JP5208106B2

JP5208106B2 - 鉄鋼部材の接合方法、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法及び鉄鋼製品

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Publication number: JP5208106B2
Application number: JP2009510660A
Authority: JP
Inventors: 敏明北澤; ▲隆▼幸藤森
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Current assignee: Mole S Act
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2013-06-12
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Description

本発明は、鉄鋼部材の接合方法、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法及び鉄鋼製品に関する。

図１８は、従来の鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。図１９は、従来の鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。

従来の鉄鋼部材の接合方法は、図１８及び図１９に示すように、２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程Ｓ１０１０と、２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程Ｓ１０２０と、接合体を所定の温度条件の下で熱処理することにより接合体における接合力を強化する接合力強化工程Ｓ１０３０とを含む（例えば、特許文献１参照。）。

このため、従来の鉄鋼部材の接合方法によれば、溶接補助材を全く使用せずに２つの鉄鋼部材を接合して接合体を製造することが可能となる。また、従来の鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体を形成した後に接合力強化工程Ｓ１０３０を行うことにより、接合体における接合力を強化することが可能となる。
その結果、従来の鉄鋼部材の接合方法によれば、プラスチックギアなどの樹脂金型に適した接合体を製造することが可能となる。

特開２００２−５９２７０号公報

しかしながら、従来の鉄鋼部材の接合方法においては、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を製造する場合に、十分に高い接合力を得ることができないという問題があることがわかった。

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法を提供することを目的とする。また、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を十分に高くすることが可能な、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法を提供することを目的とする。さらにまた、このような鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体又は鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法により接合力が強化された接合体を用いて製造された鉄鋼製品を提供することを目的とする。

なお、本発明の鉄鋼部材の接合方法は、２つの鉄鋼部材を接合する場合のみに限定されるものではなく、３つ以上の鉄鋼部材を接合する場合にも適用することが可能である。３つ以上の鉄鋼部材を接合する場合には、３つ以上の鉄鋼部材のうち互いに接合される２つの鉄鋼部材に着目すれば、本発明の鉄鋼部材の接合方法を実施することとなる。本発明の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法についても同様である。

本発明の発明者らは、上記目的を達成するため、従来の鉄鋼部材の接合方法において、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を製造する場合に十分に高い接合力を得ることができない原因を調査した結果、その原因は、接合面にＣｒ含有不動態層や空隙が存在することにあるという知見を得た。そこで、本発明の発明者らは、これらの知見に基づき、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を消散させることができれば、接合体の接合力を十分に高くすることが可能となり上記問題を解決することができることに想到し、本発明を完成させるに至った。

（１）すなわち、本発明の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの焼結鉄鋼部材を準備し、前記接合体形成工程においては、前記２つの焼結鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする。

（２）本発明の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材とを準備し、前記接合体形成工程においては、前記焼結鉄鋼部材と前記溶製鉄鋼部材とを互いに接合して接合体を形成することを特徴とする。

（３）本発明の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの溶製鉄鋼部材を準備するとともに、介在用の焼結鉄鋼部材をさらに準備し、前記接合体形成工程においては、前記２つの溶製鉄鋼部材の間に前記介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて前記２つの溶製鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの溶製鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする。

このため、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体形成工程により形成した接合体を第２温度に加熱した後、当該接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することとしているため、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は、徐冷に伴って接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき、最終的には接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を消散させることが可能となる。

また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法によれば、２つの鉄鋼部材のうち少なくとも一方の鉄鋼部材に焼結鉄鋼部材を用いて形成した接合体又は２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて形成した接合体に対して接合力強化工程を実施することとしているため、後述する実施例からもわかるように、接合体形成工程実施後に接合面に残存することのある空隙を接合力強化工程実施中に消散させることが可能となる。このメカニズムの詳細は不明であるが、接合力強化工程における比較的低い温度範囲においても焼結鉄鋼部材に含まれる結晶粒はサブミクロン単位では移動可能であり、その結果、焼結鉄鋼部材の結晶粒は、接合力強化工程中に接合面の空隙を埋めるように移動するためであると推測される。

その結果、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

なお、本明細書において、焼結鉄鋼部材とは、焼結法により得られる鉄鋼材料からなる鉄鋼部材をいう。また、本明細書において、溶製鉄鋼部材とは、溶製法により得られる鉄鋼材料からなる鉄鋼部材をいう。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、前記接合力強化工程においては、前記接合体を前記第２温度に加熱した後、前記第２温度又は前記焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で前記第３温度に徐冷することが好ましい。

このような方法とすることにより、第２温度又は焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃の範囲において接合体を極めてゆっくりした条件で徐冷することとなるため、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は、徐冷に伴って接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に十分に溶け込んでいき、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を十分に消散させることが可能となる。

この観点から言えば、第２温度又は焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに１０時間以上かける条件で第３温度に徐冷することがより好ましく、第２温度又は焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに１５時間以上かける条件で第３温度に徐冷することがさらに好ましい。

（５）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記接合力強化工程においては、前記接合体を前記第２温度に加熱した後、前記第２温度又は８５０℃のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で前記第３温度に徐冷することが好ましい。

このような方法とすることによっても、第２温度又は８５０℃のうち低い方の温度から６００℃の範囲において接合体を極めてゆっくりした条件で徐冷することとなるため、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は、徐冷に伴って接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に十分に溶け込んでいき、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を十分に消散させることが可能となる。

この観点から言えば、第２温度又は８５０℃のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに１０時間以上かける条件で第３温度に徐冷することがより好ましく、第２温度又は８５０℃のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに１５時間以上かける条件で第３温度に徐冷することがさらに好ましい。

なお、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、接合力強化工程においては、接合体を前記第２温度に加熱した後、第３温度まで徐冷する間に、８００℃〜９００℃の範囲内にある第５温度で少なくとも３０分間保持することが好ましい。

このような方法とすることにより、接合体を第５温度で保持する間に、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に十分に溶け込んでいき、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を十分に消散させることが可能となる。

また、このような方法とすることにより、焼きなまし効果により接合体の硬度を低くして、接合体を機械加工する際の加工性を高めることが可能となる。

また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、第２温度は、８３０℃〜９５０℃の範囲内にあることがさらに好ましい。

このような方法とすることにより、接合面に存在するＣｒ含有不動態層を十分に消散させることが可能となる。

また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、第３温度は、５５０℃以下であることが好ましい。

このような方法とすることにより、接合体の均質性を高めるとともに、接合体の硬度を低くして接合体を機械加工する際の加工性を高めることが可能となる。

また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、接合体形成工程及び接合力強化工程を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において行うことが好ましい。

このような方法とすることにより、各熱処理工程における酸素等の活性ガスの存在に起因して発生する悪影響を抑制することが可能となる。

また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、接合力強化工程実施後に、不活性ガス雰囲気下で接合体を冷却することが好ましい。

このような方法とすることにより、冷却過程で接合体の表面が酸化して品質が劣化するのを抑制することが可能となる。

（６）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記焼結鉄鋼部材は、熱間金型用鋼、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼又は高速度工具鋼からなる鉄鋼部材であることが好ましい。

