特許 7460980 コバルト基合金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-26

(45)【発行日】2024-04-03

(54)【発明の名称】コバルト基合金

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/30 20060101AFI20240327BHJP

   C22C 19/07 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

B23K35/30 340M

C22C19/07 G

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023203706

(22)【出願日】2023-12-01

【審査請求日】2023-12-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592216384

【氏名又は名称】兵庫県

(73)【特許権者】

【識別番号】000225027

【氏名又は名称】特殊電極株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123021

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 元幸

(72)【発明者】

【氏名】青木 俊憲

(72)【発明者】

【氏名】中谷 康夫

(72)【発明者】

【氏名】坂尾 光正

(72)【発明者】

【氏名】豊島 悟

【審査官】守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０４６２８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０３－２９４０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０５２７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１４７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７７３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６０６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６５０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３５／３０

Ｃ２２Ｃ １９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学組成が重量比で、
Ｃが０．４～０．７％、
Ｓｉが０．５～２．０％、
Ｍｎが１．０％以下、
Ｃｒが２２．０～２７．０％、
Ｗが２．０～３．５％、
Ｆｅが３．５～７．５％、
Ｎｉが４．０～６．５％、
Ｍｏが４．０％未満、
Ｎｂが５．０～７．５％、
Ｔｉが０．３～０．８％未満、
Ｃｏが４５～６０％、
残部が不可避の不純物である
ことを特徴とする肉盛溶接用コバルト基合金。

【請求項2】

化学組成が重量比で、
Ｃが０．４～０．７％、
Ｓｉが０．５～２．０％、
Ｍｎが１．０％以下、
Ｃｒが２２．０～２７．０％、
Ｗが２．０～３．５％、
Ｆｅが３．５～７．５％、
Ｎｉが４．０～６．５％、
Ｎｂが５．０～７．５％、
Ｔｉが０．３～０．８％未満、
Ｃｏが４５～６０％、
残部が不可避の不純物である
ことを特徴とする肉盛溶接用コバルト基合金。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、肉盛溶接に用いられる溶接材料のコバルト基合金に関し、割れ感受性が低く耐摩耗性に優れたコバルト基合金に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、肉盛溶接に用いられるコバルト系を主とする溶接材料では、耐摩耗性の向上のために、硬い溶接材料を選ぶことにより耐摩耗性が確保されていた。高硬度で耐摩耗性に優れた溶接材料としては、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｗ系合金（ステライト合金：「ステライト」は登録商標、以下省略）が知られている。また、特許文献１では、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｗ合金と同等以上の溶接割れ感受性と、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｓｉ合金と同等以上の耐摩耗性を兼ね備えた高硬度肉盛合金粉末も開示されている。

【0003】

肉盛溶接では高さが必要とされることがあり、その場合には溶接層を順次何回も重ねるように溶接して所定の高さに仕上げる肉盛施工、いわゆる多層盛が行われる。多層盛の際には、表面に耐摩耗性を付与するために、コバルト系の低硬度のものを下盛しておき、最終層から二層以内のみをステライト合金（♯６，♯１２，♯１）等で肉盛する施工法が使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２３２３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の施工法では、溶接材料を変更しなければならず、熱管理が重要で、施工中も温度を下げないように熱をかけ続けなければならないといった問題があり、電気炉やガスバーナー等の機材を要し、施工場所や機材等の施工に制限がかかるといった問題もある。

【0006】

また、溶接ビードに割れが入ってしまうと、コバルト基を主とする材料は割れの展開が幅広くなる傾向が強く、溶接金属部だけでなく母材まで割れが進展してしまうことがあるところ、高硬度ゆえに割れを生じやすい、つまり、割れ感受性が高いという問題がある。割れが発生してしまうと、その箇所をガウジング・グラインダー等を用いて広い範囲で割れを除去しなければならないが、除去の際にはコバルトの粉塵が生じるため、人体へ悪影響が及ぶおそれがあるという問題がある。コバルトの粉塵は、作業者が防護マスクを着用していても防ぎきれるものではないのである。

