JP2001287085A

JP2001287085A - 鉄基合金部材同士の接合体及び接合方法

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Publication number: JP2001287085A
Application number: JP2000098617A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ikeda; 正一池田; Hiroyuki Takeda; 裕之武田; Yoshihiro Nakayama; 善裕仲山; Kouichiro Iizuka; 晃一朗飯塚
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-16
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP3798219B2

Abstract

(57)【要約】【課題】拡散接合により接合された鉄基合金部材同士
の接合体及び接合方法において、接合強度にすぐれた接
合体を提供する。【解決手段】２つ以上の鉄基合金製の部材１，２を拡
散接合してなる接合体６であって、これら部材の接合部
に、ニッケル含有量が４０質量％以上、厚さが２．０ｍ
ｍ以下、かつ断面内における直径１μｍ以上のボロン化
合物の個数が５０μｍ当たり平均２個以下の接合層４を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄基合金部材同士
の接合体及び接合方法に係り、詳細には機械的強度に優
れた接合体、および優れた機械的強度を維持することを
可能ならしめるようにした接合方法の技術分野に属し、
鉄基合金部材としては例えば石油精製、化学工業用の配
管等がある。

【０００２】

【従来の技術】部材を組み立て、製品とするための方法
には種々のものがあり、代表的なものにはボルト、ナッ
トによる機械的締結や溶接がある。そのなかでも溶接は
容易に金属材料同士の冶金的結合が得られるため、一般
に広く使用されている。しかし、溶接では局所的に母材
を溶融させる温度域まで加熱する必要があるため、溶接
変形の発生が避けられない。そのため、溶接後の製品は
設計とは異なった形状となり、設計上の性能が実現でき
ない、もしくは溶接変形を除去するために著しい修正作
業を要する場合があった。

【０００３】一方、金属材料を接合する方法として、拡
散接合が知られている。拡散接合では接合時における母
材の局所的な加熱溶融がない、もしくは低融点の薄いイ
ンサート材のみを加熱溶融させればよいことから加熱温
度が低く、溶融領域が狭いため、接合時における変形が
少ないという特徴がある。しかしながら、その反面、拡
散接合では接合部の強度を得ることが難しく、機械的特
性に難があるという解決すべき課題があった。つまり、
部材の接合部には母材と同等の接合強度と変形が少なく
設計性能を満足する高寸法精度が要求されるにも関わら
ず、溶接では接合強度のみ、拡散接合では変形のみとい
うように、前記接合方法では何れか一方が満足されるに
過ぎない。

【０００４】このような実状に鑑み、後者の拡散接合を
用いて、しかもこの拡散接合の問題点である機械的特性
を改善することを可能ならしめるようにした技術が特開
平９−２６２６８５号公報にある。この特開平９−２６
２６８５号公報において提案された「ステンレス鋼の接
合方法」によると確かに母材の機械的特性改善によって
接合強度は改善されるものの、それでもまだ不十分な場
合があることがわかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、拡
散接合により接合された鉄基合金部材同士の接合体及び
接合方法において、接合強度にすぐれた接合体及び接合
方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、従来より行われている拡散接合につ
いて鋭意研究を重ねて本発明をなしたものである。

【０００７】本発明者らは、上記特開平９−２６２６８
５号公報に提案されている接合方法を用いて接合体を製
造したにも関わらず、十分な機械的特性、特に接合強度
が得られない原因について調査した結果、その原因がイ
ンサート材中に含まれるボロン（以下Ｂと記載）である
ことが明らかとなった。インサート材の低融点化、アモ
ルファス箔化および接合過程における精錬作用のために
数％のＢの添加が有効であるが、Ｂが化合物となって接
合層に残留した場合、Ｂ化合物近傍に歪が集中すること
によって接合部で破断し、接合体の強度が低くなること
がわかった。

【０００８】そこで、更に鋭意研究を重ねて本発明をな
したものであって、本発明（請求項１）に係る鉄基合金
部材同士の接合体は、２つ以上の鉄基合金製の部材を接
合してなる接合体であって、これら部材の接合部に、ニ
ッケル含有量が４０質量％以上、厚さが２．０ｍｍ以
下、かつ断面内における直径１μｍ以上のボロン化合物
の個数が５０μｍ当たり平均２個以下の接合層を有する
ものである。そして、この発明の接合体は、鉄基合金部
材が石油精製、化学工業用の機器、例えば配管に対して
好適に適用される（請求項２）。

