(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基合金と、混合炭化物とからなる肉盛用溶接材料であって、  前記Ｎｉ基合金は、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｍｏ：８〜１５％、Ｗ：５％以下、Ｃｏ：１５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、Ｎ：０．０１〜０．１％を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなり、かつ、Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１を満たしており、  前記混合炭化物は、ＷＣ、ＮｂＣ、ＶＣ及びＣｒＣのうち１種又は２種以上の第１の炭化物と、ＴｉＣの第２の炭化物とからなり、  質量％で、前記Ｎｉ基合金及び前記混合炭化物の総和量を１００％としたときに、前記第１の炭化物は５〜５０％であり、前記第２の炭化物は３〜３０％であり、前記第１及び第２の炭化物の総和量は１０〜６０％であることを特徴とする高温域での耐熱亀裂性及び耐摩耗性に優れる肉盛用溶接材料。
【請求項２】
Ｎｉ基合金と、複炭化物とからなる肉盛用溶接材料であって、  前記Ｎｉ基合金は、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｍｏ：８〜１５％、Ｗ：５％以下、Ｃｏ：１５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、Ｎ：０．０１〜０．１％を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなり、かつ、Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１を満たしており、  前記複炭化物は、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃのいずれかであり、  質量％で、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＶＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し 、（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／１０／６０〜１５／１５／１５／１５／４０に相当する組成割合を満足しており、  質量％で、前記Ｎｉ基合金及び前記複炭化物の総和量を１００％としたときに、前記複炭化物は、１０％〜６０％であることを特徴とする高温域での耐熱亀裂性及び耐摩耗性に優れる肉盛用溶接材料。
【請求項３】
加熱された鋼管の曲りを矯正する矯正ロールであって、  該矯正ロールのロール表面は、請求項１又は２に記載の肉盛溶接材料によって肉盛溶接されていることを特徴とする矯正ロール。
【請求項４】
加熱された鋼板を圧延する圧延設備に用いられるガイドロールであって、  該ガイドロールのロール表面は、請求項１又は２に記載の肉盛溶接材料によって肉盛溶接されていることを特徴とするガイドロール。
【請求項５】
圧延設備において圧延された圧延鋼板を巻き取る巻き取り設備に用いられるガイドロールであって、  該ガイドロールのロール表面は、請求項１又は２に記載の肉盛溶接材料によって肉盛溶接されていることを特徴とするガイドロール。
【請求項６】
圧延設備において圧延された圧延鋼板を巻き取り設備に搬送する搬送ロールであって、  該搬送ロールのロール表面は、請求項１又は２に記載の肉盛溶接材料によって肉盛溶接されていることを特徴とする搬送ロール。
【請求項７】
自由鍛造において用いられる金敷きであって、  該金敷きの表面は、請求項１又は２に記載の肉盛溶接材料によって肉盛溶接されていることを特徴とする金敷き。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、高温域での耐熱亀裂性、耐摩耗性に優れる肉盛用溶接材料等に関する。
【背景技術】
【０００２】  製鉄所には、たとえば、連続鋳造ロールのように高温域での耐熱亀裂性、耐摩耗性を要求される様々な部材が設けられている。特許文献１は、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％：、Ｍｏ：８〜１５％、Ｃｏ：１５％以下、Ｗ：５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、残部Ｎｉよりなることを特徴とする連続鋳造肉盛用溶接材料を開示する。【０００３】  特許文献１の連続鋳造肉盛用溶接材料を用いることにより、連続鋳造ロールとして優れた耐熱亀裂性を示すが、さらに厳しい使用環境においては、基地成分の耐熱亀裂性が高いためにロール表面に発生する耐熱亀の数が少なく、そのために、その後、加わる熱応力が数少ない熱亀裂部に集中してしまい、結果的に熱亀裂の本数は少ないものの、深い亀裂となってしまうことがある。このような深い亀裂は肉盛層の剥離などに繋がるため、早期の補修が必要になってしまうと言う問題がある。【０００４】  上述したような問題を解消するために、特許文献２は、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｍｏ：８〜１５％、Ｗ：５％以下、Ｃｏ：１５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、Ｎ：０．