【0007】

さらに、上記特許文献１の材料で溶接割れ感受性が良好と述べられているが、高硬度で耐摩耗性を確保することに変わりはなく、高硬度ゆえに割れを生じやすいという問題は残ることになる。また、その評価も一層盛によるものであり、割れ感受性が高まりやすくなる多層盛に適用できるかは示されていない。

【0008】

そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであり、材料変更をすることなく多層盛が可能で、かつ、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｗ系合金よりも低硬度で耐摩耗性に優れ、多層盛の施工でも割れ感受性が低いコバルト基合金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】

【0009】

上記の課題を解決するため、本発明に係るコバルト基合金は、化学組成が重量比で、Ｃが０．４～０．７％、Ｓｉが０．５～２．０％、Ｍｎが１．０％以下、Ｃｒが２２．０～２７．０％、Ｗが２．０～３．５％、Ｆｅが３．５～７．５％、Ｎｉが４．０～６．５％、Ｍｏが４．０％未満、Ｎｂが５．０～７．５％、Ｔｉが０．３～０．８％、その他不可避の不純物が０．１％以下で、Ｃｏが４５～６０％としたことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係るコバルト基合金は、化学組成が重量比で、Ｃが０．４～０．７％、Ｓｉが０．５～２．０％、Ｍｎが１．０％以下、Ｃｒが２２．０～２７．０％、Ｗが２．０～３．５％、Ｆｅが３．５～７．５％、Ｎｉが４．０～６．５％、Ｎｂが５．０～７．５％、Ｔｉが０．３～０．８％、その他不可避の不純物が０．１％以下で、Ｃｏが４５～６０％としたことを特徴とする、としてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るコバルト基合金によれば、材料変更をすることなく多層盛の施工をすることができる。また、施工された肉盛溶接部は、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｗ系合金よりも低硬度で耐摩耗性に優れたものとなる。そして、本発明に係るコバルト基合金は、多層盛の施工でも割れ感受性が低い、つまり、割れにくいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係るコバルト基合金の金属組織の晶出・析出状態を表す図である。

【図2】Ｔｉ添加量に伴う耐摩耗性に関する試験結果を示す図である。

【図3】高温引張（伸び）に関する比較試験の結果を示す図である。

【図4】高温引張（耐力）に関する比較試験の結果を示す図である。

【図5】耐摩耗性について従来のコバルト基合金との比較結果を示す図である。

【図6】ナノインデンテーション硬さ試験の結果を示す図である。

【図7】耐摩耗性について従来のコバルト基合金との比較結果を示す図である。

【図8】Ｔｉ添加量に伴うＴｉ出現面積率を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係るコバルト基合金について詳細に説明する。

【0014】

本発明の実施の形態に係るコバルト基合金は、複雑な形状の対象物等へ多層盛を行う際の肉盛溶接に適した溶接材料であり、その化学組成を、重量比で、Ｃが０．４～０．７％、Ｓｉが０．５～２．０％、Ｍｎが１．０％以下、Ｃｒが２２．０～２７．０％、Ｗが２．０～３．５％、Ｆｅが３．５～７．５％、Ｎｉが４．０～６．５％、Ｍｏが４．０％未満、Ｎｂが５．０～７．５％、Ｔｉが０．３～０．８％、その他不可避の不純物が０．１％以下で、Ｃｏが４５～６０％としたものである。

【0015】

このコバルト基合金の溶接材料は、従来のステライト合金よりも低硬度でありながら耐摩耗性に優れたものとなるので、肉盛施工において割れの発生を心配することを減らすことができる。その結果として、手直しが不要となり工程へ支障を来すことがなくなりコストダウンにつながるばかりか、作業者の安全性も確保することができる。また、施工場所・電気炉などの機材の使用制限を懸念したり、熱管理に対して過敏になったりする必要もない。なお、このコバルト基合金の溶接材料は、多層盛に適したものであるが、多層盛に限らず耐摩耗性が求められる対象物への肉盛溶接に用いることもできる。また、プラズマアーク溶接法のように熱源の大きな施工法では予熱の必要が無く、予熱をせずに施工することが可能である。

