JP3317177B2 - 加工性に優れたチタンクラッド鋼板 - Google Patents
加工性に優れたチタンクラッド鋼板Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチタンクラッド鋼
板、特に、曲げ加工性に優れた板厚の薄いチタンクラッ
ド鋼板に関する。
板、特に、曲げ加工性に優れた板厚の薄いチタンクラッ
ド鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタンはその優れた耐食性から防食材料
として最適なものの一つであるが高価なため、近年、鋼
（母材と呼ばれる）とチタン（合わせ材と呼ばれる）を
組み合わせて低コスト化したチタンクラッド鋼板が開発
され、腐食環境の厳しい海洋構造物、化学プラント、発
電プラントなどの分野でその需要が増している。
として最適なものの一つであるが高価なため、近年、鋼
（母材と呼ばれる）とチタン（合わせ材と呼ばれる）を
組み合わせて低コスト化したチタンクラッド鋼板が開発
され、腐食環境の厳しい海洋構造物、化学プラント、発
電プラントなどの分野でその需要が増している。
【０００３】クラッド鋼板の製造方法としては、溶鋼レ
ベルで行う鋳込み法と爆着法及び圧延法に代表される固
相接合法が一般的である。しかし、チタンクラッド鋼板
の場合には、鋼とチタンの界面にＦｅーＴｉ系金属間化
合物や炭化物（ＴｉＣ）などの脆弱層が形成されて容易
に界面剥離が生じることから鋳込み法を用いることはで
きず、固相接合法が採用されている。
ベルで行う鋳込み法と爆着法及び圧延法に代表される固
相接合法が一般的である。しかし、チタンクラッド鋼板
の場合には、鋼とチタンの界面にＦｅーＴｉ系金属間化
合物や炭化物（ＴｉＣ）などの脆弱層が形成されて容易
に界面剥離が生じることから鋳込み法を用いることはで
きず、固相接合法が採用されている。
【０００４】固相接合法のうち爆着法は、金属間化合物
や炭化物等の脆弱層が生じることがなく接合強度に対す
る信頼性が高いため、現在広く採用されているが、生産
性が低く製造コストが高い上に、板厚の薄いものが製造
できないという欠点がある。
や炭化物等の脆弱層が生じることがなく接合強度に対す
る信頼性が高いため、現在広く採用されているが、生産
性が低く製造コストが高い上に、板厚の薄いものが製造
できないという欠点がある。
【０００５】一方、固相接合法であるいま一つの圧延
法、特に熱間圧延による拡散接合を利用した圧延法は生
産性が高く、板厚も比較的自由に変えられるため爆着法
に比べて有利な方法である。しかしながら、接合界面に
金属間化合物等の脆弱層が生成する可能性が高く、接合
強度の信頼性は爆着法に比べて低いとされている。
法、特に熱間圧延による拡散接合を利用した圧延法は生
産性が高く、板厚も比較的自由に変えられるため爆着法
に比べて有利な方法である。しかしながら、接合界面に
金属間化合物等の脆弱層が生成する可能性が高く、接合
強度の信頼性は爆着法に比べて低いとされている。
【０００６】こうした圧延法における界面での金属間化
合物等の生成を抑え、接合強度を改善する技術は従来か
ら多数提案されている。例えば、特開昭６２ー６７８３
号公報では熱延加熱温度を最適化する方法が、特開昭５
５ー４８４６８号公報、特開昭５７ー１０９５８８号公
報、特開昭５７ー１１２９８５号公報、特開昭５７ー１
９２２５６号公報では、鉄、ニッケル、銅などの板また
は箔を中間媒接材として挿入して圧延する方法が提案さ
れている。
合物等の生成を抑え、接合強度を改善する技術は従来か
ら多数提案されている。例えば、特開昭６２ー６７８３
号公報では熱延加熱温度を最適化する方法が、特開昭５
５ー４８４６８号公報、特開昭５７ー１０９５８８号公
報、特開昭５７ー１１２９８５号公報、特開昭５７ー１
９２２５６号公報では、鉄、ニッケル、銅などの板また
は箔を中間媒接材として挿入して圧延する方法が提案さ
れている。
【０００７】これらの方法はいずれも加工性の要求され
ない板厚の厚いチタンクラッド鋼板を対象としたもので
あるが、最近では、建材、自動車部品、家電製品などの
分野で板厚の薄いチタンクラッド鋼板を適用しようとい
う動きがある。したがって、板厚の薄いチタンクラッド
鋼板に対しては、寸法精度( スプリングバック) などの
観点から少なくとも限界曲げ半径が０．５ｔ（ｔは板
厚）以下の曲げ加工性を具備させる必要がある。
ない板厚の厚いチタンクラッド鋼板を対象としたもので
あるが、最近では、建材、自動車部品、家電製品などの
分野で板厚の薄いチタンクラッド鋼板を適用しようとい
う動きがある。したがって、板厚の薄いチタンクラッド
鋼板に対しては、寸法精度( スプリングバック) などの
観点から少なくとも限界曲げ半径が０．５ｔ（ｔは板
厚）以下の曲げ加工性を具備させる必要がある。
【０００８】板厚の薄いチタンクラッド鋼板の製造方法
としては、例えば、特開昭６３ー１４４８８１号公報や
特開平１ー１２２６７７号公報には、銅を中間媒接材と
して挟み、これを熱延中にチタンー銅融液として絞り出
すことで接合面を金属新生面とし界面の接合性を高める
