JPH06210466A - 異種金属の拡散接合方法 - Google Patents
異種金属の拡散接合方法Info
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- JPH06210466A JPH06210466A JP214693A JP214693A JPH06210466A JP H06210466 A JPH06210466 A JP H06210466A JP 214693 A JP214693 A JP 214693A JP 214693 A JP214693 A JP 214693A JP H06210466 A JPH06210466 A JP H06210466A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フェライト系の鉄鋼材料と高ＣｒーＮｉ系合
金鋼と接合するに際し、クリープ脆化割れを防止して接
合部の強化を図る。 【構成】 真空チャンバ１内において、１・１／４Ｃｒ
ー１／２Ｍｏ鋼（フェライト系の鉄鋼材料）である接合
材４とＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈ（高ＣｒーＮｉ系合金
鋼）である接合材５との間に、Ｆｅ基合金もしくはＮｉ
基合金のアモルファス金属箔からなるインサート材６を
挿入し、接合温度：１３７３〜１６２３Ｋ、接合時間：
６００秒以上の条件で拡散接合を行い、冷却後、当該接
合材４、５を１１７３Ｋ以上に再加熱してこれを３００
秒以上保持した後、熱処理を施す。接合部に拡散層が形
成されることにより、接合界面での炭素の濃化や析出が
生じずクリープ脆化割れが防止され、接合強度が向上す
る。
金鋼と接合するに際し、クリープ脆化割れを防止して接
合部の強化を図る。 【構成】 真空チャンバ１内において、１・１／４Ｃｒ
ー１／２Ｍｏ鋼（フェライト系の鉄鋼材料）である接合
材４とＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈ（高ＣｒーＮｉ系合金
鋼）である接合材５との間に、Ｆｅ基合金もしくはＮｉ
基合金のアモルファス金属箔からなるインサート材６を
挿入し、接合温度：１３７３〜１６２３Ｋ、接合時間：
６００秒以上の条件で拡散接合を行い、冷却後、当該接
合材４、５を１１７３Ｋ以上に再加熱してこれを３００
秒以上保持した後、熱処理を施す。接合部に拡散層が形
成されることにより、接合界面での炭素の濃化や析出が
生じずクリープ脆化割れが防止され、接合強度が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異種金属どうしを拡散
接合させる方法に関する。
接合させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フェライト鋼とオーステナイト系材料と
の異材溶接継手は、従来では、Ｎｉ系の溶化材を用いた
溶融溶接法が用いられている。
の異材溶接継手は、従来では、Ｎｉ系の溶化材を用いた
溶融溶接法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、たとえば低
合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼）とＮｉ基耐熱
合金のＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈとを、ＩＮＣＯＮＥＬ８
２を溶接材料として異材配管溶接継手を、５００〜６０
０℃（７７３〜８７３Ｋ）の高温環境で長時間使用した
場合、低合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼）側の
融合線に沿った割れが生じる危険性があった。この割れ
は、長時間の使用中に接合界面に析出した炭化物によっ
て加速されたクリープ脆化割れと推定される。
合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼）とＮｉ基耐熱
合金のＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈとを、ＩＮＣＯＮＥＬ８
２を溶接材料として異材配管溶接継手を、５００〜６０
０℃（７７３〜８７３Ｋ）の高温環境で長時間使用した
場合、低合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼）側の
融合線に沿った割れが生じる危険性があった。この割れ
は、長時間の使用中に接合界面に析出した炭化物によっ
て加速されたクリープ脆化割れと推定される。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、異種金属どうしを接合するに際し、クリープ脆
化割れが防止されて確実に接合がなされ、かつその接合