このような方法とすることにより、さまざまな用途に用いることが可能な接合体を製造することが可能となる。

（７）上記（２）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記焼結鉄鋼部材の６００℃における熱膨張率と、前記溶製鉄鋼部材の６００℃における熱膨張率との差は、２×１０^−６ｍ／Ｋ以下であることが好ましい。

このような方法とすることにより、接合部分に生じる熱応力を小さくすることが可能となり、過酷な熱サイクルを受けても破断しにくい接合体を製造することが可能となる。

（８）上記（２）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記焼結鉄鋼部材におけるＣの含有比と、前記溶製鉄鋼部材におけるＣの含有比との差は、０．５ａｔ％以下であることが好ましい。

このような方法とすることにより、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材との間の硬度の差を小さくすることで、硬度の差に起因して接合部分に発生する応力を小さくすることが可能となり、接合部分で破断しにくい接合体を製造することが可能となる。

（９）本発明の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの溶製鉄鋼部材を準備するとともに、Ｎｉ又はＣｕを含有する介在用の鉄鋼部材をさらに準備し、前記接合体形成工程においては、前記２つの溶製鉄鋼部材の間に前記介在用の鉄鋼部材を介在させて前記２つの溶製鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記介在用の鉄鋼部材が溶融しない温度条件下で前記２つの溶製鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする。

このため、上記（９）に記載の鉄鋼部材の接合方法によれば、Ｎｉ又はＣｕを含有する介在用の鉄鋼部材を介在させて２つの溶製鉄鋼部材を接合することとしているため、後述する実施例からもわかるように、接合体形成工程実施中に生成することのあるＣｒ含有不動態層や空隙は、当該接合力形成工程実施中に母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき、最終的には接合面にほぼ存在しなくなる。このメカニズムの詳細は不明であるが、Ｃｒ含有不動態層や空隙が母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいくのを、介在用の鉄鋼部材に含まれるＮｉ又はＣｕが媒介しているものと推測される。

その結果、上記（９）に記載の鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を十分に高くすることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

また、本発明の鉄鋼部材の接合方法によれば、介在用の鉄鋼部材が溶融しない温度条件下で接合体を形成することとしているため、接合部分における金属組織がじん性の低い金属組織に変化することがなくなり、その結果、耐衝撃性に優れた接合体を製造することが可能となる。

なお、上記（９）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、介在用の鉄鋼部材におけるＮｉ又はＣｕの含有量は、５ａｔ％〜３０ａｔ％であることが好ましい。

Ｎｉ又はＣｕの含有量が３０ａｔ％を超えると、介在用の鉄鋼部材の機械的強度が低下するため接合部分における機械的強度も低下してしまうからである。一方、Ｎｉ又はＣｕの含有量が５ａｔ％未満になると、十分に高い接合力を得ることが困難となるからである。

上記（１）〜（９）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、第１温度は、８５０℃〜１１５０℃の範囲内にあることが好ましい。

このような方法とすることにより、所定の圧力条件で押圧しながら２つの鉄鋼部材を接合して接合体を形成することが可能となる。

また、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、接合体形成工程実施後に、接合体を徐冷することが好ましい。

このような方法とすることにより、加圧により生じる接合体の応力歪の発生を抑制して均質性の高い接合体を形成することが可能となる。

（１０）上記（２）、（３）又は（９）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記溶製鉄鋼部材は、熱間金型用鋼、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、機械構造用合金鋼又は高速度工具鋼からなる鉄鋼部材であることが好ましい。

（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記接合体形成工程の後に、前記接合体を、前記接合体の金属組織をより均一にすることが可能な第４温度に加熱する金属組織均一化工程をさらに含むことが好ましい。

このような方法とすることにより、接合体形成工程を経て不均一な状態となっている金属組織をより均一にすることが可能となるため、さらに均質性の高い接合体を形成することが可能となる。

上記（１１）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、第４温度は、１０００℃〜１１５０℃の範囲内にあることが好ましい。

このような方法とすることにより、接合体形成工程を経て不均一な状態となっている金属組織をさらに均一にすることが可能となる。

また、上記（１１）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、金属組織均一化工程終了後に、接合体をＭｓ点まで急冷し、その後接合体を徐冷することが好ましい。

このような方法とすることにより、焼き入れ効果により、接合体の硬度を高くすることで、機械的強度が高く高品質の接合体を形成することが可能となる。

（１２）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記２つの鉄鋼部材における前記接合予定面は、平面であることが好ましい。

このような方法とすることにより、接合予定面を高精度に加工することで２つの鉄鋼部材を突き当てたときの鉄鋼部材間の密着度を高めて、十分に高い接合力を得ることが可能となる。

（１３）上記（１２）に記載の鉄鋼部材の接合方法においては、前記接合予定面における算術平均粗さＲａは、０．２μｍ以下であることが好ましい。

このような方法とすることにより、２つの鉄鋼部材における接合予定面同士の間隔が平均で０．４μｍ以下となる状態で接合体形成工程を実施することとなり、また、２つの鉄鋼部材における接合予定面同士の間隔が平均で０．４μｍ以下となる状態で形成された接合体（言い換えると、接合面に残存することのある空隙が極めて小さい接合体。）に対して接合力強化工程を実施することとなることから、十分に高い接合力を得ることが可能となる。

（１４）本発明の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、前記接合体として、２つの焼結鉄鋼部材が互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

（１５）本発明の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、前記接合体として、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材とが互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

（１６）本発明の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、前記接合体として、２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させた状態で前記２つの溶製鉄鋼部材が互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

このため、上記（１４）〜（１６）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体を第２温度に加熱した後、当該接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することとしているため、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は、徐冷に伴って接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき、最終的には接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を消散させることが可能となる。

また、上記（１４）〜（１６）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法によれば、２つの鉄鋼部材のうち少なくとも一方の鉄鋼部材に焼結鉄鋼部材を用いて接合した接合体又は２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて形成した接合体に対して接合力強化工程を実施することとしているため、接合体形成工程実施後に接合面に残存することのある空隙を接合力強化工程実施中に消散させることが可能となる。このメカニズムの詳細は不明であるが、接合力強化工程における比較的低い温度範囲においても焼結鉄鋼部材に含まれる結晶粒はサブミクロン単位では移動可能であり、その結果、焼結鉄鋼部材の結晶粒は、接合力強化工程中に接合面の空隙を埋めるように移動するためであると推測される。

その結果、上記（１４）〜（１６）のいずれかに記載の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を十分に高くすることが可能な、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法となる。

（１７）本発明の鉄鋼製品は、上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体又は上記（１４）〜（１６）のいずれかに記載の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法により接合力が強化された接合体を用いて製造された鉄鋼製品である。

このため、本発明の鉄鋼製品は、十分に高い機械的強度を有する鉄鋼製品となるため、さまざまな用途に用いることが可能な鉄鋼製品となる。

鉄鋼製品としては、各種成形金型、各種工具、各種構造部材等を例示することができる。

（１８）本発明の鉄鋼製品は、成形金型である場合に特に効果がある。

ところで、例えばダイカスト金型や樹脂金型のような成形金型においては、熱交換用媒体流路を内部に含む構造が要望されることがあり、このよう場合に、このような成形金型を単一の鉄鋼部材を用いて製造するのは極めて困難である。これに対して、本発明の鉄鋼製品（成形金型）によれば、本発明の鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体又は本発明の鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法により接合力が強化された接合体を用いて製造された鉄鋼製品（成形金型）であるため、熱交換用媒体流路を内部に含む構造を容易に実現することが可能となる。