方法が開示されている。
としては、例えば、特開昭６３ー１４４８８１号公報や
特開平１ー１２２６７７号公報には、銅を中間媒接材と
して挟み、これを熱延中にチタンー銅融液として絞り出
すことで接合面を金属新生面とし界面の接合性を高める
方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３ー１４４８８１号公報や特開平１ー１２２６７７号
公報に記載された方法では、充分な曲げ性が得られな
い。実際、本発明者等がこれらの方法にしたがって作製
したチタンクラッド鋼板の曲げ性を調査したところ、
０．５ｔ以下の限界曲げ半径は得られず、温間曲げを行
っても高々１ｔ程度であった。
６３ー１４４８８１号公報や特開平１ー１２２６７７号
公報に記載された方法では、充分な曲げ性が得られな
い。実際、本発明者等がこれらの方法にしたがって作製
したチタンクラッド鋼板の曲げ性を調査したところ、
０．５ｔ以下の限界曲げ半径は得られず、温間曲げを行
っても高々１ｔ程度であった。
【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、０．５ｔ以下の限界曲げ半径を有する
加工性に優れた板厚の薄いチタンクラッド鋼板を提供す
ることを目的とする。
なされたもので、０．５ｔ以下の限界曲げ半径を有する
加工性に優れた板厚の薄いチタンクラッド鋼板を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題は、母材の鋼に
合わせ材のチタンまたはチタン合金が中間媒接材を介さ
ずに接合されたチタンクラッド鋼板において、前記母材
と前記合わせ材の接合界面に形成される前記母材と前記
合わせ材の構成元素が混在している拡散層が下記の条件
を満足することを特徴とする加工性に優れたチタンクラ
ッド鋼板により解決される。
合わせ材のチタンまたはチタン合金が中間媒接材を介さ
ずに接合されたチタンクラッド鋼板において、前記母材
と前記合わせ材の接合界面に形成される前記母材と前記
合わせ材の構成元素が混在している拡散層が下記の条件
を満足することを特徴とする加工性に優れたチタンクラ
ッド鋼板により解決される。
【００１２】（イ）前記拡散層の厚みｔ0 が２〜２０μ
ｍである。 （ロ）前記拡散層のうちＦｅの濃度が１５ｗｔ％以下と
なる層の厚みとＦｅの濃度が８５ｗｔ％以上となる層の
厚みの和をｔs としたとき、前記ｔs と前記ｔ 0 の比Ｒ
（＝ｔs ／ｔ0 ）が０．６以上である。 （ハ）前記拡散層でＦｅの濃度が１５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌL 、Ｆｅの濃度が８５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌH としたとき、ｌL ／ｌH ≧Ｒ -1/2であ
る。
ｍである。 （ロ）前記拡散層のうちＦｅの濃度が１５ｗｔ％以下と
なる層の厚みとＦｅの濃度が８５ｗｔ％以上となる層の
厚みの和をｔs としたとき、前記ｔs と前記ｔ 0 の比Ｒ
（＝ｔs ／ｔ0 ）が０．６以上である。 （ハ）前記拡散層でＦｅの濃度が１５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌL 、Ｆｅの濃度が８５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌH としたとき、ｌL ／ｌH ≧Ｒ -1/2であ
る。
【００１３】ここで、拡散層の厚みｔ0 、Ｆｅの濃度が
１５ｗｔ％以下となる層の厚みとＦｅの濃度が８５ｗｔ
％以上となる層の厚みの和ｔs 、Ｆｅの濃度が１５ｗｔ
％または８５ｗｔ％となる等濃度線の長さｌL 、ｌ
H は、チタンクラッド鋼板の圧延方向に平行な断面を研
磨後、母材〜拡散層〜合わせ材の領域を圧延方向に電子
線を１００μｍ走査し、Ｆｅ、Ｔｉの濃度プロフィール
をＥＰＭＡ分析によりカラーマッピングし、画像処理し
て求めたものである。このとき、分析精度を考慮して、
Ｆｅ、Ｔｉの濃度が９９ｗｔ％になるところを拡散層と
母材または合わせ材の境界とした。
１５ｗｔ％以下となる層の厚みとＦｅの濃度が８５ｗｔ
％以上となる層の厚みの和ｔs 、Ｆｅの濃度が１５ｗｔ
％または８５ｗｔ％となる等濃度線の長さｌL 、ｌ
H は、チタンクラッド鋼板の圧延方向に平行な断面を研
磨後、母材〜拡散層〜合わせ材の領域を圧延方向に電子
線を１００μｍ走査し、Ｆｅ、Ｔｉの濃度プロフィール
をＥＰＭＡ分析によりカラーマッピングし、画像処理し
て求めたものである。このとき、分析精度を考慮して、
Ｆｅ、Ｔｉの濃度が９９ｗｔ％になるところを拡散層と
母材または合わせ材の境界とした。
【００１４】また、合わせ材にチタン合金を用いた場合
は、拡散層にＦｅ、Ｔｉに加えてチタン合金中の合金元
素が含まれるので、Ｆｅ、Ｔｉの濃度は上記したものと
必ずしも一致しない。そこで、合金元素が多量に存在す
る場合のＦｅ、Ｔｉ濃度について検討したところ、下記
のＦｅ、Ｔｉ濃度の換算値を用いれば本発明の作用効果
を矛盾なく説明できることが明らかとなった。
