JPH0225782B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明はチタンクラツド鋼に係り、特に母材
と合せ材との間に種々の金属中間層を有するチタ
ンクラツド鋼とその製造方法に関する。 従来技術とその問題点 一般にクラツド鋼は母材を鋼材としたクラツド
であり、母材と合せ材の組合せにより種々のクラ
ツド鋼が知られている。その中で、チタンクラツ
ド鋼は母材としての鋼材と合せ材としてのチタン
材とから成るもので、耐食性にすぐれ、また製造
コストも安価につく利点を有する。 このチタンクラツド鋼を製造する各種方法のう
ち、いわゆる圧延法あるいは爆着圧延法といわれ
る製造方法にあつては、母材と合せ材との間に
種々の金属中間層を介在させて接合する方法が知
られている。この方法は母材と合せ材との接合境
界における有害な合金層の形成を金属中間層で阻
止するようにしたものである。この場合、前記金
属中間層はいずれの金属にも固溶し、しかも有害
な金属中間化合物の生じないものを選ぶ必要があ
り、その金属中間層としては例えば銅等が使用さ
れている。しかし、銅を単独に使用する方法で
は、母材鋼と銅の濡れ性および母材鋼への銅の拡
散による母材鋼の劣化等の問題があり、好ましく
なかつた。その他、周囲環境からの水素および酸
素と合せ材としてのチタン材とが反応して材質劣
化を生ずるといつた問題もあつた。 発明の目的 この発明は従来の前記問題を解決するためにな
されたもので、接合強度のすぐれた品質良好なチ
タンクラツド鋼とその製造方法を提案することを
目的とするものである。 発明の構成 この発明に係るチタンクラツド鋼は、母材とし
ての鋼材と合せ材としてのチタン材と、これら両
者の対向面間に圧延接合された金属中間層とから
成るもので、前記金属中間層として、C0.03％以
下、Si0.50以下、Mn0.80％以下を含み、鋼中の
炭素固定元素としてTi0.50以下でTiのＣに対す
る比が３以上、Nb0.01〜0.10％でNbのＣに対す
る比が３以上、Mo0.01〜0.50％のうち１種また
は２種以上含む低炭素鋼層と、モリブデン層の２
層から構成されたものを用いるとともに、前記低
炭素鋼層を母材側に、モリブデン層を合せ材側に
配置したことを特徴とするものである。 ここで、前記金属中間層を２層としたのは、母
材と合せ材を接合するに際して、チタン材と母材
鋼との接合界面に有害な合金層の形成を阻止し得
る単体の金属あるいは合金を工業的に用いること
は、前記銅の場合と同様の問題等により非常に困
難であるが、この中間層を２層構造とすることに
より容易に工業的に用いることが可能な金属材料
を選定できるたである。 そこで、この発明では前記金属中間層として、
低炭素鋼とモリブデンを選択した。その理由は、
モリブデンはチタンと全率固溶し、接合界面に接
合強さを阻害する有害な合金層を生成しない金属
であり、しかも箔として工業的に用いることが最
も容易であること、一方低炭素鋼はモリブデンと
炭素鋼を接合する際に接合強さを阻害するモリブ
デン炭化物の生成を防止するとともにモリブデ
ン／低炭素鋼，低炭素鋼／炭素鋼の接合界面にお
いて有害な合金層を生成しない安価で工業的にも
容易に用いることができる材料であることによ
る。 このように、この発明ではモリブデン層と低炭
素鋼層とを金属中間層として利用するものである
が、その場合、モリブデン層はチタン材側に配置
することによつてチタン材に対する金属中間層の
濡れ性を改善して強力な接合を可能にする。ま
た、低炭素鋼層は母材側に配置することによつて
母材に対する金属中間層の濡れ性を改善して強力
な接合を行なうとともにこれがモリブデンへの母
材炭素の拡散に対すバリヤ層として作用し、界面
におけるモリブデン炭化物による劣化を防止す
る。そのため、この発明では第１図にこの発明チ
タンクラツド鋼の断面図を示すごとく、金属中間
層３の低炭素鋼層３―２を母材２側に、モリブデ
ン層３―１を合せ材１側にそれぞれ配置したので
ある。 ここで、前記低炭素鋼層３―２の成分を限定し
たのは、以下に示す理由による。 Ｃはモリブデンとの接合界面に接合強さを阻害
するモリブデン炭化物の生成を防止するためには
極力低い方が好ましいが、コストとの兼合いで
0.03％以下とした。 SiおよびMnは良好なキルド鋼を得るための必
要な元素であるが、添加し過ぎると箔またはフオ
イルを製造する時の展延性が劣化するため、それ