０１〜０．１％を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなり、かつ、Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１を満たすことを特徴とする連続鋳造ロール肉盛用溶接材料を開示する。【０００５】  特許文献２には、所定量のＴｉとＮを含むことにより、肉盛層中にＴｉＮを分散させ、このＴｉＮが応力集中源となり連続鋳造ロール使用中に発生する熱亀裂の起点となることで、熱亀裂を微細に分散したものとすることができ、結果として熱応力が微細亀裂によって緩和されることで、連続鋳造ロール破損の原因となる表面層の大割れや剥離を抑制できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４４４８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１３６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  近年、連続鋳造ロールなどにおいて、耐摩耗性のさらなる向上が求められている。一般的に耐摩耗性を向上させる手法として、ＷＣ、ＣｒＣ及びＮｂＣのうち少なくとも１種の炭化物を肉盛用溶接材料に添加する方法が知られている。しかしながら、上述の特許文献２の構成において、ＷＣなどの炭化物を添加すると、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉと添加したＷＣ等のＣとが肉盛溶接時に反応して、ＴｉＣを形成し、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉ含有量が低下してしまう。Ｔｉ含有量が低下すると、「ＴｉＮを熱応力集中源として、熱亀裂を微細化する」という効果が得られなくなるおそれがある（特許文献２の明細書段落００１９参照）。一方、ＷＣなどを無くすと、耐摩耗性の向上が得られるなくなるおそれがある。【０００８】  そこで、本願発明は、特許文献２に記載のＮｉ基合金に、耐摩耗性に優れたＷＣ、ＣｒＣ及びＮｂＣのうち少なくとも１種の炭化物を添加しながら、耐熱亀裂性の低下をも抑制できる肉盛用溶接材料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】  上記課題を解決するために、本願発明は、一つの観点として、（１）Ｎｉ基合金と、混合炭化物とからなる肉盛用溶接材料であって、前記Ｎｉ基合金は、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｍｏ：８〜１５％、Ｗ：５％以下、Ｃｏ：１５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、Ｎ：０．０１〜０．１％を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなり、かつ、Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１を満たしており、前記混合炭化物は、ＷＣ、ＮｂＣ、ＶＣ及びＣｒＣのうち１種又は２種以上の第１の炭化物と、ＴｉＣの第２の炭化物とからなり、質量％で、前記Ｎｉ基合金及び前記混合炭化物の総和量を１００％としたときに、前記第１の炭化物は５〜５０％であり、前記第２の炭化物は３〜３０％であり、前記第１及び第２の炭化物の総和量は１０〜６０％であることを特徴とする高温域での耐熱亀裂性及び耐摩耗性に優れる肉盛用溶接材料である。【００１０】  本願発明は、別の観点として、（２）Ｎｉ基合金と、複炭化物とからなる肉盛用溶接材料であって、前記Ｎｉ基合金は、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｍｏ：８〜１５％、Ｗ：５％以下、Ｃｏ：１５％以下、Ａｌ：１〜５％、Ｔｉ：１〜５％、Ｎ：０．０１〜０．１％を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなり、かつ、Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１を満たしており、前記複炭化物は、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃのいずれかであり、質量％で、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＶＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し 、（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／Ｃｒ３��２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足し、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃは、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／１０／６０〜１５／１５／１５／１５／４０に相当する組成割合を満足しており、質量％で、前記Ｎｉ基合金及び前記複炭化物の総和量を１００％としたときに、前記複炭化物は、１０％〜６０％であることを特徴とする高温域での耐熱亀裂性及び耐摩耗性に優れる肉盛用溶接材料である。
