JPH05169280A - 鋼材の接合方法 - Google Patents
鋼材の接合方法Info
- Publication number
- JPH05169280A JPH05169280A JP33913591A JP33913591A JPH05169280A JP H05169280 A JPH05169280 A JP H05169280A JP 33913591 A JP33913591 A JP 33913591A JP 33913591 A JP33913591 A JP 33913591A JP H05169280 A JPH05169280 A JP H05169280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joined
- melting point
- joining
- liquid phase
- phase diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】鋼材の接合に際し、被接合面間に被接合材より
低融点のインサート材を挿入し、インサート材の融点以
上で被接合材の融点以下の温度域に加熱し、加圧して被
接合材を液相拡散接合した後、５℃／秒以上の冷却速度
で冷却する。 【効果】接合部における靱性の低下を改善し、高靱性の
継手を作製することができる。高能率の液相拡散接合法
を強度部材の接合に採用することが可能となるので、液
相拡散接合法の適用範囲が拡大する。
低融点のインサート材を挿入し、インサート材の融点以
上で被接合材の融点以下の温度域に加熱し、加圧して被
接合材を液相拡散接合した後、５℃／秒以上の冷却速度
で冷却する。 【効果】接合部における靱性の低下を改善し、高靱性の
継手を作製することができる。高能率の液相拡散接合法
を強度部材の接合に採用することが可能となるので、液
相拡散接合法の適用範囲が拡大する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高能率でしかも高性
能の継手が得られる鋼材の接合方法に関する。
能の継手が得られる鋼材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の接合方法として、被接合材（母
材）を突き合わせ、あるいは重ね合わせて、塑性変形を
ほとんど生じない程度に加熱・加圧し、接合面間で生じ
る原子の拡散を利用して接合する拡散接合法がある。こ
の拡散接合法には、接合すべき被接合材を直接接合する
固相拡散接合のほかに、被接合面間に異種金属のインサ
ート材を挿入してこれを溶融させることにより接合する
液相拡散接合法がある。
材）を突き合わせ、あるいは重ね合わせて、塑性変形を
ほとんど生じない程度に加熱・加圧し、接合面間で生じ
る原子の拡散を利用して接合する拡散接合法がある。こ
の拡散接合法には、接合すべき被接合材を直接接合する
固相拡散接合のほかに、被接合面間に異種金属のインサ
ート材を挿入してこれを溶融させることにより接合する
液相拡散接合法がある。
【０００３】液相拡散接合法では、被接合材より低融点
のインサート材を使い、被接合材を軽く加圧密着して通
常真空中または不活性ガス中で加熱接合を行う。インサ
ート材は接合温度まで加熱されて液相となり、接合面間
の空隙を溶融金属で満たし、接合温度に保持している間
にインサート材と母材間で相互拡散が起こり、最終的に
等温凝固し接合する。この液相拡散接合法において、前
記インサート材に低融点のアモルファス金属を用いる方
法およびこの方法を屋内配管の接合に適用した例が「配
管技術 1989年 ５月号 65〜70頁」に報告されてい
る。
のインサート材を使い、被接合材を軽く加圧密着して通
常真空中または不活性ガス中で加熱接合を行う。インサ
ート材は接合温度まで加熱されて液相となり、接合面間
の空隙を溶融金属で満たし、接合温度に保持している間
にインサート材と母材間で相互拡散が起こり、最終的に
等温凝固し接合する。この液相拡散接合法において、前
記インサート材に低融点のアモルファス金属を用いる方
法およびこの方法を屋内配管の接合に適用した例が「配
管技術 1989年 ５月号 65〜70頁」に報告されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】液相拡散接合法は、能
