JP2525055B2 - 複合材料及びその製造方法 - Google Patents
複合材料及びその製造方法Info
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- JP2525055B2 JP2525055B2 JP1206608A JP20660889A JP2525055B2 JP 2525055 B2 JP2525055 B2 JP 2525055B2 JP 1206608 A JP1206608 A JP 1206608A JP 20660889 A JP20660889 A JP 20660889A JP 2525055 B2 JP2525055 B2 JP 2525055B2
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は、成形後実質的に減少した欠陥発生率を有
する複合材料及びその製造方法に関する。複合材料は、
少なくとも普通炭素鋼の１層、少なくともステンレス鋼
の１層、これらの層間の0.5％以上のシリコンを含有す
る鋼の１層からなる。
する複合材料及びその製造方法に関する。複合材料は、
少なくとも普通炭素鋼の１層、少なくともステンレス鋼
の１層、これらの層間の0.5％以上のシリコンを含有す
る鋼の１層からなる。
先行技術の説明 圧力接合複合部材は種々の用途に使用される。料理器
具は普通炭素鋼とステンレス鋼から成る複合材料から絞
り加工される。普通炭素鋼はステンレス鋼よりも優れた
熱伝導体である。一方、ステンレス鋼はより優れた外観
を有し、種々の汚染物質に対して不銹性がある。それ
故、各々の金属の長所を兼備するので、２種の金属の複
合は最も好ましい。
具は普通炭素鋼とステンレス鋼から成る複合材料から絞
り加工される。普通炭素鋼はステンレス鋼よりも優れた
熱伝導体である。一方、ステンレス鋼はより優れた外観
を有し、種々の汚染物質に対して不銹性がある。それ
故、各々の金属の長所を兼備するので、２種の金属の複
合は最も好ましい。
圧力接合した前記種類の複合材料から製造した深絞り
物品は、絞り加工中及び後形跡となる表面欠陥が表われ
る。これらの欠陥は、バフ研摩又は研削のような方法に
より満足に除去することのできないので非常に有害であ
るオレンジピール表面、波状又はしわ状表面及び表面き
裂を包含する。
物品は、絞り加工中及び後形跡となる表面欠陥が表われ
る。これらの欠陥は、バフ研摩又は研削のような方法に
より満足に除去することのできないので非常に有害であ
るオレンジピール表面、波状又はしわ状表面及び表面き
裂を包含する。
このような複合材料の製造において欠陥の回避に関す
る改良が、チタン又はニオビウムのような炭化物生成元
素を適当量添加した普通炭素鋼を使用することによって
なされるということが例えば米国特許NO3,693,242及び
米国特許NO3,956,809から知られている。欠陥の発生
は、普通炭素鋼からそれに直接的に隣接するステンレス
鋼層の部分へ炭素が移動することによって促進されると
前記特許において仮定されている。前記特許は、炭素の
移動は炭素勾配の反対方向に、すなわち低炭素含有量の
材料から高炭素含有量の材料に生ずるという言説を記載
している。炭素の移動方向はより低い自由エネルギー状
態が達成されることに依存し、濃度勾配に厳格に依存し
ない。当業者は、前述の２つの特許にアプローチし、強
力な炭化物生成元素を適当量含有するように変更した組
成を有する普通炭素鋼を使用することにより、普通炭素
鋼に存在する炭素は、鉄中に固溶体としての存在よりも
むしろ、相対的に移動のためにより有利な、析出物の形
として存在する傾向にあることを理解しよう。当業者
は、もし前記した適当量の炭化物生成元素を含有する特
定の変更した組成を有する普通炭素鋼の使用の助けをか
りる必要がないならば、得られる利点があるということ
を評価しよう。鋼種がより一般的に多くの量入手可能で
あり、更に、もし前記の種類の複合物品の製造が必要で
ないならば、他の用途に転換することが可能である通常
の普通炭素鋼を普通鋼層として使用することができるこ
とは有益である。
る改良が、チタン又はニオビウムのような炭化物生成元
素を適当量添加した普通炭素鋼を使用することによって