実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。接合部分の断面電子顕微鏡写真である。実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。接合部分の断面電子顕微鏡写真である。実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。接合部分の断面電子顕微鏡写真である。実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。接合部分の断面電子顕微鏡写真である。実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態８に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。実施形態９に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。従来の鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。従来の鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。

以下、本発明の鉄鋼部材の接合方法、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法及び鉄鋼製品について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
実施形態１は、本発明の鉄鋼部材の接合方法を説明するための実施形態である。

図１は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。図２は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図２中、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。

図３は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図３（ａ１）は接合体準備工程Ｓ１１０を説明するために示す図であり、図３（ｂ１）は接合体形成工程Ｓ１２０を説明するために示す図であり、図３（ｃ１）は金属組織均一化工程Ｓ１３０を説明するために示す図であり、図３（ｄ１）及び図３（ｅ１）は接合力強化工程Ｓ１４０を説明するために示す図であり、図３（ａ２）〜図３（ｅ２）は図３（ａ１）〜図３（ｅ１）における領域Ａの部分拡大図である。

なお、Ｃｒ含有不動態層は、通常の断面電子顕微鏡写真において視認できるものではないが、理解を容易にするために、図３（ｂ２）〜図３（ｄ２）においてはＣｒ含有不動態層１４２を網掛化して示すこととする。

実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法は、図１に示すように、鉄鋼部材準備工程Ｓ１１０と、接合体形成工程Ｓ１２０と、金属組織均一化工程Ｓ１３０と、接合力強化工程Ｓ１４０とをこの順序で含む。

１．接合体準備工程
接合体準備工程Ｓ１１０は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する工程である（図３（ａ１）参照。）。

Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材としては、焼結法により得られる鉄鋼材料（ウッデホルム株式会社製、ＥＬＭＡＸ。）からなる２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を用いる。２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０の形状は、それぞれ円柱形状（２０ｍｍφ×２０ｍｍＬ）である。２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０における接合予定面１１２，１２２は、平面であり、接合予定面１１２，１２２の算術平均粗さＲａは、０．１μｍである。

２．接合体形成工程
接合体形成工程Ｓ１２０は、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０における接合予定面１１２，１２２を突き合わせた状態で、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を所定の圧力条件で押圧しながら、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を接合可能な第１温度Ｔ_１（例えば、８５０℃〜１１５０℃（図２においては１０７０℃））に加熱することにより、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を互いに接合して接合体１００を形成する工程である（図３（ｂ１）参照。）。

接合体形成工程Ｓ１２０においては、複数の接合対象部材にパルス電流を流して当該複数の接合対象部材を接合するパルス通電接合装置（例えば、特許第３５４８５０９号公報参照。）を用いて接合体１００の形成を行う。２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０の押圧は、油圧を用いて例えば１０ＭＰａの圧力条件で行う。２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０の加熱は、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０にパルス通電することにより行う。第１温度Ｔ_１における保持時間（第１熱処理時間ｔ_１）は３０分間とする（図２参照。）。接合体形成工程Ｓ１２０実施後には、接合体１００を室温まで徐冷する。

３．金属組織均一化工程
金属組織均一化工程Ｓ１３０は、接合体１００を、接合体１００の金属組織をより均一にすることが可能な第４温度Ｔ_４（例えば、１０００℃〜１１５０℃（図２においては１０４０℃））に加熱する工程である（図３（ｃ１）参照。）。

金属組織均一化工程Ｓ１３０においては、真空炉を用いて接合体１００の加熱を行う。第４温度Ｔ_４における保持時間（第４熱処理時間ｔ_４）は１時間（図２参照。）である。金属組織均一化工程Ｓ１３０実施後には、接合体１００をＭｓ点まで急冷し、その後接合体１００を徐冷する。

４．接合体強化工程
接合力強化工程Ｓ１４０は、接合体１００を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度Ｔ_２（図２においては９５０℃。）に加熱した後、接合体１００を、８５０℃から６００℃に降温するのに第３熱処理時間ｔ_３（図２においては１０時間。）かける条件で６００℃以下の第３温度Ｔ_３（図２においては５００℃。）まで徐冷することにより、接合体１００における接合力を強化する工程である。

接合力強化工程Ｓ１４０においては、真空炉を用いて接合体１００の加熱を行う。第２温度Ｔ_２における保持時間（第２熱処理時間ｔ_２）は２時間とする（図２参照。）。接合力強化工程Ｓ１４０実施後には、不活性ガス雰囲気下（例えば、Ｎ_２ガス雰囲気下。）で接合体１００を冷却する。

以上のような工程を含む実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体形成工程Ｓ１２０により形成した接合体１００を第２温度Ｔ_２に加熱した後、接合体１００を６００℃以下の第３温度Ｔ_３まで徐冷することとしているため、接合面１４０に存在するＣｒ含有不動態層１４２や空隙１４４は、徐冷に伴って接合体１００の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき（図３（ｃ２）及び図３（ｄ２）参照。）、最終的には接合面１４０に存在するＣｒ含有不動態層１４２や空隙１４４を消散させることが可能となる（図３（ｅ２）参照。）。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を用いて形成した接合体１００に対して接合力強化工程Ｓ１４０を実施することとしているため、後述する実施例１からもわかるように、接合体形成工程Ｓ１２０実施後に接合面１４０に残存することのある空隙１４４を接合力強化工程Ｓ１４０実施中に消散させることが可能となる。

その結果、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材（２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０）を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合力強化工程Ｓ１４０は、接合体１００を第２温度Ｔ_２に加熱した後、８５０℃から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で第３温度Ｔ_３に徐冷することとしているため、接合面１４０に存在するＣｒ含有不動態層１４２や空隙１４４は、徐冷に伴って接合体１００の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に十分に溶け込んでいき、接合面１４０に存在するＣｒ含有不動態層１４２や空隙１４４を十分に消散させることが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体形成工程Ｓ１２０及び接合力強化工程Ｓ１４０を、真空中で行うこととしているため、各熱処理工程における酸素等の活性ガスの存在に起因して発生する悪影響を抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法においては、接合力強化工程Ｓ１４０実施後に、不活性ガス雰囲気下で接合体１００を冷却することとしているため、冷却過程で接合体１００の表面が酸化して品質が劣化するのを抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、第１温度Ｔ_１は、８５０℃〜１１５０℃の範囲内にあるため、所定の圧力条件で押圧しながら２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を接合して接合体１００を形成することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体形成工程Ｓ１２０実施後に、接合体１００を徐冷することとしているため、加圧により生じる接合体１００の応力歪の発生を抑制して均質性の高い接合体１００を形成することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合体形成工程Ｓ１２０の後に金属組織均一化工程Ｓ１３０を実施することとしているため、接合体形成工程Ｓ１２０を経て不均一な状態となっている金属組織をより均一にすることが可能となり、均質性の高い接合体１００を形成することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、第４温度Ｔ_４は、１０００℃〜１１５０℃の範囲内にあるため、接合体形成工程Ｓ１２０を経て不均一な状態となっている金属組織をさらに均一にすることが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、金属組織均一化工程Ｓ１３０終了後に、接合体１００をＭｓ点まで急冷し、その後接合体１００を徐冷することとしているため、焼き入れ効果により、接合体１００の硬度を高くすることで、機械的強度が高く高品質の接合体を形成することが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０における接合予定面１１２，１２２は平面であるため、接合予定面１１２，１２２を高精度に加工することで２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０を突き当てたときの鉄鋼部材間の密着度を高めて、十分に高い接合力を得ることが可能となる。