率に優れ、母材の外観変形をともなわずに接合ができ、
しかも母材とほぼ同組成のインサート材を用いた場合、
組織変化のない均一組織の接合部が得られるという優れ
た特徴を有しているが、この接合法を強度部材の接合に
適用した例はいまのところ見当たらない。その主な理由
として、インサート材に低融点のインサート材を用いた
液相拡散接合法であっても、接合に際しては母材共々お
よそ1000℃以上に加熱する必要があり、組織変化による
靱性低下が起こることが挙げられる。
率に優れ、母材の外観変形をともなわずに接合ができ、
しかも母材とほぼ同組成のインサート材を用いた場合、
組織変化のない均一組織の接合部が得られるという優れ
た特徴を有しているが、この接合法を強度部材の接合に
適用した例はいまのところ見当たらない。その主な理由
として、インサート材に低融点のインサート材を用いた
液相拡散接合法であっても、接合に際しては母材共々お
よそ1000℃以上に加熱する必要があり、組織変化による
靱性低下が起こることが挙げられる。
【０００５】この発明の課題は、液相拡散接合法におけ
る上記のような問題を解消し、靱性に優れた高性能の継
手を高能率で得ることのできる鋼材の接合方法を提供す
ることにある。
る上記のような問題を解消し、靱性に優れた高性能の継
手を高能率で得ることのできる鋼材の接合方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、低融点イ
ンサート材を用いた液相拡散接合法の利点を損なうこと
なく、強度部材への適用を可能とすべく靱性向上に関す
る検討を重ねた結果、液相拡散接合後の冷却過程におい
てその接合部を適正な冷却条件で冷却することにより靱
性が改善されることを見出し、この発明をなすに至っ
た。
ンサート材を用いた液相拡散接合法の利点を損なうこと
なく、強度部材への適用を可能とすべく靱性向上に関す
る検討を重ねた結果、液相拡散接合後の冷却過程におい
てその接合部を適正な冷却条件で冷却することにより靱
性が改善されることを見出し、この発明をなすに至っ
た。
【０００７】この発明の要旨は、「被接合面間に被接合
材より低融点のインサート材を挿入し、インサート材の
融点以上で被接合材の融点以下の温度域に加熱し、加圧
して被接合材を液相拡散接合した後、５℃／秒以上の冷
却速度で冷却することを特徴とする鋼材の接合方法」に
ある。
材より低融点のインサート材を挿入し、インサート材の
融点以上で被接合材の融点以下の温度域に加熱し、加圧
して被接合材を液相拡散接合した後、５℃／秒以上の冷
却速度で冷却することを特徴とする鋼材の接合方法」に
ある。
【０００８】
【作用】本発明方法により靱性に優れた高性能の継手が
得られるのは、以下の作用によるものである。
得られるのは、以下の作用によるものである。
【０００９】インサート材には、その融点を被接合材の
融点よりも低くするため、通常の鋼材に比べSi、Ｂ等の
融点を降下させる元素が多量に添加されている。これら
の元素が、被接合面間にインサート材を挿入してインサ
ート材の融点以上で被接合材の融点以下の温度域に加熱
し、その温度で等温保持している間に、被接合材中に拡
散するため、溶融されたインサート材の融点が徐々に上
昇し、等温凝固して接合が完了する。等温凝固は短時間
で終了するが、この状態ではインサート材中のSi、Ｂな
ど、融点降下元素の拡散はまだ不十分で、インサート材
中の元素が十分に拡散し、被接合材の組成と接合部の組
成とがほぼ均一化するには長時間を要する。しかし、通
常は接合部が等温凝固した状態で接合を終了し、冷却過
程に移行する。従って、加熱・冷却過程で変態が生じる
ような材質の鋼材を液相拡散接合する場合、被接合材と
接合部とでその変態温度に差が生じる。顕著な例とし
て、炭素鋼あるいは低合金鋼をNi基のインサート材を用
いて接合する場合が挙げられる。この場合は、冷却過程
で被接合材はγ→α変態するのに対し、接合部はγ相の
ままである。
融点よりも低くするため、通常の鋼材に比べSi、Ｂ等の
融点を降下させる元素が多量に添加されている。これら
の元素が、被接合面間にインサート材を挿入してインサ
ート材の融点以上で被接合材の融点以下の温度域に加熱
し、その温度で等温保持している間に、被接合材中に拡
散するため、溶融されたインサート材の融点が徐々に上
昇し、等温凝固して接合が完了する。等温凝固は短時間
で終了するが、この状態ではインサート材中のSi、Ｂな
