JPH0452030A - チタンクラッド鋼板の加工方法 - Google Patents

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） 本発明は、チタンクラッド鋼板の加工方法ニ関するもの
である。

チタンクラッド鋼板は、チタンの優れた耐食性を生かし
て主として化学装置などの厚板用途に使用されてぎた。

しかし、厚板における加工は、塑性変形による加工では
非常に軽い曲げ１度であり、大半は開先を取った溶接加
重が行なわれるため、加工性の向上に対して要求はなか
った。ところか、本発明者らは、最近後述するように非
常に安価なチタンクラッド薄鋼板の製造技術を開発した
。その結果、チタンクラッド薄鋼板を単に平板のまま使
用するたけてなく、複雑な塑性加工を行なう薄板用途に
使用したいとの要望が高まってきた。本発明は、これら
の要求を背景になされたもので、チタンクラッド薄鋼板
の加工限界を拡大する加工方法に関するものである。

（従来の技術） チタンクラッド鋼の製造は、チタンと鋼の界面に脆いＦ
ｅ−Ｔｉ金属間化合物やＴｉＣなどの層が生成すると界
面で！ＩＪ　！ｉｌｉすることから、溶鋼レヘルて行な
う鋳包み法は適用できす、固相レヘルでの接合か採用さ
れている。

特に、爆着による方法は、中間媒接材を使用せずしかも
接合強度に対して信頼性が高いことから、現在量も広く
使用されている方法である。圧延圧接による方法は、生
産性か高く板厚か比較的自由にとれることや鉄鋼などの
生産工程が適用できることなどから、爆着法に比へて安
価に製造できるので一部で適用されている。

しかし、圧接による方法では接合界面に金属間化合物等
の脆い層が生成する可能性が非常に高く、接合強度に対
する信頼性は爆着法に比べて劣っているのが実情である
。特に熱間圧接の場合、拡散速度が大きくなるので、こ
の危険性は著しく高くなる。界面の脆い中間層の生成を
抑制して接合強度を上げる方法として、特開昭δ２−５
７８３号公報には熱延加熱条件の限定が、また例えは特
開昭５５−４８４６８号公報、特開昭５７−１０９５８
８号公報、特開昭５７−１１２９８５号公報や特開昭５
７−１９２２５６号公報には、クラット界面に純鉄やニ
ッケル、銅なとの板ないし箔を中間媒接材として挟み込
む方法か開示されている。しかし、これらの方法でも、
界面に酸化物か生ずると接合か不可能になるため、原則
として接合前の表面を真空に保つことが不可欠となって
いる。

チタンクラッド鋼板は、以上水したように製造に特殊な
設備や大きなコストを必要とするために、Ｔ１の厚さを
低減するコストメリットの大きい厚板しか製造されてお
らず、主として化学装置などの特殊な用途に使用される
たけであった。このような厚板用途では、塑性加工を利
用した加工としてはせいぜい曲率半径の大きな軽い曲げ
加工だけであり（例えば「チタニウム・ジルコニウムＪ
　Ｖｏｌ、３５　Ｎｏ、１昭和６２年１月ｐ、２３〜３
１）、薄板で行なわれるような、密着面げやプレス加工
なとの厳しい加工は要求されなかった。すなわち、チタ
ンクラッド鋼にはこれまで薄鋼板がなく、また製造され
ていたチタンクラッド鋼厚板の部材への加工は、はとん
どか開先を付けた溶接て行なわれるために、加工性の良
いチタンクラッド鋼板の開発や加工方法の改善要求はな
かったのである。

すなわち、従来は薄板のような低価格で加工が厳しい用
途に使用できるチタンクラッド薄鋼板はなかったため、
加工方法そのものの改善は行なわれることがなかったし
、加工限界を高める加工方法もまた開示されていなかっ
た。

