JPH04327384A - クラツド鋼の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉ系の溶射層からな
る中間材を用いるクラツド鋼の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、熱間圧延によつてク
ラツド鋼を製造する場合、母材と合材との間に脆化層が
生ずるのを防止する目的で、各種の中間材を介在させて
いる。この種の従来の中間材として、例えばＮｉメツキ
（特開昭５４−５８５０号）、Ｎｉ箔又はＮｉシートが
使用されている。

【０００３】しかしながら、このような従来のＮｉ中間
材を使用するクラツド鋼にあつては、次のような技術的
課題が存在している。先ず、Ｎｉメツキ製の中間材を使
用するものは、通常、母材の片側表面に所定厚さのＮｉ
メツキ層を形成しているが、電解条件、浴管理等の制御
が困難であり、かつ、大形のクラツド鋼板を製造するた
めに大形のメツキ浴を含むメツキ装置が必要となる。ま
た、Ｎｉ箔又はＮｉシートを母材と合材との間に挟み込
むものは、大形かつ薄い（５０〜３００μｍ程度）Ｎｉ
箔又はＮｉシートを準備し、破損を生じないないように
注意深く取り扱わねばならず、作業能率に劣る。更に、
Ｎｉをろう付けする場合もあるが、大形のクラツド鋼板
の製造に対しては、作業性の面から実用性に欠ける。こ
のようなことから、従来の大形のクラツド鋼板の製造は
、コストの嵩むものとなつていた。

【０００４】そこで、クラツド鋼の中間材として、簡便
な溶射装置を使用してＮｉ溶射層を形成することが考え
られるが、Ｎｉ溶射層の形成に伴つて多数の気孔を生じ
、特に酸化に伴う接合強度の低下を生ずる。そこで、中
間材として、気孔の影響を抑制可能なＮｉ系の溶射層を
形成するクラツド鋼の製造方法の出現が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は、炭素鋼又は低合金鋼を母材とし、この母材よりも耐
食性に優れる金属板を合材とすると共に、前記母材と合
材との接合面に中間材を介在させ、母材と合材とを熱間
圧延にて接合するクラツド鋼の製造方法であつて、前記
中間材が、Ｐが７〜３５重量％のＮｉ−Ｐ合金粉末を８
０重量％以上含む粉末を、Ｎｉを材料とするさや部材に
て被覆したアーク溶射用ワイヤを用いて前記母材又は合
材の接合面のうちの少なくとも一方に形成した溶射層に
て形成されているクラツド鋼の製造方法である。

【０００６】ここで、Ｐを７〜３５重量％に限定した理
由は、圧延時の最高加熱温度にて溶射層が溶融する範囲
にするためである。すなわち、クラツド鋼の圧延時の最
高加熱温度は１２００℃であり、この温度にて溶射層が
溶融するためには、溶射層のＰ含有量が５〜１５重量％
であることが必要である。そこで、溶射中のＰの酸化損
失を考慮して７〜３５重量％に限定した。

【０００７】また、Ｎｉ−Ｐ合金粉末を８０重量％以上
に限定した理由は、クラツド鋼の中間材として、通常は
Ｎｉ−Ｐ合金粉末のみとして使用されるが、クラツド鋼
の材質によつて圧延加熱温度を低く設定しなければなら
ない場合がある。このような場合に、溶射層の融点を下
げる目的で、Ｎｉ−Ｐ合金粉末に他の合金粉末を混合し
て使用するためである。

【０００８】

【作用】このようなクラツド鋼の製造方法によれば、中
間材が所定成分のアーク溶射用ワイヤを用いた溶射層に
よつて形成されている。このアーク溶射用ワイヤは、Ｐ
が７〜３５重量％のＮｉ−Ｐ合金粉末を８０重量％以上
含む粉末を、Ｎｉを材料とするさや部材にて被覆して構
成されている。しかして、このワイヤを用いたアーク溶
射により、母材又は合材のうちの少なくとも一方の一側
表面に所定厚さのＮｉ合金層を形成し、中間材とする。 この溶射によるＮｉ合金層には、無数の気孔を生じてい
る。なお、アーク溶射用ワイヤは、上記構成のものと純
Ｎｉからなるワイヤとを併用することもできる。