また、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、接合予定面１１２，１２２における算術平均粗さＲａは、０．２μｍ以下であるため、
２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０における接合予定面１１２，１２２同士の間隔が平均で０．４μｍ以下となる状態で接合体形成工程Ｓ１２０を実施することとなり、また、２つの焼結鉄鋼部材１１０，１２０における接合予定面１１２，１２２同士の間隔が平均で０．４μｍ以下となる状態で形成された接合体１００（言い換えると、接合面１４０に残存することのある空隙１４４が極めて小さい接合体。）に対して接合力強化工程Ｓ１４０を実施することとなることから、十分に高い接合力を得ることが可能となる。

［実施例１］
実施例１は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の効果を確認するための実施例である。実施例１においては、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体１００における接合部分の断面電子顕微鏡写真を観察することにより、接合面１４０に存在する空隙１４４が消散しているかどうかを確認した。

図４は、接合部分の断面電子顕微鏡写真である。図４（ａ）は実施例１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体１００における接合部分の断面電子顕微鏡写真であり、図４（ｂ）は比較例１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体（図示せず。）における接合部分の断面電子顕微鏡写真である。

実施例１に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様に、鉄鋼部材準備工程Ｓ１１０と、接合体形成工程Ｓ１２０と、金属組織均一化工程Ｓ１３０と、接合力強化工程Ｓ１４０とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法である。
一方、比較例１に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と基本的には同じ鉄鋼部材の接合方法であるが、接合力強化工程Ｓ１４０を含まない点で実施例１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と異なる。

図４を参照すれば、比較例１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体においては接合面に空隙が存在するが、実施例１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体１００においては、接合面１４０に空隙が存在しないことがわかる。
このことにより、実施例１に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体１００においては、接合面１４０に存在する空隙１４０が消散していることが確認できた。

［実施形態２］
実施形態２は、本発明の鉄鋼部材の接合方法を説明するための実施形態である。

図５は、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図５（ａ１）は接合体準備工程Ｓ２１０を説明するために示す図であり、図５（ｂ１）は接合体形成工程Ｓ２２０を説明するために示す図であり、図５（ｃ１）は金属組織均一化工程Ｓ２３０を説明するために示す図であり、図５（ｄ１）及び図５（ｅ１）は接合力強化工程Ｓ２４０を説明するために示す図であり、図５（ａ２）〜図５（ｅ２）は図５（ａ１）〜図５（ｅ１）における領域Ａの部分拡大図である。

実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材のうち一方の鉄鋼部材が溶製鉄鋼部材である点で実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法とは異なる。

すなわち、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法においては、鉄鋼部材準備工程Ｓ２１０においては、図５（ａ１）に示すように、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材として焼結鉄鋼部材２１０と溶製鉄鋼部材２２０とを準備し、接合体形成工程Ｓ２２０においては、図５（ｂ１）に示すように、焼結鉄鋼部材２１０と溶製鉄鋼部材２２０とを互いに接合して接合体２００を形成することとしている。

焼結鉄鋼部材２１０としては、焼結法により得られる鉄鋼材料（ウッデホルム株式会社製、ＥＬＭＡＸ。）からなる焼結鉄鋼部材を用いる。また、溶製鉄鋼部材２２０としては、溶製法により得られる鉄鋼材料（熱間金型用鋼ＳＫＤ６１。）からなる溶製鉄鋼部材を用いる。

なお、焼結鉄鋼部材２１０の６００℃における熱膨張率は約１２．５×１０^−６ｍ／Ｋであり、溶製鉄鋼部材２２０の６００℃における熱膨張率は約１３．８×１０^−６ｍ／Ｋである。また、焼結鉄鋼部材２１０におけるＣの含有比は１．７ａｔ％であり、溶製鉄鋼部材２２０におけるＣの含有比は１．８ａｔ％である。

このように、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材のうち一方の鉄鋼部材が溶製鉄鋼部材である点で実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なるが、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、接合体形成工程Ｓ２２０により形成した接合体２００を第２温度Ｔ_２に加熱した後、接合体２００を６００℃以下の第３温度Ｔ_３まで徐冷することとしているため、接合面２４０に存在するＣｒ含有不動態層２４２や空隙２４４は、徐冷に伴って接合体２００の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき（図５（ｃ２）及び図５（ｄ２）参照。）、最終的には接合面２４０に存在するＣｒ含有不動態層２４２や空隙２４４を消散させることが可能となる（図５（ｅ２）参照。）。

また、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、焼結鉄鋼部材２１０及び溶製鉄鋼部材２２０を用いて形成した接合体２００に対して接合力強化工程Ｓ２４０を実施することとしているため、後述する実施例２からもわかるように、接合体形成工程Ｓ２２０実施後に接合面２４０に残存することのある空隙２４４を接合力強化工程Ｓ２４０実施中に消散させることが可能となる。

その結果、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材（焼結鉄鋼部材２１０及び溶製鉄鋼部材２２０）を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

また、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、焼結鉄鋼部材２１０の６００℃における熱膨張率と、溶製鉄鋼部材２２０の６００℃における熱膨張率との差は、２×１０^−６ｍ／Ｋ以下であるため、接合部分に生じる熱応力を小さくすることが可能となり、過酷な熱サイクルを受けても破断しにくい接合体２００を製造することが可能となる。

また、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、焼結鉄鋼部材２１０におけるＣの含有比と、溶製鉄鋼部材２２０におけるＣの含有比との差は０．５ａｔ％以下であるため、焼結鉄鋼部材２１０と溶製鉄鋼部材２２０との間の硬度の差を小さくすることで、硬度の差に起因して接合部分に発生する応力を小さくすることが可能となり、接合部分で破断しにくい接合体２００を製造することが可能となる。

なお、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材のうち一方の鉄鋼部材が溶製鉄鋼部材である点以外は実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施例２］
実施例２は、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法の効果を確認するための実施例である。実施例２においては、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体２００における接合部分の断面電子顕微鏡写真を観察することにより、接合面２４０に存在する空隙２４４が消散しているかどうかを確認した。

図６は、接合部分の断面電子顕微鏡写真である。図６（ａ）は実施例２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体２００における接合部分の断面電子顕微鏡写真であり、図６（ｂ）は比較例２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体（図示せず。）における接合部分の断面電子顕微鏡写真である。

