JPH0332425B2 - - Google Patents

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JPH0332425B2
JPH0332425B2 JP58221881A JP22188183A JPH0332425B2 JP H0332425 B2 JPH0332425 B2 JP H0332425B2 JP 58221881 A JP58221881 A JP 58221881A JP 22188183 A JP22188183 A JP 22188183A JP H0332425 B2 JPH0332425 B2 JP H0332425B2
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JP
Japan
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brazing
melting point
plating
metal
steel
Prior art date
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JP58221881A
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English (en)
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JPS60115384A (ja
Inventor
Yutaka Oka
Makoto Imanaka
Shuzo Ueda
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/04Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はろう付圧延による複合材料の製造方法
に係り、詳しくは、鉄(以下、Feとする。)若し
くはその合金の母材と金属材料の合わせ材の間に
銅(以下、Cuとする。)若しくはその合金のろう
材をはさみろう付圧延する際に、このろう材の
Cuの母材への侵入や、溶融部でのFeの富化層の
形成を軽減できる複合金属材料の製造方法に係
る。
材料の使用環境の厳しさが増すと共に、単一材
料で多岐にわたる要求性能を満足させることは難
かしくなつている。これら要求性能に対し、数種
の材料の複合化で対処するために複合材料の開発
が活発になつている。
複合材料の製造方法として、組立、鋳込、オー
バーレイ、爆発接着、溶融接合などの方法が提案
され、その一部の方法は実用化されている。最
近、これらのクラツド製造法に加えて新たにろう
付法が提案されている。この方法は次世代の有望
素材の一つに上げられているセラミツクスと汎用
されている鉄鋼材料の接合に有効であることから
注目されている。このろう付法によるクラツド鋼
の製造方法は、特開昭55−48468号公報に記述さ
れているように、2種以上の金属材料を接合して
複合材料にする際に、接合すべき金属材料の間
に、それら金属材料よりも融点の低い接合用金属
を挟み、この接合金属を溶融させて金属材料を接
合し、その後、接合したスラブを圧延して製造し
ている。しかし、この方法で製造する場合は、次
の通りの問題がある。
すなわち、第1図はろう材に純銅を用いて
90Cu−10Ni合金の合わせ材とSS41鋼板の母材を
ろう付した際の接合部の断面組織の顕微鏡写真で
あつて、ろう付のままの状態ではCuが母材粒界
(第1図の矢印方向にて示す。)に侵入している。
これに圧延されると、Cuの侵入部はそのまま延
ばされ、最終製品の粒界にはくさび形に侵入した
Cuがみられる。このようなCuの存在は溶接施工
時の割れの発生や使用時の疲労強度の低下の原因
になる。
また、ろう材の融点の制御にNiあるいはMnが
用いられ、ろう材としてCu−NiあるいはCu−
Mn合金を用いた場合には母材の粒界へのCuの侵
入は軽減される。
しかし、母材中のFeがろう付時溶融するろう
材部に溶出し、第2図に示すようなFeの富化層
を形成して好ましくない。
そこで、本発明者等は上述したCuの母材粒界
への侵入および溶融部でのFeの富化層の形成を
軽減する方法について種々検討した結果、Cuが
母材中に侵入してここから割れるが、母材面に
Niメツキすることにより効果的にCuの侵入が阻
止できるとの知見を得た。
本発明は上記知見事実にもとずいて成立したも
のであつて、具体的には、母材粒界へのCuの侵
入の防止と接合面の酸化の防止とを達成できるろ