部の強化が図られる異種金属の拡散接合方法を提供する
ことを目的としている。
もので、異種金属どうしを接合するに際し、クリープ脆
化割れが防止されて確実に接合がなされ、かつその接合
部の強化が図られる異種金属の拡散接合方法を提供する
ことを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、Ｃｒ：０〜９重量
％、Ｍｏ：０．５〜１．０重量％を含有するフェライト
系の鉄鋼材料と、ステンレス鋼に比してＣｒもしくはＮ
ｉの組成比率がいずれも高い高ＣｒーＮｉ系合金とを拡
散接合する方法において、Ｆｅ基合金もしくはＮｉ基合
金のアモルファス金属箔をインサート材とし、このイン
サート材を、前記鉄鋼材料および前記高ＣｒーＮｉ系合
金鋼である各被接合材間に挿入し、接合温度：１３７３
〜１６２３Ｋ、接合時間：６００ｓ以上の条件で拡散接
合を行い、冷却後、当該接合材を１１７３Ｋ以上に再加
熱してこれを３００ｓ以上保持した後、熱処理を施すこ
とを特徴としている。
するためになされたものであって、Ｃｒ：０〜９重量
％、Ｍｏ：０．５〜１．０重量％を含有するフェライト
系の鉄鋼材料と、ステンレス鋼に比してＣｒもしくはＮ
ｉの組成比率がいずれも高い高ＣｒーＮｉ系合金とを拡
散接合する方法において、Ｆｅ基合金もしくはＮｉ基合
金のアモルファス金属箔をインサート材とし、このイン
サート材を、前記鉄鋼材料および前記高ＣｒーＮｉ系合
金鋼である各被接合材間に挿入し、接合温度：１３７３
〜１６２３Ｋ、接合時間：６００ｓ以上の条件で拡散接
合を行い、冷却後、当該接合材を１１７３Ｋ以上に再加
熱してこれを３００ｓ以上保持した後、熱処理を施すこ
とを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明によれば、接合時およびその後の熱処理
により、接合部に拡散層が形成されるため、フェライト
系の鉄鋼材料および高ＣｒーＮｉ系合金の中の元素は連
続的に分布することになる。したがって、接合界面での
炭素の濃化や炭化物の析出が生じないため既存方法で発
生するクリープ脆化割れが防止され、さらにその後の熱
処理により特にフェライト系の鉄鋼材料の組織が微細化
されてそのクリープ破断強度が向上する。
により、接合部に拡散層が形成されるため、フェライト
系の鉄鋼材料および高ＣｒーＮｉ系合金の中の元素は連
続的に分布することになる。したがって、接合界面での
炭素の濃化や炭化物の析出が生じないため既存方法で発
生するクリープ脆化割れが防止され、さらにその後の熱
処理により特にフェライト系の鉄鋼材料の組織が微細化
されてそのクリープ破断強度が向上する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【０００８】図１は一実施例の方法を実施するに好適な
異種金属接合装置を示しており、この装置は、真空チャ
ンバ１内に、互いに対向配置された上下一対のシャフト
２が上下動可能に挿入され、これらシャフト２の先端に
は押え治具３が固定され、これら押え治具３の間に、接
合材４、５を配しその間にインサート材６を挟み、接合
材４、５の周囲に配した高周波誘導コイル式の加熱装置
７により、接合材４、５およびインサート材６を加熱す
る形式となっている。
異種金属接合装置を示しており、この装置は、真空チャ
ンバ１内に、互いに対向配置された上下一対のシャフト
２が上下動可能に挿入され、これらシャフト２の先端に
は押え治具３が固定され、これら押え治具３の間に、接
合材４、５を配しその間にインサート材６を挟み、接合
材４、５の周囲に配した高周波誘導コイル式の加熱装置
７により、接合材４、５およびインサート材６を加熱す
る形式となっている。
【０００９】本実施例では、接合材４、５を、それぞれ
低合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼：ＪＩＳーＳ
ＴＰＡ２３ーフェライト系の鉄鋼材料）と、ＩＮＣＯＬ
ＯＹ８００Ｈ（高ＣｒーＮｉ系合金）とし、インサート
材６としてＦｅ基合金もしくはＮｉ基合金のアモルファ
ス金属箔を用い、１５６３Ｋ×６００ｓの条件で接合材
４、５の拡散接合を行い、その後空冷する。なお、接合
材４、５の接合面の圧力は、両者の熱膨張力のみで充分
である。
低合金鋼（１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼：ＪＩＳーＳ
ＴＰＡ２３ーフェライト系の鉄鋼材料）と、ＩＮＣＯＬ
ＯＹ８００Ｈ（高ＣｒーＮｉ系合金）とし、インサート
材６としてＦｅ基合金もしくはＮｉ基合金のアモルファ
ス金属箔を用い、１５６３Ｋ×６００ｓの条件で接合材
４、５の拡散接合を行い、その後空冷する。なお、接合
材４、５の接合面の圧力は、両者の熱膨張力のみで充分
である。
【００１０】冷却後の接合材４、５を１２３３Ｋに再加
熱してこれを６００ｓ以上保持した後、熱処理を施し、