実施例２に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法と同様に、鉄鋼部材準備工程Ｓ２１０と、接合体形成工程Ｓ２２０と、金属組織均一化工程Ｓ２３０と、接合力強化工程Ｓ２４０とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法である。
一方、比較例２に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態２に係る鉄鋼部材の接合方法と基本的には同じ鉄鋼部材の接合方法であるが、接合力強化工程Ｓ２４０を含まない点で実施例２に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と異なる。

図６を参照すれば、比較例２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体においては接合面に空隙が存在するが、実施例２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体２００においては、接合面２４０に空隙が存在しないことがわかる。
このことにより、実施例２に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体２００においては、接合面２４０に存在する空隙２４４が消散していることが確認できた。

［実施形態３］
実施形態３は、本発明の鉄鋼部材の接合方法を説明するための実施形態である。

図７は、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図７（ａ１）は接合体準備工程Ｓ３１０説明するために示す図であり、図７（ｂ１）は接合体形成工程Ｓ３２０を説明するために示す図であり、図７（ｃ１）は金属組織均一化工程Ｓ３３０を説明するために示す図であり、図７（ｄ１）及び図７（ｅ１）は接合力強化工程Ｓ３４０を説明するために示す図であり、図７（ａ２）〜図７（ｅ２）は図７（ａ１）〜図７（ｅ１）における領域Ａの部分拡大図である。

実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材に溶製鉄鋼部材を用いるとともに、２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて接合体形成工程を行う点で実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法とは異なる。

すなわち、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法において、鉄鋼部材準備工程Ｓ３１０においては、図７（ａ１）に示すように、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材として２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０を準備するとともに介在用の焼結鉄鋼部材３３０を準備し、接合体形成工程Ｓ３２０においては、図７（ｂ１）に示すように、２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０の間に介在用の焼結鉄鋼部材３３０を介在させて２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０における接合予定面３１２，３２２を突き合わせた状態で、２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０を互いに接合して接合体３００を形成することとしている。

実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法においては、２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０として、溶製法により得られる鉄鋼材料（熱間金型用鋼ＳＫＤ６１。）からなる溶製鉄鋼部材を用いる。また、介在用の焼結鉄鋼部材３３０として、焼結法により得られる鉄鋼材料（ウッデホルム株式会社製、ＥＬＭＡＸ。）からなる焼結鉄鋼部材を用いる。

このように、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材に溶製鉄鋼部材を用いるとともに、２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて接合体形成工程を行う点で実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なるが、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、接合体形成工程Ｓ３２０により形成した接合体３００を第２温度Ｔ_２に加熱した後、接合体３００を６００℃以下の第３温度Ｔ_３まで徐冷することとしているため、接合面３４０ａ，３４０ｂに存在するＣｒ含有不動態層３４２や空隙３４４は、徐冷に伴って接合体３００の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき（図７（ｂ２）〜図７（ｄ２）参照。）、最終的には接合面３４０ａ，３４０ｂに存在するＣｒ含有不動態層３４２や空隙３４４を消散させることが可能となる（図７（ｅ２）参照。）。

また、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０の間に介在用の焼結鉄鋼部材３３０を介在させて形成した接合体３００に対して接合力強化工程Ｓ３４０を実施することとしているため、後述する実施例３からもわかるように、接合体形成工程Ｓ３２０実施後に接合面３４０ａ，３４０ｂに残存することのある空隙３４４を接合力強化工程Ｓ３４０実施中に消散させることが可能となる。

その結果、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材（２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０）を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

なお、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材に溶製鉄鋼部材を用いるとともに、２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて接合体形成工程を行う点以外は実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施例３］
実施例３は、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法の効果を確認するための実施例である。実施例３においては、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体３００における接合部分の断面電子顕微鏡写真を観察することにより、接合面３４０ａ，３４０ｂに存在する空隙３４４が消散しているかどうかを確認した。

図８は、接合部分の断面電子顕微鏡写真である。図８（ａ）は実施例３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体３００における接合部分の断面電子顕微鏡写真であり、図８（ｂ）は比較例３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体（図示せず。）における接合部分の断面電子顕微鏡写真である。なお、図８においては、２つの溶製鉄鋼部材３１０，３２０のうち一方の溶製鉄鋼部材３１０と介在用の焼結鉄鋼部材３３０との接合部分を図示している。

実施例３に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法と同様に、鉄鋼部材準備工程Ｓ３１０と、接合体形成工程Ｓ３２０と、金属組織均一化工程Ｓ３３０と、接合力強化工程Ｓ３４０とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法である。
一方、比較例３に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態３に係る鉄鋼部材の接合方法と基本的には同じ鉄鋼部材の接合方法であるが、接合力強化工程Ｓ３４０を含まない点で実施例３に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と異なる。

図８を参照すれば、比較例３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体においては接合面に空隙が存在するが、実施例３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体３００においては接合面３４０ａ（図８（ａ）ではわからないが、接合面３４０ｂの場合も同様。）に空隙３４４が存在しないことがわかる。
このことにより、実施例３に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体３００においては、接合面３４０ａ，３４０ｂに存在する空隙３４４が消散していることが確認できた。

［実施形態４］
実施形態４は、本発明の鉄鋼部材の接合方法を説明するための実施形態である。

図９は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。図１０は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１０中、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。

図１１は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１１（ａ１）は接合体準備工程Ｓ４１０を説明するために示す図であり、図１１（ｂ１）及び図１１（ｃ１）は接合体形成工程Ｓ４２０を説明するために示す図であり、図１１（ｄ１）は金属組織均一化工程Ｓ４３０を説明するために示す図であり、図１１（ａ２）〜図１１（ｄ２）は図１１（ａ１）〜図１１（ｄ１）における領域Ａの部分拡大図である。

実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法は、図９に示すように、鉄鋼部材準備工程Ｓ４１０と、接合体形成工程Ｓ４２０と、金属組織均一化工程Ｓ４３０とをこの順序で含む。

１．接合体準備工程
接合体準備工程Ｓ４１０は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備するとともに、Ｎｉを含有する介在用の鉄鋼部材をさらに準備する工程である（図１１（ａ）参照。）。

Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材としては、溶製法により得られる鉄鋼材料（熱間金型用鋼ＳＫＤ６１。）からなる２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０を用いる。２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０の形状は、それぞれ円柱形状（２０ｍｍφ×２０ｍｍＬ）である。２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０における接合予定面４１２，４２２は平面である。２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０における接合予定面４１２，４２２の算術平均粗さＲａは、０．１μｍである。
また、Ｎｉを含有する介在用の鉄鋼部材としては、ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌからなる鉄鋼部材４３０を用いる。介在用の鉄鋼部材４３０におけるＮｉの含有量は、１４ａｔ％である。介在用の鉄鋼部材４３０の形状は、円盤形状（２０ｍｍφ×０．３ｍｍｔ）である。

２．接合体形成工程
接合体形成工程Ｓ４２０は、２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０の間に介在用の鉄鋼部材４３０を介在させて２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０における接合予定面４１２，４２２を突き合わせた状態で、介在用の鉄鋼部材４３０が溶融しない温度条件下で２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０を接合可能な第１温度Ｔ_１（例えば、１０００℃〜１１００℃（図１０においては１０７０℃））に加熱することにより、２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０を互いに接合して接合体４００を形成する工程である（図１１（ｂ１）参照。）。

