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WO2022034780A1 - クラッド及びその製造方法 - Google Patents

クラッド及びその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2022034780A1
WO2022034780A1 PCT/JP2021/027396 JP2021027396W WO2022034780A1 WO 2022034780 A1 WO2022034780 A1 WO 2022034780A1 JP 2021027396 W JP2021027396 W JP 2021027396W WO 2022034780 A1 WO2022034780 A1 WO 2022034780A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alloy
clad
hardness
jis
bonded
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/027396
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直之 和田
吉徳 山田
Original Assignee
旭化成株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭化成株式会社 filed Critical 旭化成株式会社
Priority to JP2022542611A priority Critical patent/JP7554270B2/ja
Priority to US18/010,635 priority patent/US20230311452A1/en
Priority to DE112021004291.2T priority patent/DE112021004291T5/de
Priority to CN202180036965.4A priority patent/CN115666933A/zh
Publication of WO2022034780A1 publication Critical patent/WO2022034780A1/ja

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    • C21D2251/02—Clad material

Definitions

  • the present disclosure relates to a clad to which the first and second alloys are bonded and a method for manufacturing the clad.
  • the inner member (2) for extruding a material or waste material violently contacts the device wall surface of the extruder (3), which is remarkable. Since it is exposed to wear and sliding environments, thick steel with high hardness that can be used for a long time even if it is worn by a certain amount is required. On the other hand, the outer member (1) for fastening these is not required to have wear resistance and sliding resistance, and a soft and workable alloy for mechanical fastening or metallurgical fastening is required. .. That is, in the above-mentioned manufacturing apparatus, a clad in which alloys having extremely different hardness are firmly bonded to each other is required.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 an alloy or the like having wear resistance is overlaid welded on one surface of general-purpose soft carbon steel. Therefore, although it is considered easy to process these alloys, cracks and defects occur during overlay welding, and cracks occur due to strong impact and sliding when used in manufacturing equipment and crushers. There is a possibility that cracked overlay members may be mixed as impurities in the manufacturing equipment. In addition, peeling may occur from the joint interface starting from a welding defect.
  • Patent Documents 1 and 2 is a clad of a steel material having a high hardness and a wear resistance and a steel material having a relatively low hardness, and refers to imparting impact resistance.
  • Patent Document 3 describes a clad of stainless steel and carbon steel having wear resistance.
  • the hardness of stainless steel is low and the wear resistance is insufficient for use in a harsh environment where there is severe contact between devices.
  • a metal powder having wear resistance is arranged on a metal molded body and integrated by hot pressurization.
  • the clad is manufactured by hot rolling or cold rolling.
  • the steel material is quenched and heat-treated due to the heat input during hot rolling, and if a temperature gradient occurs during this hot rolling and the hardness becomes insufficient, it is annealed once to increase the hardness. After returning, quenching heat treatment is required again, which requires manufacturing manpower and increases the cost.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-108246 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-301237 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-182081
  • the hardness difference of the above second alloy should be HRC44 or more, and Clad manufacturing method, including.
  • a method for producing a clad which comprises setting the hardness difference between the above-mentioned second alloy and the above-mentioned second alloy to HRC44 or more.
  • Use of a clad wherein the first alloy of the clad according to any one of items 1 to 6 is mechanically or metallurgically fastened to an instrument, and the second alloy is exposed to an environment subject to a wear load. Method.
  • the wear-resistant clad according to the present disclosure can be used in vehicles such as heavy machinery and construction equipment, structures, etc., which are required to have high wear resistance and workability at the same time.
  • the manufacturing equipment and crushing shown in FIG. It can be used in applications that require high wear resistance on one side and high workability and weldability for fastening equipment, such as the wall surface of a machine.
  • the clad of the present embodiment includes a first alloy and a second alloy bonded to the first alloy, the hardness of the second alloy being higher than that of the first alloy, that is, the second alloy. It is an alloy with abrasion resistance, and the first alloy is an alloy with excellent workability and weldability. And it is important that the hardness difference between the first alloy and the second alloy is HRC (Rockwell hardness) 44 or more.
  • HRC Rockwell hardness
  • HRC44 when it is less than HRC44, although it can withstand use as a device member for a certain period of time, its life is significantly shortened in a harsh environment where high wear resistance is required.
  • the hardness of the other alloy of the clad (first alloy) is sufficiently lower than that of the second alloy in order to improve workability and weldability. Therefore, in order to achieve both high wear resistance and workability, the hardness difference between the first alloy and the second alloy is HRC44 or more.
  • the hardness of the first alloy is preferably HRC0 or more and 5 or less, more preferably HRC0 or more and 4 or less, and further preferably HRC0 or more and 3 or less because of its high workability.
  • the hardness of the second alloy is preferably HRC44 or more and 75 or less, more preferably HRC48 or more and 70 or less, and further preferably HRC50 or more and 65 or less in order to improve wear resistance and prevent cracking.
  • the lower limit of the hardness difference between the first alloy and the second alloy is preferably HRC45 or higher, HRC46 or higher, HRC47 or higher, HRC48 or higher, HRC49 or higher, HRC50 or higher, HRC51 in order to achieve both high wear resistance and workability. As mentioned above, it may be HRC52 or more, HRC53 or more, or HRC54 or more.
  • the term "wear” is defined as a sequential weight loss phenomenon of a solid surface portion due to friction, and is a phenomenon in which the surface material is removed by friction. Mechanically, the mechanical contact of the metal surface that moves relative to each other, the metal adhesion, etc. are integrated and worn, but the alloy that can withstand it is defined as “wear resistant alloy”. As a general rule, it is known that the wear resistance of an alloy that has been quenched / tempered or solution-treated / aged is proportional to its hardness.
  • the alloy used as the second alloy is defined as carbon tool steel material specified in JIS G 4401, high speed tool steel material specified in JIS G 4403, alloy tool steel material specified in JIS G 4404, and JIS G 4902.
  • alloys having abrasion resistance by solution solution and aging treatment include nickel alloys, preferably nickel alloys mainly composed of nickel and containing chromium, iron, and carbon. "Mainly” means that it occupies 50% by mass or more of the alloy composition.
  • an alloy having wear resistance an alloy that undergoes aging hardening (precipitation hardening) in which an intermetallic compound precipitates from a structure and is hardened is known, and these can also be used as a wear resistant alloy. good.
