JP2724515B2 - 接合強度の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents
接合強度の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法Info
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- JP2724515B2 JP2724515B2 JP2275007A JP27500790A JP2724515B2 JP 2724515 B2 JP2724515 B2 JP 2724515B2 JP 2275007 A JP2275007 A JP 2275007A JP 27500790 A JP27500790 A JP 27500790A JP 2724515 B2 JP2724515 B2 JP 2724515B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
- B21B2001/383—Cladded or coated products
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- Metal Rolling (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は接合強度の優れたチタンおよびチタン合金の
爆着法による圧延クラッド鋼板の製造方法に係わり、特
に爆着後の熱延および熱処理条件に関する。
爆着法による圧延クラッド鋼板の製造方法に係わり、特
に爆着後の熱延および熱処理条件に関する。
〔従来の技術〕 チタンクラッド鋼板の製造方法には主として爆着法と
圧延法の２種類があり、前者の爆着後は爆着のままの状
態では、後者の圧延法に比べて接合強度が高いという利
点を有する。しかしながら、板厚を薄くする目的で熱間
圧延を施こすと接合強度が低下し、甚しい場合には圧延
法に比べて見劣りすることもあり、減厚による薄板化お
よび量産化に際しての大きな問題となっている。この原
因は熱延前の加熱時および熱延時等にチタンと鉄の接合
界面において金属間化合物および炭化チタンが生成・発
達し、界面の接合強度が低下することによるものである
と考えられている。
圧延法の２種類があり、前者の爆着後は爆着のままの状
態では、後者の圧延法に比べて接合強度が高いという利
点を有する。しかしながら、板厚を薄くする目的で熱間
圧延を施こすと接合強度が低下し、甚しい場合には圧延
法に比べて見劣りすることもあり、減厚による薄板化お
よび量産化に際しての大きな問題となっている。この原
因は熱延前の加熱時および熱延時等にチタンと鉄の接合
界面において金属間化合物および炭化チタンが生成・発
達し、界面の接合強度が低下することによるものである
と考えられている。
こうした問題は圧延法においても共通するものであっ
て、従来より種々の方策が提案されてきた。
て、従来より種々の方策が提案されてきた。
例えばチタンと鋼板との間にニッケル等の異種金属を
介在させる方法（特開昭55−5803号公報、特開昭60−18
205号公報）、あるいは特定の熱延条件、即ち熱延加熱
温度を800〜885℃、圧延終了温度700℃以上とする方法
（特開昭56−163005号公報）等の提案がある。
介在させる方法（特開昭55−5803号公報、特開昭60−18
205号公報）、あるいは特定の熱延条件、即ち熱延加熱
温度を800〜885℃、圧延終了温度700℃以上とする方法
（特開昭56−163005号公報）等の提案がある。
しかしながら、前者の提案の場合、Ni等の異種金属を
介在させることによって接合界面における炭化チタンの
形成は抑制できても、FeあるいはTiと異種金属間の化合
物の微量、極薄層の形成を抑制することは困難である。
また後者の提案の場合、接合界面におけるFeとTiの金属
間化合物等の生成を特に抑制するものでもなく、これら
の方法は、いずれも接合強度の劣化原因を未だ十分には
排除することができない。
介在させることによって接合界面における炭化チタンの
形成は抑制できても、FeあるいはTiと異種金属間の化合
物の微量、極薄層の形成を抑制することは困難である。
また後者の提案の場合、接合界面におけるFeとTiの金属
間化合物等の生成を特に抑制するものでもなく、これら
の方法は、いずれも接合強度の劣化原因を未だ十分には
排除することができない。
本発明は、このような接合強度の劣化原因となる金属
間化合物等の生成を抑制するため、熱延条件および熱処
理条件の影響について種々検討し、熱延工程での金属間
化合物等の生成を抑制し、引き続く冷却工程でこれらを
低減、消滅することが可能な熱処理条件を知見すること
によって構成するに至ったものである。
間化合物等の生成を抑制するため、熱延条件および熱処
理条件の影響について種々検討し、熱延工程での金属間
化合物等の生成を抑制し、引き続く冷却工程でこれらを
低減、消滅することが可能な熱処理条件を知見すること
によって構成するに至ったものである。
即ち、本発明の要旨とするところは、基材としての鋼
材と合わせ材としてのチタン材を爆着後、熱間圧延を施
こす、いわゆる爆着法による熱延クラッド鋼板の製造方
法において、爆着後の熱間圧延を900〜700℃の温度範囲
内で施こした後、50℃／分以上の冷却速度で600℃以下
の温度まで冷却し、次いで300〜580℃の温度範囲内に0.