（発明が解決しようとする課題） これに対して本発明者らは、ＴｉとＣｕの金属間化合物
を積極的に利用し真空を不要とするチタンクラッド薄鋼
板の製造方法を発明した（特開平１−１２２６７７号公
報）。この結果、従来の厚板のチタンクラッド鋼板に比
べて飛躍的にコストが低いチタンクラッド薄鋼板を開発
したのである。このため、Ｔｉの圧倒的に優れた耐食性
を生かして建材や自動車部品、家電部品などへ適用する
動きが高まってきた。これらの用途に適用する場合、チ
タンクラッド鋼板といえども薄鋼板と同様の加工性が不
可欠である。このような背景から、チタンクラッド薄鋼
板の加工性改善要求とともに、加工方法の改善要求が高
まってきたのである。

ところで、チタンクラッド薄鋼板は、母材の鋼や合わせ
材のＴｉの薄板と較べて加工性が劣っているのが実情で
ある。このひとつの理由として、チタンクラッド鋼板を
加工した場合、通常の薄板の加工損傷である割れ（チタ
ンクラッド鋼板の場合は、Ｔｉの破れとして現れる）や
延性破断の他に、界面の剥離による損傷が現れる。

本発明は、この界面剥離による損傷に着目し、それを回
避し得る加工方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 前記特開平１−１２２６７７号に示されたＴｉとＣｕの
金属間化合物を積極的に利用し大気中で全厚５ｍｍ、ク
ラット比１０％のチタンクラッド薄鋼板を製造した。こ
のチタンクラッド鋼板を用い、Ｔｉ面を外面として曲げ
試験を行なった。

Ｔｉを外側にした外曲げ試験において、種々の曲げ角度
ての試験片断面を観察したところ、表面のＴｉの破れに
先行してＴｉ層直下に亀裂か発生することを認めた。す
なわち、チタンクラッド鋼板の加工損傷はＴｉ層直下の
界面の加工性が支配していることを見出した。ところで
、Ｔｉとその直下の鋼あるいは中間媒接材の金属との界
面には、わずかではあるが金属間化合物やβ−Ｔｉのル
１わゆる硬質層が存在する。表面に出現する加工損傷に
先行して発生する界面の破壊は、この界面硬質層から発
生していることが考えられる。従って、これらの硬質層
の加工性特に延性を向上させることが、チタンクラッド
鋼板の加工性を向上させることになると判明した。金属
間化合物等の加工性は、加工温度の影響が大きいことか
ら、本発明ではチタンクラッド鋼板の加工温度を高くす
ることを指向した。

第１図に、曲げ性に及ぼす加工温度の影舌を示した。図
中において、Ｘ印はＴｉ面の破れの発生有り、○印は破
れ発生なしを示し、ム印はエツジ部分の剥離を示した。

図から明らかなとおり、曲げ温度か高温になるほど小さ
な曲げ半径での良好な曲げか可能であった。一般に金属
は、高温はど延性が良好である。従って、高温はど加工
性か良好であり、加工温度か低温では高温より加工限界
が狭いのが通常である。この傾向かチタンクラッド鋼板
でも肥められたのである。

さらに第１図の結果から、加工温度が５０℃未満ては、
まずエツジ損傷が発生して曲げ性を低下させていたのに
対して、５０を以上となるとまず通常の曲げによる割れ
に相当するＴｉ面の破れが発生し曲げ加工限界となるこ
とを見出した。すなわち、チタンクラッド鋼板では加工
温度か５０℃以下の常温付近の温度の場合、母材や合わ
せ材の個々の金属単独での加工性の限界よりはるかに狭
い範囲でしか加工ができないのがわかったのである。言
換えると、チタンクラッド鋼板の加工は、常温付近の温
度では母材と合わせ材の界面の加工性が全体の加工性を
支配シているか、５０℃以上になると母材ないし合わせ
材個々の金属が単独で有している加工性の限界まで加工
が可能となるのである。

本発明は、この知見に基づいてなされたものである。す
なわち、 （１）　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラ
ッド鋼板を５０℃以上４００℃以下に加熱して加工する
ことを特徴とするチタンクラッド鋼板の加工方法。

を発明した。さらに曲げの場合用いられる曲げ型を加熱
することで、またプレスの場合金型およびポンチを加熱
することで同じ効果が得られるため、その点を考慮し、 （２）　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラ
ッド鋼板の曲げ加工に際し、曲げ型を５０℃以上４００
℃以下に加熱して加工することを特徴とするチタンクラ
ッド鋼板の曲げ加工方法。