  • the alloy used as the first alloy is preferably carbon steel or a low hardness alloy, and more preferably low carbon steel.
  • low carbon steel is an alloy having a low carbon content among carbon steels, and generally has a carbon content (weight percent concentration) of 0.25% by weight or less. Since low carbon steel contains a small amount of carbon, it is known that the properties do not change significantly by heat treatment. For example, in order to impart wear resistance to the second alloy of the clad, when the entire clad is hardened by performing heat treatment such as quenching / tempering, solution solution / aging treatment, etc., the carbon content of the first alloy is contained in the first alloy.
  • the first alloy may also be hardened by the heat treatment, and the workability may be deteriorated.
  • low carbon steel having a small carbon content is used as the first alloy, it is difficult to cure even if heat treatment is performed, so that high processability can be maintained.
  • carbon content among general structural rolled steel materials specified in JIS G3101, for example, SS400, welded structural rolled steel sheets specified in JIS G3106, and mechanical structural carbon steel materials specified in JIS G4051. It is desirable to use an alloy having a small amount of carbon, and any alloy other than the above may be used as long as the alloy has a small amount of carbon and is excellent in workability and weldability.
  • the second alloy hardened steel whose hardness is increased by quenching.
  • a hardened steel obtained by quenching from the austenite single phase region to obtain a martensite structure is used, and as the first alloy, a low carbon steel which is not easily deteriorated by heat treatment, that is, has a small increase in hardness is used as the first alloy. Is effective. It can be said that manufacturing a clad using low carbon steel as the first alloy has a great advantage in cost and processing man-hours as compared with constructing an apparatus with a single material of wear-resistant alloy. ..
  • the structure in which the second alloy is directly bonded to the surface of the first alloy, and the first alloy include both structures indirectly joined via one or more intermediates other than the second alloy.
  • the material of the intermediate material is not limited to the steel material, and examples thereof include titanium and its alloy, nickel and its alloy, other metal materials and their alloys, and non-ferrous metal materials.
  • a high-temperature and high-strength material such as nickel or nickel alloy can be used, and the bonding interface can be used.
  • the second alloy is directly bonded to the surface of the first alloy.
  • a relatively thick alloy may be referred to as a "base material”
  • a relatively thin alloy may be referred to as a "laminated material”.
  • the first alloy may be used as a base material and the second alloy may be used as a laminated material, or the second alloy may be used as a base material and the first alloy may be used as a laminated material.
  • the clad of this embodiment breaks on the first alloy side when the shear test of JIS G 0601 is carried out. That is, it is preferable that the shear test breaks the first alloy, which has a relatively low hardness, before peeling occurs at the bonding interface between the first alloy and the second alloy.
  • break on the first alloy side means the junction interface between the second alloy and the intermediate material, or the intermediate material and the first. It is preferable that the first alloy or intermediate material having a relatively low hardness is destroyed before the peeling occurs at the bonding interface with the alloy of the above.
  • the mechanical strength of the joint interface in the shear test of JIS G 0601 is higher than the mechanical strength of the intermediate material and the first alloy.
  • the "shear strength” is a value obtained from the results obtained according to the shear strength test specified in the JIS G 0601 clad test method.
  • the shear strength of the clad of the present embodiment is higher than 230 MPa, preferably higher than 400 MPa, more preferably 410 MPa or higher, and further preferably 420 MPa or higher. Is.
  • the wave height at the bonding interface between the first alloy and the second alloy is preferably 30 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m.
  • the adjustment may be made to (1 mm) or less, more preferably 40 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, and further preferably 50 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the wave height is larger than 30 ⁇ m, the bonding area becomes large and a strong bonding interface can be obtained.
  • the wave height is 1000 ⁇ m or less, it is possible to suppress the formation of an alloy layer at the joint interface due to plastic deformation and thermal influence at the time of joining, which makes the joint portion hard and brittle and causes microcracks.
  • an intermediate material is interposed between the first alloy and the second alloy, the interface between the first alloy and the intermediate material and the interface between the intermediate material and the second alloy are similarly formed. It is preferable to adjust the wave height to preferably 30 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m (1 mm) or less, more preferably 40 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, and further preferably 50 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the "wave height" at the junction interface means the difference in height from the top to the valley of the waveform at the junction interface, as shown in FIG.
  • the waveform of the joining interface can be formed by joining the first alloy and the second alloy by explosive welding.
  • the wave height is measured by processing the clad that has been explosively welded into a required shape and measuring the cross section including the joint portion using an electron microscope. In the measurement, about 10 arbitrary points on the bonding interface are measured, and the average value is obtained.
  • the clad of the present embodiment has no defect at the bonding interface between the first alloy and the second alloy when flaw detection is performed by the bottom echo method of the ultrasonic flaw detection test of JIS G 0601.
  • the absence of defects in the bonding interface between the first alloy and the second alloy makes the bonding between the first alloy and the second alloy stronger and withstands long-term use even in harsh wear-resistant environments. Can be done.
  • the clad of the present embodiment has no indicated pattern on the surface of the clad when the penetrant inspection of ASME BPVC-VIII is carried out.
  • the cross section of the clad has no instruction pattern whose length exceeds 3 times the width, no circular or elliptical instruction pattern exceeding 5 mm, and the distance from one end to the other is approximately 1.5 mm or less.
  • the indicated pattern means a pattern in which the penetrant used in the penetrant inspection permeates the scratches existing on the observation surface and can be visually observed.
  • the penetrant is typically red. The absence of the indicated pattern means that these scratches are not visually observable.
  • the size of the indicated pattern of a circle or an ellipse means the maximum dimension (that is, the diameter of a circle or the major axis of an ellipse) when the indicated pattern is imitated as a circle or an ellipse. It is preferable that the clad does not have a continuous indicating pattern, but if it is present, it is preferable that four or more clads are not continuously present at intervals of 1.5 mm or less on a substantially straight line. This allows the clad to withstand long-term use even in harsh wear-resistant environments.
  • ⁇ Clad manufacturing method >> ⁇ Explosion welding>
  • the second alloy is bonded to the first alloy and then heat-treated to cure the second alloy. Since the curing heat treatment is performed after the joining, it is desirable that the joining method is cold joining without a heat load, and more preferably, the joining is performed by explosive welding.
