ド ∞ 200 - ブレーズ法による高クロム鋳鉄と鋼の接合に関する研究

ド Filler metal thickness

6.: 18μm 150ト

100 0

l • I

口： 35μm O: 50μm

ム

ー

40 60

S a m ' O / o

Fig. 3・13 Relationship between T8 and area fraction (Sam) of rod like crystal to bonded zone ^{d 川}

20 80 100

400 I ^I ^I

Filler metal thickness 350卜ム： 18μm

口： 35μm

何 300 I‑ ^O: 50μm ^~ ^~ι~ι』

a̲

三

CJ~ tr"

、

／〆O

ド

∞

₂₀₀

150

100

。

20 40 60 80 100

GA %

Fig. 3・14 Relationship between T8 and GA

‑42ー

τ^！^{W u} ：接合相内の剣杭

i

のせん断強さ九州：合金十

H

のせん断強さ

(3・3）よを変形する土

τ（品MPa)=（τ刷一 τ山） Sam＋ τIJC:u (3‑4) となり、 (3・1）式と

I 1 1 J

Jf~ となる。ここで、接合相中の τu^u^{だけを測定するこ} とは不可能であるが、硬さは測定でき、 HVl13が符られている。 . }J、

‑ t i <

介 11，~：と liiJ じ熱JrM.Jかをうえた純銅の傾さおよびせん断強さは、それぞれHV88 およ

び1il1MPaで、ある。銅相｜が純銅より＇＂＇：j い；硬さを IJミす~R¹^l^:^J^は、第²i'~·~ でも述べたように、剣十

" I I

^I^に ^（^FcCr)3Cが分散しているためである。一般に倣さとヲ｜張り強さおよびづ｜振り強さとせん断強さには相関があるため、硬さとせん断強さの

H U

にも

1 1

什；長に

1 1 1

関があると考えられる。そこで、 τBCuが硬さと比例すると仮定すると、 τ州＝1・11

×

113/88=181となり、この佑は（3・1）式の定数 192に近し^E。また、第2i';1~のFig.2 ・ 1 2に示したように、介令相内では硬さが場所によって異なり、ぱらつきも大きいので、 τR<idをJ[維に見積ることはできないが、 ( 3 '1）式の係数（τRod‑ T11cJ をJ69とすると九州＝169+181=350( MP a）となる。この値は、接合時と同じ熱処珂を与えた軟鋼のせん断強さ（

387MPa）に近し、。第2市で述べたように、合金相はFeを主成分とし、 CrおよびCuが多少｜凶作していることから、 τRodが軟鋼に近いイ1ffをとることは十分に

）！，・えられる。以上のことから、合金利と銅利からなる接合相の強さは単純な彼介

r m

で評価しうるものと与えられる。

なお、彼断位向の調査において、き裂が剣＂ lを伝播した例がl8p m試料にだけ見い出されたので、それらの試験

・ t J

について破断部近傍のEPMA分析を行った粘果、 CuおよびCrが剣制jlに約30,um程度拡散しており、なかでもCuは粒界を拡散してそれ以上内部まで進んで、いることが認められた。したがって、こ

