JPS61297135A

JPS61297135A - チタンクラツド鋼およびその製造方法

Info

Publication number: JPS61297135A
Application number: JP13996985A
Authority: JP
Inventors: 剛中村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-06-25
Filing date: 1985-06-25
Publication date: 1986-12-27
Also published as: JPH0225782B2

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】産業上の利用分野この発明はチタンクラッド鋼に係り、特に母材と合せ材
との間に種々の金属中間層を有するチタンクラッド鋼と
その製造方法に関する。

従来技術とその問題点一般にクラツド鋼は母材を鋼材としたクラッドであり、
母材と合せ材の組合せにより種４のクラツド鋼が知られ
ている。その中で、チタンクラッド鋼は母材としての鋼
材と合せ材としてのチタン材とから成るもので、耐食性
にすぐれ、また製造コストも安価につく利点を有する。

このチタンクラッド鋼を製造する各種方法のうち、いわ
ゆる圧延法あるいは爆着圧延法といわれる製造方法にあ
っては、母材と合せ材との間に種々の金属中間層を介在
させて接合する方法が知られている。この方法は母材と
合せ材との接合境界における有害な合金層の形成を金属
中間層で阻止するようにしたものである。この場合、前
記金属中間層はいずれの金属にも固溶し、しかも有害な
金属間化合物の生じないものを選ぶ必要があり、その金
属中間層としては例えば銅等が使用されている。しかし
、銅を単独に使用する方法では、母材鋼と銅の濡れ性お
よび母材鋼への鋼の拡散による母材鋼の劣化等の問題が
あり、好ましくなかった。その他、周囲環境からの水素
および酸素と合せ材としてのチタン材とが反応して材質
劣化を生するといった問題本あった。

発　　明　　の　　目　　的この発明は従来の前記問題を解決するためになされたも
ので、接合強度のすぐれた品質良好なチタンクラッド鋼
とその製造方法を提案することを目的とするものである
。

発明の構成この発明に係るチタンクラッド鋼は、母材としての鋼材
と合せ材としてのチタン材と、これら両者の対向面間に
圧延接合された金属中間層とから成るもので、前記金属
中間層として、Ｃ０，０３％以下、Ｓｉ０．５０％以下
、Ｍｎ０．８０％以下を含み、鋼中の炭素固定元素とし
てＴｉ　０．５０％以下でＴｉのＣに対する比が３以上
、Ｎｂ０．０１〜０，１０％でＮｌ）のＣに対する比が
３以上、Ｍｏ０．０１〜０．５０％のうち１種または２
種以上含む低炭素鋼層と、モリブデン層の２層から構成
されたものを用いるとともに、前記低炭素鋼層を母材側
に、モリブデン層を合せ材側に配置したことを特徴とす
るものである。

ここで、前記金属中間層を２層としたのは、母材と合せ
材を接合するに際して、チタン材と母材鋼との接合界面
に有害な合金層の形成を阻止し得る単体の金属あるいは
合金を工業的に用いることは、前記鋼の場合と同様の問
題等により非常に困難であるが、この中間層を２層構造
とすることにより容易に工業的に用いることが可能な金
属材料を選定できるためである。

そこで、この発明では前記金属中間層として、低炭素鋼
とモリブデンを選択した。その理由は、モリブデンはチ
タンと全率固溶し、接合界面に接合強さを阻害する有害
な合金層を生成しない金属であり、しかも箔として工業
的に用いることが最も容易であること、一方低次素鋼は
モリブデンと炭素鋼を接合する際に接合強さを阻害する
モリブデン炭化物の生成を防止するとともにモリブデン
／低炭素鋼、低炭素鋼／炭素鋼の接合界面において有害
な合金層を生成しない安価で工業的にも容易に用いるこ
とができる材料であることによる。

このように、この発明ではモリブデン層と低炭素鋼層と
を金属中間層として利用するものであるが、その場合、
モリブデン層はチタン材側に配置することによってチタ
ン材に対する金属中間１藉の濡れ性を改善して強力な接
合を可能にする。また、低炭素鋼層は母材側に配置する
ことによって母材に対する金属中間層の濡れ性を改善し
て強力な接合を行なうとと４にこれがモリブデンへの母
材炭素の拡散に対するバリヤ層として作用し、界面にお
けるモリブデン炭化物による劣化を防止する。

そのため、この発明では第１図にこの発明チタンクラッ
ド鋼の断面図を示すごとく、金属中間層（３）の低炭素
鋼層（３−２）を母材（２）側に、モリブデン層（３、
）を合せ材（１＞側にそれぞれ配置したのである。

ここで、前記低炭素鋼層（３−２）の成分を限定したの
は、以下に示す理由による。

Ｃはモリブデンとの接合界面に接合強さを阻害するモリ
ブデン炭化物の生成を防止するためには極力低い方が好
ましいが、コストとの兼合いで０．０３％以下とした。

ＳｉおよびＭｌは良好なギルド鋼を得るための必要な元
素であるが、添加し過ぎると箔またはフオイルを製造す
る時の展延性が劣化するため、それぞれ０５０％以下、
０．８０％以下とした。

