JPH0771742B2 - チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法 - Google Patents
チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法Info
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- JPH0771742B2 JPH0771742B2 JP10254692A JP10254692A JPH0771742B2 JP H0771742 B2 JPH0771742 B2 JP H0771742B2 JP 10254692 A JP10254692 A JP 10254692A JP 10254692 A JP10254692 A JP 10254692A JP H0771742 B2 JPH0771742 B2 JP H0771742B2
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Landscapes
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタンカーバイト焼結合
金とステンレス鋼との接合技術に係わり、より詳しくは
特に耐磨耗性が必要で、ステンレス鋼部に接合後加工や
溶接が必要な部品、例えばプラスチックペレタイザ等に
おいて使用するダイプレートタイル部品の接合に適する
チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法
に関するものである。
金とステンレス鋼との接合技術に係わり、より詳しくは
特に耐磨耗性が必要で、ステンレス鋼部に接合後加工や
溶接が必要な部品、例えばプラスチックペレタイザ等に
おいて使用するダイプレートタイル部品の接合に適する
チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、耐磨耗性を必要とする部材を
製作する際には、図３に示すように耐磨耗性を必要とす
る部分にのみ耐磨耗性を有する材料５１を用い、他の部
分には安価な通常材料５２が用いられている。その場
合、耐磨耗性材料としてはチタンカーバイト焼結合金
（以下、ＴｉＣ焼結合金という。）が用いられ、前記の
通常材料としては炭素鋼が用いられている。
製作する際には、図３に示すように耐磨耗性を必要とす
る部分にのみ耐磨耗性を有する材料５１を用い、他の部
分には安価な通常材料５２が用いられている。その場
合、耐磨耗性材料としてはチタンカーバイト焼結合金
（以下、ＴｉＣ焼結合金という。）が用いられ、前記の
通常材料としては炭素鋼が用いられている。
【０００３】そしてこれによって耐磨耗性の必要な部材
を製造するにはＴｉＣ焼結合金と鋼とを接合する必要が
あり、その方法としては本願発明者等が先に発明し特開
平３−５０７２号公報に記載されたような接合方法があ
る。
を製造するにはＴｉＣ焼結合金と鋼とを接合する必要が
あり、その方法としては本願発明者等が先に発明し特開
平３−５０７２号公報に記載されたような接合方法があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の技術においてもＴｉＣ焼結合金と鋼とを接合して耐磨
耗性を有する部材を安価に製造することが可能であっ
た。しかしながら前記公報に記載された方法によってマ
トリックスが析出硬化型材料であるＴｉＣ焼結合金と、
マルテンサイト系ステンレス鋼とを接合した場合、後述
するように接合後のマルテンサイト系ステンレス鋼が硬
くなり過ぎて割れを生ずるか、或いはＴｉＣ焼結合金の
硬さが低すぎることにより耐磨耗性が劣る等種々の課題
を有するものであった。
の技術においてもＴｉＣ焼結合金と鋼とを接合して耐磨
耗性を有する部材を安価に製造することが可能であっ
た。しかしながら前記公報に記載された方法によってマ
トリックスが析出硬化型材料であるＴｉＣ焼結合金と、
マルテンサイト系ステンレス鋼とを接合した場合、後述
するように接合後のマルテンサイト系ステンレス鋼が硬
くなり過ぎて割れを生ずるか、或いはＴｉＣ焼結合金の
硬さが低すぎることにより耐磨耗性が劣る等種々の課題
を有するものであった。
【０００５】本発明は、上記従来技術の有する課題を解
決するためになされたもので、耐磨耗性を有するＴｉＣ
焼結合金と、溶接時に割れ等を生じない十分な延性を有
し接合後の加工も容易なステンレス鋼との接合体を製造
し得る接合技術を提供することを目的としている。
決するためになされたもので、耐磨耗性を有するＴｉＣ
焼結合金と、溶接時に割れ等を生じない十分な延性を有
し接合後の加工も容易なステンレス鋼との接合体を製造
