三 300

450 ^{F1Uer metal thickness : 18μm}  ( F伽 m州 hi伐ness：均 m

r 

^{Filler metal thickness . 50μm} 

400 

r  冷

ゃ地。

口

、

ド

⁵⁰

l ^{例 当}

^6' ' 

_(0~ 。

＼ と

^6.

^{。 ，}

^{O口 t}

^{♂ ト}

^{A O ロ}

en  250 [ O: 1側 Cr

＼ 

ド ロ ：17%Cr

。

＼ ＼  

200 

r

^ム・20%Cr

。 〜 〜

t^』

0 : 26%Cr ( ): Fractur倒 的cast iron 

150 

。

t 2 4  6 8 I , I , I , I 1012141618 0 2 4  6 8 1012141618 0  2 4 6 8 1 0 12 14 1 61 8 20  Cr/C 

Fig. 5・2・4Relationship between T8 and Cr/C value of cast  iron (Bonding condition: 1383K x 0.6 ks) 

500  450  400  C ' O   350 

。

なお、 GA=100%の と き 、 九 が301〜415MPaの

n u

^{で、ぱらつくが、} GAは接合 相仰に対する合金持

l

長さの割合であり、 f

r i J

じらで、も接合羽！に占める合金相の

j(IJもや十tが多少児なり、それにともなって九が安勤したと与・えられる。

5.2.!J 私11 I I 

1.3 6^〜3 70%のC誌を含有する10、17、20および26%Cr鋳鉄と軟鋼を純鋼 フイラを

J I J

いて接合する実験を行い、接合組織および接合強さに及ぼす鋳鉄

r!1Crおよび

c : 1

：の彩等学を調査した結果、以ドのことがllj

J

らかになった。

( 1 ）フイフメタル以さが変わっても合金持

l 1

えさ（L，）および接合相I幅 （WB) は銑鉄のCrICイtiiで、整理で、き、 LAおよび、w11はCr!Cftiiの柄加とともに減少す

る。

(2）接介強さ（τ日）は鋳鉄のCr/C傾で、併用で、き、九はCr/C偵の増加とと

もに減少する。また、同一Cr/C値で、あればフイラメタルが以いほどτBは 小さい。

(3） 九 は 合 金制

1

の成長率GA(=LA/WB）に比例して

. t ¥ 7

}Jllし、 τBとGAの関係 はτ11(MPa) = 1.80×%G..¥+157で表される。

第

6

_~戸 高クロム鋳鉄と鋼の接合性に及ぼす鋳鉄中 合金元素（Mo、NiおよびSi）の 影 響

6.1 緒 言

第2辛から第

4 : 4 ' t

までの研究では、 26%Cr共品鋳鉄と軟鋼の接合組織および 援合強さに及ぼす接合条件の影響とブレーズ接合のメカニズムについて明ら かにした。続いて、第5i告で、はC量が亜共M1組成から過共品組成の範囲で、 Cr

；止を10〜30%の純聞に変化させた向クロム鋳鉄と軟鋼の接介組織および接合

強さに及ぼす鋳鉄

r r c r

およびC量の影響について明らかにした。しかし、実用 的には高クロム鋳欽は機徴的性質や熱処現特性などを改苦するため、 Mo、Ni、 CuやSiなとごの合金；

c

弘を含有する場合が多い鈎｝ ωω）糾｝ω 。本プレーズ法を、

災用的な高クロムj)j鉄に適用するためには、接合性に及ぼす第：;t素の影響 を明らかにする必裂があると同時に、第4ポで述べた接合機構の妥、当性を検討 するうえでも、 Cの化学ポテンシャルに影特を及ぼし、ひいてはFeの化学ホテ ンシヤルに影響を及ぼす合金元素について、その影響を明維にしておく必要 カfある。

そこで、本市では、第三元素としてMo、NiおよびSiを添加した26%Cr鋳鉄 と軟鋼の接合実験を行い、接合過程および接合強さに及ぼす令金元素の影響 を調査した。

6.2  実験｝S法

6.2.l  実験試料

︒ ︒

︽M

dv

~ミ験，式料には、高クロム鋳鉄として Cr/C値が約 9 で、ほぽ共品組成の 26%Cr

鋳鉄にMoを約1、3、5%お よ びNiを約1、5、10%それぞれ単独に添加した試 料およびCr

I C 1 1 i i

が約13で、亜共品組成の26%Cr銑欽にSiを約3%添加した試料を、

相手材−として

d i

販の一般構造用圧延剣材（SS'100）を

J I J

いた。 MoあるいはNi 合イィ山クロム鈴鉄は、 Fe・Cr合金または金属Cr、Fec中間合金、軟鋼および Fe・ Mo合令あるいはFe‑Ni合金を原材料とし、 Cr、Cおよび、MoあるいはNi量が 日般の化学成分になるように配合した30kgをr'r石川波誘導力1で溶解後、鋳込温 度1823Kで240