なされるということが例えば米国特許NO3,693,242及び
米国特許NO3,956,809から知られている。欠陥の発生
は、普通炭素鋼からそれに直接的に隣接するステンレス
鋼層の部分へ炭素が移動することによって促進されると
前記特許において仮定されている。前記特許は、炭素の
移動は炭素勾配の反対方向に、すなわち低炭素含有量の
材料から高炭素含有量の材料に生ずるという言説を記載
している。炭素の移動方向はより低い自由エネルギー状
態が達成されることに依存し、濃度勾配に厳格に依存し
ない。当業者は、前述の２つの特許にアプローチし、強
力な炭化物生成元素を適当量含有するように変更した組
成を有する普通炭素鋼を使用することにより、普通炭素
鋼に存在する炭素は、鉄中に固溶体としての存在よりも
むしろ、相対的に移動のためにより有利な、析出物の形
として存在する傾向にあることを理解しよう。当業者
は、もし前記した適当量の炭化物生成元素を含有する特
定の変更した組成を有する普通炭素鋼の使用の助けをか
りる必要がないならば、得られる利点があるということ
を評価しよう。鋼種がより一般的に多くの量入手可能で
あり、更に、もし前記の種類の複合物品の製造が必要で
ないならば、他の用途に転換することが可能である通常
の普通炭素鋼を普通鋼層として使用することができるこ
とは有益である。
特殊鋼製品製造業において種々の型又はグレードの無
方向性又は粒子配向性の珪素を含有する電気鋼を製造す
ること及びこれらの鋼は通常厚さ0.018〜0.39cm（0.007
〜0.15インチ）の厚さを有する鋼帯の形で製造されるこ
とが知られている。これらの鋼は0.5％を超える珪素
を、一般に３％程度珪素の範ちゅうで含有する。更に、
電気鋼において、炭素は一般的に望ましい電気的性質に
とり有害であり、従ってこの種の鋼は約0.03％又はそれ
以下の目標炭素含有量で製造されるということはよく知
られている。更に、高品質の粒子配向性珪素鋼の製造方
法は、工程中に、高品質の電気鋼として売買することが
できないが、この発明の実施における使用に十分満足す
る適当な低炭素含有量の平らに圧延された珪素含有鋼が
一定量必ず生産される、連続する冷間圧延及び焼鈍を包
含する複雑で、厳格で多段工程からなる。
方向性又は粒子配向性の珪素を含有する電気鋼を製造す
ること及びこれらの鋼は通常厚さ0.018〜0.39cm（0.007
〜0.15インチ）の厚さを有する鋼帯の形で製造されるこ
とが知られている。これらの鋼は0.5％を超える珪素
を、一般に３％程度珪素の範ちゅうで含有する。更に、
電気鋼において、炭素は一般的に望ましい電気的性質に
とり有害であり、従ってこの種の鋼は約0.03％又はそれ
以下の目標炭素含有量で製造されるということはよく知
られている。更に、高品質の粒子配向性珪素鋼の製造方
法は、工程中に、高品質の電気鋼として売買することが
できないが、この発明の実施における使用に十分満足す
る適当な低炭素含有量の平らに圧延された珪素含有鋼が
一定量必ず生産される、連続する冷間圧延及び焼鈍を包
含する複雑で、厳格で多段工程からなる。
一般に、前記種類の複合製品におけるクラッドのため
又は他の目的のためのAISI304型ステンレス鋼（JISSUS3
04型スレンレス鋼）の製造可能な特殊鋼製造業は、おそ
らくこの種の電気鋼の製造に従事している。
又は他の目的のためのAISI304型ステンレス鋼（JISSUS3
04型スレンレス鋼）の製造可能な特殊鋼製造業は、おそ
らくこの種の電気鋼の製造に従事している。
通常の操作工程が熱間圧延又はその後冷間圧延のよう
な圧力接合した複合材料の製造技術において知られてい
る。
な圧力接合した複合材料の製造技術において知られてい
る。
最初に、一般的に接合する材料の必要な層を含むサン
ドイッチ状のものを形成し、真空、不活性ガス又は水素
を使用した非酸化性又は還元性雰囲気中で種々の手段に
より加熱し、圧延設備、圧盤又は爆薬のような種々の手
段により圧力を加えて加工することが知られている。こ
のように成形した複合材料は、必要ならば980℃（1800゜
F）を超える焼鈍しながら、１又は複数工程で必要な厚
さに更に冷間圧延することが可能である。
ドイッチ状のものを形成し、真空、不活性ガス又は水素
を使用した非酸化性又は還元性雰囲気中で種々の手段に