5〜24時間加熱保持することを特徴とする接合強度の優
れたチタンクラッド鋼板の製造方法にある。
材と合わせ材としてのチタン材を爆着後、熱間圧延を施
こす、いわゆる爆着法による熱延クラッド鋼板の製造方
法において、爆着後の熱間圧延を900〜700℃の温度範囲
内で施こした後、50℃／分以上の冷却速度で600℃以下
の温度まで冷却し、次いで300〜580℃の温度範囲内に0.
5〜24時間加熱保持することを特徴とする接合強度の優
れたチタンクラッド鋼板の製造方法にある。
ここで基材としての鋼材の鋼種は特に限定されるもの
ではなく、普通鋼あるいはステンレス鋼等の高合金鋼等
いずれでも良いが、鋼成分、特に鋼表面層の鋼成分とし
ては先述の如き炭化チタンの生成を抑制する観点からＣ
（TiC等の安定な炭化物を形成していない炭素）量の少
ないことが望ましい。この観点から、鋼基材として高炭
素鋼を用いる場合には、表面脱炭処理を施こすか、ある
いは純鉄板等を介在させて爆着することが望ましい。一
方、合わせ材としてのチタンの種類は特に制約されるも
のでなく、純チタンあるいは合金チタンのいずれも使用
できる。
ではなく、普通鋼あるいはステンレス鋼等の高合金鋼等
いずれでも良いが、鋼成分、特に鋼表面層の鋼成分とし
ては先述の如き炭化チタンの生成を抑制する観点からＣ
（TiC等の安定な炭化物を形成していない炭素）量の少
ないことが望ましい。この観点から、鋼基材として高炭
素鋼を用いる場合には、表面脱炭処理を施こすか、ある
いは純鉄板等を介在させて爆着することが望ましい。一
方、合わせ材としてのチタンの種類は特に制約されるも
のでなく、純チタンあるいは合金チタンのいずれも使用
できる。
かかる鋼基材およびチタン材を公知の方法で爆着した
後、減厚のための熱間圧延を施す。
後、減厚のための熱間圧延を施す。
ここで本発明においては900〜700℃の温度範囲内で速
やかに熱間圧延を施こした後、50℃／分以上の冷却速度
で600℃以下の温度まで冷却することを一つの特徴とす
る。この趣旨は金属間化合物の生成を可能な限り抑制
し、且つ鉄とチタン原子の相互拡散を図り易くすること
にある。即ち、熱延温度が900℃を超えると金属間化合
物の生成が著しくなり、一方700℃未満では接合界面で
の鉄とチタンの金属原子の相互拡散が起こりにくいため
未圧着部が生ずる恐れがあることによる。
やかに熱間圧延を施こした後、50℃／分以上の冷却速度
で600℃以下の温度まで冷却することを一つの特徴とす
る。この趣旨は金属間化合物の生成を可能な限り抑制
し、且つ鉄とチタン原子の相互拡散を図り易くすること
にある。即ち、熱延温度が900℃を超えると金属間化合
物の生成が著しくなり、一方700℃未満では接合界面で
の鉄とチタンの金属原子の相互拡散が起こりにくいため
未圧着部が生ずる恐れがあることによる。
また、熱延前の加熱温度および均熱時間は不必要に高
温および長時間保定とならないように注意すべきであ
り、この観点から急速加熱を施し易い熱源あるいは炉容
量とすることが好ましい。
温および長時間保定とならないように注意すべきであ
り、この観点から急速加熱を施し易い熱源あるいは炉容
量とすることが好ましい。
更に、熱間圧延後、600℃以下の温度に冷却するまで
の冷却速度が50℃／分未満では、接合界面において金属
間化合物が肥大化し接合強度を劣化する。冷却速度の上
限は特に限定されるものでないが、冷却速度が速くなる
と鋼基材等の成分によっては加工性が劣化するので用途
等に応じて適宜選定することが望ましい。600℃以下の
温度となるまで特定の冷却速度以上で冷却する理由は60
0℃を境いとして金属間化合物の生成挙動が異なり、600
℃以下の温度で金属間化合物は逆に衰退、消滅する特異
な傾向があることを見い出したことによるもので、600
℃以下の温度での冷却速度は特に速くする必要がなく自
然放冷でよい。
の冷却速度が50℃／分未満では、接合界面において金属
間化合物が肥大化し接合強度を劣化する。冷却速度の上
限は特に限定されるものでないが、冷却速度が速くなる
と鋼基材等の成分によっては加工性が劣化するので用途
等に応じて適宜選定することが望ましい。600℃以下の
温度となるまで特定の冷却速度以上で冷却する理由は60
0℃を境いとして金属間化合物の生成挙動が異なり、600
℃以下の温度で金属間化合物は逆に衰退、消滅する特異
な傾向があることを見い出したことによるもので、600
℃以下の温度での冷却速度は特に速くする必要がなく自
然放冷でよい。
本発明の他の重要な特徴は、かかる条件で冷却した
後、300〜580℃の温度範囲に0.5時間以上加熱保持する
ことにある。この加熱保持には２つの方法があり、一つ
は600℃以下の温度まで50℃／分以上の冷却速度で冷却
後、更に室温まで自然放冷等で冷却した後再加熱して加
熱保持する方法、他は600℃から室温への冷却途中にお
いて加熱保持する方法、換言すると段付け冷却処理する
方法がある。
後、300〜580℃の温度範囲に0.5時間以上加熱保持する
ことにある。この加熱保持には２つの方法があり、一つ
は600℃以下の温度まで50℃／分以上の冷却速度で冷却
後、更に室温まで自然放冷等で冷却した後再加熱して加
熱保持する方法、他は600℃から室温への冷却途中にお
いて加熱保持する方法、換言すると段付け冷却処理する
方法がある。
このような加熱保持処理は本発明の極めて重要な構成