【０００９】この中間材を有する母材及び合材の全体を
９５０〜１２００℃の温度に均一に加熱し、中間材を挟
んで熱間圧延に供する。このようにして製造されたクラ
ツド鋼板は、全面にわたつて良好な接合状態にあり、剪
断強度も良好である。良好な接合強度が得られる理由は
、アーク溶射したＮｉ合金層に形成される気孔が、激減
するところにあると推定される。すなわち、Ｎｉ−Ｐ合
金を主体とするＮｉ合金層の融点は、熱間圧延の加熱温
度よりも低く設定できるので、熱間圧延前の加熱によつ
てＮｉ合金層が液相拡散し、気孔のほとんどが溶融合金
によつて埋められる。

【００１０】しかして、熱間圧延に際するＮｉ合金層の
気孔が激減し、母材又は合材の接合面がＮｉ合金層によ
つて良好に覆われた状態で、熱間圧延が施される。中間
材としてのＮｉ合金層は、酸化防止作用に優れ、かつ、
母材から合材への炭素の移動防止作用、ろう付け作用等
を併有するので、熱間圧延に際して気孔の少ないＮｉ合
金層が接合面の酸化を防止すると共に、脆い浸炭層の形
成を良好に抑制する。その結果、脆化層の発生の抑制と
ろう付け作用とが相まつて、接合強度が向上する。加え
て、このＮｉ合金層は、比較的低温で液相拡散するので
、純Ｎｉのみの中間材を使用して製造されるクラツド鋼
板と比較して、圧延加熱温度を低温に設定し、かつ、圧
延比を小に設定して、良好な接合強度を確保することが
できる。なお、溶射によるＮｉ合金層は、母材又は合材
のうちの少なくとも一方に形成すれば、上記作用が実質
的に得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１〜図７は、本発明の１実施例を示す。 先ず、中間材の形成に使用されるアーク溶射用ワイヤ１
について説明する。図６中において符号１はアーク溶射
用ワイヤを示し、粉末２をさや部材３内に包容して有形
化させて構成される。さや部材３は、Ｎｉ、好ましくは
一般に純Ｎｉと称されるものを材料とし、厚み０．２〜
１ｍｍ、幅７〜２０ｍｍ程度の長尺の板状部材３ａを折
り曲げて所定形状としたものである。ここでいう純Ｎｉ
とは、９９％以上のＮｉを含有し、残部がＣ，Ｆｅ，Ｓ
ｉ，Ｐ，Ｓ，Ｍｎ等の不可避不純物からなるものである
。

【００１２】一方、粉末２は、Ｎｉ−Ｐ合金粉末を主要
成分とする。ここで、Ｎｉ−Ｐ合金粉末２は、融点を低
下させる目的でＰを７〜３５重量％含み、１５０メツシ
ユ（１インチに含まれる網目の数）以下である。このよ
うにＰを７〜３５重量％に限定した理由は、このアーク
溶射用ワイヤ１はクラツド鋼の中間材としての溶射層を
形成する目的で開発されたものであり、圧延時の最高加
熱温度にて溶射層が溶融する範囲にするためである。す
なわち、クラツド鋼の圧延時の最高加熱温度は１２００
℃であり、この温度にて溶射層が溶融するためには、溶
射層のＰ含有量が５〜１５重量％であることが必要であ
る。そこで、溶射中のＰの酸化損失を考慮して７〜３５
重量％に限定した。

【００１３】また、この粉末２は、上記Ｎｉ−Ｐ合金粉
末を８０〜１００重量％含み、Ｎｉ−Ｂ合金粉末、Ｆｅ
−Ｐ合金粉末などを０〜２０重量％含むものである。こ
のようにＮｉ−Ｐ合金粉末を８０重量％以上に限定した
理由は、クラツド鋼の中間材として、通常はＮｉ−Ｐ合
金粉末のみとして使用されるが、クラツド鋼の材質によ
つては圧延加熱温度を低く設定しなければならない場合
がある。この場合、Ｎｉ−Ｐ合金粉末のみからなる溶射
層を形成すると、融点が高すぎて溶射層の溶融が充分に
起きず、溶射層の気孔に対して封孔作用がなされないの
で、適性な中間層が得られない。そこで、溶射層の融点
を下げる目的で、例えばＦｅ−Ｐの共晶合金などを２０
重量％以下の範囲でＮｉ−Ｐ合金粉末に混合して使用す
る場合がある。

