JPS6240980A

JPS6240980A - ２相ステンレス鋼の接合方法

Info

Publication number: JPS6240980A
Application number: JP17945985A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Komizo; 裕一小溝; Yasuhiro Maehara; 泰裕前原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1987-02-21

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）本発明は、２相ステンレス鋼の接合方法、特に超葉性を
示す２相ステンレス鋼の拡散接合方法に関する。

（従来の技術）２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた効果を発揮するの
みならず、温度・靭性にも優れていることから、近年種
々の分野での需要が増大している。

しかしながら、その溶接に関しては、一般的には、被覆
アーク溶接法、サブマージアーク溶接法、ミグ溶接法、
ティグ溶接法、プラズマアーク溶接法等の融接によりお
こなわれているが、炭素鋼の溶接などに比べると厳しい
管理と細心の注意が必要とされる。

つまり、２相ステンレス鋼の溶接部には高温割れが発生
し易く、特に、大入熱溶接は不可能に近い。この点、テ
ィグ溶接等の小人熱溶接法により注意深く溶接すれば、
品質上は問題ない溶接継手が得られるが、小人熱という
ことからも、能率が悪いという大きな問題がある。

また、２相ステンレス鋼の耐食性は、α相／γ相の比が
約５０％であることに特徴を有しているのであるが、溶
接部では溶接時の熱サイクルによりこのバランスがくず
れ、耐食性が劣化する場合がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、かかる２相ステンレスｆｆＡ溶接に関
する諸問題点を解消し、高能率な接合法を提供しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、かかる目的を達成すべく、検討を重ねた
ところ、超塑性を示す２相ステンレス鋼では、その超塑
性現象を巧みに、利用することにより、互の接合面の密
着が容易になし得て極めて短い拡散距離でお互いを拡散
接合させることができることを知見し、本発明に至った
。

ここに、本発明の要旨とするところは、２相ステンレス
鋼同士を接合するに際し、前記２相ステンレス鋼として
固溶窒素含有量０．０５〜０．２５％のｒｅ。

Ｃｒ、　Ｎｉを主成分とする鋼を準備し、該２相ステン
レス鋼の両接合面鉗さをＪＩＳ　８０６０１で規定され
る１０点平均値で３０μｍ以下に加工し、次いで７５０
〜１１００℃の温度に加熱した状態下で０．５〜１０　
ｋｇｆ／ｍ爪の圧縮力を（−１、’ｌ　Ｌながら前記両
接合面を突合せて拡散接合せしめた後、少なくとも５０
０°Ｃまで２’Ｃ／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却するこ
とを特徴とする２相ステンレス鋼の接合方法である。

（作用）本発明において処理対象とする２相ステンレス鋼の主成
分を、Ｆｅ、　ＣｒおよびＮｉと限定したのは、他の元
素を用いた組合セでも、α相とγ相の２相混合組織を得
ることができるけれども、それによって得られる材料の
性質とコスＩ・を考慮した場合に、Ｆｅ、　Ｃｒ、　Ｎ
ｉの３元素を主成分とする方が有利となるからである。

本発明は、本来２相ステンレス鋼が持っている超塑性を
利用するのであって、それを示すものであれば何ら制限
はされないのである。

しかし、実用上は、好ましくは、本発明で対象となる２
相ステンレス鋼には、旧：４〜１８％、Ｃｒ：１５〜３
５％であってこれらの他に、必要に応してＭｏ≦６．０
％、Ｃｕ　　５１％、ＴｉＳ２．５％、ＺｒＳ２゜５％
、ＮｂＳ２．５％、７５０．５％、ＷＳ２．０％および
Ｃ５０，１％の少なくとも１種を含有し、あるいは、さ
らにＳｉ５５％、Ｍｎ５５％のうちの１種以上を含んだ
ものや、更には、少量のＲｅ、　ＣｅおよびＣａや不可
避不純物を含むものも包含される。

さらに好ましくは、Ｎｉ：６〜９％、Ｃｒ：２２〜２７
％、Ｍｏ：１〜４％、Ｎ　：　０．１〜０．２０％およ
び脱酸剤として０．５〜１．５％程度の少量のＳｔやＭ
ｎを含むものがある。