接合体形成工程Ｓ４２０においては、真空パルス通電接合装置を用いて接合体４００の形成を行う。接合体４００を形成するための押圧は、油圧を用いて例えば１０ＭＰａの圧力条件で行う。接合体４００を形成するための加熱は、２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０の間に介在用の鉄鋼部材４３０を介在させた状態で２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０にパルス通電することにより行う。第１温度Ｔ_１における保持時間（第１熱処理時間ｔ_１）は３０分間とする（図１０参照。）。接合体形成工程Ｓ４２０実施後には、接合体４００を室温まで徐冷する。

３．金属組織均一化工程
金属組織均一化工程Ｓ４３０は、接合体４００を、接合体４００の金属組織をより均一にすることが可能な第４温度Ｔ_４（例えば、１０００℃〜１１５０℃（図１０においては１０４０℃））に加熱する工程である（図１１（ｄ１）参照。）。

金属組織均一化工程Ｓ４３０においては、真空炉を用いて接合体４００の加熱を行う。第４温度Ｔ_４における保持時間（第４熱処理時間ｔ_４）は１時間（図１０参照。）である。金属組織均一化工程Ｓ４３０実施後には、接合体４００をＭｓ点まで急冷し、その後接合体４００を徐冷する。

以上のような工程を含む実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、Ｎｉを含有する介在用の鉄鋼部材４３０を介在させて２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０を接合することとしているため、後述する実施例４からもわかるように、接合体形成工程Ｓ４２０実施中に生成することのあるＣｒ含有不動態層や空隙４４４は、接合力形成工程Ｓ４２０中に母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき、最終的には接合面４４０ａ，４４０ｂにほぼ存在しなくなる（図１１（ｂ２）〜図１１（ｃ２）参照。）。なお、図１１（ｂ２）〜図１１（ｃ２）においては、接合体形成工程Ｓ４２０実施中に生成することのあるＣｒ含有不動態層の図示を省略している。

その結果、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法は、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材（２つの溶製鉄鋼部材４１０，４２０）を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

また、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、介在用の鉄鋼部材４３０が溶融しない温度条件下で接合体４００を形成することとしているため、接合部分における金属組織がじん性の低い金属組織に変化することがなくなり、その結果、耐衝撃性に優れた接合体を製造することが可能となる。

また、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、介在用の鉄鋼部材４３０におけるＮｉの含有量は、５ａｔ％〜３０ａｔ％であるため、接合部分における機械的強度が低下するのを抑制することが可能となり、また、十分に高い接合力を得ることが可能となる。

［実施例４］
実施例４は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法の効果を確認するための実施例である。実施例４においては、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体４００における接合部分の断面電子顕微鏡写真を観察することにより、接合面４４０ａ，４４０ｂに存在する空隙４４４が消散しているかどうかを確認した。

図１２は、接合部分の断面電子顕微鏡写真である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は実施例４に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体４００における接合部分の断面電子顕微鏡写真であり、図１２（ｃ）は変形例に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体（図示せず。）における接合部分の断面電子顕微鏡写真である。
なお、図１２（ａ）は低倍率による接合部分の断面電子顕微鏡写真であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は高倍率による断面電子顕微鏡写真である。

実施例４に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法と同様に、鉄鋼部材準備工程Ｓ４１０と、接合体形成工程Ｓ４２０と、金属組織均一化工程Ｓ４３０とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法である。
一方、変形例に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法と基本的には同じ鉄鋼部材の接合方法であるが、金属組織均一化工程Ｓ４３０の後に接合力強化工程Ｓ４４０（図示せず。）を含む点で実施例４に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と異なる。

図１２を参照すれば、実施例４に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体４００においては接合面４４０ａ（図１２（ｂ）ではわからないが、接合面４４０ｂの場合も同様。）に空隙４４４が存在しないことがわかる。また、変形例に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体においても接合面に空隙が存在しないことがわかる。
このことにより、実施例４に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体４００又は変形例に係る鉄鋼部材の接合方法により形成された接合体のいずれにおいても、接合面に存在する空隙が消散していることが確認できた。

［実施形態５］
実施形態５は、本発明の鉄鋼部材の接合方法を説明するための実施形態である。

図１３は、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。図１３中、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。

実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、接合力強化工程における徐冷の仕方が実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なる。

すなわち、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法において、接合力強化工程Ｓ５４０においては、接合体を第２温度Ｔ_２に加熱した後、第３温度Ｔ_３まで徐冷する間に、８００℃〜９００℃の範囲内にある第５温度Ｔ_５（図１３においては、８５０℃。）で少なくとも時間ｔ_５だけ保持（図１３においては、６０分間。）することとしている。

このように、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法は、接合力強化工程における徐冷の仕方が実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なるが、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、接合体形成工程Ｓ５２０により形成した接合体を第２温度Ｔ_２に加熱した後、接合体を６００℃以下の第３温度Ｔ_３まで徐冷することとしているため、接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙は、徐冷に伴って接合体の金属組織が変態する過程で母相の鉄鋼材料中に溶け込んでいき、最終的には接合面に存在するＣｒ含有不動態層や空隙を消散させることが可能となる。

また、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、２つの焼結鉄鋼部材を用いて形成した接合体に対して接合力強化工程Ｓ５４０を実施することとしているため、接合体形成工程Ｓ５２０実施後に接合面に残存することのある空隙を接合力強化工程Ｓ５４０実施中に消散させることが可能となる。

その結果、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法は、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材（２つの焼結鉄鋼部材）を互いに接合して接合体を製造する場合にも十分に高い接合力を得ることが可能な鉄鋼部材の接合方法となる。

また、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、焼きなまし効果により接合体５００の硬度を低くして、接合体５００を機械加工する際の加工性を高めることが可能となるという効果も有する。

なお、実施形態５に係る鉄鋼部材の接合方法は、接合力強化工程における徐冷の仕方が異なること以外は実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態６］
実施形態６は、本発明の鉄鋼部材の接合方法及びそれにより製造される鉄鋼製品を説明するための実施形態である。実施形態６においては、鉄鋼製品として、ダイカスト金型（実施形態６に係るダイカスト金型）を例にとって説明する。

図１４は、実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１４（ａ）は鉄鋼部材準備工程Ｓ６１０を説明するために示す図であり、図１４（ｂ）は接合体形成工程Ｓ６２０を説明するために示す図であり、図１４（ｃ）は金属組織均一化工程Ｓ６３０を説明するために示す図であり、図１４（ｄ）は接合力強化工程Ｓ６４０を説明するために示す図であり、図１４（ｅ）は切削工程Ｓ６５０を説明するために示す図である。

実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、図１４（ａ）に示すように、２つの焼結鉄鋼部材として、接合予定面６１２，６２２に熱交換用媒体流路形成用溝６１４，６２４が形成された２つの焼結鉄鋼部材６１０，６２０を用いる。