より加熱し、圧延設備、圧盤又は爆薬のような種々の手
段により圧力を加えて加工することが知られている。こ
のように成形した複合材料は、必要ならば980℃（1800゜
F）を超える焼鈍しながら、１又は複数工程で必要な厚
さに更に冷間圧延することが可能である。
先行技術は更にTransaction of the AIME,1949,vol18
0,p430-438における、オーステナイトにおける炭素の拡
散に関するＬ、S.Darkenの論文に記載されている。この
論文は、炭素が低炭素含有量の第１の材料から境界を横
切って高炭素含有量の第２の材料へ拡散することが可能
であるという現象の存在を確証するデータを示してい
る。更に、その論文は、炭素が導入されるのを避けるこ
とを望む層に隣接する層として珪素を含有する鋼を選択
することを明白でなくするデータを記載している。より
詳細には、その論文は、0.05％珪素及び0.45％全炭素量
を含有する層に隣接して配置された3.8％珪素及び0.49
％全炭素量を含有する層は、加熱し、拡散させた後、後
者において0.315％炭素及び前者において0.566％を含有
する界面を有するようになることを示すデータを記載す
る。これは、たとえ、より低い活性の鋼がより高い炭素
量を含有していたとしても、より低い活性の鋼に入るた
めにより高い活性を有する鋼から炭素が離れることを示
す。このより高い活性はより高い珪素含有量によって生
じる。
0,p430-438における、オーステナイトにおける炭素の拡
散に関するＬ、S.Darkenの論文に記載されている。この
論文は、炭素が低炭素含有量の第１の材料から境界を横
切って高炭素含有量の第２の材料へ拡散することが可能
であるという現象の存在を確証するデータを示してい
る。更に、その論文は、炭素が導入されるのを避けるこ
とを望む層に隣接する層として珪素を含有する鋼を選択
することを明白でなくするデータを記載している。より
詳細には、その論文は、0.05％珪素及び0.45％全炭素量
を含有する層に隣接して配置された3.8％珪素及び0.49
％全炭素量を含有する層は、加熱し、拡散させた後、後
者において0.315％炭素及び前者において0.566％を含有
する界面を有するようになることを示すデータを記載す
る。これは、たとえ、より低い活性の鋼がより高い炭素
量を含有していたとしても、より低い活性の鋼に入るた
めにより高い活性を有する鋼から炭素が離れることを示
す。このより高い活性はより高い珪素含有量によって生
じる。
この発明以前、従来技術は普通炭素鋼の層とAISI304
のようなオーステナイトステンレス鋼の層との間に相対
的に薄い珪素鋼中間層を用いることにより生じることを
当業者にとり明らかにせず、まして、チタン及びニオビ
ウムのような炭化物生成元素を添加することにより普通
炭素鋼の組成を変更することなしに、このような中間層
を使用することはオレンジピール及び他の欠陥を排除す
る方法をもたらさない。
のようなオーステナイトステンレス鋼の層との間に相対
的に薄い珪素鋼中間層を用いることにより生じることを
当業者にとり明らかにせず、まして、チタン及びニオビ
ウムのような炭化物生成元素を添加することにより普通
炭素鋼の組成を変更することなしに、このような中間層
を使用することはオレンジピール及び他の欠陥を排除す
る方法をもたらさない。
この発明の概要 成形後実質的に減少した欠陥発生率を有する複合材料
を製造するために、少なくとも１つの普通炭素鋼の層及
び該層とステンレス鋼の層との間の珪素鋼の中間層を有
する複合材が製造される。
を製造するために、少なくとも１つの普通炭素鋼の層及
び該層とステンレス鋼の層との間の珪素鋼の中間層を有
する複合材が製造される。
この発明の完全な理解は、添付図面に関連させて前述
の及び以下の説明から得られよう。
の及び以下の説明から得られよう。
望ましい実施例の説明 図面に示すように、この発明の望ましい１実施例は、
普通炭素鋼の中心層２を有し、ステンレス鋼の層４及び
６で外側からクラッドされ、外層４及び６と中心層２の
間に位置する珪素鋼の付加的な薄い中間層でクラッドさ
れた複合材料からなる。
普通炭素鋼の中心層２を有し、ステンレス鋼の層４及び
６で外側からクラッドされ、外層４及び６と中心層２の