は、拡散層にＦｅ、Ｔｉに加えてチタン合金中の合金元
素が含まれるので、Ｆｅ、Ｔｉの濃度は上記したものと
必ずしも一致しない。そこで、合金元素が多量に存在す
る場合のＦｅ、Ｔｉ濃度について検討したところ、下記
のＦｅ、Ｔｉ濃度の換算値を用いれば本発明の作用効果
を矛盾なく説明できることが明らかとなった。
【００１５】Ｆｅ濃度の換算値＝〔実際のＦｅ濃度 /
（実際のＦｅ濃度＋実際のＴｉ濃度）〕×１００ Ｔｉ濃度の換算値＝〔実際のＴｉ濃度 /（実際のＦｅ濃
度＋実際のＴｉ濃度）〕×１００ チタンクラッド鋼板を曲げ加工後、割れの発生したもの
につき割れの発生形態を詳細に観察した結果、母材と合
わせ材の界面に生じる界面剥離が割れの原因であり、こ
れが引き金となって最終的な破断に達することが確認さ
れた。母材と合わせ材の界面には母材中のＦｅ原子と合
わせ材のＴｉ原子が相互に拡散し拡散層が形成される
が、この拡散層は母材や合わせ材よりも硬くて脆いため
曲げ加工時に破壊の起点となり、界面剥離が生じるもの
と考えられる。
（実際のＦｅ濃度＋実際のＴｉ濃度）〕×１００ Ｔｉ濃度の換算値＝〔実際のＴｉ濃度 /（実際のＦｅ濃
度＋実際のＴｉ濃度）〕×１００ チタンクラッド鋼板を曲げ加工後、割れの発生したもの
につき割れの発生形態を詳細に観察した結果、母材と合
わせ材の界面に生じる界面剥離が割れの原因であり、こ
れが引き金となって最終的な破断に達することが確認さ
れた。母材と合わせ材の界面には母材中のＦｅ原子と合
わせ材のＴｉ原子が相互に拡散し拡散層が形成される
が、この拡散層は母材や合わせ材よりも硬くて脆いため
曲げ加工時に破壊の起点となり、界面剥離が生じるもの
と考えられる。
【００１６】そこで、界面剥離を抑え曲げ加工性を改善
するために、母材と合わせ材の界面に形成される拡散層
の形態について鋭意検討したところ、０．５ｔ以下の限
界曲げ半径を得るには、中間媒接材を用いないで、しか
も以下に示す３つのパラメータについて適正化する必要
のあることが明らかになった。
するために、母材と合わせ材の界面に形成される拡散層
の形態について鋭意検討したところ、０．５ｔ以下の限
界曲げ半径を得るには、中間媒接材を用いないで、しか
も以下に示す３つのパラメータについて適正化する必要
のあることが明らかになった。
【００１７】１）拡散層の厚み：接合強度を確保するた
めには、ある程度Ｆｅ、Ｔｉが相互に拡散している必要
があり、界面での拡散層の生成は不可欠であるが、これ
が過大に成長すると上記したように拡散層は硬くて脆い
ため界面剥離を生じ易くなり、曲げ性を劣化させる。こ
のため、拡散層の厚みを適正に制御することが接合強
度、曲げ性にとって重要である。
めには、ある程度Ｆｅ、Ｔｉが相互に拡散している必要
があり、界面での拡散層の生成は不可欠であるが、これ
が過大に成長すると上記したように拡散層は硬くて脆い
ため界面剥離を生じ易くなり、曲げ性を劣化させる。こ
のため、拡散層の厚みを適正に制御することが接合強
度、曲げ性にとって重要である。
【００１８】２）拡散層におけるＦｅ、Ｔｉの濃度プロ
フィール：拡散層においてはＦｅ、Ｔｉの相互の拡散が
進んだ部分ほど、すなわち両者の濃度が５０ｗｔ％に近
い部分ほど硬質低延性となる。したがって、拡散層にお
けるＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを制御し、この硬質
低延性な領域の割合を抑制することが曲げ性改善のポイ
ントとなる。
フィール：拡散層においてはＦｅ、Ｔｉの相互の拡散が
進んだ部分ほど、すなわち両者の濃度が５０ｗｔ％に近
い部分ほど硬質低延性となる。したがって、拡散層にお
けるＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを制御し、この硬質
低延性な領域の割合を抑制することが曲げ性改善のポイ
ントとなる。
【００１９】３）拡散層における曲げ歪の配分：Ｔｉ濃
度が低くＦｅ濃度の高い拡散層の母材側とＴｉ濃度が高
くＦｅ濃度の低い拡散層の合わせ材側とでは、強度およ
び延性が異なる。このため、両者に付与される曲げ歪を
それに応じて配分すると曲げ性が向上する。具体的に
は、後述するように、拡散層の母材側の面積と合わせ材
側の面積との比を変えることで曲げ性の改善が図られ
る。
度が低くＦｅ濃度の高い拡散層の母材側とＴｉ濃度が高
くＦｅ濃度の低い拡散層の合わせ材側とでは、強度およ
び延性が異なる。このため、両者に付与される曲げ歪を
それに応じて配分すると曲げ性が向上する。具体的に
は、後述するように、拡散層の母材側の面積と合わせ材
側の面積との比を変えることで曲げ性の改善が図られ
る。
【００２０】以下に、上記の３つのパラメータの適正範
囲について詳述する。なお、あるパラメータについて検
討するときは、他のパラメータが本発明範囲内にある試
料を選んで行った。
囲について詳述する。なお、あるパラメータについて検
討するときは、他のパラメータが本発明範囲内にある試
料を選んで行った。
【００２１】１）拡散層の厚みｔ0 表１に示した成分系のチタン（ＪＩＳ １種相当）と鋼