その後常温まで空冷する。この場合、接合後の冷却過程
で直接所定の条件に保持した後、熱処理を施してもよ
い。
熱してこれを６００ｓ以上保持した後、熱処理を施し、
その後常温まで空冷する。この場合、接合後の冷却過程
で直接所定の条件に保持した後、熱処理を施してもよ
い。
【００１１】（実験例）上記実施例の要領で作成した接
合した試料（後熱試験材）と各種比較材に対して引張り
試験およびクリープ破断試験を実施した。各試験材の化
学成分および接合条件を表１および表２に示す。
合した試料（後熱試験材）と各種比較材に対して引張り
試験およびクリープ破断試験を実施した。各試験材の化
学成分および接合条件を表１および表２に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】・引張り試験 次に、上記表１、２に挙げた試験材のうち、拡散接合を
行った試験材Ｎｏ２〜７に対し、高温（８２３Ｋ）下に
おける引張り試験を行った。以下の表３はその結果であ
る。接合ままの状態の試験材Ｎｏ２、３および本発明に
基づいて後熱処理した試験材Ｎｏ４〜７とも、破断位置
はＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈ側の接合材であり、ＩＮＣＯ
ＬＯＹ８００Ｈの高温強度（８２３Ｋ）としては全く問
題は見られない。
行った試験材Ｎｏ２〜７に対し、高温（８２３Ｋ）下に
おける引張り試験を行った。以下の表３はその結果であ
る。接合ままの状態の試験材Ｎｏ２、３および本発明に
基づいて後熱処理した試験材Ｎｏ４〜７とも、破断位置
はＩＮＣＯＬＯＹ８００Ｈ側の接合材であり、ＩＮＣＯ
ＬＯＹ８００Ｈの高温強度（８２３Ｋ）としては全く問
題は見られない。
【００１５】
【表３】
【００１６】・クリープ破断試験 上記表２の試験材Ｎｏ１〜７に対し温度８２３Ｋ、負荷
応力１９６ＭＰａで実施したクリープ破断試験の結果を
以下の表４に示す。
応力１９６ＭＰａで実施したクリープ破断試験の結果を
以下の表４に示す。
【００１７】
【表４】
【００１８】これによると、ＴＩＧ溶接法による試験材
Ｎｏ１の破断時間は最長でも２１６８ｋｓであり、これ
より短時間であった試験材Ｎｏ１の割れは、全て１・１
／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の接合界面に沿った割れであ
った。また、拡散接合方法による接合ままの試験材Ｎｏ
２、３は、ＴＩＧ溶接法による試験材よりも大幅に破断
時間が短くなった。この場合の割れは接合界面近傍の１
・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側で粗大に成長した旧オー
ステナイト結晶粒界に沿って発生しており、微量な不純
物元素の結晶粒界への析出に起因するクリープ脆化割れ
と推定される。
Ｎｏ１の破断時間は最長でも２１６８ｋｓであり、これ
より短時間であった試験材Ｎｏ１の割れは、全て１・１
／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の接合界面に沿った割れであ
った。また、拡散接合方法による接合ままの試験材Ｎｏ
２、３は、ＴＩＧ溶接法による試験材よりも大幅に破断
時間が短くなった。この場合の割れは接合界面近傍の１
・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側で粗大に成長した旧オー
ステナイト結晶粒界に沿って発生しており、微量な不純
物元素の結晶粒界への析出に起因するクリープ脆化割れ
と推定される。
【００１９】これに対し、本発明を適用した試験材Ｎｏ
４〜７では、１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の組織が
微細なフェライト＋パーライト組織となるため、上述の
クリープ脆化割れが防止され、大幅に破断時間が延長さ
れ、ＴＩＧ溶接法による試験材（Ｎｏ１）の２倍以上の
クリープ破断強度を有する。ここで、後熱処理条件は
（１２２３〜１２４３）Ｋ、（４８０〜７２０）ｓの範
囲が望ましい。この理由は、本条件よりも低温短時間側
では１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の組織の改善効果
（微細化）が少なく、高温長時間側ではＩＮＣＯＬＯＹ
８００Ｈ結晶粒界への炭化物析出による延性低下が生じ
るためである。
４〜７では、１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の組織が
微細なフェライト＋パーライト組織となるため、上述の
クリープ脆化割れが防止され、大幅に破断時間が延長さ
れ、ＴＩＧ溶接法による試験材（Ｎｏ１）の２倍以上の
クリープ破断強度を有する。ここで、後熱処理条件は
（１２２３〜１２４３）Ｋ、（４８０〜７２０）ｓの範