要件であって、これは次のような知見に基づく。即ち、
接合界面の透過電子顕微鏡観察の結果、接合強度の主た
る阻害因子は界面に生成した厚さが数百Å程度の金属間
化合物（Ti2Fe,TiFe等）であって、この薄い層は400〜5
00℃程度の加熱処理によって消滅する傾向にあることが
判明した。この理由については未だ不明な点もあるが、
Feの固溶量が大きいβ−Ti相に金属間化合物中のFeが吸
収されることによるものではないかと考えられる。
要件であって、これは次のような知見に基づく。即ち、
接合界面の透過電子顕微鏡観察の結果、接合強度の主た
る阻害因子は界面に生成した厚さが数百Å程度の金属間
化合物（Ti2Fe,TiFe等）であって、この薄い層は400〜5
00℃程度の加熱処理によって消滅する傾向にあることが
判明した。この理由については未だ不明な点もあるが、
Feの固溶量が大きいβ−Ti相に金属間化合物中のFeが吸
収されることによるものではないかと考えられる。
いずれにしても、かかる加熱保持処理によって従来に
ない接合強度を有するチタンクラッド鋼板の提供が可能
となった。加熱保持の温度を300〜580℃とした理由は58
0℃を超える高い温度では、金属間化合物が生成する方
向にあり、300℃未満の低い温度では金属間化合物の消
滅に長時間を要することにある。また加熱時間が0.5時
間未満では接合強度の改善寄与は小さく、24時間を超え
ても改善効果は飽和する。
ない接合強度を有するチタンクラッド鋼板の提供が可能
となった。加熱保持の温度を300〜580℃とした理由は58
0℃を超える高い温度では、金属間化合物が生成する方
向にあり、300℃未満の低い温度では金属間化合物の消
滅に長時間を要することにある。また加熱時間が0.5時
間未満では接合強度の改善寄与は小さく、24時間を超え
ても改善効果は飽和する。
次に実施例によって本発明の効果を詳述する。
鋼基材として鋼成分がC:0.20,Si:0.10,Mn:1.00,P:0.0
13,S:0.011（重量％）である板厚40mmのSS41鋼板、合わ
せ材として板厚20mmの純チタン材（JIS A4600,1種）を
用いて板厚60mmの爆着クラッド鋼板を作製した。
13,S:0.011（重量％）である板厚40mmのSS41鋼板、合わ
せ材として板厚20mmの純チタン材（JIS A4600,1種）を
用いて板厚60mmの爆着クラッド鋼板を作製した。
次いで第１表に示す10種類の熱延、熱処理条件によっ
て板厚6mmのチタンクラッド鋼板を作製し、Ｔ剥離強度
およびせん断剥離強度を測定した。第１図および第２図
はそれぞれＴ剥離強度およびせん断剥離強度の測定に用
いた試験片を示すための長手方向断面図であって、１は
鋼板、２はチタン板、３は縦割りスリットおよび４は幅
方向スリットである。
て板厚6mmのチタンクラッド鋼板を作製し、Ｔ剥離強度
およびせん断剥離強度を測定した。第１図および第２図
はそれぞれＴ剥離強度およびせん断剥離強度の測定に用
いた試験片を示すための長手方向断面図であって、１は
鋼板、２はチタン板、３は縦割りスリットおよび４は幅
方向スリットである。
即ち、Ｔ剥離強度は長さ100mm、幅25mmの試験片の一
端に長さ方向に深さ25mmの縦割りスリット３（幅1mm）
を接合界面に沿って鋼板１側に設け、スリット３で分離
された鋼板１およびチタン板２をそれぞれ外側に直角に
Ｔ字型に折り曲げて掴み部とし、引張り試験機で50mm/
分の速度で引張り、接合部を引き剥す方法で測定し、そ
のまま荷重を表示した。一方、せん断剥離強度は長さ10
0mm、幅25mmの試験片のほぼ長さ方向の中央部に幅1mmの
２本の幅方向スリット４を試験片の幅方向の全長に2mm
の間隔で、それぞれチタン側および鋼板側から接合界面
に達する深さまで切込み加工し、引張速度10mm/分で試
験片の両端を掴んで引張り、２本のスリット間の接合界
面を引き剥がす方法によって測定し、荷重を剥離面積
（50mm2）で除して表示した。これらの測定結果を第１
表に併記した。
端に長さ方向に深さ25mmの縦割りスリット３（幅1mm）
を接合界面に沿って鋼板１側に設け、スリット３で分離
された鋼板１およびチタン板２をそれぞれ外側に直角に
Ｔ字型に折り曲げて掴み部とし、引張り試験機で50mm/
分の速度で引張り、接合部を引き剥す方法で測定し、そ
のまま荷重を表示した。一方、せん断剥離強度は長さ10
0mm、幅25mmの試験片のほぼ長さ方向の中央部に幅1mmの
２本の幅方向スリット４を試験片の幅方向の全長に2mm
の間隔で、それぞれチタン側および鋼板側から接合界面
に達する深さまで切込み加工し、引張速度10mm/分で試
験片の両端を掴んで引張り、２本のスリット間の接合界
面を引き剥がす方法によって測定し、荷重を剥離面積
（50mm2）で除して表示した。これらの測定結果を第１
表に併記した。
第１表の評価結果から明らかなように、本発明によれ
ば比較例に比べて接合強度の高いチタンクラッド鋼が製
造できることが明らかである。
ば比較例に比べて接合強度の高いチタンクラッド鋼が製
造できることが明らかである。
〔発明の効果〕 本発明によるチタンクラッド鋼板は接合強度、特にＴ
剥離強度が従来材に比べて格段に優れており、海洋構造
物、化学プラント、各種乗り物あるいは建築材料等に使
用した場合の信頼性が高く、関連産業分野に与える利点