【0016】

（基地部面積率）本実施形態のコバルト基合金と、従来のステライト合金とを、走査電子顕微鏡の画像（×５００）を使用して、基地部の面積率を計測し比較した。以下、比較対象の従来のステライト合金には、使用頻度が多いステライト合金♯６とステライト合金♯２１を用いた結果を示す。

【0017】

その結果、本実施形態のコバルト基合金の粉末合金ではＴｉ添加量によって基地部面積率が異なり８５．５～９０％であったのに対し、ステライト合金♯６の基地部面積率は７７％で、ステライト合金♯２１の基地部面積率は９３％であった。このように、本実施形態のコバルト基合金は、従来のステライト合金♯６とステライト合金♯２１の中間の基地部面積率を保持しており、基地部の面積が大半を占める組織となっている。なお、本実施形態のコバルト基合金をＴｉ添加量別に計測したところ、Ｔｉ０．３％で基地部面積率９０％となり、Ｔｉ０．８％が８５．５％となり、Ｔｉ添加量が大きいほど面積率が減少する結果を示しており、Ｔｉ添加量が増えるにつれて基地部の占める面積率が減少することになっている。

【0018】

（析出炭化物形状）本実施形態のコバルト基合金について、走査電子顕微鏡を用いて析出炭化物の形状を観察した。図１は、金属組織の晶出・析出状態を表す図であり、走査電子顕微鏡で撮影した写真（×５０００）である。第１炭化物組織１は、Ｔｉを主とした炭化物組織である。第２炭化物組織２は、Ｎｂを主とした炭化物組織である。Ｃｏ－Ｃｒ合金に対して、本実施形態のコバルト基合金では所定量のＴｉを添加することにより、Ｔｉを核としてＮｂ、Ｍｏ等を主とした炭化物組織を粒状に生成しており、より強固な複合炭化物となって基地部、析出部に展開している。

【0019】

（基地部硬さ）本実施形態のコバルト基合金と、従来のステライト合金とを基地部の硬さについて比較した。本実施形態のコバルト基合金および従来のステライト合金のミクロ組織をナノインデンテーション試験において、５μｍ間隔で１００点硬さ計測をし、その中で組織の大半を占める基地部の硬さのみ各５０点の平均値を出し、硬さ比較を行った。なお、ＩＳＯ１４５７７に準じて硬さ単位はＨＩＴ/ＧＰａにて表すことにし、数値が高いほど硬いことを示すものとする。

【0020】

本実施形態のコバルト基合金は、Ｔｉ添加量０．３～０．８％の範囲で硬さを計測し、６．０～６．４ＨＩＴ/ＧＰａであった。ステライト合金♯２１は、６．８ＨＩＴ/ＧＰａであり、ステライト合金♯６は、８．８ＨＩＴ／ＧＰａであった。本実施形態のコバルト基合金の基地部は、ステライト合金♯２１よりも低硬度であることがわかり、割れ感受性に有効な影響を与えているといえる。

【0021】

（析出炭化物硬さ）本実施形態のコバルト基合金と、従来のステライト合金とを析出炭化物の硬さについて比較した。ナノインデンテーション硬さ試験において、析出炭化物を計測した値は、本実施形態のコバルト基合金では、Ｔｉ添加量０．３～０．８％の範囲での硬さで２０～２６ＨＩＴ／ＧＰａであった。Ｔｉ添加量の増加に伴ない、析出炭化物が硬くなる傾向にある。ステライト合金♯２１は、１８．４ＨＩＴ／ＧＰａであり、ステライト合金♯６は、２０ＨＩＴ／ＧＰａであった。本実施形態のコバルト基合金の析出炭化物は、ステライト合金♯６より硬い析出炭化物が点在している結果となっており、耐摩耗性向上に寄与しているといえる。