  • the wear-resistant alloy of the second alloy may crack, whereas the second alloy is hard-heat-treated before the second alloy is heat-treated.
  • the clad manufactured by explosive welding may be subjected to, for example, unheated cold rolling after explosive welding to produce a clad having a predetermined thickness, and then heat treatment may be performed.
  • an intermediate material may be used between the alloys. Titanium and its alloys, nickel and its alloys, other metal materials and alloys thereof, and non-ferrous metal materials may be used.
  • the respective materials may be joined at the same time in a single explosive welding process, with the intermediate material being added to the first alloy.
  • a second alloy may be explosively welded onto the intermediate material.
  • the intermediate material may be explosively welded to the second alloy and then explosively welded to the first alloy.
  • the first alloy, the intermediate material, and the second alloy may be explosively welded at the same time.
  • Explosion welding is one of the metal joining methods that utilize the high pressure of explosives, and is a technology that can firmly join dissimilar metals in particular.
  • a major feature of this technology is the combination of metals that cannot be joined by ordinary methods because it is possible to join relatively thick materials exceeding 10 mm with almost no heat applied to the metal materials. It is possible to firmly join even with a thickness.
  • As a mechanism for strong bonding it is known that the metal bonding interface bonded by explosive welding has a peculiar wavy shape, and it is said that it is caused by the larger bonding area than the straight bonding interface. ..
  • the wave height (wave height) is as described above.
  • the explosives used for explosive welding are explosives that generate detonation waves.
  • an explosive In order to firmly join the metal plate, it is preferable to use an explosive with an explosive speed of 1000 m / sec or more, and in order to obtain a more optimum joining force, 1,500 m, which is 1/3 to 1/2 of the sound velocity of the metal. It is more preferable to use an explosive of ⁇ 3,000 m / sec.
  • Specific examples of explosives include ammonium nitrate and nitrate esters PETN (pentaerythritol tetranitrate), nitroglycerin, nitro compound TNT (trinitrotoluene), and nitroamine cyclotrimethylenetrinitramine and cyclotetramethylenetetranitramine. And the like, and these may be used alone or mixed with other explosive components or other components other than explosives.
  • the heat treatment in the present embodiment is a curing heat treatment of the second alloy performed after explosive welding.
  • the heat treatment may be performed on the bonded second alloy side to mainly cure only the second alloy and adjust the hardness difference to HRC44 or higher.
  • the second alloy is mainly cured while heat-treating the entire first alloy and the second alloy. Adjust the hardness difference to HRC44 or higher.
  • a method of heat treatment generally, a method of performing a quench hardening treatment obtained by cooling under conditions such as transformation to martensite or bainite after austenitization; after the above-mentioned quench hardening, or a method of performing a required property.
  • a method of performing a quenching treatment in which heat is equalized at a specific temperature one or more times after heat treatment and then cooled at an appropriate rate; and after quenching, cold working, etc., the properties of the alloy over time. Examples thereof include a method such as aging hardening treatment in which the hardness (for example, hardness) changes.
  • the method of heat treatment and its temperature / time are specified in JIS standards, etc.
  • the quenching temperature is 1030 ° C. air cooling and 550 ° C. air cooling tempering heat treatment.
  • a steel material of HRC50 or higher can be obtained.
  • the heat treatment is performed after the explosion welding, but the hardness of the second alloy is higher than that of the first alloy after the heat treatment, and the hardness difference between the first alloy and the second alloy is HRC44. Anything other than SKD61 may be used as long as it becomes the above.
  • the cured layer can have a cured layer of several mm or more from the surface as compared with the carburizing quenching, flame hardening, induction hardening and nitriding treatment as described above, so that the life of the manufacturing apparatus can be extended. Can be planned. Considering the life during use, the thickness of the cured layer is preferably 3 mm or more from the surface, more preferably 5 mm or more from the surface, and more preferably cured over the entire second alloy.
  • ⁇ Shear test> It is specified according to the test method of the clad of JIS G 0601. The test piece after the shear test was observed, and when the first alloy was attached to the second alloy, it was judged to be broken on the first alloy side. When the first alloy did not adhere to the second alloy and the joint surface was exposed, it was judged that the joint interface was peeled off. In the case of a clad having an intermediate material, if the intermediate material adheres to the second alloy or the first alloy adheres to the intermediate material, it is determined that the fracture occurs on the first alloy side. be able to. If the second alloy has no intermediate material attached and the joint surface between the two is exposed, or if the intermediate material does not have the first alloy attached and the joint surface between the two is exposed, the joint interface It can be judged as peeling.
  • ⁇ Wave height> The explosively welded clad was processed into a block shape of 20 ⁇ 20 ⁇ 20 including the bonding interface, and the cross section including the bonding portion was measured using an electron microscope. In the measurement, about 10 arbitrary points on the bonding interface were measured, and the average value was obtained.
  • the ultrasonic flaw detection test was carried out according to the ultrasonic flaw detection test specified in the test method for clad steel of JIS G 0601.
  • the bottom echo height is set to 80% and no defect echo with an interface echo height of 40% or more is detected, it is judged that there is no defect. did.
  • ⁇ Dye penetrant test> The surface and cross section of the clad were subjected to penetrant inspection according to ASME BPVC-VIII-1 or equivalent standards.
  • the cross section of the clad was milled or polished, and the observation surface was cleaned.
  • the size and number of the detected red indicated patterns were measured using a measuring instrument such as a caliper.
  • Example 1 As the first alloy with excellent workability and weldability, SS400 with a thickness of 100 mm, which is a rolled steel material for general structure specified in JIS G 3101, is used, and as the second alloy, the wear resistant alloy is used as the alloy tool specified in JIS G 4404. A steel material, SKD61 having a thickness of 8 mm, was used. A predetermined gap is provided between the second alloy and the first alloy, and a powdered explosive containing ammonium nitrate as a main component is placed at a predetermined thickness, and the explosive is exploded by a 6 mm diameter detonator to perform explosive welding. rice field. As a result, the second alloy and the first alloy could be bonded, and as a result of an ultrasonic flaw detection test (JIS G 0601, bottom echo method), it was determined that the entire surface was bonded without defects.