Ａを用いて、スラブ加熱温度、粗圧延条件、粗バーの加
熱条件、仕上圧延条件を変えて種々のｔ0 および拡散層
におけるＦｅとＴｉの濃度プロフィールを有する全板厚
４ｍｍ（母材３ｍｍ＋合わせ材１ｍｍ）のチタンクラッ
ド鋼板を作成した。そして、接合強度（ＪＩＳ Ｇ ０
６０１に準拠して測定）と曲げ加工性( 剪断縁、曲げ方
向Ｌ、チタン面を曲げ表面、１８０゜Ｕ曲げ、限界曲げ
半径で評価）を評価した。
Ａを用いて、スラブ加熱温度、粗圧延条件、粗バーの加
熱条件、仕上圧延条件を変えて種々のｔ0 および拡散層
におけるＦｅとＴｉの濃度プロフィールを有する全板厚
４ｍｍ（母材３ｍｍ＋合わせ材１ｍｍ）のチタンクラッ
ド鋼板を作成した。そして、接合強度（ＪＩＳ Ｇ ０
６０１に準拠して測定）と曲げ加工性( 剪断縁、曲げ方
向Ｌ、チタン面を曲げ表面、１８０゜Ｕ曲げ、限界曲げ
半径で評価）を評価した。
【００２２】図１に、接合強度、限界曲げ半径とｔ0 と
の関係を示す。ｔ0 を２〜２０μｍの範囲内に調整すれ
ば、高い接合強度および０．５ｔ以下の限界曲げ半径が
得られることがわかる。
の関係を示す。ｔ0 を２〜２０μｍの範囲内に調整すれ
ば、高い接合強度および０．５ｔ以下の限界曲げ半径が
得られることがわかる。
【００２３】
【表１】
【００２４】２）拡散層におけるＦｅ、Ｔｉの濃度プロ
フィール ＦｅーＴｉ系状態図からわかるように、チタンクラッド
鋼板の拡散層においては、比較的軟質なＦｅにＴｉが固
溶したＦｅ ｒｉｃｈ固溶体相とＴｉにＦｅが固溶した
Ｔｉ ｒｉｃｈ固溶体相および極めて硬質で延性の低い
金属間化合物相（ＴｉＦｅ、ＴｉＦｅ2 ）が存在すると
考えられる。勿論、実際の熱間圧延では反応が平衡状態
を保って進行するわけではないので状態図通りには行か
ないが、Ｆｅ、Ｔｉの相互の拡散が進んだ領域ほど金属
間化合物相の占める割合が高くなることは予想できる。
したがって、拡散層の硬度自体が拡散層におけるＦｅ、
Ｔｉの濃度プロフィールに対応して変化することが考え
られる。この点を確認するために、１）で作成した厚さ
１２μｍの拡散層を有するチタンクラッド鋼板をＡｒ中
で９５０℃、７２ｈｒの熱処理し、拡散層を意図的に厚
くしてＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールおよび硬度分布
（マイクロビッカース硬度計：荷重１ｇ）を測定し、硬
度とＦｅ、Ｔｉの濃度との関係を求めた。
フィール ＦｅーＴｉ系状態図からわかるように、チタンクラッド
鋼板の拡散層においては、比較的軟質なＦｅにＴｉが固
溶したＦｅ ｒｉｃｈ固溶体相とＴｉにＦｅが固溶した
Ｔｉ ｒｉｃｈ固溶体相および極めて硬質で延性の低い
金属間化合物相（ＴｉＦｅ、ＴｉＦｅ2 ）が存在すると
考えられる。勿論、実際の熱間圧延では反応が平衡状態
を保って進行するわけではないので状態図通りには行か
ないが、Ｆｅ、Ｔｉの相互の拡散が進んだ領域ほど金属
間化合物相の占める割合が高くなることは予想できる。
したがって、拡散層の硬度自体が拡散層におけるＦｅ、
Ｔｉの濃度プロフィールに対応して変化することが考え
られる。この点を確認するために、１）で作成した厚さ
１２μｍの拡散層を有するチタンクラッド鋼板をＡｒ中
で９５０℃、７２ｈｒの熱処理し、拡散層を意図的に厚
くしてＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールおよび硬度分布
（マイクロビッカース硬度計：荷重１ｇ）を測定し、硬
度とＦｅ、Ｔｉの濃度との関係を求めた。
【００２５】図２に、拡散層における硬度とＦｅ、Ｔｉ
の濃度との関係を示す。図で、（Ｉ）、（ＩＩ）の領域
はそれぞれＦｅ濃度が１５ｗｔ％以下および８５ｗｔ％
以上の領域を、また（ＩＩＩ）の領域はＦｅ濃度が１５
ｗｔ％超え８５ｗｔ％未満の領域を表す。
の濃度との関係を示す。図で、（Ｉ）、（ＩＩ）の領域
はそれぞれＦｅ濃度が１５ｗｔ％以下および８５ｗｔ％
以上の領域を、また（ＩＩＩ）の領域はＦｅ濃度が１５
ｗｔ％超え８５ｗｔ％未満の領域を表す。
【００２６】領域（Ｉ）、（ＩＩ）では、Ｆｅ濃度にと
もなう硬度変化が小さく、また硬度レベル自体も低い。
一方、領域（ＩＩＩ）では、硬度の大幅な上昇が生じて
おり、硬度測定のための圧痕がくずれて硬度が測定不可
となる部分もある。そのため、領域（ＩＩＩ）の延性は
著しく低下していると推察される。
もなう硬度変化が小さく、また硬度レベル自体も低い。
一方、領域（ＩＩＩ）では、硬度の大幅な上昇が生じて
おり、硬度測定のための圧痕がくずれて硬度が測定不可
となる部分もある。そのため、領域（ＩＩＩ）の延性は
著しく低下していると推察される。
【００２７】図３に、図２の結果に基づいた拡散層にお
けるＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを模式的に示す。
けるＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを模式的に示す。
【００２８】領域（Ｉ）と領域（ＩＩ）の層の厚さの和