【発明の効果】
【００１１】  上記（１）の発明によれば、第１の炭化物および第２の炭化物を添加することにより、第１の炭化物の添加量が減るため、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉが第１の炭化物におけるＣと反応することによって、Ｎｉ基合金中のＴｉが減少することを抑制できる。これにより、ＴｉＮを熱応力集中源として、熱亀裂を微細化するという効果を得ることができる。第２の炭化物を添加することにより、第１の炭化物の添加量の減少に伴う耐摩耗性の低下を抑制することができる。また、上記（２）の発明によれば、上記（１）の発明と同様に、耐熱亀裂性及び耐摩耗性を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱間摩耗試験の試験装置の概略図である。
【図２】矯正ロールを含む矯正機の概略図である。
【図３】圧延設備Ｂ及び巻き取り設備Ｃの概略構成図である。
【図４】巻き取り設備Ｃの平面図である。
【図５】金敷きの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本願発明の肉盛溶接材料は、高温で使用される矯正ロール、ガイドロール、搬送ロールのロール表面を被覆するために用いることができる。本願発明の肉盛溶接材料は、鍛造で使用される金敷きに用いることができる。
【００１４】  図２は、矯正ロールを含む矯正機の概略図である。矯正機Ａは、上部矯正ロール１１及び下部矯正ロール１２を含む。矯正機Ａは鋼管等Ｐの圧延設備の後に設けられ、圧延設備から送り出された加熱状態にある鋼管等Ｐの曲りを強制して後工程に送り出すものである。上部矯正ロール１１及び下部矯正ロール１２は上下方向において向き合っており、これらの矯正ロール１１、１２の間で鋼管等Ｐを挟圧しながら通過させることで、鋼管等Ｐの曲りを矯正することができる。本願発明の肉盛溶接材料は、矯正ロール１１、１２のロール表面を被覆するために用いることができる。
【００１５】  図３は、圧延設備Ｂ及び巻き取り設備Ｃの概略構成図である。圧延設備Ｂは、複数のロール群２１を鋼板の搬送経路を挟んだ上下に配置するとともに、これらを搬送経路に沿って並べることにより構成されている。ロール群２１は、ワークロール２１ａ、中間ロール２１ｂ、バックアップロール２１ｃから構成される。ワークロール２１ａは、加熱された鋼板を挟み込んで圧延する。中間ロール２１ｂは、圧延時におけるワークロール２１ａの変形を抑制する。ガイドロール２２は鋼板の搬送経路に沿って配置されており、鋼板の幅方向における両端部に設置されることで、搬送経路に沿って進む鋼板をガイドする。本願発明の肉盛溶接材料は、ガイドロール２２のロール表面を被覆するために用いることができる。
【００１６】  圧延設備Ｂにおいて圧延された鋼板（以下、圧延鋼板という）は、搬送ロール４１によって巻き取り設備Ｃに搬送される。本願発明の肉盛溶接材料は、搬送ロール４１のロール表面を被覆するために用いることができる。
【００１７】  図４は、巻き取り設備Ｃの平面図である。巻き取り設備Ｃは、圧延設備Ｂから送り出された圧延鋼板をロール状に巻き取る設備である。巻き取り設備Ｃには、ガイドライナー３１、ガイドロール３２が設けられている。ガイドライナー３１及びガイドロール３２は、鋼板の幅方向における両端部に配置されることで、搬送経路に沿って進む圧延鋼板をガイドする。本願発明の肉盛溶接材料は、ガイドロール３２のロール表面を被覆するために用いることができる。
【００１８】  図５は、金敷きの概略図である。本願発明の肉盛溶接材料は、自由鍛造に用いられる金敷きの表面を被覆するために用いることができる。自由鍛造とは、加熱された金属材料を上下一対の金敷き５１、５２の間に介在させ、プレスすることで鍛造を行う加工方法の一つである。
【００１９】  以下、本発明に係るＮｉ基合金の限定理由について説明する。なお、以下の％は、質量％を意味する。Ｃ：０．１％以下Ｃは、結晶粒界にＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等と炭化物を形成し粒界強化する。しかし、０．１％を超えると粒内のＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ濃度が低下し、耐力、耐酸化性に悪影響を及ぼすことから、上限を０．１％とした。
【００２０】Ｃｒ：１０〜１５％Ｃｒは、高温における耐酸化性を確保するため、１０％以上必要である。しかし、１５％を超えると脆性な金属間化合物が析出し延性が低下する。従って、その範囲を１０〜１５％とした。
【００２１】Ｍｏ：８〜１５％Ｍｏは、γ相中に固溶し、高温耐力を向上する効果、熱膨張係数を低くする効果がある。また、モールドパウダーに含まれるフッ素に対する耐食性を高める効果がある元素である。しかし、８％未満では、その効果が十分でない。また、１５％を超えると脆性な金属間化合物が析出し延性が低下する。従って、その範囲を８〜１５％とした。
【００２２】Ｗ：５％以下Ｗは、γ相中に固溶し、高温耐力を向上する効果、熱膨張係数を低くする効果がある元素である。しかし、５％を超えると脆性な金属間化合物が析出し延性が低下することから、その上限を５％とした。Ｃｏ：１５％以下Ｃｏは、延性を改善する効果がある元素である。しかし、１５％を超えるとコストアップとなることから、その上限を１５％とした。