  • JIS G 0601, bottom echo method an ultrasonic flaw detection test
  • Example 1 In order to install the clad in the manufacturing equipment, cutting the outer circumference of the clad and the plate thickness direction, screw hole processing and welding processing on the SS400 side were performed, and it was possible to easily cut or weld to the specified shape. , It was shown that there is no problem in using it as a product. From the above results, it was confirmed that the clad of Example 1 had wear resistance and high workability.
  • Example 2 As the first alloy with excellent workability and weldability, SM490A with a thickness of 20 mm, which is a rolled steel sheet for welded structure specified in JIS G 3106, is used, and as the second alloy, the wear resistant alloy is used as the alloy tool specified in JIS G 4404. SKD1 having a thickness of 6 mm, which is a steel material, was used. A predetermined gap is provided between the second alloy and the first alloy, and a powdered explosive containing ammonium nitrate as a main component is placed at a predetermined thickness, and the explosive is exploded by a 6 mm diameter detonator to perform explosive welding. rice field. As a result, the second alloy and the first alloy could be bonded, and as a result of an ultrasonic flaw detection test (JIS G 0601, bottom echo method), it was determined that the entire surface was bonded without defects.
  • JIS G 0601, bottom echo method an ultrasonic flaw detection test
  • Example 2 In order to install the clad in the manufacturing equipment, we performed cutting on the outer circumference of the clad and in the plate thickness direction, screw hole processing on the SM490A side, and welding. It was shown that there is no problem in using it as. From the above results, it was confirmed that the clad of Example 2 had wear resistance and high workability.
  • Example 3 As the first alloy with excellent workability and weldability, SS400 with a thickness of 55 mm, which is a rolled steel for general structure specified in JIS G3101, is used, and as the second alloy, a wear-resistant alloy is used, and the heat specified in JIS G 4304 is used. SUS420J2 having a thickness of 10 mm, which is an inter-rolled stainless steel plate, was used. A predetermined gap is provided between the second alloy and the first alloy, and a powdered explosive containing ammonium nitrate as a main component is placed at a predetermined thickness, and the explosive is exploded by a 6 mm diameter detonator to perform explosive welding. rice field. As a result, the second alloy and the first alloy could be bonded, and as a result of an ultrasonic flaw detection test (JIS G 0601, bottom echo method), it was determined that the entire surface was bonded without defects.
  • JIS G 0601, bottom echo method an ultrasonic flaw detection test
  • Example 3 In order to install the clad in the manufacturing equipment, we performed cutting on the outer circumference of the clad and in the plate thickness direction, screw hole processing on the SS400 side, and welding. It was shown that there is no problem in using it as. From the above results, it was confirmed that the clad of Example 3 had wear resistance and high workability.
  • Example 4 As the first alloy with excellent workability and weldability, SM490A with a thickness of 30 mm, which is a rolled steel sheet for welded structure specified in JIS G 3106, is used, and as the second alloy, a wear resistant alloy is used, and corrosion resistance specified in JIS G 4902 is used. NCF718 having a thickness of 10 mm, which is a heat-resistant superalloy, nickel, and a rolled material of nickel alloy, was used. A predetermined gap is provided between the second alloy and the first alloy, and a powdered explosive containing ammonium nitrate as a main component is placed at a predetermined thickness, and the explosive is exploded by a 6 mm diameter detonator to perform explosive welding. rice field. As a result, the second alloy and the first alloy could be bonded, and as a result of an ultrasonic flaw detection test (JIS G 0601, bottom echo method), it was determined that the entire surface was bonded without defects.
  • the clad produced by explosive welding was melted at 1000 ° C. and then heat-treated by aging treatment at 718 ° C. and 620 ° C., and the surface hardness of the second alloy (NCF718) became HRC47 or higher.
  • One alloy (SM490A) maintained the initial hardness of HRC0-1.
  • Comparative Example 1 >> The basic conditions, the explosive welding conditions, and the heat treatment conditions were the same as in Example 1, and the manufacturing process of Example 1 was replaced. That is, when explosive welding was performed after quenching and tempering heat treatment, although the bonding between the second alloy and the first alloy was achieved, many cracks were found on the surface of the wear-resistant alloy, which is the second alloy. It was seen and could not be used as a product.
  • Comparative Example 2 As the first alloy, SUS304 having a thickness of 10 mm, which is a hot-rolled stainless steel plate specified in JIS G 4304, is used, and as the second alloy, an alloy tool steel material having a thickness of 5 mm, which is an alloy tool steel material specified in JIS G 4404, is used as a wear-resistant alloy. SKD11 was used. A predetermined gap is provided between the second alloy and the first alloy, and a powdered explosive containing ammonium nitrate as a main component is placed at a predetermined thickness, and the explosive is exploded by a 6 mm diameter detonator to perform explosive welding. rice field. As a result, the second alloy and the first alloy could be bonded, and as a result of an ultrasonic flaw detection test (JIS G 0601, bottom echo method), it was determined that the entire surface was bonded without defects.
  • JIS G 0601, bottom echo method an ultrasonic flaw detection test
  • the clad of the present disclosure includes a kneader for manufacturing equipment, an extrusion member such as a crusher, a member having contact between devices, a member reciprocating with a piston, and other heavy machinery for crushing and transporting high hardness members and materials. It can be used as a member of industrial equipment.