ど、融点降下元素の拡散はまだ不十分で、インサート材
中の元素が十分に拡散し、被接合材の組成と接合部の組
成とがほぼ均一化するには長時間を要する。しかし、通
常は接合部が等温凝固した状態で接合を終了し、冷却過
程に移行する。従って、加熱・冷却過程で変態が生じる
ような材質の鋼材を液相拡散接合する場合、被接合材と
接合部とでその変態温度に差が生じる。顕著な例とし
て、炭素鋼あるいは低合金鋼をNi基のインサート材を用
いて接合する場合が挙げられる。この場合は、冷却過程
で被接合材はγ→α変態するのに対し、接合部はγ相の
ままである。
【００１０】このように変態温度が異なる部分が同一部
材中にあり、この部材が高温から冷却されると、Ｃ（炭
素）が、γ→α変態が生じた部分（γ→α変態部）から
γ相のままの部分に拡散し、γ部にＣが濃化する。そし
て、接合部が室温まで冷却された状態では、Ｃ濃化部分
が硬くて脆い層を形成し、静的強度には影響を及ぼさな
いが、シャルピー衝撃試験等で靱性を調査すると、非常
に低い値しか得られない。
材中にあり、この部材が高温から冷却されると、Ｃ（炭
素）が、γ→α変態が生じた部分（γ→α変態部）から
γ相のままの部分に拡散し、γ部にＣが濃化する。そし
て、接合部が室温まで冷却された状態では、Ｃ濃化部分
が硬くて脆い層を形成し、静的強度には影響を及ぼさな
いが、シャルピー衝撃試験等で靱性を調査すると、非常
に低い値しか得られない。
【００１１】本発明方法は、このようなＣの濃化を防止
して靱性の低下を防ごうとするもので、接合を終了した
後、５℃／秒以上の冷却速度で冷却すれば、Ｃのγ→α
変態部からγ相のままの部分への拡散を抑制することが
でき、靱性の高い継手が得られる。
して靱性の低下を防ごうとするもので、接合を終了した
後、５℃／秒以上の冷却速度で冷却すれば、Ｃのγ→α
変態部からγ相のままの部分への拡散を抑制することが
でき、靱性の高い継手が得られる。
【００１２】Ｃの拡散を防止するという観点から冷却速
度は大きいほどよいが、あまり大きすぎると焼入れ組織
となり、靱性改善効果が小さくなる。しかし、その場合
でも引き続き焼戻し処理を施せば、靱性を回復させるこ
とができる。
度は大きいほどよいが、あまり大きすぎると焼入れ組織
となり、靱性改善効果が小さくなる。しかし、その場合
でも引き続き焼戻し処理を施せば、靱性を回復させるこ
とができる。
【００１３】
【実施例】Ｃ：0.08重量％、Ｓｉ： 0.3重量％、Ｍｎ：
1.4重量％、Ｐ： 0.007重量％、Ｓ： 0.001重量％、Ｎ
ｉ： 0.1重量％、Ｃｒ： 0.2重量％、Ｔｉ：0.01重量
％、Ｎｂ：0.03重量％、残部がＦｅからなる鋼材（板
厚：11mm、幅：11mm、長さ:50mm、強度：563N/mm2）同
志を突き合わせ、その接合面（板厚：11mm、幅：11mm）
間に厚さ25μm のＮｉ基インサート材（Ｃｒ：18.5重量
％、Ｓｉ： 7.5重量％、Ｂ： 1.5重量％、Ｎｉ：bal.、
固相線：1065℃、液相線：1150℃）を挿入し、加熱1250
℃、面圧１kgf/mm2 、保持１分、Ｎ2 シールド、の接合
条件で液相拡散接合し、その後の冷却速度を種々変化さ
せて冷却し、継手を作製した。この継手から接合部に２
mmＶノッチを入れた10mm×10mm×55mmのシャルピー試験
片を作製し、衝撃試験を行って靱性を調査した。
1.4重量％、Ｐ： 0.007重量％、Ｓ： 0.001重量％、Ｎ
ｉ： 0.1重量％、Ｃｒ： 0.2重量％、Ｔｉ：0.01重量
％、Ｎｂ：0.03重量％、残部がＦｅからなる鋼材（板
厚：11mm、幅：11mm、長さ:50mm、強度：563N/mm2）同
志を突き合わせ、その接合面（板厚：11mm、幅：11mm）
間に厚さ25μm のＮｉ基インサート材（Ｃｒ：18.5重量
％、Ｓｉ： 7.5重量％、Ｂ： 1.5重量％、Ｎｉ：bal.、
固相線：1065℃、液相線：1150℃）を挿入し、加熱1250
℃、面圧１kgf/mm2 、保持１分、Ｎ2 シールド、の接合
条件で液相拡散接合し、その後の冷却速度を種々変化さ
せて冷却し、継手を作製した。この継手から接合部に２
mmＶノッチを入れた10mm×10mm×55mmのシャルピー試験
片を作製し、衝撃試験を行って靱性を調査した。
【００１４】調査結果を表１に示す。この表から、接合
部を本発明方法で定める冷却速度で冷却した場合（ No.