【００２３】Ａｌ：１〜５％Ａｌは、γ´相を形成し、高温耐力を向上する元素である。しかし、１％未満ではその効果はなく、また、５％を超えると延性が低下することから、その範囲を１〜５％とした。
【００２４】Ｔｉ：１〜５％Ｔｉは、ＴｉＮを生成し熱応力集中源となり、熱亀裂を微細化する。また、γ´相中のＡｌと置換しγ´相を強化する。しかし、１％未満ではその効果が十分でなく、また、５％を超えると延性が低下することから、その範囲を１〜５％とした。すなわち、Ｎｉ基合金におけるＴｉの含有量は５％が上限であり、５％を超えると延性が低下してしまう。
【００２５】Ｎ：０．０１〜０．１％Ｎは、ＴｉＮを生成し、熱応力集中源となり、熱亀裂を微細化する。しかし、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、また、０．１％を超えると溶接時にブローホールが発生しやすくなることから、その範囲を０．０１〜０．１％とした。
【００２６】  Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１≦１Ｃｒ％／３３＋Ｍｏ％／２５＋Ｗ％／３１が１を超えると脆性な金属間化合物が生成し、延性が低下する。従って、その上限を１とした。
【００２７】   Ｎｉ基合金に添加される混合炭化物について説明する。混合炭化物は、ＷＣ、ＮｂＣ、ＶＣ及びＣｒＣのうち１種又は２種以上の第１の炭化物と、ＴｉＣ（第２の炭化物）とからなる。すなわち、混合炭化物は、ＷＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＮｂＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＣｒＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＮｂＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＣｒＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＮｂＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＣｒＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＮｂＣ，ＣｒＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＣｒＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物、ＷＣ，ＮｂＣ，ＣｒＣ，ＶＣ，ＴｉＣからなる混合炭化物のいずれかである。
【００２８】  また、質量％で、Ｎｉ基合金及び混合炭化物の総和量を１００％としたときに、第１の炭化物は５〜５０％であり、第２の炭化物は３〜３０％であり、第１及び第２の炭化物の総和量は１０〜６０％である。ここで、混合炭化物とは、第１の炭化物からなる粒子及び第２の炭化物からなる粒子を、造粒及び焼結して、表面のみを互いに接着した炭化物のことである。
【００２９】  第１の炭化物及び第２の炭化物を上述の比率でＮｉ基合金に添加することにより、後述する実施例で証明するように、肉盛溶接層の延性低下（耐熱亀裂性の低下）と耐摩耗性の低下を抑制できる。一般的に、第１の炭化物のみを多量にＮｉ基合金に添加して肉盛溶接すると、炭化物粒子の外周部分が熱溶融し、この熱溶融した元素が過多にＮｉ基合金に含まれ、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉと第１の炭化物のＣとが反応してＴｉＣを形成する。そのため、Ｎｉ基合金におけるＴｉの含有量が減ってしまい、ＴｉＮの生成量が不十分となるため、ＴｉＮを熱応力集中源とすることによる熱亀裂の微細化という効果を得ることができない。
【００３０】  本実施形態のように、第２の炭化物としてのＴｉＣをＮｉ基合金に添加した場合には、肉盛溶接時の熱を受熱することによってＴｉＣの一部が熱溶融し、この熱溶融したＴｉＣの一部がＮｉ基合金のＣと結合して、耐摩耗性に優れるＴｉＣが析出する。また、肉盛溶接時に熱溶融しなかった残りのＴｉＣは、Ｎｉ基合金と化学反応することなく、そのまま析出する。したがって、第１の炭化物の添加量を減らすことによる不具合、つまり、耐摩耗性の低下を抑制できる。また、熱溶融したＴｉＣの一部がＮｉ基合金中のＮと結合して、ＴｉＮが生成され、このＴｉＮは上述したように熱応力集中源となって耐熱亀裂性を高める。
【００３１】  また、第１の炭化物の添加量を減らすことにより、Ｎｉ基合金中のＴｉと第１の炭化物に含まれるＣとの反応によって生成されるＴｉＣの生成量が減るため、ＴｉをＮｉ基合金中に十分に残すことができる。これにより、応力集中源としてのＴｉＮの生成量が増大するため、熱亀裂の微細化による耐熱亀裂性を満足させることができる。
【００３２】  ここで、第１の炭化物の添加量が５％未満になると、肉盛溶接層の耐摩耗性が不十分となる。また、第１の炭化物の添加量が５０％超になると、Ｎｉ基合金中のＴｉが減少して、耐熱亀裂性を満足させることができない。また、Ｎｉ基合金中のＷ量などが増加しすぎて、延性が低下する。
【００３３】  第２の炭化物の添加量が３％未満になると、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉ量低下の抑制効果が不十分となる。第２の炭化物の添加量が３０％を超えると、炭化物が成長して、割れが発生する。すなわち、第２の炭化物の比重は第１炭化物に比べ約１／２〜１／４であり、体積率にすると２倍から４倍となり割れが発生する。第１及び第２の炭化物の総和量は１０〜６０％である。第１及び第２の炭化物の総和量が６０％を超えると、Ｎｉ基合金中のＴｉ、Ｎが少なすぎて、そもそも応力集中源としてのＴｉＮを十分に生成することができない。