し得る接合技術を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は従来法に
よるＴｉＣ焼結合金とステンレス鋼との接合における前
記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、前記特
許請求の範囲に記載されたＴｉＣ焼結合金とステンレス
鋼との接合方法によって上記の目的が達成されることを
確認した。すなわち、マトリックスが析出硬化型材料で
あるＴｉＣ焼結合金とマルテンサイト系ステンレス鋼と
の接合に際し、Ｎｉ含有インサート材を用い、該インサ
ート材を加熱溶融させて両者を接合し、その後インサー
ト材の固相線温度より１０℃以上７０℃以下低い温度ま
で５℃／ｍｉｎ以下の速度で冷却し、その後８℃／ｍｉ
ｎ以上の速度で６５０℃以上７５０℃以下まで冷却し、
その状態の温度で１２０ｍｉｎ以上３６０ｍｉｎ以下の
時間保持し、その後冷却するＴｉＣ焼結合金とマルテン
サイト系ステンレス鋼との接合方法である。以下、本発
明の作用等について、実施例に基づいて説明する。
よるＴｉＣ焼結合金とステンレス鋼との接合における前
記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、前記特
許請求の範囲に記載されたＴｉＣ焼結合金とステンレス
鋼との接合方法によって上記の目的が達成されることを
確認した。すなわち、マトリックスが析出硬化型材料で
あるＴｉＣ焼結合金とマルテンサイト系ステンレス鋼と
の接合に際し、Ｎｉ含有インサート材を用い、該インサ
ート材を加熱溶融させて両者を接合し、その後インサー
ト材の固相線温度より１０℃以上７０℃以下低い温度ま
で５℃／ｍｉｎ以下の速度で冷却し、その後８℃／ｍｉ
ｎ以上の速度で６５０℃以上７５０℃以下まで冷却し、
その状態の温度で１２０ｍｉｎ以上３６０ｍｉｎ以下の
時間保持し、その後冷却するＴｉＣ焼結合金とマルテン
サイト系ステンレス鋼との接合方法である。以下、本発
明の作用等について、実施例に基づいて説明する。
【０００７】
【実施例】図１は本発明に基づくＴｉＣ焼結合金とステ
ンレス鋼との接合方法を説明する図で、図１は各接合工
程における時間と温度との関係を示す図、図２は接合部
材の構成を示す図である。図１〜２において、１は接合
温度、２はＡ部、３はＢ部、４はＣ部、５はＤ部、６は
Ｅ部、７は接合域、８は温度保持域、１１はＴｉＣ焼結
合金、１２はインサート材、１３はステンレス鋼であ
る。
ンレス鋼との接合方法を説明する図で、図１は各接合工
程における時間と温度との関係を示す図、図２は接合部
材の構成を示す図である。図１〜２において、１は接合
温度、２はＡ部、３はＢ部、４はＣ部、５はＤ部、６は
Ｅ部、７は接合域、８は温度保持域、１１はＴｉＣ焼結
合金、１２はインサート材、１３はステンレス鋼であ
る。
【０００８】本願発明では、マトリックスが析出硬化材
料であるＴｉＣ焼結合金部材とマルテンサイト系ステン
レス鋼部材との接合において、Ｎｉを含むインサート材
を用いてこれを加熱溶融させてろう付し、その後前記特
許請求の範囲に記載した冷却速度で冷却後、所定の時間
保持した後さらに冷却することにより、耐磨耗性を有す
る接合体を得ることを可能にするものである。
料であるＴｉＣ焼結合金部材とマルテンサイト系ステン
レス鋼部材との接合において、Ｎｉを含むインサート材
を用いてこれを加熱溶融させてろう付し、その後前記特
許請求の範囲に記載した冷却速度で冷却後、所定の時間
保持した後さらに冷却することにより、耐磨耗性を有す
る接合体を得ることを可能にするものである。
【０００９】ここでＴｉＣ焼結合金部材と鋼との接合に
おいて、Ｎｉ系インサート材を用いることは、特開平３
−５０７２号公報に記載された本願発明者等による接合
方法において既に公知である。
おいて、Ｎｉ系インサート材を用いることは、特開平３
−５０７２号公報に記載された本願発明者等による接合
方法において既に公知である。
【００１０】接合後インサート材の固相線温度より１０
℃以上７０℃以下低い温度まで５℃／ｍｉｎ以下の速度
で冷却するのは、急冷による接合部の割れや過大な残留
応力を防ぐためで、それ以上の速度の場合は接合部に割
れなどが発生する。
℃以上７０℃以下低い温度まで５℃／ｍｉｎ以下の速度
で冷却するのは、急冷による接合部の割れや過大な残留
応力を防ぐためで、それ以上の速度の場合は接合部に割
れなどが発生する。
【００１１】それ以降、６５０℃以上７５０℃まで８℃
／ｍｉｎ以上の速度で冷却するのはＴｉＣ焼結合金の硬
さを確保するためで、この速度以下では時効処理後のＴ
ｉＣ焼結合金の硬さが不足し、ひいてはＴｉＣ焼結合金
本来の耐磨耗性能が得られなくなる。
／ｍｉｎ以上の速度で冷却するのはＴｉＣ焼結合金の硬
さを確保するためで、この速度以下では時効処理後のＴ