【０００９】本発明（請求項３）に係る鉄基合金部材同
士の接合方法は、鉄基合金製の部材同士の間にボロンを
含みかつＮｉを６０質量％以上含むニッケル基合金から
なるインサート材を介装し、インサート材の液相線温度
より４０℃以上高い温度〜１３００℃以下の温度範囲で
１分間〜１８０分間加熱してこのインサート材を溶融さ
せた後、１℃／分〜１００℃／分の冷却速度で５００℃
まで冷却し、その後２℃／分以上の冷却速度で１５０℃
まで冷却することによって、鉄基合金製の部材同士の間
にニッケル含有量が４０質量％以上、厚さが２．０ｍｍ
以下、かつ断面内における直径１μｍ以上のボロン化合
物の個数が５０μｍ当たり平均２個以下の接合層を形成
してなるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者等は、接合部の変形が少
なく、高い寸法精度が得られる拡散接合に着目し、それ
によって得られる接合体の機械的特性を如何にして向上
させるかということについて種々の検討を行った。イン
サート材中のＢは低融点化、インサート材のアモルファ
ス箔化および接合時の精錬作用のために不可欠であるこ
とより、Ｂを含むニッケル（以下Ｎｉと記載）を主成分
とするインサート材を利用し、このインサート材を溶融
させる液相拡散接合を中心に検討を行った。その結果、
このようなインサート材を溶融させるという液相拡散接
合を行った場合には、Ｎｉは母材中に拡散しきれず、部
材同士の接合部にＮｉを含有する接合層として残存する
ことを突き止めた。接合部にＮｉを含有する接合層が残
存するという点でいえば、拡散接合というよりもむし
ろ、ろう付の範疇に分類されると考えられる。

【００１１】そして前述したように、接合体に十分な機
械的特性が得られない原因が接合層内のＢ化合物である
こと、及び接合層の厚さであることを突き止め、本発明
に至ったものである。なお、接合層は４０質量％以上の
Ｎｉを含有する領域として特徴づけることができるが、
この接合層が接合部の機械的特性に大きな影響を及ぼ
す。詳細には、４０質量％以上のＮｉを含有する接合層
が消滅するよりも残存している方が接合体全体の靱性に
とって好ましく、その残存する接合層の厚さが２．０ｍ
ｍ以下で良好な結果を得ることができ、接合層の厚さが
２．０ｍｍを超えると、低強度である接合層が接合体の
強度を支配するために接合部の機械的強度が低下してし
まうということを知見した。なお、以下の説明の接合層
におけるＮｉやＢ化合物の含有量は、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｚｅ
ｒ）等により測定したものである。

【００１２】そして更に、４０質量％以上のＮｉを含有
する接合層内のＢ化合物が接合体の機械的特性に大きな
影響を与えることを知見した。すなわち、Ｂ化合物は、
直径１μｍ以上の化合物の個数が接合層の断面内に、５
０μｍ当たり平均２個以下であれば接合部の強度に及ぼ
す影響が少なく、５０μｍあたり平均３個以上であれば
接合部の強度が著しく低下することがわかった。なお、
Ｂ化合物の個数とは、図１に示すように、Ｂ化合物５は
接合層４のほぼ中央に出現するので、接合体６の本体部
材１，２の間の接合層４を垂直に切断したときの接合断
面５０μｍ間に出現する個数のことである。また、Ｂ化
合物５の形状は必ずしも円形ではないので、図２（ａ）
〜（ｄ）に示すような種々の形状のものの、その最長部
分をもって直径ｄと定義するものである。

【００１３】次に、上述した４０質量％以上のニッケル
を含有する厚さ２．０ｍｍ以下の接合層における直径１
μｍ以上のＢ化合物が、５０μｍ当たり平均２個以下と
なる接合体を得るための、本発明に係る接合方法につい
て説明する。この接合方法において重要なのは、接合温
度と接合温度からの冷却速度であるという知見を得て、
本発明に至ったことである。