間に位置する珪素鋼の付加的な薄い中間層でクラッドさ
れた複合材料からなる。
当業者は、適当な板材及びスラブ材から適当な素材を
いかにして製造するかについての知識を必要としない。
そして、その素材はその後加熱され最終製品に成形する
ために絞り加工を可能とする板材の必要な厚さに圧延す
ることによって適切に接合されうる。既知の工程は、一
般的に接合を形成するための870℃（1600゜F）を超える
温度での熱間圧延、冷間圧延及び980℃（1800゜F）を超
える温度での冷延複合材の焼鈍を包含し、0.2％のオフ
セット（Offset）において3,600kg/cm2（50,000lb/i
n2）未満の降伏強度を有する複合材が得られる。複合材
料は、ステンレス鋼層が炭化物で実質的に富化されない
珪素鋼層に隣接する層の部分を有する材料であり、望ま
しくは、圧延複合材の複合炭素鋼層はASTM結晶粒径３又
はより微細な結晶粒径を示す。なお、ASTM結晶粒径は、
ASTMのE112に規定された方法によるものであり、 平方インチ当たりの粒子の数×100＝2n-1 のときのｎがASTM結晶粒径である。
いかにして製造するかについての知識を必要としない。
そして、その素材はその後加熱され最終製品に成形する
ために絞り加工を可能とする板材の必要な厚さに圧延す
ることによって適切に接合されうる。既知の工程は、一
般的に接合を形成するための870℃（1600゜F）を超える
温度での熱間圧延、冷間圧延及び980℃（1800゜F）を超
える温度での冷延複合材の焼鈍を包含し、0.2％のオフ
セット（Offset）において3,600kg/cm2（50,000lb/i
n2）未満の降伏強度を有する複合材が得られる。複合材
料は、ステンレス鋼層が炭化物で実質的に富化されない
珪素鋼層に隣接する層の部分を有する材料であり、望ま
しくは、圧延複合材の複合炭素鋼層はASTM結晶粒径３又
はより微細な結晶粒径を示す。なお、ASTM結晶粒径は、
ASTMのE112に規定された方法によるものであり、 平方インチ当たりの粒子の数×100＝2n-1 のときのｎがASTM結晶粒径である。
１実施例として、中心層２が8.26（3.25インチ）の厚
さのAISI1006型の普通鋼（化学組成は、C:0.08％以下、
Mn:0.25-0.40％、P:0.040以下、S:0.050以下、Fe:残部
である）であり、層４及び６は2.3cm（0.9）インチの厚
さを有するAISI304型のオーステナイトステンレス鋼で
あり、中間層８及び10は各々0.23mm（0.009インチ）の
厚さを有し、約3.25％珪素を含有する低炭素鋼SX-11の
ような珪素含有電気鋼から製造される素材が製られう
る。
さのAISI1006型の普通鋼（化学組成は、C:0.08％以下、
Mn:0.25-0.40％、P:0.040以下、S:0.050以下、Fe:残部
である）であり、層４及び６は2.3cm（0.9）インチの厚
さを有するAISI304型のオーステナイトステンレス鋼で
あり、中間層８及び10は各々0.23mm（0.009インチ）の
厚さを有し、約3.25％珪素を含有する低炭素鋼SX-11の
ような珪素含有電気鋼から製造される素材が製られう
る。
種々の層を構成する種々の材料の組成及び厚さは限度
内で変更し得る。ステンレス鋼と珪素鋼は普通炭素鋼と
比較して相対的に高価であるので、必要な結果が確保で
きればこれらの層の厚さを制限する動機がある。珪素鋼
の層の厚さは素材の厚さの25％又はそれ以下をなし、珪
素を含有する鋼は0.5％を超える珪素を含有する。もし
0.5％未満の珪素が使用されるならば、活性は芯の炭素
鋼と同様になる。4.5％珪素の上限は成形性及び接合性
に依存する。一方、層2-10の組成はかなり変更されうる
が、適切な成形性を示す複合材を得る要件といつも一致
する。クラッド層４及び６は、一般的にクロム−ニッケ
ル又はクロム−ニッケル−マンガン系オーステナイトス
テンレス鋼である。クラッド製品はフエライト系ステン
レス鋼を含むが、炭素の移動はこのような素材で生じな
い。チタン及びニオビウムのような炭化物生成元素の添
加により変更されない組成の普通炭素鋼の相対的に厚い
中心層２を有することは特に有利であり、中間層８及び
10の使用により、炭素の移動により生じる絞り加工又は