ぞれ050％以下、0.80％以下とした。 TiおよびNbは鋼中のＣを炭化物として固定
し、モリブデンとの接合界面にモリブデン炭化物
が生成するのを阻止するが、過度に添加すること
はコスト面で不利であるため、それぞれ0.5％以
下、0.01〜0.10％とした。また、TiおよびNbに
よつて鋼中のＣを固定するにはそれぞれＣに対す
る比を３以上とする必要がある。 Moについても、前記TiおよびNbと同様の働
きをするものであるが、0.01％未満では効果がな
く、0.50％を超えるとコスト面で不利であるた
め、0.01〜0.50％とした。 また、モリブデン層３―１は純モリブデンのみ
ならず、濡れ性改善に有効である限り、一般のモ
リブデン合金をも包含するものである。 なお、前記金属中間層３は薄板状、あるいはフ
オイルもしくはフイルム状のものであつてもよ
く、可及的に薄いものが望ましい。 この発明における母材としての鋼材および合せ
材としてのチタン材は、その組成および形状にお
いて特に制限されることはなく、例えば、従来の
チタンクラツド鋼に用いられているものであれば
よい。 また、この発明に係るチタンクラツド鋼の製造
方法は、母材としての鋼材と合せ材としてのチタ
ン材とで、前記成分の低炭素鋼材とモリブデン材
とから成る金属中間鋼材を低炭素鋼材が母材側
に、モリブデン材が合せ材側にそれぞれ位置する
ごとく挾持接合してクラツド組立素材とし、この
クラツド組立素材が２個の場合は合せ材側が対向
するように剥離剤を介在させて合せ、クラツド組
立素材が１個の場合は合せ材側にダミー鋼材を合
せ、各々合せ材および母材の周辺を溶接で囲みサ
ンドイツチ状クラツド組立体とし、前記各組立体
の内部空隙部の排気処理を施した後、それぞれ
650〜1200℃、好ましくは850〜1100℃の温度範囲
で熱間圧延を行なうことを特徴とするものであ
る。 ここで、合せ材および母材の周辺を溶接で囲み
（密閉）内部空隙部の排気処理を行なう理由は、
加熱・圧延時におけるチタンと鋼との接合面での
チタン窒化物および酸化物の生成を防止し、ま
た、チタン材への周囲雰囲気からのガス吸収を防
止し、チタン材の劣化を防ぐためである。 また、圧延温度を650〜1200℃、好ましくは850
〜1100℃の温度範囲としたのは、650℃未満では
圧延が困難であり、1200℃を超える温度ではチタ
ンの粗粒化による肌荒れが激しくなり、好ましく
ないためである。 以下、この発明に係るチタンクラツド鋼の製造
方法を第２図および第３図に基づいて説明する。 第２図はクラツド組立素材を２個用いた場合の
サンドイツチ状クラツド組立体を示す概略縦断面
図である。 すなわち、母材としての鋼板２２の片面に低炭
素鋼材２３―２およびモリブデン材２３―１とか
ら成る金属中間層を重ね、その上に合せ材として
のチタン材２１を重ねて１個クラツド組立素材を
形成する。このクラツド組立素材を２個用意し、
それぞれチタン材２１側を対向させて配置し、そ
の対向面間に剥離剤として例えば酸化ジルコニウ
ムパウダー２４を介在させて両クラツド組立素材
をサンドイツチ状クラツド組立体とし、貼着後、
金属中間層およびチタン材の周辺に設けた当て板
２５を利用して鋼板２２およびチタン材２１の全
周辺を溶接部２６で囲む。この溶接部を利用して
内部空隙部を排気した後、650〜1200℃に加熱し
て圧延を行なう。放冷後、全周縁部の耳部を切断
除去し、酸化ジルコニウムパウダー（剥離剤）２
４の部分から上下２枚に分離することにより、第
１図に示す片面チタンクラツド鋼が得られる。 また、クラツド組立素材が１個の場合は、第３
図にそのクラツド組立体の概略縦断面図を示すご
とく、母材としての鋼板２２の片面に低炭素鋼材
２３―２とモリブデン材２３―１とからなる金属
中間層を重ね、その上に合せ材としてのチタン材
２１を重ね合せて形成したクラツド組立素材の前
記チタン材２１の上にダミー鋼板２７を重ね、当
て板２５を利用してチタン材２１および鋼板２２
の周辺を溶接部２６で囲み、該溶接部を通して内
部空隙部を排気した後、650〜1200℃に加熱して
圧延を行なう。放冷後、全周縁部の耳部を切断除
去し、ダミー鋼板２７を分離する。 このようにして得られた片面チタンクラツド鋼
は第１図に示すごとく、母材２と合せ材１と、こ
れら両者の対向面間にあつて母材２側に低炭素鋼
層３―２、合せ材１側にモリブデン層３―１が配
置された金属中間層３とから構成されたものであ