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Abstract

本開示によれば、少なくとも２層の合金が接合されたクラッドであって、高い耐摩耗性と高い加工性を有し、かつ合金の接合界面の強度に優れたクラッドが提供される。クラッドは、第一の合金と、上記第一の合金に接合された第二の合金とを含む、２層以上のクラッドである。上記クラッドは、上記第二の合金の硬度が上記第一の合金より高く、上記第一の合金と上記第二の合金の硬度差がＨＲＣ４４以上であり、かつ、上記クラッドのＪＩＳ　Ｇ　０６０１のせん断試験を実施した際に上記第一の合金側で破断となる。

Description

クラッド及びその製造方法
　本開示は、第一及び第二の合金が接合されたクラッド及びその製造方法に関する。
　樹脂やゴム製品などの製造装置では、様々な添加剤を添加し原材料を均一に混合・混錬するため、原材料や機器の部品同士が常に接触している状態にある。また、廃木材、廃プラスチック、及びタイヤのリサイクル等の分野で用いられる破砕機でも、破砕対象物や機器同士が常に接触する環境にある。これらの製造装置及び破砕機等では、機器同士の寿命の向上のために、耐摩耗性に優れる合金が必要とされている。
　製造装置や破砕機では、耐摩耗性の向上のため、合金の表面硬さを高くすることが有効であり、一般的には炭素鋼に特定の化学成分又は合金等を添加した鋼材に、焼入れ等の熱処理を行うことによって得られた高硬度鋼が、耐摩耗鋼として広く用いられてきた。
　一方、耐摩耗性を高めるために合金の硬さを硬くすると、装置本体への取付けのためのねじ穴加工、切削加工などに工数を要すことや、寸法精度が悪くなるという問題が生じる。また、装置本体への取付けでねじ締結を行う場合は、ねじ締結部に応力が集中し、硬度の高い合金が割れるという問題がある。また、焼入れ等の熱処理を施した合金同士をねじ締結ではなく溶接して冶金的に締結する場合、溶接熱の影響で局所的に高温となった部分では合金が再焼入れされた状態となり、硬度が著しく上昇して割れに至る可能性がある。一方、溶接熱の影響で焼入れ温度以下の熱が伝熱した部分では合金が焼鈍された状態となり、硬度が低下するといった問題が生じ、製品としての適用が困難となる。
　例えば、混錬機や破砕機のような製造装置のうち、図１に示すように、素材や廃材を押し出す内側の部材（２）は、押出機（３）の装置壁面と激しく接触し、著しい摩耗・摺動環境にさらされるため、一定量損耗しても長期使用可能な厚板の高硬度鋼が求められる。一方、これらを締結する外側の部材（１）においては耐摩耗性及び耐摺動性は必要とされず、機械締結又は冶金的に締結するための軟質で加工性の良い合金が必要とされる。すなわち、上記のような製造装置においては、硬度が極端に異なる合金同士を強固に接合させたクラッドが必要となる。
　そこで、軟質の高い加工性を有する合金の一方の面に高い硬度及び摩耗性を有する合金を接合させて上記の問題解決を図った先行技術が幾つか見られる。例えば、非特許文献１及び２では、汎用の軟質の炭素鋼の一面に、耐摩耗性を有する合金等を肉盛溶接している。したがって、これらの合金の加工は容易と考えられるが、肉盛溶接の際に割れや欠陥が生じ、製造装置や破砕機等で使用した際に、強い衝撃、摺動が付与されることで割れが進展し、割れた肉盛部材が製造装置内に不純物として混入する可能性がある。また、溶接欠陥を起点として、接合界面から剥離が生じる可能性がある。
　特許文献１及び２で開示されているクラッドは、硬度の高い耐摩耗性を有する鋼材と、比較的硬度の低い鋼材とのクラッドであり、耐衝撃性の付与に関して言及している。しかしながら、接合面の強度に関する記載は無く、鋼材同士の硬度差が小さいため、加工性は劣る。また、特許文献３は、耐摩耗性を有するステンレス鋼と炭素鋼とのクラッドを記載している。しかしながら、ステンレス鋼の硬度が低く、機器同士の激しい接触のある厳しい環境での用途に対しては、摩耗性が不十分で使用に耐えられないと考えられる。
　また、特許文献１で開示されているクラッドの実施例は、金属成型体上に耐摩耗性を有する金属粉を配置し、熱間で加圧することで一体化させている。しかしながら、形状や大きさに制限を受けることや、機械的性質に差のある金属同士を熱間加圧して強固に接合させることは困難と考えられる。一方、特許文献２及び３で開示されているクラッドの実施例は、熱間圧延又は冷間圧延にてクラッドを製作している。しかしながら、熱間圧延時の入熱で、鋼材に焼入れ熱処理がなされた状態に達すると考えられ、この熱間圧延時に温度勾配が生じて硬度不十分となった場合は、一度焼鈍して硬度を戻した後に、再度焼入れ熱処理が必要になるなど、製造工数を要しコスト高となってしまう。また、冷間圧延の場合でも接合面においては高温が付与されるが、鋼材全体にわたって一様に加熱されないため、上記のような再熱処理工程が必要となる可能性がある。さらに、冷間圧延は薄板の製造に限定されるため、混練・破砕機器のような比較的厚い板の製造は不可能である。
特開２０００－１０８２４６号公報 特開２００３－３０１２３７号公報 特開平４－１８２０８１号公報
特殊電極株式会社製品カタログ「トクデン　ＴＯＰ　ＰＬＡＴＥ」、［online］、［令和２年７月２２日検索］、インターネット〈http://www.tokuden.co.jp/product/top_plate/index.html〉 ニッコー熔材工業株式会社製品カタログ「日亜溶接棒　耐摩耗肉盛クラッド　ＳＵＰＥＲ　ＰＬＡＴＥ」、［online］、２０１９年１２月５日、［令和２年７月２２日検索］、インターネット〈https://www.nikko-yozai.co.jp/pamhlet/〉
　本開示は、少なくとも２層の合金が接合されたクラッドであって、高い耐摩耗性と高い加工性を有し、かつ合金の接合界面の強度に優れたクラッドを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、図２に模式的に示すように、硬度が低く加工性に優れる合金（１）に、硬度の高い合金（２）を接合させたクラッドによって、耐摩耗性と加工性を高い水準で両立することが可能であることを新規に見出すに至った。
［１］