ＴｉおよびＮｂは鋼中のＣを炭化物として固定し、モリ
ブデンとの接合界面にモリブデン炭化物が生成するのを
阻止するが、過度に添加することはコスト面で不利であ
るため、それぞれ０．５％以下、０．０１〜０．１０％
とした。また、ＴｉおよびＮｂによって鋼中のＣを固定
するにはそれぞれＣに対する比を３以上とする必要があ
る。

ＭＱについても、前記ＴｉおよびＮｂと同様の働きをす
るものであるが、０．０１％未満では効果がな（，０，
５０％を超えるとコスト面で不利であるため、０．０１
〜０．５０％とした。

また、モリブデン層（３、）は純モリブデンのみならず
、濡れ住改善に有効である限り、一般のモリブデン合金
をも包含するものである。

なお、前記金属中間層（３）は薄板状、あるいはフォイ
ルもしくはフィルム状のものであってもよく、可及的に
薄いものが望ましい。

この発明における母材としての鋼材および合せ材として
のチタン材は、その組成および形状において特に制限さ
れることはなく、例えば、従来のチタンクラッド鋼に用
いられているものであればよい。

また、この発明に係るチタンクラッド鋼の製造方法は、
母材としての鋼材と合せ材としてのチタン材とで、前記
成分の低炭素鋼材とモリブデン材とから成る金属中間鋼
材を低炭素鋼材が母材側に、モリブデン材が合せ材側に
それぞれ位置するごとく挾持接合してクラッド組立素材
とし、このクラッド組立素材が２個の場合は合せ材側か
対向するように剥離剤を介在させて合せ、クラッド組立
素材が１個の場合は合せ材側にダミー鋼材を合せ、各４
合せ材および母材の周辺を溶接で囲みサンドイッチ状ク
ラッド組立体とし、前記各組立体の内部空隙部の排気処
理を施した後、それぞれ６５０〜１２００℃、好ましく
は８５０〜１１００℃の湿度範囲で熱間圧延を行なうこ
とを特徴とするものである。

ここで、合せ材および母材の周辺を溶接で囲み（密閉）
内部空隙部の排気処理を行なう理由は、加熱・圧延時に
おけるチタンと鋼との接合面でのチタン窒化物および酸
化物の生成を防出し、またチタン材への周囲雰囲気から
のガス吸収を防止［，７、チタン材の劣化を防ぐためで
ある。

また、圧延温度を６５０〜１２００℃、好ましくは８５
０〜１１００℃の温度範囲としたのは、６５０℃未満で
は圧延が困難であり、１２００℃を超える温度ではチタ
ンの粗粒化による肌荒れが激しくなり、好ましくないた
めである。

以下、この発明に係るチタンクラッド鋼の製造方法を第
２図および第３図に基づいて説明する。

第２図はクラッド組立素材を２個用いた場合のサンドイ
ッチ状クラッド組立体を示す概略縦断面図である。

すなわち、母材としての鋼板（イ）の片面に低炭素鋼材
（２３−２）およびモリブデン材（２３、）とから成る
金属中間層を重ね、その上に合せ材としてのチタン材６
！Ｄを重ねて１個のクラッド組立素材を形成する。この
クラッド組立素材を２個用意し、それぞれチタン材６１
！１）側を対向させて配置し、その対向面間に剥離剤と
して例えば酸化ジルコニウムパウダー■を介在させて両
クラッド組立素材をサンドイッチ状クラッド組立体とし
、貼着後、金属中間層およびチタン材の周辺に設けた当
て板シ員を利用して鋼板翰およびチタン材Ｑ９の全周辺
を溶接部（イ）で囲む。この溶接部を利用して内部空隙
部を排気した後、６５０〜１２００℃に加熱して圧延を
行なう。

放冷後、全周縁部の耳部を切断除去し、酸化ジルコニウ
ムパウダー（剥離剤）ｖＪの部分から上下２枚に分離す
ることにより、第１図に示す片面チタンクラッド鋼が得
られる。

また、クラッド組立素材が１個の場合は、第３図にその
クラッド組立体の概略縦断面図を示すごとく、母材とし
ての鋼板（イ）の片面に低炭素鋼材（２３−２）とモリ
ブデン材（２３、）とからなる金属中間層を重ね、その
上に合せ材としてのチタン材ａ！Ｄを重ね合せて形成し
たクラッド組立素材の前記チタン材６！Ｄの上にダミー
鋼板■を重ね、当て板□□□を利用してチタン材６！υ
および鋼板＠の周辺を溶接部−で囲み、該溶接部を通し
て内部空隙部を排気した後、６５０〜１２００℃に加熱
して圧延を行なう。放冷後、全周縁部の耳部を切断除去
し、ダミー鋼板翰を分離する。