他の成形方法における欠陥及び困難さを阻止することが
可能であるということが発見されている。
内で変更し得る。ステンレス鋼と珪素鋼は普通炭素鋼と
比較して相対的に高価であるので、必要な結果が確保で
きればこれらの層の厚さを制限する動機がある。珪素鋼
の層の厚さは素材の厚さの25％又はそれ以下をなし、珪
素を含有する鋼は0.5％を超える珪素を含有する。もし
0.5％未満の珪素が使用されるならば、活性は芯の炭素
鋼と同様になる。4.5％珪素の上限は成形性及び接合性
に依存する。一方、層2-10の組成はかなり変更されうる
が、適切な成形性を示す複合材を得る要件といつも一致
する。クラッド層４及び６は、一般的にクロム−ニッケ
ル又はクロム−ニッケル−マンガン系オーステナイトス
テンレス鋼である。クラッド製品はフエライト系ステン
レス鋼を含むが、炭素の移動はこのような素材で生じな
い。チタン及びニオビウムのような炭化物生成元素の添
加により変更されない組成の普通炭素鋼の相対的に厚い
中心層２を有することは特に有利であり、中間層８及び
10の使用により、炭素の移動により生じる絞り加工又は
他の成形方法における欠陥及び困難さを阻止することが
可能であるということが発見されている。
私は私の発明のある実施例を示し記載したが、私はそ
の精神及び範囲から逸脱しない範囲内でいかなる変更又
は修正をも包含することを意図する。
の精神及び範囲から逸脱しない範囲内でいかなる変更又
は修正をも包含することを意図する。
第１図はこの発明の複合材料の１実施例の断面図を示
す。
す。
Claims (10)
- 【請求項１】少なくとも普通炭素鋼の中心層と少なくと
も１つのステンレス鋼の外層とから構成された絞り加工
複合物品の製造方法であって普通炭素鋼の中心層とステ
ンレス鋼の外層の間に、0.5重量％を超える珪素を含有
しかつ物品全体の厚さの25％未満の厚さを有する鋼の層
を含有する物品を形成し、その間に接合を形成させるよ
うに870℃（1600゜F）を超える温度でこの物品を熱間圧
延して複合材を形成し、この複合材を冷間圧延複合材を
980℃（1800゜F）を超える温度で焼鈍し、この複合材は
0.2％のオフセット（Offset）において3,600kg/cm2（5
0,000lb/in2）未満の降伏強度を示すものである各工程
を含む複合製品の製造方法。 - 【請求項２】普通鋼がAISI1006型の鋼である特許請求の
範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】ステンレス鋼がクロム−ニッケル又はクロ
ム−ニッケル−マンガン系オーステナイトステンレス鋼
である特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項４】ステンレス鋼がAISI304型のステンレス鋼
である特許請求の範囲第３項に記載の方法。 - 【請求項５】複合製品は、普通鋼の中心層と２つのステ
ンレス鋼の外層をもち、この外層と普通鋼の層との間に
中間層をもち、中間層は0.50重量％を超える珪素を含有
する鋼からなりかつ物品全体の厚さの25％以下の厚さを
有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 - 【請求項６】普通鋼の第１層と珪素鋼の第２層とステン
レス鋼の第３層とを含む圧力接合された複合材料であっ
て、 第３層は、第２層に隣接した境界面に沿って、実質的に
炭化物で富化されていない部分を有し、 第１層は、第２層を介して第３層と接合されており、 0.02％のオフセットにおいて、3,600kg/cm2（50,000lb/
in2）未満の降伏強度を示すことにより実証された実質
的な成形性を有するものであること特徴とする複合材
料。 - 【請求項７】第３の層がクロム−ニッケル又はクロム−
ニッケル−マンガン系オーステナイトステンレス鋼であ
る特許請求の範囲第６項に記載の複合材料。 - 【請求項８】第３の層がAISI304型のステンレス鋼であ
る特許請求の範囲第７項に記載の複合材料。 - 【請求項９】第１の層は、圧力接合後、ASTM結晶粒度３
又はそれより微細な結晶粒度を有することを特徴とする
特許請求の範囲第６項に記載の複合材料。 - 【請求項１０】普通鋼の第１の層は、珪素鋼の第４の層