【００３４】  Ｎｉ基合金に添加される複炭化物について説明する。複炭化物は、（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ 、（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃのいずれかからなる金属間化合物である。
【００３５】  これらの複炭化物は、メンストラム法によって製造することができる。メンストラム法は、Ｆｅ−炭化物生成金属（またはＦｅ＋炭化物生成金属）＋Ｃからなる原料を、高温（例えば、２０００℃以上）の溶融金属浴（溶融金属浴は、Ｆｅ以外のＭｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ、Ａｌ等を含んでいてもよい）からなる熱処理炉中で炭化物を合成し、ついで、酸処理し、Ｆｅの他、目的物以外の炭化物を分解し、ついで、選鉱工程で水洗・篩分・比重選鉱を行って、高品位目的炭化物を得ると同時に不純物を分離除去し、その後さらに、乾燥・篩分を行って、所望の炭化物を得る製法である。
【００３６】  上述のメンストラム法を用いて、配合原料の種類・組成を種々変更した結果、質量％で、ＷＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、ＶＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／１０／６０〜１５／１５／１５／１５／４０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃを製造することができた。
【００３７】  質量％で、Ｎｉ基合金及び複炭化物の総和量を１００％としたときに、複炭化物の含有量は１０〜６０％である。複炭化物をこの比率でＮｉ基合金に添加することにより、後述する実施例で証明するように、肉盛溶接層の延性低下（耐熱亀裂性の低下）と耐摩耗性の低下を抑制できる。一般的に、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒからなる炭化物のみを多量にＮｉ基合金に添加して肉盛溶接すると、炭化物粒子の外周部分が熱溶融し、この熱溶融した元素が過多にＮｉ基合金に含まれ、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉとＷ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒからなる炭化物のＣとが反応してＴｉＣが形成される。そのため、Ｎｉ基合金に含まれるＴｉの含有量が減少し、ＴｉＮの生成量が不十分となるため、ＴｉＮを熱応力集中源とすることによる熱亀裂の微細化という効果を得ることができない。
【００３８】  本実施形態のように、Ｔｉを含む複炭化物をＮｉ基合金に添加した場合には、肉盛溶接時の熱を受熱することによってＴｉとＣが熱溶融し、この熱溶融したＴｉの一部がＮｉ基合金のＣと結合して、耐摩耗性に優れるＴｉＣが析出する。また、肉盛溶接時に熱溶融しなかった残りのＴｉとＣは、Ｎｉ基合金と化学反応することなく、耐摩耗性に優れるＴｉＣとして析出する。したがって、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒからなる炭化物の添加量を減らすことによる不具合、つまり、耐摩耗性の低下を抑制できる。また、熱溶融したＴｉの一部がＮｉ基合金中のＮと結合して、ＴｉＮが生成され、このＴｉＮは上述したように熱応力集中源となるため耐熱亀裂性が高められる。
【００３９】  また、W、Nb、V、Crからなる炭化物の添加量を減らすことにより、Ｎｉ基合金中のＴｉと、W、Nb、V、Crからなる炭化物に含まれるＣとの反応によって生成されるＴｉＣの生成量が減るため、ＴｉをＮｉ基合金中に十分に残すことができる。これにより、応力集中源としてのＴｉＮの生成量が増大するため、熱亀裂の微細化による耐熱亀裂性を満足させることができる。
【００４０】  次に、実施例を示して、本発明についてより具体的に説明する。各種実施例及び比較例を準備し、肉盛溶接層の耐摩耗性及び耐熱亀裂性を評価した。耐摩耗性は、ＳＳ４００素材上に表１及び表２に示す各種実施例及び比較例材料を肉盛溶接した後、この素材から取り出した試験片を相手材として、図１に示す装置で熱間摩耗試験を実施することにより評価した。より具体的には、上記試験片をＳＫＤ―１１（φ３０−４０Ｌ／硬さＨｓ８０〜８５）に対して一定荷重、一定時間押し付け、試験片の摩耗量を測定することで耐摩耗性を評価した。摩耗減量が１００ｍｇを超えた場合には、耐摩耗性が不良として、×で評価した。摩耗減量が５０ｍｇ以上１００ｍｇ未満の場合には、耐摩耗性が良好として、○で評価した。摩耗減量が５０ｍｇ未満の場合には、耐摩耗性が大変良好として、◎で評価した。
【００４１】  耐熱亀裂性は、ヒートチェック試験により評価した。表１及び表２に示す実施例材料及び比較例材料によって肉盛溶接されたロールを１．４４rpmの回転速度で回転させ、上方からガスバーナーで加熱し、下方より冷却水を吹付け、４００℃加熱と２００℃冷却の熱サイクルを５０００回与えた。その後、ロール表面部の断面（１５０ｍｍ×４０ｍｍを４断面）をミクロ観察し、最大亀裂深さで評価した。最大亀裂深さが６ｍｍ以上の場合、耐熱亀裂性が不良として、×で評価した。最大亀裂深さが５ｍｍ以上６ｍｍ未満の場合、耐熱亀裂性が良好として、○で評価した。最大亀裂深さが５ｍｍ未満の場合、耐熱亀裂性が大変良好として、◎で評価した。