【００１４】上記構造のアーク溶射用ワイヤ１は、次の
ようにして製造する。Ｎｉ製のさや部材３は、図２に示
す板状部材３ａを材料とし、これを図３に示すように断
面Ｕ字状に折り曲げ、その内部に図４に示すように適量
の粉末２を入れる。次いで、Ｕ字状の板状部材３ａの両
上端縁３ｂ，３ｃを図５に示すようにそれぞれ内側に折
り曲げて粉末２内に差し込むと共に全体を丸め加工し、
外形が略円筒状をなすさや部材３内に粉末２を包容する
アーク溶射用ワイヤ中間体を形成する。このアーク溶射
用ワイヤ中間体を、図外のダイスを用いて線引加工して
断面を縮小することにより、さや部材３内に粉末２を緊
密に包容するアーク溶射用ワイヤ１が製造される。アー
ク溶射用ワイヤ１の両端部は、さや部材３を潰して閉塞
してある。このようにＮｉ−Ｐ合金粉末を主要成分とす
る粉末２を使用する理由は、Ｎｉ−Ｐ合金は延性に乏し
く、ワイヤへの線引加工が不可能であり、Ｎｉ−Ｐ合金
製のソリツドワイヤは製造できないところにある。上記
のアーク溶射用ワイヤ１の製造方法は、一般のフラツク
ス入りワイヤの製造方法と実質的に同様である。

【００１５】次に上記のアーク溶射用ワイヤ１を使用す
るクラツド鋼の製造方法について説明する。上記構成の
アーク溶射用ワイヤ１は、クラツド鋼の中間材の形成に
使用する。すなわち、上記ワイヤ１を使用するアーク溶
射により、図１に示すように母材４の接合面となる片側
表面及び合材６の接合面となる片側表面にそれぞれ所定
厚さ、つまり合計厚さが５０〜３００μｍ程度のＮｉ合
金層５を形成し、中間材とする。このＮｉ合金層５を形
成する母材４の片側表面及び合材６の片側表面は、予め
研磨又はブラスト処理を施し、粗面に形成して溶射によ
るＮｉ合金層５の付着を促す。このようにして溶射によ
つて形成したＮｉ合金層５には、無数の気孔を生じてい
る。なお、母材４は、炭素鋼又は低合金鋼製であり、ま
た、合材６は、この母材４よりも耐食性に優れる金属板
であり、例えばステンレス鋼板，ニツケル基合金板又は
銅合金板である。

【００１６】この母材４に合材６を接合するクラツド鋼
板を１回の加熱圧延によつて２枚同時に得る場合につい
て説明する。両Ｎｉ合金層５を突き合わせて母材４と合
材６とを対向密接させた組合わせ体を一対用意し、この
一対の組合わせ体の合材６，６間に分離材７を介在させ
ると共に、一対の母材４，４の周囲に通気孔８ａを有す
る接合板８を溶接する。次いで、全体を９５０〜１２０
０℃の温度に均一に加熱し、熱間圧延（例えば圧延比２
．５以上）に供する。この加熱温度が１２００℃を超え
ると、合材６の粗粒化に伴う表面肌荒れが著しくなり、
靱性が低下する。また、加熱温度が９５０℃未満では１
回の加熱圧延で所定の圧延比を得ることが困難である。 圧延が終了したなら４周を切断し、接合板８を分離する
。

【００１７】このようにして製造されたクラツド鋼板を
超音波深傷法にて検査したところ、全面にわたつて良好
な接合状態にあり、剪断強度も良好であることが判明し
た。良好な接合強度が得られた理由は、アーク溶射にて
Ｎｉ合金層５に形成された気孔が、激減するところにあ
ると推定される。すなわち、Ｎｉ−Ｐ合金を主体とする
Ｎｉ合金層５は、その融点が９００℃程度であり、少な
くとも熱間圧延前の加熱温度の上限（１２００℃）以下
の融点に設定できるので、熱間圧延前の加熱によつてＮ
ｉ合金層５が早期に液相拡散し、気孔のほとんどを溶融
合金によつて埋められる。