ｉＣ焼結合金の硬さが不足し、ひいてはＴｉＣ焼結合金
本来の耐磨耗性能が得られなくなる。
【００１２】冷却後の保持時間を１２０ｍｉｎ以上３６
０ｍｉｎ以下とするのはマルテンサイト系ステンレス鋼
の硬化し過ぎを防ぎ、またＴｉＣ焼結合金の硬さを確保
するためである。保持時間が１２０ｍｉｎ未満ではマル
テンサイト系ステンレス鋼が硬化し過ぎ、接合した後に
接合部近傍を溶接したりするとこの部分が硬く、脆くな
ることにより割れの発生、あるいは機械加工が著しく困
難になり好ましくない。また保持時間が３６０ｍｉｎを
越える場合には時効処理後のＴｉＣ焼結合金の硬さが不
足し、ひいてはＴｉＣ焼結合金本来の耐磨耗性能が得ら
れなくなる等の不具合を生じる。
０ｍｉｎ以下とするのはマルテンサイト系ステンレス鋼
の硬化し過ぎを防ぎ、またＴｉＣ焼結合金の硬さを確保
するためである。保持時間が１２０ｍｉｎ未満ではマル
テンサイト系ステンレス鋼が硬化し過ぎ、接合した後に
接合部近傍を溶接したりするとこの部分が硬く、脆くな
ることにより割れの発生、あるいは機械加工が著しく困
難になり好ましくない。また保持時間が３６０ｍｉｎを
越える場合には時効処理後のＴｉＣ焼結合金の硬さが不
足し、ひいてはＴｉＣ焼結合金本来の耐磨耗性能が得ら
れなくなる等の不具合を生じる。
【００１３】本願発明者等は、上記において説明した接
合方法に基づいて、実際にＴｉＣ焼結合金とステンレス
鋼との接合実験を行ったので、以下にその実験の結果を
記載する。
合方法に基づいて、実際にＴｉＣ焼結合金とステンレス
鋼との接合実験を行ったので、以下にその実験の結果を
記載する。
【００１４】（１）第１の実験結果 ＴｉＣを３２重量％含み、マトリックス成分がＦｅ基に
Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕを含有する
ＴｉＣ焼結合金（厚さ５ｍｍ×直径３００ｍｍ）とマル
テンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０３：厚さ５０ｍ
ｍ×直径３００ｍｍ）との間に図２に示すＮｉ基にＣ
ｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅを含有するインサート材（固相線温
度９７０℃、液相線温度１０００℃）を挟み、真空炉中
で１０５０℃まで加熱し両者を接合した。その後冷却・
保持パターンを変えて室温まで冷却した。その時の各条
件は表１に示すとおりである。この後ですべての接合体
について４８０℃で６０ｍｉｎ間の時効処理を施した。
Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕを含有する
ＴｉＣ焼結合金（厚さ５ｍｍ×直径３００ｍｍ）とマル
テンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０３：厚さ５０ｍ
ｍ×直径３００ｍｍ）との間に図２に示すＮｉ基にＣ
ｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅを含有するインサート材（固相線温
度９７０℃、液相線温度１０００℃）を挟み、真空炉中
で１０５０℃まで加熱し両者を接合した。その後冷却・
保持パターンを変えて室温まで冷却した。その時の各条
件は表１に示すとおりである。この後ですべての接合体
について４８０℃で６０ｍｉｎ間の時効処理を施した。
【００１５】得られた接合体についてロックウェル硬度
計によって硬度を測定した。なお硬さの結果については
ロックウェル硬さではスケールが２種類になり、結果が
わかりにくくなるため、ここでは、ロックウェル硬さを
ビッカース硬さに換算して示している。また一部の実験
片については溶接性および耐磨耗性についても調査を行
った。なお接合前のＴｉＣ焼結合金の硬さはＨｖ４６
０、マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さはＨｖ１６５
であった。
計によって硬度を測定した。なお硬さの結果については
ロックウェル硬さではスケールが２種類になり、結果が
わかりにくくなるため、ここでは、ロックウェル硬さを
ビッカース硬さに換算して示している。また一部の実験
片については溶接性および耐磨耗性についても調査を行
った。なお接合前のＴｉＣ焼結合金の硬さはＨｖ４６
０、マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さはＨｖ１６５
であった。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１において試料１３、１４は途中で一定
温度に保持しないで冷却した場合である。試料１３は９