【００１４】すなわち、接合層内にＢ化合物を生成する
プロセスは２つあり、１つは接合温度で保持中、インサ
ート材が溶融している状態での晶出、もう１つは接合温
度での保持が終了後、冷却中における析出である。この
両プロセスでのＢ化合物生成を抑制するためには晶出に
影響する接合温度、析出に影響する冷却速度を適切にコ
ントロールする必要がある。そこで、本発明では、母材
特性も鑑みながらＢ化合物生成を抑制できる条件が、接
合温度はインサート材の液相線温度より４０℃以上高い
温度〜１３００℃以下の温度範囲、冷却速度が前記接合
温度から５００℃まで１℃／分〜１００℃／分であり、
かつ５００℃から１５０℃まで２℃／分以上という知見
を得て、本発明に至ったものである。以下に、これらの
限定理由を詳細に説明する。

【００１５】接合を行う温度（接合温度）はインサート
材の液相線温度よりも４０℃高い温度〜１３００℃以下
の温度範囲に設定することによって、良好な接合体が得
られる。接合時の加熱温度がインサート材の液相線温度
より４０℃未満の低温である場合、接合層内にＢ化合物
を晶出する。この晶出するＢ化合物は直径１μｍ以上と
粗大かつ個数も多いため、接合部に負荷が作用した際に
破壊の起点となるため、接合部が低強度になる。逆に１
３００℃を超えると母材への熱影響が生じ、母材の靱性
が低下するため、接合体としては好ましくない。また、
Ｃｒ：１０．０〜１５．０質量％、Ｎｉ：２．５〜６．
５質量％の鉄基合金を母材に用いる場合、接合時の加熱
温度が１０５０℃以上であれば、インサート材のぬれ性
が改善されて接合部の欠陥が減少するため、良好な接合
特性が得られる。さらに接合時の加熱温度が１１００℃
〜１２００℃の温度範囲の場合は、接合部の強度が母材
と同等以上の強度になるので、特に接合体として望まし
い。

【００１６】また、使用可能なインサート材としては、
Ｎｉを６０質量％以上含んでいる必要があり、例えば表
１に示すＪＩＳ規格のＮｉインサート材（ＪＩＳＺ３
２６５）、および表２に示すＪＩＳ規格の自溶合金（Ｊ
ＩＳＺ８３０３）の全てを使用することができる。Ｎ
ｉが６０質量％以下のＮｉ基合金を用いる場合、インサ
ート材溶融時におけるＦｅ基合金母材が溶解することに
よって接合層のＮｉ濃度が低下し、接合層のＮｉ濃度が
４０質量％未満になると靱性の低下が懸念される。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】上記加熱温度で接合後、室温まで冷却し、
接合工程が終了するが、このときの冷却速度が接合部、
母材の強度特性に大きな影響を与える。５００℃までの
冷却速度が１℃／分〜１００℃／分、かつ５００℃から
１５０℃までの冷却速度が２℃／分以上で良好な結果を
得ることができる。５００℃までの冷却速度が１００℃
／分以上であれば、冷却速度が速すぎるために部材内に
温度差がつきやすく、熱応力によって接合部に割れが発
生する。また、５００℃までの冷却速度が１℃／分以下
である場合、もしくは５００℃から１５０℃までの冷却
速度が２℃／分未満の場合にはＢ化合物が接合層に析出
する。このＢ化合物は直径が１μｍ未満と小さいもの
の、個数が多く、接合層５０μｍあたり２個以上とな
る。その結果、接合部に負荷が作用した際にはこれらＢ
化合物が破壊の起点となるため、接合部の強度が低下す
る。

【００２０】ところで、接合体を構成する鉄基合金部材
の組成としては特に限定されるものではなく、表３に化
学成分を例示するような、極く一般的に用いられる接合
体素材であればよい。

【表３】

【００２１】なお、Ｃｒ：１０．０〜１５．０質量％、
Ｎｉ：２．５〜６．５質量％の鉄基合金、もしくはＣ
ｒ：０．７５〜１．１０質量％、Ｍｏ：０．１５〜０．
２５質量％の場合には、４０質量％以上のＮｉを含有す
る接合層を有することによって特に優れた衝撃特性が得
られるので、特に好適な接合体が得られる。