‑43ー

れらの拡散による粒界のぜい化が舗の強度低ドに影響をもたらしたことは｜

分考えられる。

3.5 結国

26%Cr共

t i / 1

j).f鉄と軟鋼（ SS400 ）を純銅 ~j をフイラとしたプレーズ法により抜介し、

J

支介強さに及ぼす接合条什−の影特について研究した結果、以下のことカq珂らカョになった。

(I ）接合強さ（τB）は、接合温度の｝：昇および保持時

! H J

の増加とともに増大し、最人i1f［を示した後低下する。らの低下は、 Cuの蒸発に起凶したボイドの生成に｜刈るものである。

(2）接合温度および保持時聞が

f n J

じであれば、フイラメタルが薄いほど九は大きいが、真空中での接合では接合嵐広が高く、保持時

l l l J

が長い場合には、フイラメタルが薄いほどボイドカ叫

q

加し、 τ日のイi買は；

J

、さくなる。

(3）接合相jljIの合金利の成長ヰ＜ (GA）は、いずれのフイラメタル以さでも、

接合温度の上昇および保持時IHJの増加とともに駒大するが、 Iiijー接合条

件ではフィラメタルカ~t~ いほど大きい。

(4）破断はほとんど接介相内で起こり、 τnは接合相！内の合金柿

l

の面積率 (SaJまたはGAと比例関係にある。それぞれの関係は次式で与えられる。

τ6(MPa)= 1.69

×

%Sam+l 92 τ6(MPa)= 1.4 9

×

%GA+l 74

したがって、 S祖あるいはらを求めることにより、 26%Cr共

J l ，

鋳鉄と鍋との接合強さを見積ることができる。

‑44ー

第

1 t

_·~そ高クロム鋳鉄と鍋の接合機織

ti. l 緒

第21官および第

3

章において、 26%Cr共品鋳鉄と軟剣の接合組織および接合強さに及ぼす接合条件の彰特について調査した。その結果、両県特材料を妓合すると、 j作品虫銅，−，，で、Fc・Cu・Cr・C介令が高クロム鋳鉄側から鋼側に

l

lljかつて成

長するが、この合金相は接合温J立が，~fj く、保t-.~：時間が長くなるほど成長し、

それにともない接合十tll~l1＼も噌加することがryJ らかになった。また、接合強さ

は合金相の成長とともに大きくなり、合金利の成長率と接合強さが密接に関係していることも判明した。一応、尚クロム鋳鉄とは化学成分およびミク口

組織が若しく .w~ なるダクタイル鋳 i'A と軟鋼の桜合においても、 I

u J

；燥な現象が起こることもIYJらかにしている30）。

しかし、高クロム鋳鉄と鋼を接合する場合、どのような過程を経て合金利の品1'1¥、成長が起こるかなど、接合機構については不IYJな点が多いにもかかわらず、詳細な研究は行われていなし＝。

そこで、本市では、 26%Cr共品鋳鉄と軟鋼を用い、接合途中からの念、冷火験により合金制

i

の成長池れの調企や付材の浴蝕鍋中へのj容解量の測定を行う

とともに、フィラメタル｝＇／さを変えた接合実験により合金相の品山時期の

J

司企などを行い、接合機怖を明らかにした。

'1.2 実験

} j f t

'1.2.1 実験ぷ料

‑45‑

fよ；験に月jいた応クロム鋳鉄およぴ軟鋼は、第2章および第3章で

J t J

いた試料

と jriJ じ 26%CrJ~ 品鋳鉄およびSS400 である。

11. 2.2 接介｝j法

'ilr放しの，·，~クロム鋳鉄および正延鋼材から 10 × 20 × 5mm の試験j 十を切り 11 I~

し、接合面の本

l l

さが0.5〜 1.0μ mRaの範囲になるようにLメリー紙により調整した後、アセトン中で必

f f

波洗浄を行ったo ，·：~ クロム銑鉄の上下 tfii に厚さの

異なるフィラメタルとフイラメタルの厚さと1'1ijじ直径のタングスァン線スヘーサを置き、それらを鋼材ではさみ治具でIJrJjζした。接介試料の

I

111］定の様子をFig.4・1に／］＇＼す。フィラメタルとしては、 j与さが50、100、200および600 pm の屯解釧jf'j( 9 9. 9 9 % ）を用いた。

シリコニット屯気炉に試験片を組み込んだ治兵を挿入し、約0.133Paに真

2

引きした後、~·£空度を，·，·~めながら筏合温度まで O.lK ／日の速度で舛温し、

Fig.4・2に示すように非温途中から、あるいは接合温度に到達するといj時に、

また接合温度に−定時

n u

保持した後に水中忽冷し反応を停止させた。その他に、接合温度に所定の時間保持後、 923K付近まで、約0.1K/sで

取りrY＼し空冷する従来のノj法による

J

長イ子実験も行つた。

'1.2.3 接合条件

接合温度は1363〜1453Kの範聞で、保持時間はO〜3.6ksの範聞で、変化させた。また、接介時の真空皮は6.7×10J〜4.0

×

10 2Paで、あった。

'1.2.4 接合部の調査

接合試料ljr

9 ‑

と部からミクロ組織観察用の試験片を切り111¥し、光学顕微鏡に

‑46‑

(a) High chromium cast iron (1 Ox20x5mm) (b) Steel (1 Ox20x5mm) (c) Filler metal (Cu:50〜600μm)

(d) Spacer (W)

(e) Holder (Stainless steel)

Assembly of materials for brazing Fig.4・1

FC 1363K

︒

﹄コ戸 MW

﹄ω

a E

﹄ωト

ドキュメント内ブレーズ法による高クロム鋳鉄と鋼の接合に関する研究 (ページ 49-54)