囲が望ましい。この理由は、本条件よりも低温短時間側
では１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の組織の改善効果
（微細化）が少なく、高温長時間側ではＩＮＣＯＬＯＹ
８００Ｈ結晶粒界への炭化物析出による延性低下が生じ
るためである。
【００２０】さて、ＴＩＧ溶接法による接合部の１・１
／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の融合線に沿った割れは、８
２３Ｋでの長時間熱処理（時効処理）によって加速再現
することができる。そこで、ＴＩＧ溶接法による試験材
と本発明による拡散接合＋後熱処理試験材について８２
３Ｋ×１０８０、２８８０Ｋｓの時効処理を施しクリー
プ破断試験を実施した。図２はその結果を示しており、
既存継手試験材では１０８０Ｋｓの時効で破断時間の低
下が認められるのに対し、拡散接合＋後熱処理試験材で
は２８８０Ｋｓの時効で破断時間の低下が見られたもの
の、既存継手試験材の３倍以上の破断時間であり、良好
なクリープ破断強度を示した。
／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側の融合線に沿った割れは、８
２３Ｋでの長時間熱処理（時効処理）によって加速再現
することができる。そこで、ＴＩＧ溶接法による試験材
と本発明による拡散接合＋後熱処理試験材について８２
３Ｋ×１０８０、２８８０Ｋｓの時効処理を施しクリー
プ破断試験を実施した。図２はその結果を示しており、
既存継手試験材では１０８０Ｋｓの時効で破断時間の低
下が認められるのに対し、拡散接合＋後熱処理試験材で
は２８８０Ｋｓの時効で破断時間の低下が見られたもの
の、既存継手試験材の３倍以上の破断時間であり、良好
なクリープ破断強度を示した。
【００２１】また、図３および図４は接合境界面におけ
る元素の分布状況を示している。これによると既存継手
試験材（図３）では、１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側
の融合線を境に、Ｎｉ、Ｃｒの濃度が急激に変化する不
連続部分が形成され、この部分において長時間の時効に
よって１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側より炭素の拡
散、集積および炭化物の析出が生じるために、融合線の
破断が起こるものと推定される。一方、拡散接合＋後熱
処理試験材の場合（図４）、接合境界で約２０μｍの拡
散層が形成され、この部分ではＮｉ、Ｃｒの濃度が連続
的に変化するため炭素が局部的に濃化する可能性が少な
く、良好なクリープ破断強度を示すものと考えられる。
る元素の分布状況を示している。これによると既存継手
試験材（図３）では、１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側
の融合線を境に、Ｎｉ、Ｃｒの濃度が急激に変化する不
連続部分が形成され、この部分において長時間の時効に
よって１・１／４Ｃｒー１／２Ｍｏ鋼側より炭素の拡
散、集積および炭化物の析出が生じるために、融合線の
破断が起こるものと推定される。一方、拡散接合＋後熱
処理試験材の場合（図４）、接合境界で約２０μｍの拡
散層が形成され、この部分ではＮｉ、Ｃｒの濃度が連続
的に変化するため炭素が局部的に濃化する可能性が少な
く、良好なクリープ破断強度を示すものと考えられる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の異種金属
の拡散接合方法によれば、Ｃｒ：０〜９重量％、Ｍｏ：
０．５〜１．０重量％を含有するフェライト系の鉄鋼材
料と、ステンレス鋼に比してＣｒおよびＮｉの組成比率
がいずれも高い高ＣｒーＮｉ系合金とを拡散接合する方
法において、Ｆｅ基合金およびＮｉ基合金のアモルファ
ス金属箔をインサート材とし、このインサート材を、前
記鉄鋼材料および前記高ＣｒーＮｉ系合金である各被接
合材間に挿入し、接合温度：１３７３〜１６２３Ｋ、接
合時間：６００ｓ以上の条件で拡散接合を行い、冷却
後、当該接合材を、１１７３Ｋ以上に再加熱してこれを
３００ｓ以上保持した後、熱処理を施すことを特徴とす
るもので、接合部に拡散層が形成されるため、フェライ
ト系の鉄鋼材料および高ＣｒーＮｉ系合金の中の元素は
連続的に分布することになり、したがって、接合界面で
の炭素の濃化や炭化物の析出が生じずクリープ脆化割れ
が防止されて確実に接合がなされるとともに、特にフェ
ライト系の鉄鋼材料の組織が微細化されてそのクリープ
破断強度の向上が図られるといった効果を奏する。
の拡散接合方法によれば、Ｃｒ：０〜９重量％、Ｍｏ：
０．５〜１．０重量％を含有するフェライト系の鉄鋼材
料と、ステンレス鋼に比してＣｒおよびＮｉの組成比率
がいずれも高い高ＣｒーＮｉ系合金とを拡散接合する方
法において、Ｆｅ基合金およびＮｉ基合金のアモルファ