う付圧延法によるクラツド鋼の製造法を提案す
る。
すなわち、本発明法は鉄若しくは鉄合金の母材
の接合面に、あるいはさらに金属材料の合わせ材
の接合面にもニツケルメツキをほどこし、この合
わせ材と前記母材の間に、合わせ材の融点より低
い融点を持つて銅若しくは銅合金から成るろう材
を、前記メツキ層がこのろう材に接触するようは
さんだのちに、これらを前記ろう材の融点と前記
母材の融点との間でかつ1050℃より高い温度に加
熱して一体にろう付けしてスラブとし、その後、
このスラブを前記ろう材の融点以下で圧延するこ
とを特徴とする。
以下、本発明法について詳しく説明する。
このように本発明法によつてろう付圧延により
製造した何れのステンレスクラツド鋼の接合部の
剪断強さはろう材の強度に依存し、22〜24Kgf/
mm2であつた。
従つて、このように製造したステンレスクラツ
ド鋼は剪断強さが20Kgf/mm2以上である用途に使
用できる。
以上述べたように本発明法は従来のろう付圧延
法の欠点であるCuの粒界への侵入およびろう接
部でのFeの濃化を防止するために、予め、母材
の接合面に、あるいはさらに合わせ材の接合面に
もNiメツキを施こし、この条件でろう付け、圧
延等を行なうことを特徴としている。
このNiメツキ層の作用について詳しく説明す
ると、次の通りである。
Niメツキ層は母材の被接合面には必ず形成さ
れるが、合わせ材がステンレス鋼などの鉄系合金
の場合には、同様に合わせ材の被接合面にもNi
メツキが施される。このようにNiメツキを施す
ことにより、ろう材のCuが母材又は合わせ材に
侵入すること、また、ろう材にFe濃化層が形成
されることを阻止でき、圧延後の接合率が高くな
る。
本発明法によれば溶接施工時の割れ、使用時の
疲労強度の低下が防止できるため産業上きわめて
有用である。
なお、合わせ材としては何れの金属材料が用い
ることができ、例えば、ステンレス鋼、銅合金
(Cu−Ni、Cu−Mn等)等も用いることができ
る。また、母材としては鉄若しくはその合金は何
れのものも十分で、例えば、炭素鋼(溶接構造用
鋼板等)、低合金鋼(高張力鋼Cr−Mo鋼、造船
用鋼板等)等が用いることができる。
まず、合わせ材として融点Tc(℃)の金属材料
を用い、母材として炭素鋼合わせ材を用い、この
母材の接合面に、あるいはさらに炭素鋼合わせ材
の接合面にもNiメツキをほどこす。この母材と
合わせ材の間に融点Ti(℃)がTcより低い銅若し
くは銅合金を挟み、全体をTc>T>Ti、T>
1050℃を満足する温度T(℃)に加熱してろう付
けを行なつてスラブをつくる。その後、このスラ
ブをTi(℃)以下で圧延し複合材料を製造する。
この場合、合わせ材としてはステンレス鋼板を
用い、そのステンレス鋼板の接合面にNiメツキ
をほどこすと、上記の如く、欠陥の少なくステン
レスクラツド鋼が容易に得られ、更に、合わせ材
のステンレス鋼や母材の鋼板の何れにもNiメツ
キをほどこすと、圧延後の接合率はきわめて高く
なる。
更に詳しく説明すると、例えば、90%Cu−10
%Ni合金の合わせ材とSM41鋼の母材との間に接
合用ろう材として純銅や89%Cu−11%Mn合金を
用いて従来法でクラツド鋼板を製造する場合、
950〜1100℃でろう付したのち900℃で圧延して製
造できる。この場合、母材であるSM41鋼板には
その接合面にNiメツキを施こされておらず、こ
のときには、1000℃で接合できる。この製造時に
ろう材として純銅を用いた場合には母材の粒界へ
Cuが侵入する。これに対し、ろう材にCu−Mn
合金を用いた場合、粒界へのCuの侵入は軽減さ
れるが、溶融部にFeの濃化層ができる。
この点から、本発明においては、第3図から明
らかな如く、これら粒界へのCuの侵入および溶
融部のFeの濃化層の形成防止を達成するために、
母材の接合面にNiメツキをほどこす。
母材にNiメツキが施こされることからろう付
温度はやや高く1050℃以上にする必要がある。ち
なみに、母材に厚さ100μのNiメツキを施こした
場合、第4図に示すようにろう付温度が従来例の
如く1000℃若しくはそれ以下であると圧延時に母
材と合わせ材が剥離するが、ろう付温度を高めて
1050℃以上にすると剥離しない。従つて、予め、
母材にNiメツキを施こして銅合金でろう付する
ため、本発明ではろう付温度は1050℃以上にする
必要がある。
また、圧延温度がろう材の融点により低くする
のは、ろう材の融点より高い場合には、ろう材が
溶融し母材と合わせ材がろう付部で剥離してしま
うからである。従つて、ろう付したスラブの圧延
温度はろう材の融点より低いことが必要である。