５０℃まで冷却、それ以降ガス冷却したものであるが、
マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さが高く、この試料
のステンレス鋼部を電子ビーム溶接したところ、溶接熱
影響部に割れが発生した。試料１４は炉冷にて冷却した
が、ＴｉＣ焼結合金は冷却速度がおそいため、固溶化が
不十分なため硬さが十分でなく、またマルテンサイト系
ステンレス鋼の硬さは高過ぎている。
温度に保持しないで冷却した場合である。試料１３は９
５０℃まで冷却、それ以降ガス冷却したものであるが、
マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さが高く、この試料
のステンレス鋼部を電子ビーム溶接したところ、溶接熱
影響部に割れが発生した。試料１４は炉冷にて冷却した
が、ＴｉＣ焼結合金は冷却速度がおそいため、固溶化が
不十分なため硬さが十分でなく、またマルテンサイト系
ステンレス鋼の硬さは高過ぎている。
【００１８】試料１〜７は保持温度Ｄを変えて行った実
験であるが、保持温度が高過ぎるとマルテンサイト系ス
テンレス鋼の硬さが高過ぎ、また保持温度が低過ぎると
ＴｉＣ焼結合金の硬さが低過ぎている。試料４について
ステンレス鋼部を電子ビーム溶接しても割れなどは発生
せず、機械加工も容易であった。またこの接合体をペレ
タイザダイプレートに加工後、ペレット切断試験を実施
した結果、ＴｉＣ焼結合金部には十分な耐磨耗性が得ら
れた。試料７の接合体についてもペレット切断試験を実
施したが、ＴｉＣ焼結合金の硬さが十分でないため、耐
磨耗性が不十分であった。
験であるが、保持温度が高過ぎるとマルテンサイト系ス
テンレス鋼の硬さが高過ぎ、また保持温度が低過ぎると
ＴｉＣ焼結合金の硬さが低過ぎている。試料４について
ステンレス鋼部を電子ビーム溶接しても割れなどは発生
せず、機械加工も容易であった。またこの接合体をペレ
タイザダイプレートに加工後、ペレット切断試験を実施
した結果、ＴｉＣ焼結合金部には十分な耐磨耗性が得ら
れた。試料７の接合体についてもペレット切断試験を実
施したが、ＴｉＣ焼結合金の硬さが十分でないため、耐
磨耗性が不十分であった。
【００１９】試料８〜１２は保持時間Ｅを変えて行った
実験であるが、保持時間が短過ぎるとマルテンサイト系
ステンレス鋼の硬さが高過ぎ、保持時間が長過ぎるとＴ
ｉＣ焼結合金の硬さが低過ぎた。
実験であるが、保持時間が短過ぎるとマルテンサイト系
ステンレス鋼の硬さが高過ぎ、保持時間が長過ぎるとＴ
ｉＣ焼結合金の硬さが低過ぎた。
【００２０】（２）第２の実験結果 ＴｉＣを３０重量％含み、マトリックス成分がＦｅ基に
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕを含有するＴｉＣ
焼結合金（厚さ５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍ
ｍ）と、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０
３：厚さ２０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ）と
の間に図２に示すようにＮｉ基にＢ、Ｓｉを含有するイ
ンサート材（固相線温度９８０℃、液相線温度１０４０
℃）を挟み、真空炉中で１１００℃まで加熱して両者を
接合した。その後冷却・保持パターンを変えて室温まで
冷却した。それぞれの条件を表２に示す。この後ですべ
ての接合体について温度４８０℃で３６０ｍｉｎ間の時
効処理を施した。
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕを含有するＴｉＣ
焼結合金（厚さ５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍ
ｍ）と、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４０
３：厚さ２０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ）と
の間に図２に示すようにＮｉ基にＢ、Ｓｉを含有するイ
ンサート材（固相線温度９８０℃、液相線温度１０４０
℃）を挟み、真空炉中で１１００℃まで加熱して両者を
接合した。その後冷却・保持パターンを変えて室温まで
冷却した。それぞれの条件を表２に示す。この後ですべ
ての接合体について温度４８０℃で３６０ｍｉｎ間の時
効処理を施した。
【００２１】得られた接合体についてロックウェル硬度
計にて硬度を測定した。なお硬さの結果については第１
の実験と同様にロックウェル硬度をビッカース硬さに換
算して示した。また一部の実験片についてはミクロ観察