【００４２】  表１はＮｉ基合金及び混合炭化物からなる肉盛溶接材料を用いて溶接した場合の試験結果であり、表２はＮｉ基合金及び複炭化物からなる肉盛溶接材料を用いて溶接した場合の試験結果である。表３は、熱間摩耗試験の試験条件である。Ｎｉ基合金として、質量％で、Ｃ：０．０５％、Ｃｒ：１３％、Ｍｏ：１１％、Ｗ：２％、Ｃｏ：１０％、Ａｌ：２％、Ｔｉ：２％、Ｎ：０．０２％で残部がＮｉ及び不可避的不純物からなる合金を使用した。
【００４３】
【表１Ａ】
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【表１Ｂ】
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【表１Ｃ】
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【表１Ｄ】
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【表１Ｅ】
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【表２Ａ】
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【表２Ｂ】
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【表２Ｃ】
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【表２Ｄ】
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【表２Ｅ】
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【表２Ｆ】
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【表２Ｇ】
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【表２Ｈ】
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【表２Ｉ】
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【表２Ｊ】
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【表２Ｋ】
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【表２Ｌ】
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【表２Ｍ】
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【表２Ｎ】
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【表３】
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【００４４】  表１Ａ〜表１Ｅに示すように、第１の炭化物（ＷＣ、ＮｂＣ、ＣｒＣ、ＶＣ）の添加量を減らすことによる耐摩耗性の低下を、第２の炭化物（ＴｉＣ）を添加することで、抑制できることがわかった。すなわち、第１の炭化物（ＷＣ、ＮｂＣ、ＣｒＣ、ＶＣ）が５質量％以上含まれている場合には、第２の炭化物（ＴｉＣ）を添加することで、摩耗減量を合格基準である１００ｍｇ以下に抑制できることがわかった。
【００４５】  表２Ａ〜表２Ｅに示すように、ＷＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、ＶＣ／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝３０／７０〜７０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１５／１５／７０〜４０／３０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／７０〜３０／２０／２０／３０に相当する組成割合を満足する（Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃ、ＷＣ／ＮｂＣ／ＶＣ／Ｃｒ３Ｃ２／ＴｉＣ＝１０／１０／１０／１０／６０〜１５／１５／１５／１５／４０に相当する組成割合を満足する（Ｗ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｔｉ）Ｃのうちいずれかの複炭化物を、Ｎｉ基合金に対して１０質量％以上添加することで、摩耗減量を合格基準である１００ｍｇ以下に抑制できることがわかった。
【００４６】  ここで、組成割合が上記範囲を超過した複炭化物については、そもそも作ることができなかった。本願の請求項２に記載された複炭化物は、所望の耐摩耗性及び耐熱亀裂性を満足する製造可能な複炭化物のみを規定している。