また、ろう付温度を上記の如く合わせ材の融点
より低くするのは、高いと合わせ材が溶融してし
まい、流出防止用枠の設置が必要となり、ろう付
法の経済性が失なわれてしまうからである。従つ
て、ろう付温度は合わせ材の融点以下であること
が必要である。
なお、上記のところでは母材の接合面にNiメ
ツキを施こした例を示したが、母材、合わせ材の
両接合面にNiメツキを施こすこともでき、この
ように両接合面にNiメツキを施こすと、接合率
のきわめて高いステンレスクラツド鋼が製造でき
る。
以下の通りの条件で、本発明法は、母材の接合
面に、あるいはさらに合わせ材の接合面にもNi
メツキを行なつて、この母材と合わせ材との間
に、Cu若しくはその合金のろう材を介在させて
加熱、ろう付けを行なつて、その後、このスラブ
をろう材の融点以下で圧延するが、この方法によ
ると、次の通りに接合率の高いステンレスクラツ
ド鋼が製造できる。
すなわち、ステンレス鋼の熱間変形抵抗は炭素
鋼に比べて高く、そのため、スラブの圧延温度を
高くする必要がある。この意味で、ろう材として
はCu若しくはその合金のうちでなるべく融点の
高いものがよい。そこで、比較例としてろう材に
0.2×150×250mm3のSM41鋼板を1250℃でろう付
し、その後、1150℃で圧延する。このようにする
と、10mm厚さのステンレスクラツド鋼が得られ
る。しかし、このクラツド鋼は、合わせ材と母材
との接合率がきわめて低い。
これに対し、本発明法によつてろう材の0.2×
150×250mm3の70%Cu−30%Ni合金板、合わせ材
の4×150×200mm3のSUS316鋼板、母材の30×
150×200mm3のSM41鋼板を用い、上記の如く、ろ
う付け、圧延する際には、合わせ材ならびに母材
の接合面の前処理として、#/20研磨したのち、
母材および合わせ材に厚さ100μのNiメツキを施
こして行なう。このように圧延すると、接合率90
%以上のステンレスクラツド鋼が得られる。
そこで、上記の比較例と本発明法によつて製造
された各クラツド材の端部から圧延方向に10mm間
隔でC方向のねじり試片を採取して剥離状況を調
べたところ、第5図に示す通りであつた。第5図
において比較例(符号イで示す)として合わせ材
にNiメツキを施こさない場合には接合率がきわ
めて低い。これに対して、本発明法の場合(符号
ロ,ハで示す)には、接合率90%以上が確保で
き、きわめて優れたクラツド鋼が得られる。合わ
せ材の接合面にのみNiメツキをほどこした場合
は接合率90%以上を達成できない。
【図面の簡単な説明】
第1図はろう材にCuを用いた90Cu−10Niクラ
ツド鋼接合部の断面組織の顕微鏡写真、第2図は
ろう材に89Cu−11Mnを用いたキユプロニツケル
クラツド鋼板接合部のXMA結果で、ろう接部に
Feの濃化層、鋼板の粒界へのCuの侵入状況を示
す説明図、第3図は本発明方法によつて母材に
Niメツキを施こし、ろう材に89Cu−11Mnを用い
たキユプロニツケルクラツド鋼接合部のXMA結
果で、ろう接部のFeの濃化および粒界へのCuの
侵入がNiメツキにより防止されていることを示
す説明図、第4図は本発明法により母材にNiメ
ツキを施こし、この母材とキユプロニツケルを
89Cu−11Mnでろう付後、圧延する際のろう付温
度と圧延材の接合率を示すグラフ、第5図は
70Cu−30Niのろう材を用いてSUS316クラツド鋼
をろう付圧延した時の圧延材の接合率におよぼす
Niメツキの影響を示したグラフである。 符号イ……比較例、ロ,ハ……本発明法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 鉄若しくは鉄合金の母材の接合面に、あるい
    はさらに金属材料の合わせ材の接合面にもニツケ
    ルメツキをほどこし、この合わせ材と前記母材の
    間に、合わせ材の融点より低い融点を持つて銅若
    しくは銅合金から成るろう材を、前記メツキ層が
    このろう材に接触するようはさんだのちに、これ
    らを前記ろう材の融点と前記母材の融点との間で
    かつ1050℃より高い温度に加熱して一体にろう付
    けしてスラブとし、その後、このスラブを前記ろ
    う材の融点以下で圧延することを特徴とするろう
    付圧延による複合材料の製造方法。
JP22188183A 1983-11-24 1983-11-24 ろう付圧延による複合材料の製造方法 Granted JPS60115384A (ja)

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