と接合する界面に沿い実質的に炭化物で富化されない部
分を有するステンレス鋼の第５の層でかつ外層でもある
層に珪素鋼の第４の層を通して更に接合されていること
を特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の圧力接合複
合材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/233,687 US4906305A (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Method of making a composite drawn article |
| US233687 | 1994-04-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295842A JPH0295842A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2525055B2 true JP2525055B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=22878292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1206608A Expired - Lifetime JP2525055B2 (ja) | 1988-08-18 | 1989-08-09 | 複合材料及びその製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4906305A (ja) |
| EP (1) | EP0355046B1 (ja) |
| JP (1) | JP2525055B2 (ja) |
| KR (1) | KR0134193B1 (ja) |
| BR (1) | BR8903651A (ja) |
| DE (1) | DE68912683T2 (ja) |
| ES (1) | ES2049322T3 (ja) |
| MX (1) | MX165060B (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5000371A (en) * | 1987-08-24 | 1991-03-19 | Cooper Industries, Inc. | Method of producing a metallic interface |
| DE4137118A1 (de) * | 1991-11-12 | 1993-05-13 | Schaeffler Waelzlager Kg | Kaltband zur herstellung praezisions-tiefgezogener, einsatzgehaerteter bauteile, insbesondere waelzlager- und motorenteile |
| DE4141938A1 (de) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Emitec Emissionstechnologie | Plattiertes stahlblech |
| JP2729729B2 (ja) * | 1992-08-07 | 1998-03-18 | 八重洲無線株式会社 | ラスタースキャン方式バーコードリーダ |
| GB9316323D0 (en) * | 1993-08-06 | 1993-09-22 | Procter & Gamble | Cosmetic compositions |
| ATE281303T1 (de) * | 2000-01-26 | 2004-11-15 | Nippon Metal Ind | Verfahren zur herstellung eines metallbleches mit einer feinen verbundstruktur, und hergestelltes metallblech |
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