JPS62114785A - ＴｉまたはＴｉ合金クラツド鋼の製法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＴｉまたはＴｉ合金クラッド鋼の製法、特に
ＴｉまたはＴｉ合金の舎せ材と鋼母材との間にインサー
ト材を介在させて行う、ＴｉまたはＴｉ合金クラッド鋼
の製法に関する。

（従来の技術） 従来にあっても、Ｔｉクラッド鋼は公知であって、かか
るＴｉクラッド鋼は実用的には爆着法によって製造され
ていた。しかし、爆着法では製造可能な材料の種類に制
約があるばかりでなく、組立スラブ寸法が小さく、製造
寸法が制約される。またその後熱間圧延を施すと接合強
度が著しく低下するばかりでなく、製造コストも一般に
高い。

したがって、より安価で寸法制激の比較的ない圧延によ
る方法も種々検討されているが、圧延による場合、クラ
ッド材との界面に炭化物析出が生じたり、純鉄を中間材
としてインサートしてもインサート材からの鉄のチタン
側への拡散によって界面に脆い金属間化合物層が成長し
、接合強度低下をもたらす。したがって、純鉄のインサ
ート材を使用する場合、脆い金属間化合物の成長を抑制
するために圧延温度が高くとれず、大圧下圧延が困難で
あるという製造上の制■がある。これは圧延法の本来の
長所を失うものである。

また、圧延法にあって、例えば低炭素鋼インサート材を
利用する方法等についても種々検討されているが（特開
昭５３−９４２４９号および同５６−１２２６８１号）
、加熱段階でクラッド材と低炭素鋼インサート材の大部
分が面接触し相互拡散が起こることが避けられず、圧延
後の金属間化合物層の厚さを制御することが困難で、ま
た大圧下圧延を容易とするための高温加熱ができず、い
ずれもまだ満足のゆくものではなかった。なお、Ｎ１イ
ンサート材についての提案は少しも見当たらない。

（発明が解決すべき問題点） したがって、本発明の目的は、圧延法によるＴｉまたは
Ｔｉ合金クラッド鋼の製法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、高温での大圧下をおこなっ
ても接合界面に脆い金属間化合物層が成長したりしない
ＴｉまたはＴｉ合金クラッド鋼の製法を提供することで
ある。

（問題点を解決するための手段） かくして、本発明者らは、上述の目的達成のため、種々
検討の結果、次のような知見を得た： （１）合せ面側のチタンまたはチタン合金板表面または
インサート材の表面、もしくは両者の表面に凹凸加工、
例えばローレット加工を施せば、例えばインサ−ト材と
してニッケル板を使用した場合９００°Ｃまで、ＣＯ，
０１重量％以下の炭素鋼板を使用した場合１０５０℃ま
での熱間圧延によっても優れた接合強度を有すること。

（２）二、ケル板あるいはＣ０，０１重量％以下の炭素
鋼板を中間材としてインサートすれば、炭化物析出によ
る接合強度の低下を防止するのに有効であるが、それで
も高温加熱圧延を行う場合には金属間化合物層が成長し
、接合強度が低下する。そしてその厚さが３μｍ超とな
ると急激に接合強度が低下すること。

ここに、本発明は、上述のような知見に基づいてさらに
検討を重ねた結果、見いだされたものであり、その要旨
とするところは１、ＴｉまたはＴｉ合金の合せ材と鋼母
材間にインサート材を介在させ、各合せ面を密閉してク
ラッド組立体とすること、密閉された各合せ面間を脱気
すること、密閉脱気されたクラッド組立体を加熱するこ
と、および加熱されたクラッド組立体を熱間圧延するこ
とによりクラッド清を製造する方法であって、前記合せ
材の合せ面と前記インサート材の該合せ材に接する面の
一方または双方に予め凹凸加工を施したことを特徴とす
るＴｉまたはＴ１合金クラッド鋼の製ｌ去である。

本発明の１態様によれば、前記インサート材はＮｉ坂で
ある。

また、別の態様によれば、前記インサート材が炭素量０
．０１重量％以下の溝板であってもよい。

ここに、前記各合せ面の密閉は、例えば溶接によって周
囲を耐重することによって行うが、好ましくは軟鋼板で
ＴｉまたはＴｉ合金の合せ１反とインサート材を包囲し
てこの炭素ｆｉ７１板を鋼母材に溶接付けすることによ
り行う。

各合せ面間を密閉脱気するのは、炉中加熱時に両部材の
表面に酸化層が生成すると相互拡散が生しないために、
真空脱気を行い、表面酸化を防くためである。

「凹凸加工」とは、物理的あるいは化学的処理により被
処理表面に凹凸梗様を形成する処理をいい、例えば物理
的手段としてはいわゆるローレット加工、機械加工など
があり、また化学的手段としては腐食による粗面化処理
、選択エツチングなどが挙げられる。