　第一の合金と、上記第一の合金に接合された第二の合金とを含む、２層以上のクラッドであって、上記第二の合金の硬度が上記第一の合金より高く、かつ、上記第一の合金と上記第二の合金の硬度差がＨＲＣ４４以上であり、上記クラッドのＪＩＳ　Ｇ　０６０１のせん断試験を実施した際に上記第一の合金側で破断となる、クラッド。
［２］
　上記クラッドは、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１の超音波探傷試験の底面エコー方式で探傷した際に、上記第一の合金と上記第二の合金の接合界面に欠陥が無い、項目１に記載のクラッド。
［３］
　上記クラッドは、ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩの浸透探傷試験を実施した際に、上記クラッドの表面に指示模様が無く、上記クラッドの断面に、長さが幅の３倍を超える指示模様が無く、かつ、５ｍｍを超える円形又は楕円の指示模様が無く、かつ、端から端までが１．５ｍｍ以下の間隔でほぼ一直線状に並んだ４個以上の指示模様が無い、項目１又は２に記載のクラッド。
［４］
　上記第一の合金の硬度がＨＲＣ５以下である、項目１～３のいずれか一項に記載のクラッド。
［５］
　上記第一の合金と上記第二の合金とが直接接合された、項目１～４のいずれか一項に記載のクラッド。
［６］
　上記第一の合金と上記第二の合金との接合界面における波高が３０μｍ以上１００μｍ以下である、項目１～５のいずれか一項に記載のクラッド。
［７］
　第一の合金と、第二の合金とを爆発圧着法にて接合することと、
　接合された上記第二の合金に焼入れ及び焼戻し熱処理を行い、上記第二の合金を硬化させて、上記第二の合金の硬度が上記第一の合金より高く、かつ、上記第一の合金と上記第二の合金の硬度差をＨＲＣ４４以上にすることと、
を含む、クラッドの製造方法。
［８］
　第一の合金と、第二の合金とを爆発圧着法にて接合することと、
　接合された上記第二の合金に溶体化処理及び時効処理の熱処理を行い、第二の合金を硬化させて、第二の合金硬度を上記第一の合金より高く、且つ、上記第一の合金と上記第二の合金の硬度差をＨＲＣ４４以上とすること、を含む、クラッドの製造方法。
［９］
　項目１～６のいずれか一項に記載のクラッドの上記第一の合金を、機械的又は冶金的に機器に締結し、上記第二の合金を、摩耗負荷がかかる環境に曝す、クラッドの使用方法。
　本開示によれば、高い耐摩耗性と高い加工性を有し、かつ合金の接合界面の強度に優れたクラッドを提供することができる。そのため、本開示に係る耐摩耗クラッドは、高い耐摩耗性と加工性が同時に求められる重機などの車両や建設機器、及び構造体等でも用いることができ、例えば、図１に示す製造装置や破砕機の壁面等の、一方が高い耐摩耗性を有し、他方が機器を締結するための高い加工性及び溶接性を有することが必要な用途に用いることができる。
本開示に係るクラッドを押出・混練機器等の製造装置で利用する例を示す模式図である。 本開示に係るクラッドの外観を示す模式図である。 接合界面における波高の定義を説明する写真である。
《クラッド》
〈硬度差〉
　以下、本開示の実施形態（以下、「本実施形態」という。）を詳細に説明する。本実施形態のクラッドは、第一の合金と、第一の合金に接合された第二の合金とを含み、第二の合金の硬度は第一の合金より高く、すなわち、第二の合金が耐摩耗性を有する合金で、第一の合金が加工性・溶接性に優れた合金である。そして、第一の合金と第二の合金の硬度差がＨＲＣ（ロックウェル硬さ）４４以上であることが肝心である。一般的な混錬機や破砕機の摩耗及び摺動負荷のかかる部材においては、耐摩耗性を有する硬度の高い合金が使用される。摩耗による劣化及び損耗やそれによる不純物の混入を防ぐため、摩耗及び摺動負荷のかかる合金（第二の合金）には、ＨＲＣ４４以上の合金を用いることが、厳しい耐摩耗環境下でも長期間の使用に耐えることが可能となるため好ましい。一方、ＨＲＣ４４未満である場合は、装置部材として一定期間の使用には耐え得るものの、高い耐摩耗性が要求される厳しい環境下では寿命が著しく低下する。また、クラッドのもう一方の合金（第一の合金）には、加工性並びに溶接性を高めるため、第二の合金よりも十分に硬度が低いことが重要である。よって、高い耐摩耗性と加工性を両立させるため、第一の合金と第二の合金の硬度差は、ＨＲＣ４４以上である。
　第一の合金の硬度は、高い加工性のため、好ましくはＨＲＣ０以上５以下、より好ましくはＨＲＣ０以上４以下、更に好ましくはＨＲＣ０以上３以下である。第二の合金の硬度は、耐摩耗性の向上及び割れの防止のため、好ましくはＨＲＣ４４以上７５以下、より好ましくはＨＲＣ４８以上７０以下、更に好ましくはＨＲＣ５０以上６５以下である。
　第一の合金と第二の合金の硬度差の下限は、高い耐摩耗性と加工性との両立のため、好ましくはＨＲＣ４５以上、ＨＲＣ４６以上、ＨＲＣ４７以上、ＨＲＣ４８以上、ＨＲＣ４９以上、ＨＲＣ５０以上、ＨＲＣ５１以上、ＨＲＣ５２以上、ＨＲＣ５３以上、又はＨＲＣ５４以上であってもよい。
　本明細書中、用語「摩耗」とは、摩擦による固体表面部分の逐次減量現象と定義されており、摩擦によって表面材料が除去されていく現象である。機械的には相対運動する金属面の機械的接触、金属的粘着などが総合され損耗するが、それに耐える合金を「耐摩耗性合金」と定義する。一般論としては、焼入れ・焼戻しや、溶体化・時効処理した合金の耐摩耗性は、その硬度に比例することが知られている。第二の合金（耐摩耗性合金）として用いる合金は、ＪＩＳ　Ｇ　４４０１に定める炭素工具鋼鋼材、ＪＩＳ　Ｇ　４４０３に定める高速度工具鋼材、ＪＩＳ　Ｇ　４４０４に定める合金工具鋼鋼材、ＪＩＳ　Ｇ　４９０２に定める耐食耐熱超合金、ニッケル及びニッケル合金の圧延材、ＪＩＳ　Ｇ　４３０４に定める熱間圧延ステンレス鋼板、例えばＳＫＤ６１等を用いることが望ましい。溶体化及び時効処理することにより耐摩耗性を有する合金としては、例えばニッケル合金、好ましくはニッケルを主体とし、クロム、鉄、及び炭素を含むニッケル合金が挙げられる。「主体とし」とは、合金組成のうち５０質量％以上を占めることをいう。また、耐摩耗性を有する合金としては、金属間化合物が組織から析出して硬化する時効硬化（析出硬化）をする合金等が知られており、これらを耐摩耗性合金としても利用しても良い。