ス金属箔をインサート材とし、このインサート材を、前
記鉄鋼材料および前記高ＣｒーＮｉ系合金である各被接
合材間に挿入し、接合温度：１３７３〜１６２３Ｋ、接
合時間：６００ｓ以上の条件で拡散接合を行い、冷却
後、当該接合材を、１１７３Ｋ以上に再加熱してこれを
３００ｓ以上保持した後、熱処理を施すことを特徴とす
るもので、接合部に拡散層が形成されるため、フェライ
ト系の鉄鋼材料および高ＣｒーＮｉ系合金の中の元素は
連続的に分布することになり、したがって、接合界面で
の炭素の濃化や炭化物の析出が生じずクリープ脆化割れ
が防止されて確実に接合がなされるとともに、特にフェ
ライト系の鉄鋼材料の組織が微細化されてそのクリープ
破断強度の向上が図られるといった効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を実施するに好適な拡散接合
装置の側面図である。
装置の側面図である。
【図２】本発明に基づく接合材と既存の接合材の時効熱
処理後のクリープ破断試験を比較した結果を示す図であ
る。
処理後のクリープ破断試験を比較した結果を示す図であ
る。
【図３】既存接合方法による接合材の接合部における元
素の分布状況を示す図である。
素の分布状況を示す図である。
【図４】本発明に基づく接合材の接合部における元素の
分布状況を示す図である。
分布状況を示す図である。
４ 接合材（フェライト系の鉄鋼材料） ５ 接合材（高ＣｒーＮｉ系合金） ６ インサート材
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｒ：０〜９重量％、Ｍｏ：０．５〜
１．０重量％を含有するフェライト系の鉄鋼材料と、ス
テンレス鋼に比してＣｒおよびＮｉの組成比率がいずれ
も高い高ＣｒーＮｉ系合金とを拡散接合する方法におい
て、 Ｆｅ基合金もしくはＮｉ基合金のアモルファス金属箔を
インサート材とし、このインサート材を、前記鉄鋼材料
および前記高ＣｒーＮｉ系合金である各被接合材間に挿
入し、接合温度：１３７３〜１６２３Ｋ、接合時間：６
００ｓ以上の条件で拡散接合を行い、冷却後、当該接合
材を、１１７３Ｋ以上に再加熱してこれを３００ｓ以上
保持した後、熱処理を施すことを特徴とする異種金属の
拡散接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP214693A JP2536712B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 異種金属の拡散接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP214693A JP2536712B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 異種金属の拡散接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210466A true JPH06210466A (ja) | 1994-08-02 |
| JP2536712B2 JP2536712B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=11521214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP214693A Expired - Lifetime JP2536712B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 異種金属の拡散接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536712B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09161699A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Toshiba Corp | 回転陽極型ｘ線管及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP214693A patent/JP2536712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09161699A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Toshiba Corp | 回転陽極型ｘ線管及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2536712B2 (ja) | 1996-09-18 |
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