【００１８】しかして、熱間圧延に際するＮｉ合金層５
の気孔が激減し、母材４及び合材６の接合面がＮｉ合金
層５によつて良好に覆われた状態で、熱間圧延が施され
る。中間材としてのＮｉ合金層５は、酸化防止作用に優
れ、かつ、母材４から合材６への炭素の移動防止作用、
ろう付け作用等を併有するので、熱間圧延に際して気孔
の少ないＮｉ合金層５が接合面の酸化を防止すると共に
、脆い浸炭層の形成を良好に抑制する。その結果、脆化
層の発生の抑制とろう付け作用とが相まつて、接合強度
が向上する。加えて、このＮｉ合金層５は、比較的低温
で液相拡散するので、純Ｎｉをメツキするクラツド鋼板
と比較して、圧延加熱温度を比較的低温に設定し、かつ
、圧延比を小に設定して、良好な接合強度を確保するこ
とができる。

【００１９】次表に、本発明法及び従来法にて製作した
クラツド鋼板についての試験結果を示す。本発明法及び
比較法共に、母材４としてＳＳ４１の炭素鋼を使用し、
合材６としてＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼を使用した
。母材４は、厚さ３５、幅１１０、長さ１６０（ｍｍ）
であり、接合面はペーパにて研磨し、また、合材６は、
厚さ５、幅１００、長さ１５０（ｍｍ）であり、接合面
はカツトワイヤを用いてグリツトブラストによる処理を
した。また、両法共に、溶射法はアーク溶射を採用し、
厚さ３００μｍの中間材を形成し、圧延条件は１２００
℃×１時間（圧延比＝３．０）である。

【００２０】

【００２１】上記表から分かるように、本発明法によれ
ば従来法と比較して、接合状況及び剪断強さ共に良好で
ある。図７には本発明法に係るクラツド鋼板の接合部分
の顕微鏡による金属組織図（×１００）を示し、図８に
は従来法に係るクラツド鋼板の接合部分の顕微鏡による
金属組織図（×１００）を示す。図７から知られるよう
に本発明法に係るクラツド鋼板の接合部分は、Ｎｉ合金
層５が圧延前の加熱によつて溶融するので圧延後の厚さ
が減少し、気孔の影響箇所はほとんど見当たらない。こ
れに対し、図８から知られるように従来法に係るクラツ
ド鋼板の接合部分は、純Ｎｉからなる中間材９が溶融す
ることなく圧延後に厚く残り、黒色にて現れるように気
孔の影響箇所９ａが散見される。

【００２２】なお、上記の実施例にあつては母材４及び
合材６の両者に溶射によるＮｉ合金層５を形成したが、
母材４にのみＮｉ合金層５を形成して略同様の作用を得
ることもできる。また、アーク溶射用ワイヤ１と純Ｎｉ
製のアーク溶射用ワイヤとを併用し、Ｎｉ合金層５及び
純Ｎｉ層を形成することができる。その際、高融点の純
Ｎｉ層と低融点のＮｉ合金層５とを重ね合わせて形成す
ることが熱間圧延時の気孔の減少を促す上から望まれる
。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明によれば、延性に乏しいＮｉ−Ｐ合金を主成分と
するアーク溶射用ワイヤを使用して、クラツド鋼の中間
材を気孔の影響の少ないＮｉ合金層によつて溶射形成す
ることが可能になつた。その結果、接合強度に優れるク
ラツド鋼板の製造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の１実施例に係るクラツド鋼の組み
立て体を示す図。

【図２】　　同じくさや部材の材料を示す図。

【図３】　　同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程を示
す説明図。

【図４】　　同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程を示
す説明図。

【図５】　　同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程を示
す説明図。

【図６】　　同じくアーク溶射用ワイヤを示す断面図。

【図７】　　同じく本発明法に係るクラツド鋼の接合箇
所を示す顕微鏡による金属組織図。

【図８】　　従来法に係るクラツド鋼の接合箇所を示す
顕微鏡による金属組織図。

【符号の説明】

１：アーク溶射用ワイヤ、２：粉末、３：さや部材、４
：母材、５：Ｎｉ合金層、６：合材、７：分離材、８：
接合板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　炭素鋼又は低合金鋼を母材とし、この
   母材よりも耐食性に優れる金属板を合材とすると共に、
   前記母材と合材との接合面に中間材を介在させ、母材と
   合材とを熱間圧延にて接合するクラツド鋼の製造方法で
   あつて、前記中間材が、Ｐが７〜３５重量％のＮｉ−Ｐ
   合金粉末を８０重量％以上含む粉末を、Ｎｉを材料とす
   るさや部材にて被覆したアーク溶射用ワイヤを用いて前
   記母材又は合材の接合面のうちの少なくとも一方に形成
   した溶射層にて形成されていることを特徴とするクラツ
   ド鋼の製造方法。