３〜 No.７）は靱性が優れていることがわかる。高速で
冷却した後焼戻した場合（ No.７）は、冷却のみの場合
（ No.６）に比べて靱性改善効果が大きい。 No.８は接
合時間（保持時間）を長くした参考例である。この場合
は冷却速度が小さくても高い靱性が得られるが、作業能
率が悪く実用的ではない。
部を本発明方法で定める冷却速度で冷却した場合（ No.
３〜 No.７）は靱性が優れていることがわかる。高速で
冷却した後焼戻した場合（ No.７）は、冷却のみの場合
（ No.６）に比べて靱性改善効果が大きい。 No.８は接
合時間（保持時間）を長くした参考例である。この場合
は冷却速度が小さくても高い靱性が得られるが、作業能
率が悪く実用的ではない。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】本発明方法によれば、液相拡散接合によ
る接合部の靱性の低下を抑えることができ、高性能の継
手を得ることができる。このため、高能率の液相拡散接
合法を強度部材の接合に採用することが可能となるの
で、液相拡散接合法の適用範囲が拡大する。
る接合部の靱性の低下を抑えることができ、高性能の継
手を得ることができる。このため、高能率の液相拡散接
合法を強度部材の接合に採用することが可能となるの
で、液相拡散接合法の適用範囲が拡大する。
【００１７】
フロントページの続き (72)発明者 飯田 久雄 東京都千代田区大手町一丁目１番３号住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 堤之 茂俊 東京都千代田区大手町一丁目１番３号住友 金属工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】被接合面間に被接合材より低融点のインサ
ート材を挿入し、インサート材の融点以上で被接合材の
融点以下の温度域に加熱し、加圧して被接合材を液相拡
散接合した後、５℃／秒以上の冷却速度で冷却すること
を特徴とする鋼材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33913591A JPH05169280A (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 鋼材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33913591A JPH05169280A (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 鋼材の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05169280A true JPH05169280A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18324576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33913591A Pending JPH05169280A (ja) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | 鋼材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05169280A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6059175A (en) * | 1996-03-29 | 2000-05-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for joining metallic materials by diffusion bonding and joined structure thereby |
| JP2009131904A (ja) * | 2009-03-09 | 2009-06-18 | Nippon Steel Corp | 機械部品の液相拡散接合方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5961583A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Toshiba Corp | ニツケル基耐熱合金の接合方法 |
| JPS63119993A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 拡散接合方法 |
| JPS63248583A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-14 | Kawasaki Steel Corp | 耐食性に優れた含Ｍｏオ−ステナイト系ステンレスクラツド鋼板の製造方法 |
| JPH03268883A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 管の突合せ接合法および接合装置 |
-
1991
- 1991-12-21 JP JP33913591A patent/JPH05169280A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5961583A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Toshiba Corp | ニツケル基耐熱合金の接合方法 |
| JPS63119993A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 拡散接合方法 |
| JPS63248583A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-14 | Kawasaki Steel Corp | 耐食性に優れた含Ｍｏオ−ステナイト系ステンレスクラツド鋼板の製造方法 |
| JPH03268883A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 管の突合せ接合法および接合装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6059175A (en) * | 1996-03-29 | 2000-05-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for joining metallic materials by diffusion bonding and joined structure thereby |
| JP2009131904A (ja) * | 2009-03-09 | 2009-06-18 | Nippon Steel Corp | 機械部品の液相拡散接合方法 |
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