る。 実施例 この発明に係るチタンクラツド鋼を第２図に示
す方法により製造した。その際、母材として使用
した鋼板、合せ材として使用したチタン板および
金属中間層の低炭素鋼層として使用したフオイル
の組成を第１表に示す。金属中間層のモリブデン
層としては市販の純フイルムを使用した。 本実施例におけるクラツド組立素材は、鋼板
（厚さ120mm）、チタン材側に配置したモリブデン
層（厚さ0.05mm）、母材側に配置した低炭素鋼層
（厚さ0.3mm）およびチタン板（厚さ30mm）から成
るもので、これを第２図に示すように２個組合せ
てクラツド組立体とし、その全周辺部を当て板を
使つて溶接により密閉し、内部空隙部を
10^-2Torrまで排気した後、1050℃に加熱して圧
延を行なつた。圧延後、得られたチタンクラツド
鋼の各層の厚さは、母材12mm、低炭素鋼層0.005
mm、モリブデン層0.03mm、チタン材３mmであつ
た。 また比較のため、金属中間層として低炭素鋼単
独層を使用し、その他の製造条件はその発明例と
同様の条件でチタンクラツド鋼を製造した。 それらのチタンクラツド鋼の機械的特性を第２
表にまとめて示した。 第２表より明らかなごとく、この発明に係るチ
タンクラツド鋼は良好な機械的特性を示し、高い
接合強度を有するもである。

【表】

【表】 発明の効果 以上説明したごとく、この発明に係るチタンク
ラツド鋼は、母材と合せ材との間にモリブデンお
よび低炭素鋼を金属中間層として使用したことに
より、母材および合せ材に対する金属中間層の濡
れ性が改善されて強力な接合強度を有し、また、
この発明方法によれば、加熱・圧延時におけるチ
タンと鋼との接合面でのチタンの窒化物および酸
化物の生成が防止され、またチタン材への周囲雰
囲気からのガス吸収も防止され、さらにはチタン
材の劣化を考慮する必要がないため、通常の圧延
雰囲気と同条件で熱間圧延でき、工業的にしかも
安価に高接合強度のチタンクラツド鋼を製造する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るチタンクラツド鋼を示
す概略縦断面図、第２図および第３図は同上チタ
ンクラツド鋼の製造方法を説明するためのチタン
クラツド組立体を示す概略縦断面図である。 １…合せ材、２…母材、３…金属中間層、３―
１…モリブデン層、３―２…低炭素鋼層、２１…
チタン材、２３…鋼板、２３―１…モリブデン
材、２３―２…低炭素鋼材、２４…パウダー、２
５…当て板、２６…溶接部、２７…ダミー鋼板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 母材としての鋼材と合せ材としてのチタン材
   と、これら両者の対向面間に圧延接合された金属
   中間層とから成り、前記金属中間層はC0.03％以
   下、Si0.50％以下、Mn0.80％以下を含み、鋼中
   の炭素固定元素としてTi0.50％以下でTiのＣに
   対する比が３以上、Nb0.01〜0.10％でNbのＣに
   対する比が３以上、Mo0.01〜0.50％のうち１種
   または２種以上含む低炭素鋼層と、モリブデン層
   の２層から構成され、前記低炭素鋼層を母材側
   に、モリブデン層を合せ材側にそれぞれ配置した
   ことを特徴とするチタンクラツド鋼。 ２ 母材としての鋼材と合せ材としてのチタン材
   とで、C0.03％以下、Si0.50％以下、Mn0.80％以
   下を含み、鋼中の炭素固定元素としてTi0.50％以
   下でTiのＣに対する比が３以上、Nb0.01〜0.10
   ％でNbのＣに対する比が３以上、Mo0.01〜0.50
   ％のうち１種または２種以上含む低炭素鋼材とモ
   リブデン材とからなる金属中間鋼材を低炭素鋼材
   が母材側に、モリブデン材が合せ材側にそれぞれ
   位置するごとく挾持接合してクラツド組立素材と
   し、このクラツド組立素材が２個の場合は合せ材
   側が対向するように剥離材を介在させて合せ、ク
   ラツド組立素材が１個の場合は合せ材側にダミー
   鋼材を合せ、各々合せ材および母材の周辺を溶接
   で囲みサンドイツチ状クラツド組立体とし、前記
   各組立体の内部空隙部の排気処理を施した後、そ
   れぞれ650〜1200℃の温度範囲で熱間圧延を行な
   うことを特徴とするチタンクラツド鋼の製造方
   法。