は極めて大きい。
剥離強度が従来材に比べて格段に優れており、海洋構造
物、化学プラント、各種乗り物あるいは建築材料等に使
用した場合の信頼性が高く、関連産業分野に与える利点
は極めて大きい。
第１図および第２図はそれぞれＴ剥離強度およびせん断
剥離強度を測定するために用いた試験片の長手方向の断
面図である。 １……鋼板、２……チタン板、２……縦割りスリット、
４……幅方向スリット。
剥離強度を測定するために用いた試験片の長手方向の断
面図である。 １……鋼板、２……チタン板、２……縦割りスリット、
４……幅方向スリット。
Claims (1)
- 【請求項１】基材としての鋼材と合わせ材としてのチタ
ン材を爆着後、熱間圧延を施こす、いわゆる爆着法によ
る熱延クラッド鋼板の製造方法において、 爆着後の熱間圧延を900〜700℃の温度範囲内で施こした
後、50℃／分以上の冷却速度で600℃以下の温度まで冷
却し、次いで300〜580℃の温度範囲内に0.5〜24時間加
熱保持することを特徴とする接合強度の優れたチタンク
ラッド鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2275007A JP2724515B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 接合強度の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2275007A JP2724515B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 接合強度の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157001A JPH04157001A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2724515B2 true JP2724515B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17549588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2275007A Expired - Fee Related JP2724515B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 接合強度の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724515B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102240845B (zh) * | 2011-05-27 | 2013-04-24 | 舞钢神州重工金属复合材料有限公司 | 超长超宽复合板爆炸焊接工艺 |
| CN113145663A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-23 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | Ta钛与q235钢复合板/卷原料坯的室式炉加热方法 |
| CN113145666A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-23 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | Ta钛与q235钢复合板/卷原料坯的连续炉等温加热法 |
| CN113145665A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-23 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | Ta钛与q235钢复合板/卷原料坯的室式炉等温加热法 |
| CN113145664A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-23 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | Ta钛与q235钢复合板/卷原料坯的室式炉高温加热法 |
| CN113145667A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-23 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | Ta钛与q235钢复合板/卷原料坯的连续炉高温加热法 |
| CN113894402B (zh) * | 2021-10-26 | 2022-11-18 | 舞钢神州重工金属复合材料有限公司 | 一种钛钢复合板及其制备方法和应用 |
-
1990
- 1990-10-13 JP JP2275007A patent/JP2724515B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04157001A (ja) | 1992-05-29 |
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