【００２２】また、Ｃｒ，Ｓｉは、周知のとおり、イン
サート材の融点を降下させると共に、鉄基合金製の部材
とのぬれ性を改善させる役割を果たすものである。した
がって、鉄基合金製の部材同士を上記温度範囲内の加熱
温度で接合して、部材同士の接合における欠陥の発生を
防止するためには、インサート材中のＣｒ，Ｓｉの何れ
か一方、もしくは両方が含有されていることが好まし
い。最も好ましいインサート材としては、例えばＮｉ：
６０質量％以上、Ｂ：１．０質量％〜５．０質量％を含
有し、かつＣｒ：５．０質量％〜２０質量％とＳｉ：
１．０質量％〜１０質量％の何れか一方、もしくは両方
を含有するものである。

【００２３】ところで、Ｂが１．０質量％未満の場合は
インサート材の液相線温度が高い（約１３５０℃以上）
ので上記温度では接合することができず、逆に５．０質
量％を超える場合はＢが多すぎるために接合層中のＢ化
合物の個数が多くなり接合部の強度が得られない。Ｃ
ｒ，Ｓｉに関しては、含有量が上記範囲未満の場合には
液相線温度が高く（約１４３０℃）、また部材とのぬれ
性が悪いために接合層に欠陥が生じ易く、逆に含有量が
上記範囲の上限を超えている場合には接合層内にＢ化合
物を生成しやすく接合部の強度を得ることができない。

【００２４】また、インサート材としては、一般にアモ
ルファス箔が使用されるが、その形態は特に制限を受け
るものではなく、必要に応じて粉末、メッキ膜、溶射皮
膜等の形態を採ることができる。接合層の厚さは重石重
量や圧縮荷重で調整することができ、またスペーサ等を
利用して調節することもできる。また、インサート材を
大気中で加熱すると接合層内に酸化物が含まれ強度が低
下することになるので、インサート材は真空中もしくは
Ａｒ等の不活性ガス雰囲気やＮ２ガス雰囲気中で加熱す
るのが好ましい。さらに、インサート材の加熱時間は１
分間〜１８０分間の範囲が好ましく、この時間内であれ
ば界面での剥離を生じることがなく、また十分な寸法精
度を得ることができる。さらに、接合体の製造コスト、
母材に対する熱影響を考慮すると、加熱時間は５分間〜
６０分間がより好ましく、より高強度の接合部を有する
接合体を製造することができる。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例１を説明する。この例は下記
表４に示す化学組成の鉄基合金製のブロックと上記表１
中のＢＮｉ−２相当のインサート材とを用い、図３に示
すように鉄基合金製のブロック１とブロック２との間に
インサート材３を介し、このインサート材３を加熱溶融
して鉄基合金製のブロック同士１，２を接合し、接合層
の厚さと強度との関係を調査したものである。この時の
接合条件は加熱温度１１００℃で３０分間保持した。ま
た、このブロック１，２の接合に際しては、接合面間に
圧縮荷重を作用させることにより、もしくはスペーサに
より所定間隔の隙間を設けることによって、種々の厚さ
の接合層の接合体を製作した。その後、各接合体より引
張試験片を切り出して接合体の強度評価を行った。評価
結果を表５に示す。なお、引張試験片は平行部の直径が
６ｍｍ、長さ３２ｍｍであり、平行部の中央において、
負荷方向に対して接合面が垂直になるように加工してあ
る。また、接合部断面をＥＰＭＡを用いてライン分析
し、その分析結果から４０質量％以上のＮｉを含有する
接合層が形成されていることを確認した。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】上記表５によれば、本発明に係る接合温度
内であっても接合体の接合層の厚さが２．０ｍｍを超え
る場合には、接合部が低強度になっている。このことか
ら本発明では接合層の厚さを２．０ｍｍ以下とするもの
である。なお、より好ましい接合層の厚さは０．０１０
ｍｍ〜０．２００ｍｍであり、さらに好ましい接合層の
厚さは０．０２０ｍｍ〜０．１００ｍｍである。