このため、実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、図１４（ｅ）に示すように、接合体６００に対して必要な切削加工を行うことにより、熱交換用媒体流路６６０を内部に含むダイカスト金型６５０（実施形態６に係るダイカスト金型）を製造することが可能となる。

このとき、実施形態６に係るダイカスト金型６５０は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程によって製造されたものであることから、十分に高い接合力で接合され、信頼性が高くかつ寿命が長いダイカスト金型となる。

なお、実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態７］
実施形態７は、本発明の鉄鋼部材の接合方法及びそれにより製造される鉄鋼製品を説明するための実施形態である。実施形態７においては、鉄鋼製品として、ダイカスト金型（実施形態７に係るダイカスト金型）を例にとって説明する。

図１５は、実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１５（ａ）は鉄鋼部材準備工程Ｓ７１０を説明するために示す図であり、図１５（ｂ）は接合体形成工程Ｓ７２０を説明するために示す図であり、図１５（ｃ）は金属組織均一化工程Ｓ７３０を説明するために示す図であり、図１５（ｄ）は接合力強化工程Ｓ７４０を説明するために示す図であり、図１５（ｅ）は切削工程Ｓ７５０を説明するために示す図である。

実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、接合する焼結鉄鋼部材の数及び形状が実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なる。

すなわち、実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法においては、図１５（ａ）に示すように、３つの焼結鉄鋼部材７１０，７２０，７３０を用いる。焼結鉄鋼部材７１０には熱交換用媒体流路形成用溝７１４が形成されており、焼結鉄鋼部材７２０には熱交換用媒体流路形成用孔７２６が形成されており、焼結鉄鋼部材７３０には熱交換用媒体流路形成用溝７３４及び熱交換用媒体流路形成用孔７３６が形成されている。

このように、実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法は、接合する焼結鉄鋼部材の数及び形状が実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法の場合とは異なるが、図１５（ｅ）に示すように、接合体７００に対して必要な切削加工を行うことにより、実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法の場合と同様に、熱交換用媒体流路７６０を内部に含むダイカスト金型７５０（実施形態７に係るダイカスト金型）を製造することが可能となる。

このとき、実施形態７に係るダイカスト金型７５０は、基本的には実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程によって製造されたものであることから、十分に高い接合力で接合され、信頼性が高くかつ寿命が長いダイカスト金型となる。

なお、実施形態７に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態６に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態８］
実施形態８は、本発明の鉄鋼部材の接合方法及びそれによって製造される鉄鋼製品を説明するための実施形態である。実施形態８においては、鉄鋼製品として、ダイカスト金型に用いる加圧ピン（実施形態８に係る加圧ピン）を例にとって説明する。

図１６は、実施形態８に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１６（ａ）は鉄鋼部材準備工程Ｓ８１０を説明するために示す図であり、図１６（ｂ）は接合体形成工程Ｓ８２０を説明するために示す図であり、図１６（ｃ）は金属組織均一化工程Ｓ８３０を説明するために示す図であり、図１６（ｄ）は接合力強化工程Ｓ８４０を説明するために示す図である。

実施形態８に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、図１６（ａ）に示すように、２つの焼結鉄鋼部材として、それぞれＮＣ切削加工により所定の形状に切削されている２つの焼結鉄鋼部材８１０，８２０を用いる。

このため、実施形態８に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、ダイカスト金型に用いる加圧ピン８５０（実施形態８に係る加圧ピン）を製造することが可能となる。

このとき、実施形態８に係る加圧ピン８５０は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程によって製造されたものであることから、十分に高い接合力で接合され、信頼性が高くかつ寿命が長い加圧ピンとなる。

なお、実施形態８に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態９］
実施形態９は、本発明の鉄鋼部材の接合方法及びそれにより製造される鉄鋼製品を説明するための実施形態である。実施形態９においては、鉄鋼製品として、固定金型及び移動金型からなるダイカスト金型用の合わせ金型のうち、キャビティ用の凹部が形成された固定金型（実施形態９に係る固定金型）を例にとって説明する。

図１７は、実施形態９に係る鉄鋼部材の接合方法を説明するために示す図である。図１７（ａ）は鉄鋼部材準備工程Ｓ９１０を説明するために示す図であり、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）は接合体形成工程Ｓ９２０を説明するために示す図であり、図１７（ｄ）は金属組織均一化工程Ｓ９３０を説明するために示す図であり、図１７（ｅ）は切削工程Ｓ９４０を説明するために示す図である。

実施形態９に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むが、図１７（ａ）に示すように、２つの溶製鉄鋼部材として、接合予定面９１２が平面である溶製鉄鋼部材９１０及び接合予定面９２２に熱交換用媒体流路形成用溝９２４が形成された焼結鉄鋼部材９２０を用いるとともに、Ｎｉを含有する介在用の鉄鋼部材として、ステンレス鋼Ｓ３１６からなる鉄鋼部材９３０を用いる。

このため、実施形態９に係る鉄鋼部材の接合方法によれば、図１７（ｅ）に示すように、接合体９００に対して必要な切削加工を行うことにより、熱交換用媒体流路９６０を内部に含む固定金型９５０（実施形態９に係る固定金型）を製造することが可能となる。

このとき、実施形態９に係る固定金型９５０は、基本的には実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程によって製造されたものであることから、十分に高い接合力で接合され、信頼性が高くかつ寿命が長い固定金型となる。
実施形態９に係る固定金型９５０によれば、接合面９４０ａ，９４０ｂがキャビティ用の凹部９５２に露出しないため、接合面９４０ａ，９４０ｂがキャビティ用の凹部９５２に露出することに起因してダイカスト製品の品質が劣化したり、固定金型の寿命が短くなったりすることがない。

なお、実施形態９に係る鉄鋼部材の接合方法は、基本的には実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法と同様の工程を含むため、実施形態４に係る鉄鋼部材の接合方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

以上、本発明の鉄鋼部材の接合方法及び鉄鋼製品を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態１〜３又は５〜８においては、鉄鋼部材準備工程と、接合体形成工程と、金属組織均一化工程と、接合力強化工程をこの順に含む鉄鋼部材の接合方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、接合体準備工程としてＣｒを含有する２つの鉄鋼部材が予め接合された接合体を準備しておき、当該接合体に対して接合力強化工程を実施する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法をも含むものである。

この場合、接合体として、２つの焼結鉄鋼部材が互いに接合された接合体、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材とが互いに接合された接合体又は介在用の焼結鉄鋼部材を介在した状態で２つの溶製鉄鋼部材が互いに接合された接合体を用いることができる。

（２）上記実施形態１〜３又は５〜８において、接合力強化工程においては、８５０℃から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で徐冷することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、８５０℃から６００℃に降温するのに１０時間以上又は１５時間以上かける条件で徐冷することとしてもよい。

（３）上記実施形態１〜３又は５〜８において、接合力強化工程においては、８５０℃から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で徐冷することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２温度Ｔ_２又は焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに５時間以上（又は１０時間以上若しくは１５時間以上。）かける条件で徐冷することとしてもよい。

（４）上記実施形態１〜３又は５〜８においては、接合力強化工程をパルス通電接合装置を用いて行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、通常の真空加熱炉を用いて行うこともできる。