を行った。なお接合前のＴｉＣ焼結合金の硬さはＨｖ５
２０、マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さはＨｖ２２
０であった。
計にて硬度を測定した。なお硬さの結果については第１
の実験と同様にロックウェル硬度をビッカース硬さに換
算して示した。また一部の実験片についてはミクロ観察
を行った。なお接合前のＴｉＣ焼結合金の硬さはＨｖ５
２０、マルテンサイト系ステンレス鋼の硬さはＨｖ２２
０であった。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２において試料２１〜２６はＡ部の冷却
速度を変えたものである。冷却速度が速過ぎると接合部
に割れが発生することがわかる。試料２７〜２９はＣ部
の冷却速度を変えたものである。冷却速度が遅過ぎると
ＴｉＣ焼結合金の硬さが低くなることがわかる。
速度を変えたものである。冷却速度が速過ぎると接合部
に割れが発生することがわかる。試料２７〜２９はＣ部
の冷却速度を変えたものである。冷却速度が遅過ぎると
ＴｉＣ焼結合金の硬さが低くなることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】このように本発明によれば上記実施例に
おいて詳述したように、ＴｉＣ焼結合金とマルテンサイ
ト系ステンレス鋼とを接合することにより、ＴｉＣ焼結
合金によって十分な耐磨耗性を有し、マルテンサイト系
ステンレス鋼によって十分な延性を有する接合体を製造
し得る技術を提供することが可能になるという効果を奏
する。
おいて詳述したように、ＴｉＣ焼結合金とマルテンサイ
ト系ステンレス鋼とを接合することにより、ＴｉＣ焼結
合金によって十分な耐磨耗性を有し、マルテンサイト系
ステンレス鋼によって十分な延性を有する接合体を製造
し得る技術を提供することが可能になるという効果を奏
する。
【図１】本発明に基づく接合方法における各接合工程の
時間と温度との関係を示す図である。
時間と温度との関係を示す図である。
【図２】本発明に基づく接合方法における接合部材の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】従来技術における接合部材の構成を示す図であ
る。
る。
１ 接合温度 ２ Ａ部 ３ Ｂ部 ４ Ｃ部 ５ Ｄ部 ６ Ｅ部 ７ 接合域 ８ 温度保持域 １１ ＴｉＣ焼結合金 １２ インサート材 １３ ステンレス鋼 ５１ 耐磨耗性を有する材料 ５２ 通常材料
Claims (1)
- 【請求項１】 マトリックスが析出硬化型材料であるチ
タンカーバイト焼結合金とマルテンサイト系ステンレス
鋼との接合に際し、Ｎｉ含有インサート材を用い、該イ
ンサート材を加熱溶融させて両者を接合し、その後イン
サート材の固相線温度より１０℃以上７０℃以下低い温
度まで５℃／ｍｉｎ以下の速度で冷却し、その後８℃／
ｍｉｎ以上の速度で６５０℃以上７５０℃以下まで冷却
し、その状態の温度で１２０ｍｉｎ以上３６０ｍｉｎ以
下の時間保持し、その後冷却することを特徴とするチタ
ンカーバイト焼結合金とマルテンサイト系ステンレス鋼
との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254692A JPH0771742B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254692A JPH0771742B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | チタンカーバイト焼結合金とステンレス鋼との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293641A JPH05293641A (ja) | 1993-11-09 |
| JPH0771742B2 true JPH0771742B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=14330251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-03-30 JP JP10254692A patent/JPH0771742B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN110091023A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-06 | 莱芜职业技术学院 | 一种碳化钛钢结硬质合金与合金钢的真空焊接方法 |
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