JPH0524980B2

JPH0524980B2 -

Info

Publication number: JPH0524980B2
Application number: JP7038186A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Maehara; Toshiro Tomita
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPS62227597A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、２相系ステンレス鋼を用いた固相接
合用薄帯に関する。（従来の技術）超塑性材料を使つた固相接合についてはすでに
良く知られている〔例えば（「超塑性と金属加工
技術」：超塑性研究会編（1980）、日刊工業新聞
社、p.151）参照〕。しかしながら、一般に、超塑性材料は通常の加
工においては難加工性を示すものが多いので、そ
の薄帯をサンドイツチ状にはさんだ固相接合のア
イデアはあつても（特開昭52−45567号）その実
用化は困難であつた。固相接合の場合、厚さ数ミ
リ以下の薄帯に成形しなければならず、工業的な
コストで従来公知の超塑性材料をそのように加工
することはできなかつた。（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、上述のような従来技術の諸欠
点を解消した、超塑性を示す固相接合用ステンレ
ス鋼薄帯を提供することである。（問題点を解決するための手段）かくして、本発明者は固相接合用の材料につい
て種々検討を重ねたところ、２相系ステンレス鋼
で超塑性を示すものが、特にすぐれていることを
知り、さらに研究を重ね、その合金組成を特定化
するとともに、加工性に難点がある場合には、溶
湯からの直接の成形によつて薄帯とすることで、
効果的な超塑性化とともに成形が行われることを
知り、本発明を完成した。ここに、本発明の要旨とするところは、Fe、
Cr、Niを主成分として含有し、Cr eq＝Cr＋Mo
＋1.5、Si、Ni eq＝Ni＋0.5Mn＋30C＋25Nで示
されるCr eqおよびNi eqが次式を満足し、 0.32Cr eq−５≦Ni eq≦0.79Cr eq−8.6 16≦Cr eq≦35 かつ、固溶Ｎ量が0.01％以上であつて、α相分
率が80％以上の固相接合用２相系ステンレス鋼薄
帯である。本発明の１態様によれば、前記薄帯は溶湯から
好ましくは急冷凝固により直接に成形されたもの
である。前記薄帯の厚さは、薄い方が冷却速度を
上げられ、かつ接合上効率的であるので、好まし
くは、その上限は２mmとする。下限は特に胃いが
急冷薄帯製造上の理由により20μｍとなる。急冷凝固によれば、厚さ２mm以下という薄帯も
問題なく製造できる。しかも、急冷凝固というこ
とで微細結晶質とすることにより超塑性も一層有
利に発現される。急冷凝固法による場合は、得ら
れる２相ステンレス鋼のα相分率を80体積％以上
とするように、その冷却速度を調整する必要があ
る。なお、平衡状態ではα相分率は、20〜80％で
ある。このように、本発明は、急冷凝固によつて溶湯
から直接に製造した超塑性に優れた薄帯であつ
て、これを使うことにより、その効果的超塑性に
基づく優れた肉流れにより密着性を一層改善し、
接合の際必要とされる拡散距離を極めて短いもの
とした拡散接合方法が可能となるのである。（作用）次に、本発明において、合金組成を上述のよう
に限定した理由を述べる。まず、上述のように限定されたNi eqおよびCr
eqは750〜1200℃という固相接合条件下の平衡状
態でα／（α＋γ）の比が0.2〜0.8となる範囲を
規定するものであつて、そのような条件を満足す
る限り、個々の具体的組成に係わらずα／（α＋
γ）＝0.2〜0.8が満足され、超塑性を実現される。
好ましくは、0.4Cr eq−４≦Ni eg≦0.6Cr eq−
７であつて、Cr eq＝20〜30である。 Cr eqおよびNi eqをまず上述のように定義し
たのは、すでに述べたところからも明らかなよう
に、それぞれフエライト生成元素のCr換算当量、
およびオーステナイト生成元素のNi換算当量を
得るためである。本発明の場合、CrおよびNiの
より２相組織を調整するためそれぞれについて上
述のように定義するのである。また、それらを上述の範囲に限定したのは、そ
の範囲でα相とγ相との２相組織となり、固相接
合時の平衡状態でα相の割合が0.2〜0.8となつて
優れた超塑性が得られるからである。好ましく
は、このα相分率は、50〜75体積％である。本発明において利用する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
元素を用いた組合せでもα相とγ相と２相混合組
織を得ることができるけれども、それによつて得
られる材料の性質とコストを考慮した場合に、
Fe、Cr、Niの３元素を主成分とする方が有利と
なるからであり、好ましくは、本発明で対象とな
る２相ステンレス鋼には、重量％でNi：３〜18
％、Cr：15〜35％であつて、これらの成分の他
に、必要に応じて、Mo≦6.0％、Cu≦1.0％、Ti
≦0.5％、Zr≦0.5％、Nb≦0.5％、Ｖ≦0.5％、Ｗ
≦1.0％、Co≦0.5％、およびＣ≦0.1％の少なく
とも１種を含有し、あるいはさらに、Si≦5.0％
およびMn≦5.0％のうちの１種以上を含有したも
のや、また少量のRe、Ce、La、もしくはCaを含
んだものも包含される。残部はFeおよび不可能
不純物である。なお、超塑性を発現させるためには、固溶Ｎ含
有量が高い方が好ましく、Ti、Zr等を添加した
場合は、実質的に固相Ｎ≧0.01％と制限するのが
好ましい。その理由は、固相接合中に超塑性を発