【００２９】本発明の実施例２を説明する。この例は上
記実施例１と同様、上記表４に示す化学組成の鉄基合金
製のブロックと上記表１中のＢＮｉ−２相当のインサー
ト材とを用い、図３に示すように鉄基合金製のブロック
１とブロック２との間にインサート材３を介し、このイ
ンサート材３を加熱溶融して鉄基合金製のブロック同士
１，２を接合した。この実施例２においては、ブロック
同士の接合条件として、表６に示すように、インサート
材を加熱溶融させる温度およびその溶融温度での保持時
間を種々変更し、また接合温度から５００℃までの冷却
速度は１０〜５０℃／ｍｉｎとなるよう調節した。そし
て、製作した接合体を用いて次のごとき調査を行った。
なお、この実施例２の場合、４０質量％のＮｉを含有す
る接合層の厚さは全て０．０５ｍｍである。

【００３０】

【表６】

【００３１】接合体より引張試験片を切り出して接合体
の引張試験を行った。また、引張試験片を切り出した接
合体の残部からミクロ試験片を採取し、接合部の組織を
顕微鏡で観察すると共に、ＥＰＭＡにより分析した。さ
らにマイクロビッカース硬度計により、０．４９Ｎの荷
重で接合層中央部の硬度を測定した。なお、引張試験片
は平行部の直径が６ｍｍ、長さ３２ｍｍであり、平行部
の中央において負荷方向に対して接合面が垂直になるよ
うに加工してある。

【００３２】引張試験片の引張試験および接合部の組織
観察結果は上記表６に示すとおりである。上記表６によ
れば、接合するときの加熱温度が１０５０℃以上の本実
施例の場合、接合層内に１μｍ以上のＢ化合物が２個／
５０μｍ以下しか存在していないため、接合体の強度は
母材の強度と同等もしくはそれ以上になっている。特
に、接合温度が１１００℃以上の場合には、接合体の引
張試験であるにもかかわらず、母材部で破断している。
しかし、接合温度が１０５０℃未満の場合には、接合層
内に直径１μｍ以上のＢ化合物が３個／５０μｍ以上残
っているため、接合体は接合部で破断している。このよ
うに接合体が接合部で破断するのは、接合部が低強度、
もしくは高強度であっても伸びが得られず脆くなってい
るためであると考えられる。また、上記表６によれば、
接合層内におけるＢ化合物の析出特性、強度特性は加熱
温度での保持時間の長短に殆ど影響されず、加熱温度で
決まることがわかる。

【００３３】本発明の実施例３を説明する。この例は上
記表４に示す組成の鉄基合金を、上記表１中のＢＮｉ−
２相当のインサート材である、２０μｍ厚さの４枚のア
モルファス箔を用いて接合したもので、図４に示すよう
に、空洞部７を有するブロック１と相手のブロック２と
を接合した後、空胴部分の高さ変化を接合前後で比較し
たものである。より詳しくは、加熱温度１１９０℃にて
接合を行い、接合時には１ＭＰａの面圧になるように荷
重を負荷した。このとき接合時の保持時間を種々変化さ
せ、保持時間に対する接合前後の変形量を調べたもので
ある。なお、接合前後の変形量は接合前のブロック１の
空胴部分の高さをａ０とし、接合後の空間部分の高さを
ａとしたとき、[[ａ０+インサート材厚さ（０．０２×
４＝０．０８ｍｍ）]−ａ]で定義し、ノギスにて測定
し、合計５回測定した平均値を用いている。

【００３４】そして、試験後に接合層の断面を鏡面研磨
しＥＰＭＡにより分析した結果、接合後における４０質
量％以上のＮｉを含有する接合層の厚さはすべて０．０
３ｍｍ〜０．０６ｍｍの範囲であった。また、接合時に
おける加熱温度での保持時間と接合前後の変形量は、下
記表７に示すとおりであった。

【００３５】

【表７】

【００３６】上記表７中において、接合のための保持時
間があまりにも短い０．５分、０．７５分の場合には接
合後の寸法測定時に接合部が剥離してしまい、接合後の
寸法測定ができなかった。このように接合部が剥離して
しまうのは、接合界面における反応が不十分であり、界
面強度が弱かったことが原因であると想定される。

