部位１は溶接金属（溶接材料）、組織部位２はレデブライト主体組織、組織部位３はパーライト主体組織であり、白い破線は、各組織部位との境界を示す線である。比較例１と同様に、比較例２はレデブライト主体組織が連続的に厚く生成していることがわかる。

【0079】

主体的なミクロ組織の平均厚さを示す図１８において、比較例２におけるレデブライト主体組織の平均厚さは、比較例１と同様に、実施例１～５に比べ著しく高くなるとともに、パーライト主体組織の平均厚さは、実施例１～５に比べ小さくなっていることがわかる。

【0080】

このように、図３～１６に示す溶融境界部でのミクロ組織は、図１７及び図１８に示すように、本発明の溶接材料を用いた場合の溶融境界部では、パーライトの面積率が増大すると共に、レデブライトの生成量が低減されていることがわかり、ミクロ組織が改善していることが分かった。

【符号の説明】

【0081】

１１ 鋳鉄製の母材
１２ 溶接材料
１３ 溶接部
１４ 溶接境界部
１５ 欠損部
１６ 当て板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】