【0022】

（Ｔｉ添加の耐摩耗性への影響）Ｔｉは、本実施形態のコバルト基合金の特徴である耐摩耗性に関係する重要な元素である。Ｔｉは、０．１％の微量な添加量であっても、全く添加しない０％より耐摩耗性に大きな影響を与える。Ｔｉを０．１～１．０％添加した場合の耐摩耗性に関する試験を実施した。図２は、Ｔｉ添加量に伴う耐摩耗性に関する試験結果を示す図である。

【0023】

０．１～０．２％の添加量で計測位置によっては大幅な硬さの低下が確認された。これは固溶形態が崩れ基地部に含まれていた化合物が、Ｔｉに引き寄せられる形となり、それが硬度低下に繋がったものと考えられる。図２に示す結果からは、Ｔｉの添加量が増えるにつれて耐摩耗性は漸次良好になる傾向にあるといえる。

【0024】

（高温引張り試験）本実施形態のコバルト基合金と、従来のステライト合金とを高温引張試験を実施し比較した。図３は、高温引張（伸び）に関する比較試験の結果を示す図であり、図４は、高温引張（耐力）に関する比較試験の結果を示す図である。

【0025】

図３および図４に示されているように、結果として本実施形態のコバルト基合金は耐力において優れていることが解かる。耐力が従来のＣｏ基材料に比べ優位性があり、弾性変形の領域が広いため、本実施形態のコバルト基合金は割れ感受性が低く、多層盛も可能な合金になっているといえる。

【0026】

（耐摩耗性）本実施形態のコバルト基合金について、Ｔｉの添加量を０．５％とした場合の摩耗量を「１」とし、現在ＪＩＳ規格のステライト合金材料との耐摩耗性の比較をラバーホイル試験にて実施した。図５は、耐摩耗性について従来のコバルト基合金との比較結果をグラフ化して示す図である。なお、ラバーホイル試験の条件は、荷重：８．８ｋｇ、回転数：３０００回転、回転速度：１２０ｒｐｍ、ホイール寸法：Φ２５０ｍｍ×１５ｍｍ、使用ケイ砂６号：ＨＶ９００～１０００、各２個での摩耗量平均値を測定、としたものである。図５に示すように、本実施形態のコバルト基合金の粉末合金の耐摩耗性は、ステライト合金♯６やステライト合金♯１２以上の耐摩耗性を得られることが解かった。

【0027】

上述のように、本実施形態のコバルト基合金は基地部の硬さが低いために割れ感受性が低く、Ｔｉを核としてＮｂやＭｏ等を主とした粒状の析出炭化物となって生成しており、より強固な複合炭化物となって基地部、析出部に展開している。このような金属組織が全体に点在することにより、比較対象材料であるステライト合金♯６等よりも優れた耐摩耗性を有するものとなる。また、硬さはビッカース硬さでＨＶ３５０～４００と、ステライト合金♯６よりも低い硬度になっている。したがって、本実施形態のコバルト基合金は、高硬度とすることで耐摩耗性を向上させるといった従来のコバルト基合金とは異なる特性を持つものといえる。

【0028】

次に、本実施形態のコバルト基合金の溶接材料の化学成分組成について説明する。なお、範囲数値は化学組成が重量比としての％で表している。

【0029】

Ｃｏ(コバルト)は、本実施形態のコバルト基合金の基地部を生成構成する主要成分である。当該成分は、強度、耐熱性、耐摩耗性および靭性の向上の効果が得られるが、４５％未満では耐熱性、靭性が低下し、６０％を超えると耐摩耗性が得られないので、４５～６０％の範囲での添加とするのが好ましい。

【0030】

Ｃｒ(クロム)はＣｏと同じく一次固溶体の構成元素で高い耐摩耗性に寄与するとともに、強度・靭性を向上させる作用がある。当該成分の添加は実施試験結果を踏まえ２２～２７％の範囲とするのが好ましい。

