JPH04157001A - 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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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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調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。
着法による圧延クラッド調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。
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、前者の爆着法は爆着ままの状態で
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。
延法の２種類があり、前者の爆着法は爆着ままの状態で
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。
、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６
０−１８２０５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７０
０℃以上とする方法（特開昭５６−１６３００５号公報
）等の提案がある。
在させる方法（特開昭５５−５８０３号公報、特開昭６
０−１８２０５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７０
０℃以上とする方法（特開昭５６−１６３００５号公報
）等の提案がある。
〔発明が解決しようとする課題］
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Ｔ
ｉ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Ｔ
ｉ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。
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調板の製造方法
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６０
０″Ｃ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調板の製造方
法にある。
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調板の製造方法
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６０
０″Ｃ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調板の製造方
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
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（Ｔ
ｉＣ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。
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（Ｔ
ｉＣ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。
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。
、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。
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。
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。
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（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６００℃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（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６００℃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、換言すると段付は冷
却処理する方法がある。
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、換言すると段付は冷
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人程度の金属間化
合物（Ｔｉｔｌｅ、ＴｉＦｅ等）であって、この薄い層
は４００〜５００°Ｃ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。
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人程度の金属間化
合物（Ｔｉｔｌｅ、ＴｉＦｅ等）であって、この薄い層
は４００〜５００°Ｃ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５８０℃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、２
４時間を超えても改善効果は飽和する。
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５８０℃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、２
４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：０．０１３．Ｓ：０．０１１ （
重量％）である板厚４０■の５Ｓ４１鋼板、合わせ材と
して板厚２０謹の純チタン材（ＪＩＳ＾４６００．１種
）を用いて板厚６０■の爆着クラッド調板を作製した。
Ｍｎ：１．００．Ｐ：０．０１３．Ｓ：０．０１１ （
重量％）である板厚４０■の５Ｓ４１鋼板、合わせ材と
して板厚２０謹の純チタン材（ＪＩＳ＾４６００．１種
）を用いて板厚６０■の爆着クラッド調板を作製した。
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６■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。
て板厚６■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
＠Ｈ’１Ｍ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
リスリットおよび４は幅方向スリットである。
＠Ｈ’１Ｍ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
リスリットおよび４は幅方向スリットである。
即ち、Ｔ剥離強度は長さ１００■、幅２５閣の試験片の
一端に長さ方向に深さ２５■の縦割りスリット３（幅ｌ
腸）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１字型に折り曲げて掴み部とし、引張り試験機で５
０腫／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１００■、輻２５■の試験片のほぼ長さ方向の中央
部に幅１層の２本の幅方向スリット４を試験片の幅方向
の全長に２閣の間隔で、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
１０１７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（５０■っで除して表示した。これらの測
定結果を第１表に併記した。
一端に長さ方向に深さ２５■の縦割りスリット３（幅ｌ
腸）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１字型に折り曲げて掴み部とし、引張り試験機で５
０腫／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１００■、輻２５■の試験片のほぼ長さ方向の中央
部に幅１層の２本の幅方向スリット４を試験片の幅方向
の全長に２閣の間隔で、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
１０１７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（５０■っで除して表示した。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。
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。
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、３・・・縦割リスリ
ット、４・・・幅方向スリット。 特許出願人 新日本製鐵株式會社
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、３・・・縦割リスリ
ット、４・・・幅方向スリット。 特許出願人 新日本製鐵株式會社
Claims (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３
００〜５８０℃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 true JPH04157001A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2724515B2 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) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102240845A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-11-16 | 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 |
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1990
- 1990-10-13 JP JP2275007A patent/JP2724515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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