（作用） 次に、ｔａ付図面の第１図に示す本発明方法のフローシ
ートを参照して、本発明の実施態様について具体的に説
明する。

まず、クラッド鋼に組み立てるべき各素材を用意し、イ
ンサート材および／またはクラッド鋼合せ材の合せ面に
凹凸加工を施す。好適態様にあっては、合せ面側の合せ
材表面もしくはインサート材表面あるいはこれら両者の
表面に、溝深さ０．５〜５ｍｍ　、溝間隔１〜２０ｍｍ
の矩形もしくは三角形のローレット加工を施すのが好ま
しい。通常は合せ打倒の合せ面だけの凹凸加工で十分で
ある。

次いでこのようにして用意した各素材をクラッド組立材
とする。すなわち、鋼スラブにインサート材を介してＴ
ｉまたはＴｉ合金の合せ材を載置し、クラッド組立材と
する。次いで、鋼スラブ上に載置されたインサート材お
よびＴ１またはＴｉ合金合せ材を軟鋼で覆うようにし、
その周囲を溶接して各接合面を外気と遮Ｉ析して密閉ク
ラッド組立体とする。

クラッド組立体の略式断面図は第２図に示す。

母材である１岡スラフ゛ｌのうえにはインサート１オ２
を介して合せ材のＴＩまたはＴ１合金板３が載置されて
いる。図示例ではインサート材２の合せ材との合せ面が
ローレット加工されている。インサート材および合せ材
は全体が軟鋼板４によって包囲され、周囲が溶接部５に
よって封止されている。

なお、溶接は鋼板同士を行うよ・）にするのがよい。

クラッド組立体を構成してからは、内部を真空脱気する
。好ましくはロータリーポンプ等で脱気し、１０−’　
Ｔｏｒｒ以下の息空度に脱気する。これは、すでに述べ
たように内部表面の酸化を防止するためと各素材の密着
性を改良するためである。

このように真空脱気したクラッド組立体は、熱間圧延に
先立って炉中加熱するが、好ましくはインサート材とし
てニッケル板を使用する場合、５００°Ｃ以上、９００
°Ｃ以下に加熱し、インサート材として炭素鋼を使用す
る場合、１０５０″Ｃ以下、５００°Ｃ以上の温度に加
熱する。

ニッケル仮の場合、生成する金属間化合物が９４２°Ｃ
て溶融するために９００℃以下に加熱する。一方、炭素
鋼の場合、１０８５°Ｃ超では局部的に生成する金属間
化合物が液相となるため加熱温度を１０５０℃以下とし
た。

なお、いずれの場合も、変形抵抗の緩和のために５００
“Ｃ以上の加熱を行う。

圧延仕上がり温度は加工硬化や変形抵抗緩和のためにも
４００°Ｃ以上が好ましい。加工度あるいは圧延操作に
ついては特に制限はないが、圧下比を２以上にするのが
経済的にも好中１＋いへ 大型スラブを組立て、加熱、圧延してクラッド鋼板を製
造するとき、圧延に先立つ加熱保持時間は３時間以上必
要となる。

ここで、本発明の原理について説明すると次の通りであ
る。

すなわち、鋼とチタンの接着のためには、相互拡散が必
須であるが、それがあまり進み過ぎると金属間化合物層
も成長し、その長さが３μｍ超に達すると、接合強度が
著しく低下するため、これ以下となるように制御するこ
とが必要となる。

また、インサート材としてニッケル坂を使用する場合に
あっても、ニッケルがＴｉまたはＴｉ合金の中へ拡散し
やすく、このために界面に脆い金属間化合物層が形成さ
れる。その厚さが３μｍ超に達すると接合強度が著しく
低下する。

しかし、この相互拡散は温度と時間の関数であり、圧延
時よりもむＵ７ろ圧延前加熱段階で大きい。しかも、加
！′１１初期段階からクラノド材とインサート材が主と
して面で接触する場合には、当然のことながら、圧延後
の界面に厚い金属間化合物が層状に形成されることとな
り、接合強度低下の原因となる。

ところが、本発明におけるように合せ面側のインサート
材および／または合せ材表面にローレフト加工を施して
表面に凹凸模様を付すれば、加熱時の接触面積を減少さ
せるため、高温長時間加熱においても界面に層状に均一
な金属間化合物の生成を防止することが可能となり、高
温大圧下圧延においても接合強度の優れるクラッド鋼の
製造が可能となるのである。

だだし、クラッド組立体を加熱中に酸化が進行すると相
互の拡散が抑制され、接合強度の低下もしくはバラツキ
の原因となる。そのためにも、接合面に酸素の供給を断
つため組立素材全側面をシール溶接するとともに１Ｏ−
１Ｔｏｒｒ以−Ａ空度に脱気するのが好ましい。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明す
る。