（３）　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラ
ッド鋼板のプレス加工に際し、プレスの金型及びポンチ
を５０℃以上４００’Ｃ以下に加熱して加工することを
特徴とするチタンクラッド鋼板のプレス加工方法。

を発明した。

次に、本発明の限定条件を示す。

加工温度が５０℃未満では、界面の剥離損傷が発生して
、合わせ材や母材側々の金属の加工性の限界よりはるか
に狭い範囲でしか加工ができないため下限とした。また
、　４００ｔ：を超えると、鋼側の酸化が進行するだけ
でなくＴｉ中への酸素の侵入が起こり、加工性が劣化す
るために上限とした。

（作　　　用） 本発明では、加工温度を常温より高くすることで、母材
と合わせ材の界面の加工性を母材ないし合わせ材単独の
加工性レベルまで向上させることができた。その結果、
常温加工では先行して発生する界面部材の剪断応力によ
フて引起こされる界面の加工損傷か抑制され、母材ない
し合わせ材の加工限界近傍までの加工か可能となった。

さらに、加工温度を常温より高くして加工することで、
一般の金属と同根に常温加工より厳しい加工か可能とな
る。

本発明では、これらの効果か相乗して、チタンクラッド
鋼板の加工限界か拡大し、曲げや絞り加工により器物へ
の加工が可能となった。

（実　施　例） 前記した特開平］−１２２６７７号公報に開示されたぁ
法に基づき、ＴｉとＣｕの金属間化合物を積極的に利用
し大気中で全厚５ｍｍ、クラツド比１０％のチタンクラ
ッド薄鋼板を製造した。このチタンクラッド鋼板を用い
、Ｔｉ面を外面とする外曲げ試験を行なった。その結果
を第１表に示す。

本発明方法の加熱曲げでは、曲げ半径５ｍｍの１８０°
曲げが完了しているが、常温−げでは曲げ半径１０ｍｍ
の１８ｏ°曲げも界面で剥離（界面のずれ）が発生し不
可能であった。

さらに同し方法で製造した全厚１　ｍｍ、クラット比１
０％のチタンクラッド鋼板を用い、Ｔｉ面を外面として
先端４０Ｒの円筒絞りを行なった。

この際、金型及びポンチを種々の温度に加熱した。その
結果を第２表に示した。本発明方法では、Ｔｉ面の破れ
などなく絞り加工が完了したか、比較の室温加工では、
コーナ一部分てＴｉ面の破れが生し、そこからＴｉか剥
離した。

第　　２　　表 ＲＴ：室温（２０℃） （発明の効果） 本発明方法により、耐食性の優れたチタンクラッド鋼板
の複雑な形状への加工が可能とブｔつた。その結果、複
雑な形状の器物にチタンクラッド鋼を適用することが可
能になり、それらの器物の耐食性が著しく向上して寿命
が延びるなど、資源的工業的利益ははかりしれない。ま
た、従来定期的な塗装などのメンテナンスが不可欠であ
った用途では、事実上不要となり、この面からも大幅な
経済的効果が期待できる。また、表面の汚損がなくなる
たけでなく発銹に伴う保健衛生上の懸念か払拭されるこ
とから、社金的な利益も併せ得られる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はチタンクラッド鋼板の曲げ性に及ぼす曲げ温度
の影響を示した図である。 他４名 曲げ加工温度［’Ｃ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラッド
   鋼板を５０℃以上４００℃以下に加熱して加工すること
   を特徴とするチタンクラッド鋼板の加工方法。 ２　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラッド
   鋼板の曲げ加工に際し、曲げ型を５０℃以上４００℃以
   下に加熱して加工することを特徴とするチタンクラッド
   鋼板の曲げ加工方法。 ３　Ｔｉを合わせ材とし鋼を母材としたチタンクラッド
   鋼板のプレス加工に際し、プレスの金型及びポンチを５
   ０℃以上４００℃以下に加熱して加工することを特徴と
   するチタンクラッド鋼板の加工方法。