【００３７】また、保持時間が長い２４０分、３００
分、３６０分の場合には母材が変形し、接合後の変形量
が大きかった。一方、保持時間が適切である１分〜１８
０分の場合は、界面に剥離が生じておらず、また接合後
の変形量も少ないために、本方法によって優れた寸法精
度で接合体を作製することができる。ここで、保持時間
が長い場合には接合体の製造コストが高くなる欠点があ
り、逆に保持時間が短い場合には大型の接合体を作製す
る場合の接合面内の温度差によって、接合部が低強度に
なる可能性があるので、接合のための時間としては５分
〜６０分が好ましい。

【００３８】本発明の実施例４を説明する。この例は下
記表８に示す組成の鉄基合金を用いると共に、表１中の
ＢＮｉ−２相当のインサート材を用い、加熱溶融による
接合によって接合条件を決定した例である。この場合に
は下記表９に示すように、インサート材を加熱溶融させ
る温度およびその温度での保持時間を種々変更して接合
体を製造したものである。そして、引張試験片の切り出
し残部からミクロ試験片を採取して接合部の組織を顕微
鏡で観察し、ＥＰＭＡにより分析した。なお、接合温度
から５００℃までの冷却速度は１０〜５０℃／ｍｉｎと
なるように調節した。また、引張試験方法は上記実施例
１の場合と同じである。なお、４０質量％のＮｉを含有
する接合層の厚さは全て０．０８ｍｍである。下記表９
に引張試験片および接合部の組織観察結果を示す。

【００３９】

【表８】

【００４０】

【表９】

【００４１】表９によれば、部材同士を接合するときの
加熱温度が１０４０℃以上の場合には、接合層内に直径
１μｍ以上のＢ化合物が５０μｍ当たり２個以上存在せ
ず、接合部の強度は母材と同等以上の強度になってい
る。さらに、この接合体の接合層内におけるＢ化合物の
生成特性および強度特性は加熱温度での保持時間の長短
に殆ど影響されず、加熱温度によって決まることが分か
る。一方、接合するときの加熱温度が１０４０℃未満の
場合には、接合層内に１μｍ以上のＢ化合物が５０μｍ
当たり３個以上残っているので、この接合層は高硬度に
なっている。そのため、低強度であるが、上記の場合と
同様、この接合層の組織特性および強度特性は接合時に
おける加熱温度での保持時間には影響されず、加熱温度
によって決まるものである。

【００４２】本発明の実施例５を説明する。この例は上
記表８に示す組成の鉄基合金を用い、表１０に示す組成
のインサート材を介し加熱溶融して接合する方法につい
て検討した。その際、表１１に示すような接合温度・接
合時間で接合体を製造したものである。接合後、母材の
調質のため７００℃にて焼戻しを行った後、実施例１と
同様の引張試験片を切り出し、引張試験に供するととも
に、残部より切り出した接合部断面を樹脂に埋め込み
後、鏡面研磨し、ＥＰＭＡ分析を行った。

【００４３】

【表１０】

【００４４】

【表１１】

【００４５】表１１によれば、部材同士の接合温度が１
２００℃以上であれば、接合層内に１μｍ以上のＢ化合
物が５０μｍ当たり２個以上存在せず、高い接合体の強
度が得られる。一方、接合温度が１１９０℃未満の場合
には接合層内のＢ化合物が５０μｍ当たり３個以上存在
するため、接合体の強度は低い。

【００４６】本発明の実施例６を説明する。この例は上
記表８に示す組成の鉄基合金を用い、表１０に示す組成
のインサート材を介し加熱溶融して接合する方法につい
て検討した。その際、表１２に示すような接合温度・時
間にて接合し、さらに表１２に示す各冷却速度にて冷却
した。なお、冷却速度の調節は冷却時の冷却ガスの圧力
を調節、もしくはヒータにて加熱しながら冷却すること
によって行っている。なお、接合温度から５００℃まで
間において冷却速度は常に一定にならないが、ここで用
いているのは接合温度から５００℃の温度差を冷却に要
する時間で割ることによって求めた平均の冷却速度であ
る。接合後、実施例５と同様に母材調質のための焼戻し
を行い、その後、接合体より引張試験片を切り出し引張
試験に供すると共に、残部より採取した接合体を鏡面に
研磨し、ＥＰＭＡによって接合層内のＢ化合物を分析し
た。結果を表１２に示す。