【0031】

Ｎｂ(ニオブ)は耐摩耗性向上や結晶の微細化や靭性の向上の効果が得られる。また、Ｔｉを囲うようにＭｏと共に晶出・析出し、複合炭化物の生成に大きな役割を果たす元素である。当該成分は、添加量が低いと微細化して耐摩耗性に影響を及ぼし、多く添加すると湯流れが悪くなり、溶接性に影響を及ぼすため、５．０～８．０％の範囲で添加するのが好ましい。

【0032】

Ｎｉ(ニッケル)は素地の靭性を高める効果の大きい元素であり、また耐衝撃性向上の効果も得られる。当該成分の添加は、実施試験の結果考察にて４．０～６．５％を範囲とする。

【0033】

Ｍｏ(モリブデン)は、Ｎｂとともに、主に析出部に晶出・析出しており、硬さや耐摩耗性を向上させる役割を果たす。添加量を増加させることで耐摩耗性の向上は見込めるが、実施試験において添加量が４％を超えると多層盛(３層盛以上)をした場合に割れが発生する結果が出ている。ＸＲＤを用いＭｏを１％単位で添加していきピークシフト位置を測定した。４％を超えるとピークシフトが低角度側に傾いており、格子構造が膨らんでいる状態にあると思われ、これが上記試験結果のクラック発生の要因の一つとして推察される。またナノインデンテーション硬さ試験においてＭｏを添加することによりＴｉ添加量の増減に関わらず基地部の硬さが安定している効果が確認された。図６は、ナノインデンテーション硬さ試験の結果を示す図である。上述の実施試験、基地部の硬さの安定効果・ＸＲＤの結果に基づいて、本実施形態のコバルト基合金の化学組成重量比においては、Ｍｏの添加量を４％未満とするのが好ましい。

【0034】

なお、本実施形態のコバルト基合金にＭｏを添加しないとしてもよい。例えば、フラックスコアードワイヤなどの充填率に限界がある場合などには、Ｍｏを添加しないという選択肢もありうる。この場合でも、Ｍｏを添加した場合に比して耐摩耗性は若干劣ることになるが、従来のステライト合金よりも優れた耐摩耗性を発揮することができる。

【0035】

図７は、耐摩耗性について従来のコバルト基合金との比較結果を示す図であり、本実施形態のコバルト基合金からＭｏを除いた成分で製作したフラックスコアードワイヤΦ１．６ｍｍと、従来のステライト合金♯２１で製作したワイヤと、ステライト合金♯６で製作したワイヤとの摩耗度合いを比較したグラフで、本実施形態のコバルト基合金からＭｏを除いたものの摩耗量を「１」として表している。図７から、本実施形態のコバルト基合金にＭｏを添加しないものでも、従来のステライト合金よりも耐摩耗性に優れていることが分かる。

【0036】

Ｗ(タングステン)は基地部に固溶して基地部を強化するとともに、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏと共に複合炭化物として晶出・析出し、溶接金属の耐摩耗性を向上させるものである。当該成分は、下限値の２．０％を下回ると耐摩耗性が低下し、３．５％の上限値を超えると、割れ感受性が低いという本実施形態のコバルト基合金の特性を得ることができない。よって、実試験結果から当該成分は、２．０～３．５％の範囲で添加するのが好ましい。

【0037】

Ｔｉ(チタン)は本実施形態のコバルト基合金の成分において最も重要な元素である。Ｔｉを核としてＮｂ、Ｍｏ等を主とした粒状の析出炭化物となって生成しており、より強固な複合炭化物となって基地部、析出部に粒状になって、金属組織全体に点在している。これにより耐摩耗性向上に大きな役割を果たす。上述したように、０．１％の添加でも大幅に耐摩耗性が向上するが、硬さにおいて０％と０．１％添加ではビッカース硬さがＨＶ５０程度低下し、硬さを計測する位置により安定しない数値が確認された。