このようにして得られた片肉チタンクラッド鋼は第１図
に示すごとく、母材（２）と合せ材（１１と、これら両
者の対向面間にあって母材（２］側に低炭素鋼層（３−
２）、合せ材（１）側にモリブデン層（３、）が配置さ
れた金属中間層（３）とから構成されたものである０実　　　施　　　例この発明に係るチタンクラッド鋼を第２図に示す方法に
より製造した。その際、母材として使用した鋼板、合せ
材として使用Ｅまたチタン板および金属中間層の低炭素
鋼層と【７て使用したフォイルの組成を第１表に示す。

金属中間層のモリブデン層としては市販の純フィルムを
使用した。

本実施例におけるクラッド組立素材は、鋼板（厚さ１２
０ＷＩ肩）、チタン材側に配置したモリブデン層（厚さ
０．０５１１１１）、母材側に配置した低炭素鋼層（厚
さ０．３　＃ｌＩ　）およびチタン板（厚さ３０顛）か
ら成るもので、これを＠２図に示すように２個組合せて
クラッド組立体とし、その全周辺部を当て板を使って溶
接により密閉し、内部空隙部を１Ｏ−２ＴＯｒｒまで排
気した後、１０５０℃に加熱して圧延を行なった。圧延
後、得られたチタンクラッド鋼の各層の厚さは、母材１
２ｍ１１１、低炭素鋼層０．００５ｎ１モリブデン層０
．０３ｆｌ、チタン材３ｆｌであった。

また比較のため、中間合属層として低炭素鋼単独層を使
用し、その他の製造条件はこの発明例と同様の条件でチ
タンクラッド鋼を製造した。

それらのチタンクラッド鋼の機械的特性を第２表にまと
めて示した。

第２表より明らかなごとく、この発明に係るチタンクラ
ッド鋼は良好な機械的特性を示し、高い接合強度を有す
るものである。

（以下余白）発明の詳細な説明したごと（、この発明に係るチタンクラッド鋼は
、母材と合せ材との間にモリブデン）よび低炭素鋼を金
属中間層として使用したことてより、母材および合せ材
に対する金属中間層の濡れ性が改善されて強力な接合強
度を有し、また、この発明方法によれば、加熱・圧延時
ておけるチタンと鋼との接合面でのチタンの゛窒化物お
よび酸化物の生成か防止され、またチタン材への周囲雰
囲気からのガス吸収も防止され、さらにはチタン材の劣
化を考慮する必要がないため、通常の圧延雰囲気と同一
条件で熱間圧延でき、工業的にしかも安価に高接合強度
のチタンクラッド鋼を製造することができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るチタンクラッド鋼を示す概略縦
新面図、第２図および第３図は同上チタンクラッド鋼の
製造方法を説明するためのチタンクラッド組立体を示す
概略縦新面図である。１・・・合せ材、２・・・母材、３・・・金属中間層、
３、モリブデン層、３−２・・・低炭素鋼層、２１・・
・チタン材、２２・・・鋼板、　２３、・・・モリブデ
ン材、２３−２・・・低炭素鋼材、２４・・・パウダー
、２５・・・当て板、２６・・・溶接部、２７・・・ダ
ミー鋼板。

Claims

【特許請求の範囲】１　母材としての鋼材と合せ材としてのチタン材と、こ
れら両者の対向面間に圧延接合された金属中間層とから
成り、前記金属中間層はＣ０．０３％以下、Ｓｉ０．５
０％以下、Ｍｎ０．８０％以下を含み、鋼中の炭素固定
元素としてＴｉ０．５０％以下でＴｉのＣに対する比が
３以上、Ｎｂ０．０１〜０．１０％でＮｂのＣに対する
比が３以上、Ｍｏ０．０１〜０．５０％のうち１種また
は２種以上含む低炭素鋼層と、モリブデン層の２層から
構成され、前記低炭素鋼層を母材側に、モリブデン層を
合せ材側にそれぞれ配置したことを特徴とするチタンク
ラッド鋼。２　母材としての鋼材と合せ材としてのチタン材とで、
Ｃ０．０３％以下、Ｓｉ０．５０％以下、Ｍｎ０．８０
％以下を含み、鋼中の炭素固定元素としてＴｉ０．５０
％以下でＴｉのＣに対する比が３以上、Ｎｂ０．０１〜
０．１０％でＮｂのＣに対する比が３以上、Ｍｏ０．０
１〜０．５０％のうち１種または２種以上含む低炭素鋼
材とモリブデン材とからなる金属中間鋼材を低炭素鋼材
が母材側に、モリブデン材が合せ材側にそれぞれ位置す
るごとく挾持接合してクラッド組立素材とし、このクラ
ッド組立素材が２個の場合は合せ材側が対向するように
剥離材を介在させて合せ、クラッド組立素材が１個の場
合は合せ材側にダミー鋼材を合せ、各々合せ材および母
材の周辺を溶接で囲みサンドイッチ状クラッド組立体と
し、前記各組立体の内部空隙部の排気処理を施した後、
それぞれ６５０〜１２００℃の温度範囲で熱間圧延を行
なうことを特徴とするチタンクラッド鋼の製造方法。