【００４７】  表１Ａに示すように、Ni基合金に第１の炭化物のみを添加した比較例２は、マトリックス金属中のＴｉ量が低下して、亀裂深さが大きくなった。これに対して、本実施例は、マトリックス金属中のＴｉ量が低下しにくく、比較材に比べ亀裂深さ小さくなった。例えば、表１Ａの実施例１〜８に示すように、比較例２と比べて第１の炭化物の添加量を少なくすることで、耐熱亀裂性が向上した。つまり、第１の炭化物の添加量を減らすことにより、Ｎｉ基合金中のＴｉと第１の炭化物に含まれるＣとの反応によって生成されるＴｉＣの生成量が減るため、ＴｉをＮｉ基合金中に十分に残すこと可能となり、応力集中源としてのＴｉＮの生成量が増大したと思われる。表１Ａの実施例１４〜１６、表１Ａの実施例１９〜２２、表１Ａの実施例２５〜２８、表１Ｂの実施例３１〜３７、表１Ｂの実施例４３〜４９、表１Ｂの実施例５５〜６１、表１Ｃの実施例６７〜７３、表１Ｃの実施例７９〜８５、表１Ｃの実施例９１〜９７、表１Ｄの実施例１０３〜１０９、表１Ｄの実施例１１５〜１２１、表１Ｄの実施例１２７〜１３３、表１Ｅの１３９〜１４５でも同様の結果が得られた。
【００４８】  また、表１Ａの実施例９〜１３に示すように、第１の炭化物を多量（ただし、第１の炭化物の添加量は５０％以下である）に添加した場合でも、第２の炭化物としてのＴｉＣを添加することにより応力集中源としてのＴｉＮが生成されたと思われる。表１Ａの実施例１７〜１８、表１Ａの２３〜２４、表１Ａの２９〜３０、表１Ｂの実施例３８〜４２、表１Ｂの実施例５０〜５４、表１Ｂの実施例６２〜６６、表１Ｃの実施例７４〜７８、表１Ｃの実施例８６〜９０、表１Ｃの実施例９８〜１０２、表１Ｄの実施例１１０〜１１４、表１Ｄの実施例１２２〜１２６、表１Ｄの実施例１３４〜１３８、表１Ｅの実施例１４６〜１５０でも同様の結果が得られた。
【００４９】  また、表１Ａの比較例５を参照して、第１の炭化物としてＷＣが５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．３ｍｍに増大した。表１Ａの比較例８を参照して、第１の炭化物としてのＮｂＣが５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．５ｍｍに増大した。表１Ａの比較例１１を参照して、第１の炭化物としてのＣｒＣが５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．６ｍｍに増大した。表１Ａの比較例１４を参照して、第１の炭化物としてのＶＣが５０％を超過することで、最大亀裂深さが７．０ｍｍに増大した。表１Ｂの比較例１７を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ及びＮｂＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．６ｍｍに増大した。表１Ｂの比較例１９を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ及びＣｒＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．５ｍｍに増大した。表１Ｂの比較例２１を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．７ｍｍに増大した。表１Ｃの比較例２３を参照して、第１の炭化物としてのＮｂＣ及びＣｒＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．４ｍｍに増大した。表１Ｃの比較例２５を参照して、第１の炭化物としてのＮｂＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．７ｍｍに増大した。表１Ｃの比較例２７を参照して、第１の炭化物としてのＣｒＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．８ｍｍに増大した。表１Ｄの比較例２９を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ、ＮｂＣ及びＣｒＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．５ｍｍに増大した。表１Ｄの比較例３１を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ、ＮｂＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．４ｍｍに増大した。表１Ｄの比較例３３を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ、ＣｒＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．９ｍｍに増大した。表１Ｅの比較例３５を参照して、第１の炭化物としてのＷＣ、ＮｂＣ、ＣｒＣ及びＶＣの総量が５０％を超過することで、最大亀裂深さが６．９ｍｍに増大した。このことから、第１の炭化物の添加量が５０％超になると、Ｎｉ基合金中のＴｉが過度に減少して、耐熱亀裂性が著しく低下すると思われる。また、所定の複炭化物の添加量を６０質量％以下に制限することで、耐熱亀裂性を合格基準である６ｍｍ以下に抑えることができた。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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