【0038】

この原因調査の一環として画像処理ソフトにてＳＥＭ画像でＴｉ添加別のＴｉ出現面積率をｎ数２で計測をした。図８に示すように、計測結果によれば、０．１％添加と０．２％添加とでは０．１～０．２％未満となっており、添加量に対して面積率が確保できておらず、０．３％以上添加では０．４～０．５％台と安定して、面積率を確保できている。このことから０．３％未満では強固な複合炭化物の発生数が少なく、耐摩耗性においてムラが起こる可能性があるといえる。よって、ミクロ組織の視点から微細化した炭化物数の安定性を図る観点からＴｉの最小添加量を０．３％とする。

【0039】

また、実施肉盛試験において、Ｔｉ添加量１．０％で行うと溶融プールの流れが悪く、オーバーラップのビードとなり、溶接性が損なわれる他、割れ感受性に影響する可能性がある。ＸＲＤでピーク位置を測定した結果、０．８％以上になるとピークシフトが低角度に傾いており、格子構造が膨らんでいることが割れ感受性向上に影響があると推察される。またミクロ組織を観察しても１．０％以上添加になるとＴｉが分散せずに塊になり、割れ感受性が高くなる。以上のことより本実施形態のコバルト基合金におけるＴｉの添加は、０．３～０．８％の範囲とするのが好ましい。

【0040】

Ｃ（炭素）は強度・硬さ・耐摩耗性に効果があり、基地部に固溶して強化するものである。当該成分は、０．４％未満になると基地部の硬さ低下に繋がり、炭化物の生成量が不足し、耐摩耗性、硬さが損なわれる。一方、０．８％以上では割れ感受性が向上してしまい、本実施形態のコバルト基合金にとって十分な割れ感受性が得られない。実試験における結果に基づいて、当該成分の範囲は０．４～０．７％とする。

【0041】

Ｓｉ(シリコン)は主に共晶部に存在し、珪化物を形成する。また合金の融点を下げることで溶融地が広がりやすく溶接性が向上するが、入れすぎて重量比で２．０％を超えると溶接金属が脆化してしまう。よって、当該成分は０．５～２．０％以下の範囲で添加するのが好ましい。

【0042】

Ｍｎ(マンガン)は鉄に固溶しやすく鋼の引張強度や降伏点を高める効果がある。含有量が多くなると耐摩耗性および強度が低下するので、上限を１．０％とした。

【0043】

Ｆｅ（鉄）は合金粉末の潤滑性・湯流れ性を向上させる作用がある。添加量が多すぎると耐摩耗性の低下、耐腐食性に影響するので範囲は３．５～１０％とする。

【0044】

以下、本実施形態のコバルト基合金の実施例について説明する。

【0045】

（第１実施例）
試料は、以下のように作製した。

【0046】

第１実施例のコバルト基合金粉末は粒度－２１２／６３μｍの上記実施形態のコバルト基合金粉末を混合させて作製した混合粉である。

【0047】

比較例は同じ粒度のＪＩＳ規格コバルト系アトマイズ粉を使用したもので、比較例１はステライト合金♯２１、比較例２はステライト♯１２、比較例３はステライト♯６を使用して作製したものである。

【0048】

母材、溶接条件等は、次のとおりである。

【0049】

母材：ＳＳ４００ １９ｔ×１００ｗ×２００Ｌ
ＳＳ４００ 材５０ｔ×４５０ｗ×３００Ｌ上に溶接にて拘束
（溶接条件）
電流１８０Ａ 電圧２２～２３Ｖ 溶接速度８０ｍｍ／ｍｉｎ 粉末量１８ｇ／ｍｉｎ
（肉盛条件）
予熱１５０℃ 後熱無し ウィービング幅１２ｍｍ ビード長さ１５０ｍｍ
１層目：６パス ２層目：５パス ３層目：４パス
使用ガス：アルゴンガス
プラズマガス３Ｌ／ｍｉｎ キャリアガス４Ｌ／ｍｉｎ シールドガス２０Ｌ／ｍｉｎ
使用タングステン電極Φ３．２ｍｍ
次に、ビッカース硬さは、肉盛溶接された最終層の表面を３０ｍｍ寸法に切断し、表面部を耐水ペーパー♯１２００まで磨きこみ、荷重２０ｋｇでランダム１０点を測定し、１０点の平均値を算出した。