（５）上記実施形態１〜３又は５〜８においては、接合体形成工程、金属組織均一化工程及び接合力強化工程を真空中において行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、これらの工程の全部又は一部をＮ_２ガス、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気中において行うこともできる。

（６）上記実施形態１〜３又は５〜８においては、焼結鉄鋼部材又は介在用の焼結鉄鋼部材としてウッデホルム株式会社製のＥＬＭＡＸからなる焼結鉄鋼部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。熱間金型用鋼、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼又は高速度工具鋼からなる各種焼結鉄鋼部材を用いることもできる。

（７）上記実施形態２〜４又は９においては、溶製鉄鋼部材として熱間金型用鋼（ＳＫＤ６１）からなる溶製鉄鋼部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＳＫＤ６１以外の熱間金型用鋼又は熱間金型用鋼以外の鉄鋼部材（例えば、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、機械構造用合金鋼又は高速度工具鋼からなる溶製鉄鋼部材。）を用いることもできる。

（８）上記実施形態４又は９においては、介在用の鉄鋼部材として、Ｎｉを含有する介在用の鉄鋼部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、Ｃｕを含有する介在用の鉄鋼部材を用いることもできる。

（９）上記各実施形態においては、接合予定面が平面である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。接合予定面が互いに密着可能であれば、接合予定面が平面でない場合（例えば、曲面形状、段差形状など。）であってもよい。

（１０）上記実施形態６〜９においては、鉄鋼製品として、ダイカスト金型、加圧ピン又は固定金型を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。鉄鋼製品としては、ダイカスト金型、加圧ピン又は固定金型以外の各種成形金型、各種工具、各種構造部材などを例示することができる。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，６００，７００，８００，９００…接合体、１１０，１２０，２１０，６１０，６２０，７１０，７２０，７３０，８１０，８２０…焼結鉄鋼部材、１１２，１２２，２１２，２２２，３１２，３２２，４１２，４２２，６１２，６２２，７１２，７２２ａ，７２２ｂ，７３２，８１２，８２２，９１２，９２２…接合予定面、２２０，３１０，３２０，４１０，４２０，９１０，９２０…溶製鉄鋼部材、３３０…介在用の焼結鉄鋼部材、４３０，９３０…介在用の鉄鋼部材、１４０，２４０，３４０ａ，３４０ｂ，４４０ａ，４４０ｂ，６４０，７４０ａ，７４０ｂ，８４０，９４０ａ，９４０ｂ…接合面、１４２，２４２，３４２…Ｃｒ含有不動態層、１４４，２４４，３４４，４４４…空隙、６１４，６２４，７１４，７３４，９２４…熱交換用媒体流路形成用溝、７２６，７３６…熱交換用媒体流路形成用孔、６５０，７５０…ダイカスト金型、６６０，７６０，９６０…熱交換用媒体流路、８５０…加圧ピン、９５０…固定金型、９５２…キャビティ用の凹部、Ｍｓ…Ｍｓ点、Ｔ_１…第１温度、Ｔ_２…第２温度、Ｔ_３…第３温度、Ｔ_４…第４温度、Ｔ_５…第５温度、ｔ_１……第１熱処理時間、ｔ_２…第２熱処理時間、ｔ_３…第３熱処理時間、ｔ_４…第４熱処理時間、ｔ_５…第５熱処理時間

Claims

Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、
前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、
前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの焼結鉄鋼部材を準備し、
前記接合体形成工程においては、前記２つの焼結鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、
前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、
前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材とを準備し、
前記接合体形成工程においては、前記焼結鉄鋼部材と前記溶製鉄鋼部材とを互いに接合して接合体を形成することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、
前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、
前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの溶製鉄鋼部材を準備するとともに、介在用の焼結鉄鋼部材をさらに準備し、
前記接合体形成工程においては、前記２つの溶製鉄鋼部材の間に前記介在用の焼結鉄鋼部材を介在させて前記２つの溶製鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの溶製鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記接合力強化工程においては、前記接合体を前記第２温度に加熱した後、前記第２温度又は前記焼結鉄鋼部材におけるＡ_１変態点のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で前記第３温度に徐冷することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記接合力強化工程においては、前記接合体を前記第２温度に加熱した後、前記第２温度又は８５０℃のうち低い方の温度から６００℃に降温するのに５時間以上かける条件で前記第３温度に徐冷することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記焼結鉄鋼部材は、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼又は高速度工具鋼からなる鉄鋼部材であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項２に記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記焼結鉄鋼部材の６００℃における熱膨張率と、前記溶製鉄鋼部材の６００℃における熱膨張率との差は、２×１０^−６ｍ／Ｋ以下であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項２に記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記焼結鉄鋼部材におけるＣの含有比と、前記溶製鉄鋼部材におけるＣの含有比との差は、０．５ａｔ％以下であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材を準備する鉄鋼部材準備工程と、
前記２つの鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記２つの鉄鋼部材を所定の圧力条件で押圧しながら前記２つの鉄鋼部材を接合可能な第１温度に加熱することにより、前記２つの鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成する接合体形成工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含む鉄鋼部材の接合方法であって、
前記鉄鋼部材準備工程においては、前記２つの鉄鋼部材として、２つの溶製鉄鋼部材を準備するとともに、Ｎｉ又はＣｕを含有する介在用の鉄鋼部材をさらに準備し、
前記接合体形成工程においては、前記２つの溶製鉄鋼部材の間に前記介在用の鉄鋼部材を介在させて前記２つの溶製鉄鋼部材における接合予定面を突き合わせた状態で、前記介在用の鉄鋼部材が溶融しない温度条件下で前記２つの溶製鉄鋼部材を互いに接合して接合体を形成することを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項２、３又は９のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記溶製鉄鋼部材は、熱間金型用鋼、冷間金型用鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、機械構造用合金鋼又は高速度工具鋼からなる鉄鋼部材であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１〜１０のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記接合体形成工程の後に、前記接合体を、前記接合体の金属組織をより均一にすることが可能な第４温度に加熱する金属組織均一化工程をさらに含むことを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１〜１１のいずれかに記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記２つの鉄鋼部材における前記接合予定面は、平面であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
請求項１２に記載の鉄鋼部材の接合方法において、
前記接合予定面における算術平均粗さＲａは、０．２μｍ以下であることを特徴とする鉄鋼部材の接合方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、
前記接合体として、２つの焼結鉄鋼部材が互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、
前記接合体として、焼結鉄鋼部材と溶製鉄鋼部材とが互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法。
Ｃｒを含有する２つの鉄鋼部材が互いに接合された接合体の接合力を強化する、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法であって、
前記接合体として、２つの溶製鉄鋼部材の間に介在用の焼結鉄鋼部材を介在させた状態で前記２つの溶製鉄鋼部材が互いに接合された接合体を準備する接合体準備工程と、
前記接合体を８００℃〜１１５０℃の範囲内にある第２温度に加熱した後、前記接合体を６００℃以下の第３温度まで徐冷することにより、前記接合体における接合力を強化する接合力強化工程とをこの順序で含むことを特徴とする、鉄鋼部材からなる接合体における接合力強化方法。