　第一の合金として用いる合金は、好ましくは炭素鋼若しくは低硬度合金、より好ましくは低炭素鋼であることが好ましい。用語「低炭素鋼」とは、炭素鋼の中でも含有炭素量が少ない合金であり、一般的に炭素含有量（重量パーセント濃度）が０．２５重量％以下のものとされている。低炭素鋼は含有炭素量が少ないことから、熱処理によって性質が大きく変わらないことが知られている。例えば、クラッドの第二の合金に耐摩耗性を付与するため、クラッド全体に焼入れ・焼戻しや、溶体化・時効処理等の熱処理を実施して硬化する場合、第一の合金に含有炭素量の多い鋼材を用いると、熱処理によって第一の合金も硬化してしまい、加工性が低下するおそれがある。第一の合金として、含有炭素量の少ない低炭素鋼を使用した場合、熱処理を行っても硬化しにくいため、高い加工性を維持することができる。なお、低炭素鋼の一例としては、ＪＩＳ　Ｇ　３１０１に定める一般構造用圧延鋼材、例えばＳＳ４００、ＪＩＳ　Ｇ　３１０６に定める溶接構造用圧延鋼板、ＪＩＳ　Ｇ　４０５１に定める機械構造用炭素鋼材の内、炭素量が少ないものを用いることが望ましく、炭素量が少なく加工性並びに溶接性に優れる合金であれば上記以外を用いても良い。
　第一の合金と第二の合金の組み合わせとしては、耐摩耗性と加工性とをより高い水準で両立できるクラッドを製作するため、第二の合金として、焼入れを行うことで硬度が上がる焼入れ鋼、好ましくはオーステナイト単相域から焼入れを行いマルテンサイト組織が得られる焼入れ鋼を用い、第一の合金として、熱処理によって変質しにくい、すなわち、硬度上昇が少ない低炭素鋼を第一の合金として用いることが有効である。なお、第一の合金に低炭素鋼を用いてクラッドを製造することは、耐摩耗性合金の単一材料で装置を構成することと比較して、コスト並びに加工工数削減のメリットが大きいと言える。
　本実施形態において、第二の合金と第一の合金とが単に「接合」されているというときは、第二の合金が第一の合金の表面に直接接合された構造、並びに第一の合金及び第二の合金以外の一つ又は複数の中間材を介して間接的に接合された構造の両方を包含する。中間材の材料としては、鉄鋼材料に限らず、一例として、チタンやその合金、ニッケルやその合金、それ以外の金属材料やその合金、及び非鉄金属材料が挙げられる。第一の合金として低炭素鋼を用い、第二の合金として焼入れを行うことで硬度が上がる焼入れ鋼を用いる場合、高温で強度の高い材料、例えばニッケル又はニッケル合金を用いることができ、接合界面の機械的強度の観点からは、第二の合金が第一の合金の表面に直接接合されていることがより好ましい。当該クラッドの技術分野において、接合される合金のうち、相対的に厚い合金を「母材」といい、相対的に薄い合金を「合せ材」と呼ぶことがある。本開示において、第一の合金を母材とし、第二の合金を合せ材としてもよく、又は、第二の合金を母材とし、第一の合金を合せ材としてもよい。
〈接合界面〉
　本実施形態のクラッドは、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１のせん断試験を実施した際に第一の合金側で破断となる。すなわち、当該せん断試験によって、第一の合金と第二の合金との接合界面で剥離が生じる前に、比較的硬度の低い第一の合金から破壊されることが好ましい。第一の合金と第二の合金との間に中間材が介在する場合、「第一の合金側で破断」とは、第二の合金と中間材との接合界面、又は中間材と第一の合金との接合界面で剥離が生じる前に、比較的硬度の低い第一の合金又は中間材が破壊されることが好ましい。換言すれば、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１のせん断試験における接合界面の機械的強度が、中間材及び第一の合金の機械的強度よりも高い。この特徴によって、第一の合金と第二の合金との接合がより強固になり、厳しい耐摩耗環境下でも長期間の使用に耐えることができる。「せん断強さ」は、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１のクラッドの試験方法に規定されるせん断強さ試験に従い実施した結果から得られた値である。本実施形態のクラッドのせん断強さは、第一の合金として、例えばＳＳ４００などの低炭素鋼を用いた場合、２３０ＭＰａより高く、好ましくは４００ＭＰａより高く、より好ましくは４１０ＭＰａ以上、更に好ましくは４２０ＭＰａ以上である。
　せん断試験において、クラッドが接合界面の剥離よりも第一の合金側で破壊に至るよう構成する方法としては、第一の合金と第二の合金との接合界面における波高を、好ましくは３０μｍ以上１０００μｍ（１ｍｍ）以下、より好ましくは４０μｍ以上８００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以上６００μｍ以下に調整することが挙げられる。波高が３０μｍより大きいことにより、接合面積が大きくなることで強固な接合界面が得られる。また、波高が１０００μｍ以下であることにより、接合時の塑性変形や熱的影響により接合界面に合金層が生成して接合部が硬く・脆くなりミクロクラックが生じることを抑制することができる。なお、第一の合金と第二の合金との間に中間材が介在する場合も同様に、第一の合金と中間材との接合界面、及び中間材と第二の合金との接合界面における波高を、好ましくは３０μｍ以上１０００μｍ（１ｍｍ）以下、より好ましくは４０μｍ以上８００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以上６００μｍ以下に調整することが好ましい。本明細書中、接合界面における「波高」とは、図３に示すように、接合界面における波形の頂上から谷までの高さの差を示す。接合界面の波形は、第一の合金と第二の合金とを爆発圧着で接合することにより形成することができる。本実施形態において、波高は、爆発圧着したクラッドを所要の形状に加工し、接合部を含む断面を、電子顕微鏡を用いて測定した。測定は、接合界面の任意の１０点程度を計測し、その平均値を求める。
〈欠陥・指示模様〉