現させるためにはオーステナイト生成元素であ
り、拡散しやすいＮの量を多くしないと、γ相の
球状均一分散が生じ難く、その下限が0.01％であ
るからである。Ｃについては特に制限されないが、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
よい。好ましくは、Ｃ≦0.05％とする。さらに好ましくは、本発明において使用する２
相系ステンレス鋼は、重量％で、Ni：3.5〜9.0
％、Cr：17〜27％、Mo：1.0〜4.0％、Ｎ：0.05〜
0.25％、および脱酸剤として0.5〜1.5％程度の少
量のSiおよび／またはMn、ならびに残部Feおよ
び不可避不純物から成る組成を有するが、要求さ
れる耐食性その他の性質によつてはSiやMnを積
極的にそれ以上添加してもよい。しかしながら、以上のように本発明にあつて
は、接合時に平衡状態でα相分率20〜80％を呈す
るα＋γ型２相組織を呈する限りにおいてそのす
ぐれた超塑性現象を利用できるのであつて、上述
の各種添加元素を加えても実質上α＋γ型２相組
織は何ら変更を受けないことが確認されている。このように調製した鋼を、本発明の好適例によ
れば、溶湯から急冷して薄帯とする。本発明にかかる薄帯の製造方法は特に問わない
が、一般に２相系が難加工材であることを考える
と、急冷凝固によるのが好ましく、通常の片ロー
ル、双ロールもしくは、その他の方法が適用でき
る。冷却速度は特に限定されないが組織が、微細
になつたほうが、後の超塑性変形能を向上させる
ため、急冷後のα相量を80体積％以上とするのが
好ましいため、100℃／sec以上が好ましい。より
好ましくは10³℃／sec以上である。冷却速度を上
げる程α相の量は増加するので、冷却速度の目安
となる。このように急冷後に体積％でα相量を80
％以上とするのは、接合温度に加熱したときに細
かいγ粒を多数析出せしめて超塑性を発現しやす
くするためであり、γ相が20％超存在するとそれ
らが粗大化して超塑性に有害となるからである。このようにして得られた薄帯はそのまま固相接
合に利用することも可能であるが、板表面性状の
改善およびさらに後工程で組織を微細にするた
め、冷間加工等を施しても良い。これらの処理は
固相接合時に再結晶によつて組織を著しく微細化
し、超塑性を向上させるが、それには圧下率で20
％以上の冷間加工を加えることが好ましい。本発明により得られた固相接合用薄帯を使つて
固相接合する場合、まず接合面を清浄面としてか
ら750〜1200℃に加熱し、例えば、0.5Kgｆ／mm²以
上の加圧力をかけながら接合を行えばよい。温度を750〜1200℃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
あり、かつ固相接合素材の組織が粗くなつたりせ
ず、本来の性質を損なわないからである。より好
ましくは900〜1100℃とするのがよい。加熱は、そのような方法であつても良いが、ス
ケール防止のため、２相系ステンレス鋼中に多量
に含有される窒素を多く含有するN₂ガス雰囲気
中で加熱することが好ましい。接合のための圧縮力は、例えば0.5Kgｆ／mm²以
上であるが、余り大きすぎると座屈、変形が大き
くなるため、10Kgｆ／mm²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相系ステンレス
鋼は、そのまま冷却されるが、冷却中にシグマ相
などの金属間化合物が生成するとその後の靭性を
著しく害するため、５℃／min以上の冷却速度で
冷却し、できれば1000〜1200℃近傍で加工後急冷
すれば溶体化処理を施したのと実質的に同じとな
るため好ましい。接合に供する素材としては特に限定されない
が、拡散接合性が良く異種元素間の拡散速度の著
しい差によつて生ずるカーケンダルボイド等を生
じにくい鉄基合金が好ましく、低合金鋼、オース
テナイト系、フエライト系ステンレス鋼が適用で
き、Ni基合金にも適用が可能である。次に、実施例によつて本発明をさらに詳述する
が、それらは単に本発明の例として示すもので、
それによつて本発明が不当に制限されるものでは
ない。実施例第１表に示す化学組成の溶湯を20〜2000rpmで
回転する直径300mmの超硬合金製双ロール、また
は直径400mmのCu製単ロール表面上に0.5×15mm口
径のノズルより噴射し、50〜300μｍ厚、幅15mm
の急冷薄体を作製した。鋳造まま、もしくはそれ
らのいくつかについては冷間圧延を行つた後、直
径15mmの端面をエメリー紙で＃600仕上げとした
種々の接合素材で上記薄帯をはさみN₂ガス雰囲
気中で局部的に高周波加熱し、所定の温度に昇温
してから、所定の加圧力で所定の時間加圧し放冷
した。その後、1000℃未満の温度で圧接したもの
については所定の熱処理を施した。これらより、平行部の直径10mm、長さ40mmの引
張試験片を切り出し、常温にて引張試験を行つ
た。それぞれの条件と試験結果とを第２表にまと
めて示すが、本発明によつて容易に固相接合が行
われることが分かる。

【表】

【表】＊＊：○：母材破断、△：接合部破断強度は
母材並、×：接合部破断強度は母材
以下

Claims

【特許請求の範囲】１ Fe、Cr、Niを主成分として含有し、Cr eq
＝Cr＋Mo＋1.5Si、Ni eq＝Ni＋0.5Mn＋30C＋
25Nで示されるCr eqおよびNi eqが次式を満足
し、 0.32Cr eq−５≦Ni eq≦0.79Cr eq−8.6 16≦Cr eq≦35 かつ、固溶Ｎ量が0.01％以上であつて、急冷後
のα相分率が80％以上の固相接合用２相系ステン
レス鋼薄帯。２溶湯から直接に薄帯に成形された、特許請求
の範囲第１項記載の固相接合用２相系ステンレス
鋼薄体。３厚さが２mm以下である、特許請求の範囲第１
項または第２項記載の固相接合用２相系ステンレ
ス鋼薄帯。