をｔs としたとき、拡散層全体の厚みｔ0 に占めるこれ
の割合Ｒ（＝ｔs ／ｔ0 ）を増加させ、金属間化合物の
比率の高い硬質低延性な領域（ＩＩＩ）を減じることが
重要である。
をｔs としたとき、拡散層全体の厚みｔ0 に占めるこれ
の割合Ｒ（＝ｔs ／ｔ0 ）を増加させ、金属間化合物の
比率の高い硬質低延性な領域（ＩＩＩ）を減じることが
重要である。
【００２９】そこで、このＲの適正値を求めるために、
１）で作成したチタンクラッド鋼板の中から選んで、限
界曲げ半径性とＲとの関係を調査した。
１）で作成したチタンクラッド鋼板の中から選んで、限
界曲げ半径性とＲとの関係を調査した。
【００３０】図４に、限界曲げ半径とＲとの関係を示
す。Ｒが０．６以上であれば、０．５以下の限界曲げ半
径の得られることがわかる。
す。Ｒが０．６以上であれば、０．５以下の限界曲げ半
径の得られることがわかる。
【００３１】３）拡散層における曲げ歪の配分 界面剥離は、いずれの場合も拡散層中の図３の領域
（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界に対応すると思われる位
置に生じていた。この理由については必ずしも明らかで
はないが以下のように考えられる。すなわち、Ｒを０．
６以上とし、拡散層中の金属間化合物の占める割合が高
い領域（ＩＩＩ）の比率を下げた場合には、この領域
（ＩＩＩ）自体の存在よりもむしろ領域（Ｉ）と領域
（ＩＩＩ）または領域（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界
に生じる硬さの急変が応力集中等を引起し破壊が起こ
る。この場合、図３から判るように、主としてＦｅ ｒ
ｉｃｈ固溶体相からなる領域（ＩＩ）よりもＴｉ ｒｉ
ｃｈ固溶体相からなる領域（Ｉ）の方が硬質、低延性で
あるため、領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界に割れが
生じ易い。
（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界に対応すると思われる位
置に生じていた。この理由については必ずしも明らかで
はないが以下のように考えられる。すなわち、Ｒを０．
６以上とし、拡散層中の金属間化合物の占める割合が高
い領域（ＩＩＩ）の比率を下げた場合には、この領域
（ＩＩＩ）自体の存在よりもむしろ領域（Ｉ）と領域
（ＩＩＩ）または領域（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界
に生じる硬さの急変が応力集中等を引起し破壊が起こ
る。この場合、図３から判るように、主としてＦｅ ｒ
ｉｃｈ固溶体相からなる領域（ＩＩ）よりもＴｉ ｒｉ
ｃｈ固溶体相からなる領域（Ｉ）の方が硬質、低延性で
あるため、領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界に割れが
生じ易い。
【００３２】領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界の割れ
を抑制するには、領域（Ｉ）と領域（ＩＩ）の硬さ、延
性の差に応じて領域（ＩＩＩ）との境界に付加される曲
げ歪を配分してやること、具体的には、領域（Ｉ）と領
域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪を領域（ＩＩ）と領
域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪より下記のようにし
て小さくしてやることが有効と考えられる。
を抑制するには、領域（Ｉ）と領域（ＩＩ）の硬さ、延
性の差に応じて領域（ＩＩＩ）との境界に付加される曲
げ歪を配分してやること、具体的には、領域（Ｉ）と領
域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪を領域（ＩＩ）と領
域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪より下記のようにし
て小さくしてやることが有効と考えられる。
【００３３】すなわち、領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の
境界はＦｅ濃度が１５ｗｔ％の等濃度線として表され、
領域（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界はＦｅ濃度が８５
ｗｔ％の等濃度線として表されるため、それぞれの長さ
をｌL 、ｌH とすると、領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の
境界の面積は（ｌL ）2 に、領域（ＩＩ）と領域（ＩＩ
Ｉ）の境界の面積は（ｌH ）2 に比例する。そして、領
域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪と領域
（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪の比は