【0050】

また、浸透探傷試験を、溶接終了後に常温になってから、ＪＩＳ規格Ｚ２３４３に準じて、下記のとおり実施した。

【0051】

化学的前処理（洗浄液）を施し、浸透液に５分以上浸漬してから、現像液で実施判定を行う。割れが本数に関係なく確認された場合は「×」と評価する。

【0052】

さらに、摩耗量試験（ラバーホイル試験）を下記の要領（図５と同様）にて実施した。

【0053】

荷重：８．８ｋｇ 回転数：３０００回転 回転速度：１２０ｒｐｍ ホイール寸法：Φ２５０ｍｍ×１５ｍｍ 使用ケイ砂６号：ＨＶ９００～１０００、 各２個での摩耗量平均値を測定した。ステライト合金♯６に合わせて、摩耗量０．８ｇ以下を「〇」と評価し、摩耗量０．８ｇを超えたものを「×」と評価した。

【0054】

第１実施例の結果を表１に示す。

【0055】

【表1】

【0056】

表１より、第１実施例では実施例１～４のすべてにおいて、耐摩耗性はステライト♯６以上を確保しつつ、硬さは低硬度という結果となった。
（第２実施例）
第２実施例のコバルト基合金粉末は、上記実施形態のコバルト基合金からＭｏを除いた成分（Ｔｉ０．６％添加）とした点が第１実施例と異なる。

【0057】

当該成分にてフラックスコワードワイヤΦ１．６ｍｍを製作し、従来のステライト合金♯２１およびステライト合金♯６とを比較材として、摩耗試験比較を行った。

【0058】

母材は第１実施例と共通であり、溶接条件等は次のとおりである。

【0059】

（肉盛条件）
ＭＩＧ溶接 溶接電流：２７０Ａ 電圧２７Ｖ 予熱１５０℃ パス間温度２００℃程度 ウィービング幅１５ｍｍ ビード長さ１５０ｍｍ ５層盛
使用ガス：アルゴンガス２０Ｌ／ｍｉｎ
比較材２種類については従来施工条件にて施工した。

【0060】

摩耗量試験（ラバーホイル試験）を第１実施例と同様の要領にて実施したところ、フラックコアードワイヤにおいても、耐摩耗性はステライト♯６以上を確保している結果が得られた。

【0061】

以上、本発明に係るコバルト基合金について、実施の形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明に係るコバルト基合金は、複雑な形状の対象物等へ多層盛を行う際の耐摩耗性に優れた肉盛溶接に用いる溶接材料として好適である。

【符号の説明】

【0063】

１ 第１炭化物組織
２ 第２炭化物組織

【要約】

【課題】 材料変更をすることなく多層盛が可能で、かつ、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｗ系合金よりも低硬度で耐摩耗性に優れ、多層盛の施工でも割れ感受性が低いコバルト基合金を提供する。
【解決手段】 化学組成が重量比で、Ｃが０．４～０．７％、Ｓｉが０．５～２．０％、Ｍｎが１．０％以下、Ｃｒが２２．０～２７．０％、Ｗが２．０～３．５％、Ｆｅが３．５～７．５％、Ｎｉが４．０～６．５％、Ｍｏが４．０％未満、Ｎｂが５．０～７．５％、Ｔｉが０．３～０．８％、その他不可避の不純物が０．１％以下で、Ｃｏが４５～６０％としたことを特徴とし、Ｔｉを主とした第１炭化物組織１と、Ｎｂを主とした第２炭化物組織２を生成する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

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【図7】

【図8】