×

220

×

20mmのco2鋳型に注渇して作奴した。 Si含有高クロ ム鈷欽は、原材料1.3kgをタンマン炉で溶解し、 13

×

90

×

90mmのC02鋳裂に 鋳込み7}ni皮l823Kで注湯し作製した。実験試料の化f洲 械 をTable6・1に示す。

6.2.2  般合 ｝j法および接合部の調査

接介は！日rjl;rまでの｝j法と同じで、点空中で ぷ施した。フィラメタルは厚さ 50μ  mの五僻銅

f t 1 j( 

99.99%）を用い、接合条什は1383K

×

0.6ks一定とした が、合金制！の成長速度を求める試験では、保持時間を0.6ksから3.0ksまで変 化させた。筏介試料について接合部の組織観察を行い、合金相長さ（LA）お よび媛合相幅（Wa）を測定するとともに、せん断試験により接合強さを求め た。

6.3  尖験結果

6.3.l  媛合組織

｜

司一条件下で媛合した試料の接合組織に及ぼす尚クロム鋳鉄中MoおよびNi の影特をFig.6・1に、 Siの影響をFig.6‑2に示す。 Fig.6・1に示したMoの影響をみ

‑99‑

Table 6・1 Chemical compositions ( mass%) and Cr/C value of test  materials 

よ認で（ ^{c  Cr  S i   Mn  Mo  N i   Cr / C} 

H・1 2.90  26.10  0.42  0.92  一 一 ^9.0 

H‑1Mo  2.60  25.27  0.78  0.65  1.30  一 ^9.1 

H‑3Mo  2.99  27.15  0.45  0.84  3.16  一 ^9.1 

HCr  H‑5Mo  2.97  27.22  0.43  0.80  5.32  一 ^9.2 

H・1Ni 2.81  25.41  0.97  0.72  一 ^{1.08  9.0} 

H‑5Ni  2.93  26.06  0.33  0.83  一 ^{5.04  8.9} 

H‑10Ni 2.95  26.88  0.49  0.86  一 ^{9.93  9.1} 

H・2 1.89  25.29  0.79  0.69  一 一 ^13.4 

H・3Si 1.90  25.72  3.19  0.60  一 一 ^13.5 

Mild steel  0.12  0.19  0.24  1.28  一 一 一

‑100‑

戸生旦 4

企

Ni:1.08 °/o  ~Ni: ^5.04 % 

Fig. 6・1 Effect of Mo and Ni contents in  cast iron  on microstructure  near bonded zone (Bonding condition: 1383 K 

x 

0.6 ks,  Filler  metal thickness: SOμm) 

l 

Si: 3.19% 

~ 1虫記~

Fig. 6・2 Effect of Si contents in  cast iron on microstructure  near bonded zone (Bonding condition : 1383 K x 0.6 ks,  Filler  metal thickness : 50μ  m ) 

‑101‑

ると、無添加！試料を母材とした場合では、待状の合金制

1

が尚クロム鋳鉄側か ら、銅側にlrrJかつて接合相幅の約50%まで成長しているのに対し、鋳鉄のMo

h

：が別加すると、合金相の成長が著しく遅れ、合金制！の長さ （LA）は小さく なり、接介＋

1 1 1 P M (W 

B）の変化も小さい。 NiまたはSiを合イfしたぷ料を母材と した場介では、 Fig.6・1およびFig.6‑2からゆ］らかなようにし

A

およぴ

: W B

はNiまた はSi：，：の

. W i J J l l

により大きくなるが、 Ni合イィ誠料の場介、合イf_{1~~から与えてその} 効果はそれほど若しくないことが定性的にわかる。そこで、各試料のLAおよ びWBを測定し、組織変化を定量的に求めた。Fig.6・3にMo合布試料のLAおよび WBとMo;I：：との関係を示すoMoが1.30%では、 LAおよび、WBはそれぞれ約40お よび801imで、無添加試料の場合と同程度であるが、 3.16%で、は両者は若干小さ くなり、 5.32%になると約20および70μ mで、ある。んはWBより減少割合が大 きく、 Moの1¥1)Jll にともないWB~こ対するんの割合が減少する。つぎに、 Ni含有 試料の結果をFig.6・4にぷす。 LAおよびwniまNi：，（：の

1 ¥ ' 1

)Jllとともに駒大し、 Niを 約10%合イ

i

すると、 LAおよびWBはそれぞれ約83および110μ mに達する。ま

た、 Ni が多いほと＇LA と WBの間隔が小さくなり、 Wn~こ対するんの割合が増加す る。Siの；必仰について、 Fig.6‑5に示す。無添加l試料 （Si=0.79%）のLAおよび WBはそれぞれ約9および57μ mであるが、 Siを3.19%合訂すると、それぞれ約 48μ mおよび86pmに増加する。

以上述べたように、高クロム鋳鉄へのMoの添加は、合金相長さおよび接合 相r~Mの拡大を抑制し、逆にNi あるいはSi の添加はそれらを助長することが明ら かになった。銑鉄中Cr呈−の増加が、合金相のrfrr11

日

iおよび接合相l隔の拡大を抑 える作川をすることもィ考慮すると、これまでの ぷ験結果からは、 MoやCrのよ うにC と税不ll)J の強いic~ の添加は、合金持｜の品川、成長および接合相幅の増 大を巡らサ、逆に、 Ni やSi のようにC との親和ノJ がれより弱いJC~ の添加は、

‑102‑

140

トBondingcondition : 1383K× 0.6ks  Filler  metal  thickness : 50μm 

ε 1 2 0  l ・ ： ^{L A}

:::t 

10 0 ト

^O:We 

~

⁸⁰ 

₆₀ 

̲J<. 

4 0  20 

0 

Fig. 6・3

140 

ε 120 

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 103-110)