両境界の面積比の逆数で与えられるため、（ｌH ）2 ／
（ｌL ）2 ≦Ｒ、すなわちｌL ／ｌH ≧Ｒ-1/2とするこ
とで曲げ性の改善が図られることになる。
境界はＦｅ濃度が１５ｗｔ％の等濃度線として表され、
領域（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界はＦｅ濃度が８５
ｗｔ％の等濃度線として表されるため、それぞれの長さ
をｌL 、ｌH とすると、領域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の
境界の面積は（ｌL ）2 に、領域（ＩＩ）と領域（ＩＩ
Ｉ）の境界の面積は（ｌH ）2 に比例する。そして、領
域（Ｉ）と領域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪と領域
（ＩＩ）と領域（ＩＩＩ）の境界にかかる曲げ歪の比は
両境界の面積比の逆数で与えられるため、（ｌH ）2 ／
（ｌL ）2 ≦Ｒ、すなわちｌL ／ｌH ≧Ｒ-1/2とするこ
とで曲げ性の改善が図られることになる。
【００３４】これを検証するために、１）で作成したチ
タンクラッド鋼板の中から選んで、限界曲げ半径とｌL
／ｌH 、Ｒとの関係を調査した。
タンクラッド鋼板の中から選んで、限界曲げ半径とｌL
／ｌH 、Ｒとの関係を調査した。
【００３５】図５に、限界曲げ半径とｌL ／ｌH 、Ｒ
-1/2との関係を示す。Ｒが０．６以上で、かつｌL ／ｌ
H ≧Ｒ-1/2を満足すれば、０．５ｔ以下の限界曲げ半径
が得られることがわかる。
-1/2との関係を示す。Ｒが０．６以上で、かつｌL ／ｌ
H ≧Ｒ-1/2を満足すれば、０．５ｔ以下の限界曲げ半径
が得られることがわかる。
【００３６】なお、界面剥離は結晶粒を亘って生じる現
象であるため、拡散層の厚みｔ0 、Ｒ、ｌL 、ｌH の算
出の際、対象とする範囲が狭いと曲げ性改善効果のバラ
ツキが大きい。そのため、圧延方向５０μｍ以上の長さ
を対象にこれらを算出する必要のあることを確認した。
上記の結果は全て１００μｍで測定した結果である。
象であるため、拡散層の厚みｔ0 、Ｒ、ｌL 、ｌH の算
出の際、対象とする範囲が狭いと曲げ性改善効果のバラ
ツキが大きい。そのため、圧延方向５０μｍ以上の長さ
を対象にこれらを算出する必要のあることを確認した。
上記の結果は全て１００μｍで測定した結果である。
【００３７】母材の鋼のＣ含有量を０．０１ｗｔ％以下
にすれば、接合界面にＴｉＣなどの炭化物の形成を抑制
できより高い接合強度が得られるばかりか、曲げ加工性
も一層向上する。実際、表１に示すＣ含有量が０．００
８ｗｔ％の鋼Ｂを用いて、上記３つのパラメータが本発
明範囲内にくるような条件で、全板厚４ｍｍ（母材３ｍ
ｍ＋合わせ材１ｍｍ）のチタンクラッド鋼板を作成して
曲げ性を調査したところ、安定して０ｔの限界曲げ半径
が得られた。
にすれば、接合界面にＴｉＣなどの炭化物の形成を抑制
できより高い接合強度が得られるばかりか、曲げ加工性
も一層向上する。実際、表１に示すＣ含有量が０．００
８ｗｔ％の鋼Ｂを用いて、上記３つのパラメータが本発
明範囲内にくるような条件で、全板厚４ｍｍ（母材３ｍ
ｍ＋合わせ材１ｍｍ）のチタンクラッド鋼板を作成して
曲げ性を調査したところ、安定して０ｔの限界曲げ半径
が得られた。
【００３８】
【発明の実施の形態】本発明のポイントは、チタンクラ
ッド鋼板の曲げ性改善のために母材と合わせ材の接合界
面における拡散層を適正化することであり、拡散層の適
正化が図られる限りは製造条件は限定されない。
ッド鋼板の曲げ性改善のために母材と合わせ材の接合界
面における拡散層を適正化することであり、拡散層の適
正化が図られる限りは製造条件は限定されない。
【００３９】熱間圧延中には、ＦｅとＴｉの相互拡散に
よる拡散層の成長、濃度プロフィールの形成と、形成さ
れた拡散層および濃度プロフィールが圧延によって変
形、展伸化される現象が起こっており、さらに拡散層や
濃度プロフィールの変形、展伸化は圧延時の付加的剪断
歪の板厚方向分布の影響を受けると考えられる．したが
って、拡散層を適正化する一つの方法としては、拡散層
の厚みやＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを左右する圧延
温度や圧下量をクラッド比( 全厚に対する合わせ材の厚
み比) に応じて適正化する方法がある。
よる拡散層の成長、濃度プロフィールの形成と、形成さ
れた拡散層および濃度プロフィールが圧延によって変
形、展伸化される現象が起こっており、さらに拡散層や
濃度プロフィールの変形、展伸化は圧延時の付加的剪断
歪の板厚方向分布の影響を受けると考えられる．したが
って、拡散層を適正化する一つの方法としては、拡散層
の厚みやＦｅ、Ｔｉの濃度プロフィールを左右する圧延
温度や圧下量をクラッド比( 全厚に対する合わせ材の厚
み比) に応じて適正化する方法がある。
【００４０】合わせ材としてチタン合金を用いるとき
は、曲げ性の劣化を招く場合があるので、合金元素量の