実施例Ｉ ＪＩＳ　＋１４０００　１種相当のチタン板（厚さ１０
ｍｍ）とＳＳ　４１相当の炭素鋼板（厚さ９０ｍｍ）を
用い種々の試験を実施した。

第１表に示す化学成分を有する工業用純Ｎｉ板に種々の
ローレット加工を施し、インサート材とした。

第１表 （重量％） これらの素材を第２図に示したようにして組立て、端部
に設けた脱気孔よりロータリーポンプにて脱気した。８
Ｘ１０　　Ｔｏｒｒに脱気した後、脱気孔を溶接密封し
、所定の温度まで加熱保持した。圧延終了温度７００℃
、圧下比２〜３で熱間圧延後、得られたクラッド鋼につ
いて、ＪＴＳ　ＧＯ６０１およびＪＩＳ　Ｇ３６０３に
したかって剪断強度を測定した。なお、爆着法によって
製造された同様のＴｉクラフト鋼の剪断強度は約１４ｋ
ｇｆ　７ｍｍ２であった。

結果を第３図および第４図にグラフにまとめて示す。

第３図は、１７ｍｍ厚さのニッケル板の合わせ面倒表面
に種々の溝深さで、溝間隔１０ｍｍの三角形状の線状ロ
ーレフト加工をほどこしたものと、加工を施さない場合
の９００℃×５時間加熱圧延（圧下比３）後の剪断強度
の比較をその例として示す。図示グラフから明らかなよ
うに、溝深さが０．５ｍｍ以上のローレット加工をほど
こした場合には特に優れた剪断強度を得ることができる
のがわかる。

第４図は、熱間圧延前の加熱温度を５００〜９００　’
ｃまで変化させたときのローレット加工による接着強度
の有効性を示す。ただし、この場合の加熱保持時間はい
ずれも５時間一定にそろえた。また、圧下比を２にそろ
えて試験を行った。図示グラフからも分かるように、ロ
ーレット加工を施したものでは９００℃高温加熱におい
ても優れた接着強度を有する。

なお、図中、各記号の内容は次の通りである。

×：会せ材およびインサート材ともに表面研摩仕上げで
ローレット加工なし。

△：インサート材合せ面の表面に０．５〜４゜５ｍｍ深
さで１〜２０＋＋＋ｎ＋間隔の三角状の線状ローレット
加工を行った。

：合せ材の合せ面の表面に同上のローレット加工を行っ
た。

０２合せ材およびインサート材の各合せ面表面に同上の
ローレット加工を行った。

実施例２ 本例は実施例１を繰り返したが、インサート材としては
第２表に示す厚さ１５ｍｍの炭素０゜０１％以下の炭素
鋼板を使用した。

第２表 （重量％） 実施例と同様に結果を第５図および第６図にグラフにま
とめて示す。

本例によれば実施例１と同様の傾向がみられるが、特に
第６図に示すように１０５０℃の高温においても良好な
接着強度を有するのが分かる。

なお、インサート材に腐食による粗面化処理を行った場
合にも、同様のすぐれた接着強度が得られるのが確認さ
れた。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明によれば、圧延法とい
う比較的操作の容易な方法によって、ＴｉまたはＴｉ合
金のクラッド鋼が製造されるのであり、しかも高温で圧
延しても脆い金属間化合物の生成はみられず、高い接着
強度および剪断強度を示すクラッド鋼が製造されるので
あり、その斯界にもたらす効果ははかり知れない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法のフローシート；第２図は、クラ
ンド組立体の略式断面図；第３図ないし第６図は、本発
明の実施例のデータを示したグラフである。 工　：鋼スラブ、　　２　：インサート材、３　：チタ
ン合金板、４　：軟鋼板、 ５　：　ン容接部 ４７区 稟３凹 妻、ｉ区 か口が：亙ｄ番　ど°Ｃ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴｉまたはＴｉ合金の合せ材と鋼母材間にインサ
   ート材を介在させ、各合せ面を密閉してクラッド組立体
   とすること、密閉された各合せ面間を脱気すること、密
   閉脱気されたクラッド組立体を加熱すること、および加
   熱されたクラッド組立体を熱間圧延することによりクラ
   ッド鋼を製造する方法であって、前記合せ材の合せ面と
   前記インサート材の該合せ材に接する面の一方または双
   方に予め凹凸加工を施したことを特徴とするＴｉまたは
   Ｔｉ合金クラッド鋼の製法。
2. （２）前記インサート材がＮｉ板である、特許請求の範
   囲第１項に記載の製法。
3. （３）前記インサート材が炭素量０．０１重量％以下の
   鋼板である、特許請求の範囲第１項記載の製法。
4. （４）前記凹凸加工が溝深さ０．５〜５ｍｍ、溝間隔１
   〜２０ｍｍであるローレット加工であり、各合せ面間を
   １０＾−＾１Ｔｏｒｒ以下の真空度にまで脱気する、特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の製
   法。