【００４７】

【表１２】

【００４８】表１２に示すように、接合温度がインサー
ト材の液相線温度より４０℃未満の温度である１１７０
℃、１１８０℃である場合には、保持時間に関わらず接
合層内にＢ化合物が生成しているため、接合体は低強度
である。本Ｂ化合物はインサート材が溶融している間に
晶出したものと推測される。それに対し、接合温度がイ
ンサート材の液相線温度より４０℃以上高い温度である
１２００℃、１２３０℃、１２５０℃の場合、接合温度
から５００℃までの冷却速度が１℃／分以上１００℃／
分以下であり、かつ５００℃から１５０℃までの冷却速
度が２℃／分以上の場合には接合層５０μｍあたりのＢ
化合物が２個以下であり、接合体の強度が高い。そして
接合温度から５００℃までの冷却速度が１００℃／分以
上の場合には接合部にクラックが発生したため、引張試
験片を切り出すことができなかった。ただし、健全部よ
り切り出した接合層には５０μｍあたり２個以下のＢ化
合物しか見られない。さらに５００℃までの冷却速度が
１℃／分未満、および５００℃から１５０℃までの冷却
速度が２℃／分未満の場合には接合層５０μｍ当たりの
Ｂ化合物数が２個以上であり接合体の強度が低い。接合
層内のＢ化合物は接合温度からの冷却中に析出したもの
と思われる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鉄基
合金部材同士の接合体は、接合層の強度が母材である鉄
基合金部材と同程度の高い強度を有するので、高強度を
要求される用途に対して安心して適用することができ
る。

【００５０】また、本発明に係る鉄基合金部材同士の接
合方法によれば、接合層の強度を母材である鉄基合金部
材と同程度にまで高いものとすることができ、高い強度
を有する接合体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接合層におけるボロン化合物個数の計数の説明
図である。

【図２】ボロン化合物の直径を定義するための説明図で
あって、ａは化合物が円形、ｂは楕円、ｃは滴形、ｄは
角形の場合である。

【図３】本発明に係る接合体の展開斜視図である。

【図４】本発明に係る別の接合体の説明図であって、ａ
は展開斜視図、ｂは斜視図である。

【符号の説明】

１，２：鉄基合金部材３：インサート材
４：接合層５：ボロン化合物６：接合体
７：空洞部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 101:06 Ｂ２３Ｋ 101:06 103:04 103:04 (72)発明者仲山善裕兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者飯塚晃一朗兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内Ｆターム(参考） 4E067 AA02 AB05 AD02 BA00 DC06 DC07 EC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つ以上の鉄基合金製の部材を拡散接合
してなる接合体であって、これら部材の接合部に、ニッ
ケル含有量が４０質量％以上、厚さが２．０ｍｍ以下、
かつ断面内における直径１μｍ以上のボロン化合物の個
数が５０μｍ当たり平均２個以下の接合層を有すること
を特徴とする鉄基合金部材同士の接合体。
【請求項２】鉄基合金部材が石油精製、化学工業用配
管である請求項１に記載の鉄基合金部材同士の接合体。
【請求項３】鉄基合金製の部材同士の間にボロンを含
みかつＮｉを６０質量％以上含むニッケル基合金からな
るインサート材を介装し、インサート材の液相線温度よ
り４０℃以上高い温度〜１３００℃以下の温度範囲で１
分間〜１８０分間加熱してこのインサート材を溶融させ
た後、１℃／分〜１００℃／分の冷却速度で５００℃ま
で冷却し、その後２℃／分以上の冷却速度で１５０℃ま
で冷却することによって、鉄基合金製の部材同士の間に
ニッケル含有量が４０質量％以上、厚さが２．０ｍｍ以
下、かつ断面内における直径１μｍ以上のボロン化合物
の個数が５０μｍ当たり平均２個以下の接合層を形成し
てなることを特徴とする鉄基合金部材同士の接合方法。