総量が１０ｗｔ％以下の合金を用いることが望ましい。
は、曲げ性の劣化を招く場合があるので、合金元素量の
総量が１０ｗｔ％以下の合金を用いることが望ましい。
【００４１】
（実施例１）表１のチタンを合わせ材、鋼Ｃを母材とし
て、全板厚５ｍｍ（合わせ材１．５ｍｍ＋母材３．５ｍ
ｍ）のチタンクラッド鋼板を次の条件で作成した。
て、全板厚５ｍｍ（合わせ材１．５ｍｍ＋母材３．５ｍ
ｍ）のチタンクラッド鋼板を次の条件で作成した。
【００４２】母材の上に合わせ材を重ね、その上にＡｌ
2 Ｏ3 の剥離材を介して鋼Ｃと同じ犠牲材を重ね、６×
１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で溶接してセミサンドイ
ッチ方式のスラブを組み立てた。このスラブを８８０℃
に加熱後、７７０〜８１０℃温度域で合計圧下率７８％
の粗圧延を行い、その後、７１０〜７５０℃の温度域で
合計圧下率７５％の仕上圧延を行い、６７０℃で巻き取
った。
2 Ｏ3 の剥離材を介して鋼Ｃと同じ犠牲材を重ね、６×
１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で溶接してセミサンドイ
ッチ方式のスラブを組み立てた。このスラブを８８０℃
に加熱後、７７０〜８１０℃温度域で合計圧下率７８％
の粗圧延を行い、その後、７１０〜７５０℃の温度域で
合計圧下率７５％の仕上圧延を行い、６７０℃で巻き取
った。
【００４３】この試料の拡散層の生成状況および形態を
これまでと同様の方法で調査したところ、拡散層の厚み
ｔ0 は５．８μｍ、Ｒは０．８８、ｌL ／ｌH は１．４
５（≧Ｒ-1/2＝１．１）といずれも本発明範囲の値とな
っていた。
これまでと同様の方法で調査したところ、拡散層の厚み
ｔ0 は５．８μｍ、Ｒは０．８８、ｌL ／ｌH は１．４
５（≧Ｒ-1/2＝１．１）といずれも本発明範囲の値とな
っていた。
【００４４】この試料の曲げ性と接合強度を上記の方法
で測定したところ、０ｔの限界曲げ半径が得られ、接合
強度も２２５ＭＰａと充分な強度が得られた。
で測定したところ、０ｔの限界曲げ半径が得られ、接合
強度も２２５ＭＰａと充分な強度が得られた。
【００４５】（実施例２）表１のチタンを合わせ材、鋼
Ｄを母材として、全板厚３．５ｍｍ（合わせ材０．７５
ｍｍ＋母材２．７５ｍｍ）のチタンクラッド鋼板を次の
条件で作成した。
Ｄを母材として、全板厚３．５ｍｍ（合わせ材０．７５
ｍｍ＋母材２．７５ｍｍ）のチタンクラッド鋼板を次の
条件で作成した。
【００４６】母材の上に合わせ材を重ね、その上にＡｌ
2 Ｏ3 の剥離材を介してさらに表１のチタンと鋼Ｄを順
次重ね、６×１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で溶接して
サンドイッチ方式のスラブを組み立てた。そのスラブを
９２０℃に加熱後、８３０〜８７０℃の温度域で合計圧
下率８５％の粗圧延を行い、その後、７５０〜８００℃
の温度域で合計圧下率９０％の仕上圧延を行い、７２０
℃で巻き取った。
2 Ｏ3 の剥離材を介してさらに表１のチタンと鋼Ｄを順
次重ね、６×１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で溶接して
サンドイッチ方式のスラブを組み立てた。そのスラブを
９２０℃に加熱後、８３０〜８７０℃の温度域で合計圧
下率８５％の粗圧延を行い、その後、７５０〜８００℃
の温度域で合計圧下率９０％の仕上圧延を行い、７２０
℃で巻き取った。
【００４７】この試料の拡散層のｔ0 は１０．８μｍ、
Ｒは０．７２、ｌL ／ｌH は１．７３（≧Ｒ-1/2＝１．
２）といずれも本発明範囲の値となっていた。
Ｒは０．７２、ｌL ／ｌH は１．７３（≧Ｒ-1/2＝１．
２）といずれも本発明範囲の値となっていた。
【００４８】この試料の曲げ性と接合強度を上記の方法
で測定したところ、０ｔの限界曲げ半径が得られ、接合
強度も２０９ＭＰａと充分な強度が得られた。
で測定したところ、０ｔの限界曲げ半径が得られ、接合
強度も２０９ＭＰａと充分な強度が得られた。
【００４９】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、０．５ｔ以下の限界曲げ半径を有する加工性
に優れた板厚の薄いチタンクラッド鋼板を提供できる。
いるので、０．５ｔ以下の限界曲げ半径を有する加工性
に優れた板厚の薄いチタンクラッド鋼板を提供できる。
【００５０】本発明のチタンクラッド鋼板は、このよう
に板厚が薄くて、加工性に優れているので建材、自動車
部品、家電部品等にも適用でき、その耐食性を安価に著
しく改善できるので、その産業上の効果は多大である。
に板厚が薄くて、加工性に優れているので建材、自動車
部品、家電部品等にも適用でき、その耐食性を安価に著
しく改善できるので、その産業上の効果は多大である。
【図１】接合強度、限界曲げ半径とｔ0 との関係を示す
図である。
図である。