固溶Ｎ量を０．０５％〜０．２５％と限定したのは、０
゜０５％以下では超塑性が得に＜＜、０．２５％を超え
てＮを添加するのは工業的に困難となるからである。

なお、固ン＠Ｎ量は０．１〜０．２％の範囲で含有する
のが好ましい。

さらに好ましくは、１０００℃近辺のα相とγ相の相比
がほぼ等しくなるようにＣｒ当量−Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５５ｉＮｉ当量−Ｎｉ＋０．５　Ｍｎ＋３０Ｃ＋２５Ｎで示さ
れるＣ「当量がＮｉ当量の約３倍となるものがより好ま
しい。この理由は、上記割合のとき熱間変形による超塑
性接合を特に促進するのみならず、最終製品の所要性質
の確保の点でも重要であるからである。これらの理由か
らＣｒ当量とＮｉ当量の上記条件確保が好ましい。

Ｃについては、炭化物を生成して製品の性質を害するの
で極力低減するのが良い。一般には、Ｃ５０，０５％と
する。従来の拡散接合法では、接合面は鏡面研摩するの
が普通であるが、本発明の場合では、ＪＩＳ　ＢＯ６０
１で規定される１０点平均粗さで３０μｍ以下であれば
、接合が可能である。その理由は、使用する２相ステン
レス鋼が超塑性を示すためである。このため、本発明に
よれば、必ずしも鏡面研摩することは必要でなく、した
がってそれにより作業能率が大巾に向上する。

加熱温度を７５０〜１１００℃に限定する理由は、この
範囲で２相ステンレス鋼の超塑性が得やすいからである
。好ましくは、１０００〜１１００℃である。加熱は、
どのような方法であっても良いが、スケール発生防止の
ため、２相ステンレス鋼中に多量に含有されるＮ２ガス
含有不活性ガス雰囲気中で加熱することが好ましい。加
熱手段としては、例えば高周波加熱などが好ましい。

接合のス−めの圧縮力は、０．５　　ｋｇｆ　／４以−
１−必要であり、あまり大きすぎると、座屈・変形が大
きくなるため、１０　ｋｇｆ　／　ｍｍ以下にとどめる
のが望ましい。加熱・加圧により接合された２相ステン
レス鋼は、そのまま冷却されるが、冷却中にシグマ相が
生成すると、著しく靭性を害するため、少なくとも５０
０℃までは、２°Ｃ／ｓｅｅ以−１−の冷却速度で冷却
しなければならない。出来れば、１０００〜１１ｏｏ’
ｃ近傍に加熱後水冷すれば、溶体化処理を施したのと実
質的に同し効果が得られるため好ましい。

以−トのことは、２相ステンレス鋼板同士の接合でも、
鋼管同士の接合でも、また鋼板と鋼管の接合でも同じで
あり、本発明が被接合物の形状如何により制限されない
。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例第１表に示す化学成分の２相ステンレス網板（板厚１３
ｎ＋）を種々の条件で接合し、接合部より継手引張試験
片（ＪＩＳ　１号板状）および、ＪＩＳ　４号のシャル
ピー衝撃試験片を採取した。このようにして得た各試験
片について、引張り試験およびシャルピー衝撃試験を行
なった。

各試験の結果は同じく第２表にまとめて示す。

第２表に示す結果から明らかなように、試験隘２、７．
８．９．１０ではそれぞれ鋼板中Ｎ含有量、表面粗さ、
加熱温度、加圧力が本発明の範囲を外れたため、接合が
行なわれなかった。また、試験階１１では、一応拡散接
合は行なわれたが、冷却速度が遅いためシグマ相が生成
し、靭性が低下した。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２相ステンレス鋼同士を接合するに際し、前記２
相ステンレス鋼として固溶窒素含有量０．０５〜０．２
５％のＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉを主成分とする鋼を準備し、該
２相ステンレス鋼の両接合面粗さをＪＩＳＢ０６０１で
規定される１０点平均値で３０μｍ以下に加工し、次い
で７５０〜１１００℃の温度に加熱した状態下で、０．
５〜１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２の圧縮力を付与しながら前記
両接合面を突合せて拡散接合せしめた後、少なくとも５
００℃まで２℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却すること
を特徴とする２相ステンレス鋼の接合方法。
（２）７５０〜１１００℃への加熱をＮ＿２ガス含有不
活性ガス雰囲気下で行なう特許請求の範囲第１項記載の
方法。