【図２】拡散層における硬度とＦｅ、Ｔｉの濃度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】図２の結果に基づいた拡散層におけるＦｅ、Ｔ
ｉの濃度プロフィールの模式図である。
ｉの濃度プロフィールの模式図である。
【図４】限界曲げ半径とＲとの関係を示す図である。
【図５】限界曲げ半径とｌL ／ｌH 、Ｒ-1/2との関係を
示す図である。
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 崎山 哲雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 松野 隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−187581（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−141754（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118183（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−178034（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−142949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−213378（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/00
Claims (2)
- 【請求項１】 母材の鋼に合わせ材のチタンまたはチタ
ン合金が中間媒接材を介さずに接合されたチタンクラッ
ド鋼板において、前記母材と前記合わせ材の接合界面に
形成される前記母材と前記合わせ材の構成元素が混在し
ている拡散層が下記の条件を満足することを特徴とする
加工性に優れたチタンクラッド鋼板。 （イ）前記拡散層の厚みｔ0 が２〜２０μｍである。 （ロ）前記拡散層のうちＦｅの濃度が１５ｗｔ％以下と
なる層の厚みとＦｅの濃度が８５ｗｔ％以上となる層の
厚みの和をｔs としたとき、前記ｔs と前記ｔ 0 の比Ｒ
（＝ｔs ／ｔ0 ）が０．６以上である。 （ハ）前記拡散層でＦｅの濃度が１５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌL 、Ｆｅの濃度が８５ｗｔ％となる等濃
度線の長さをｌH としたとき、ｌL ／ｌH ≧Ｒ -1/2であ
る。 - 【請求項２】 母材の鋼のＣ含有量が０．０１ｗｔ％以
下であることを特徴とする請求項１に記載の加工性に優
れたチタンクラッド鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02998897A JP3317177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 加工性に優れたチタンクラッド鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02998897A JP3317177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 加工性に優れたチタンクラッド鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225777A JPH10225777A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3317177B2 true JP3317177B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=12291346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02998897A Expired - Fee Related JP3317177B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 加工性に優れたチタンクラッド鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317177B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109695000B (zh) * | 2017-10-20 | 2021-01-08 | 鞍钢股份有限公司 | 以if钢为过渡层的双面钛钢复合板及其高温制备方法 |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP02998897A patent/JP3317177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10225777A (ja) | 1998-08-25 |
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