　本実施形態のクラッドは、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１の超音波探傷試験の底面エコー方式で探傷した際に、第一の合金と第二の合金の接合界面に欠陥が無いことが好ましい。第一の合金と第二の合金の接合界面に欠陥が無いことにより、第一の合金と第二の合金との接合がより強固になり、厳しい耐摩耗環境下でも長期間の使用に耐えることができる。
　本実施形態のクラッドは、ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩの浸透探傷試験を実施した際に、クラッドの表面に指示模様が無いことが好ましい。また、クラッドの断面に、長さが幅の３倍を超える指示模様が無く、かつ、５ｍｍを超える円形又は楕円の指示模様が無く、かつ、端から端までが１．５ｍｍ以下の間隔でほぼ一直線状に並んだ４個以上の指示模様が無いことが好ましい。指示模様とは、観察表面に存在する傷に、浸透探傷試験で用いる浸透液が浸透して目視で観察されるようになった模様を意味する。浸透液は典型的には赤色である。指示模様が無いことは、これらの傷が目視で観察されないことを意味する。円形又は楕円の指示模様の大きさは、指示模様を円形又は楕円と擬制したときの最大寸法（すなわち、円の直径、又は楕円の長径）を意味する。クラッドは、連続して存在する指示模様がないことが好ましいが、存在する場合、ほぼ一直線上に１．５ｍｍ以下の間隔で連続して４つ以上存在しないことが好ましい。これによって、クラッドは厳しい耐摩耗環境下でも長期間の使用に耐えることができる。
《クラッドの製造方法》
〈爆発圧着〉
　本実施形態のクラッドの製造方法においては、第一の合金に第二の合金を接合させた後に熱処理を行い、第二の合金を硬化させることが重要である。接合後に硬化熱処理を行うことから、接合方法は熱負荷のない冷間接合であることが望ましく、さらに望ましくは爆発圧着で接合させることである。第二の合金を硬化熱処理した後に第一の合金と冷間で接合させる場合は、第二の合金の耐摩耗性合金が割れるおそれがあるのに対し、第二の合金を硬化熱処理する前に冷間で第一の合金と接合させた後に硬化熱処理を行うことにより、第二の合金に高硬度を付与でき、かつ、割れずに強固な接合が得られる。爆発圧着を用いて製造したクラッドに対して、例えば爆発圧着後に非加熱の冷間圧延を行い、所定の厚みとしたクラッドを製作し、その後熱処理を実施してもよい。直接接合が困難な合金同士の接合を行う場合や、製品として使用した際に大きな熱負荷がかかるクラッドについては、合金の間に中間材を用いても良く、鉄鋼材料に限らず、一例として、チタンやその合金、ニッケルやその合金、それ以外の金属材料やその合金、及び非鉄金属材料を用いても良い。
　第一の合金と第二の合金との間に一つ又は複数の中間材が存在する場合、それぞれの材料を一回の爆発圧着で同時に接合してもよく、第一の合金に中間材を爆発圧着によって接合した後、中間材の上に第二の合金を爆発圧着して接合してもよい。あるいは、第二の合金に中間材を爆発圧着したあと、これを第一の合金に爆発圧着してもよい。あるいは、第一の合金、中間材、第二の合金を同時に爆発圧着してもよい。
　爆発圧着とは、爆薬の高い圧力を利用した金属接合方法の１つであり、特に異種金属同士を強固に接合することのできる技術である。この技術の大きな特徴は、金属素材に熱をほとんど負荷させることなく、また、１０ｍｍを超える比較的厚い材料同士であっても接合させることができるので、通常の方法では接合できない金属同士の組み合わせ・厚みでも強固に接合することができることである。強固に接合されるメカニズムとして、爆発圧着によって接合された金属の接合界面は、特有の波状を呈することが知られており、直線の接合界面より接合面積が大きいことに起因するとも言われている。波の高さ（波高）については、上述したとおりである。
　爆発圧着に用いる爆薬とは、爆轟波を発生する火薬類である。金属板を強固に接合させるためには、爆速が１０００ｍ毎秒以上の爆薬を用いることが好ましく、より最適な接合力とするために、金属の音速の１／３～１／２となる１，５００ｍ～３，０００ｍ／秒の爆薬を用いることが更に好ましい。爆薬としては、具体的には硝酸アンモニウムや硝酸エステル類のＰＥＴＮ（ペンタエリスリトールテトラナイトレート）やニトログリセリン、ニトロ化合物のＴＮＴ（トリニトロトルエン）、ニトラミンのシクロトリメチレントリニトラミンやシクロテトラメチレンテトラニトラミンなどが挙げられ、これらを単独又はその他爆薬成分あるいはその他爆薬以外の成分を混合したものを用いてもよい。
〈熱処理〉
　本実施形態での熱処理とは、爆発圧着後に実施される、第二の合金の硬化熱処理のことである。熱処理は、接合された第二の合金側に対して行うことで、主に第二の合金のみを硬化させ、硬度差をＨＲＣ４４以上に調整してもよい。好ましくは、第一の合金として熱処理によって硬化しにくい低炭素鋼などの材料を用いることで、第一の合金と第二の合金の全体を熱処理しつつ、主に第二の合金を硬化させ、硬度差をＨＲＣ４４以上に調整する。熱処理の方法としては、一般的には、オーステナイト化後、マルテンサイト又はベイナイトに変態するような条件下での冷却によって得られる焼入れ硬化処理を行う方法；上記の焼入れ硬化後、又は所要の性質を得るため、熱処理後に特定の温度で１回以上の回数均熱した後、適切な速度で冷却する焼戻し処理を行う方法；並びに、急冷、冷間加工などの後、時間の経過に伴い合金の性質（例えば、硬さなど）が変化する時効硬化処理等の方法が挙げられる。熱処理の実施方法やその温度・時間などはＪＩＳ規格等で規定されており、例えば、ＪＩＳ　Ｇ　４４０４に定める合金工具鋼鋼材のＳＫＤ６１の場合は、焼入れ温度１０３０℃空冷及び５５０℃の空冷焼き戻し熱処理でＨＲＣ５０以上の鋼材が得られる。なお、本実施形態においては、爆発圧着後に熱処理をすることとしているが、熱処理後に第二の合金の硬度が第一の合金より高く、かつ第一の合金と第二の合金の硬度差をＨＲＣ４４以上になるものであれば、ＳＫＤ６１以外のものでも良い。第二の合金にさらに高硬度を付与させる場合においては、例えばＪＩＳ　Ｇ　０２０１に定める浸炭焼入れや火炎焼入れ、高周波焼入れや窒化、塩浴軟窒化処理などの表面処理を組み合わせても良い。なお、一実施形態において、硬化層は、上記のような浸炭焼入れや火炎焼入れ、高周波焼入れや窒化処理と比較して、表面から数ｍｍ以上の硬化層が得られるため、製造装置の長寿命化を図ることができる。使用時の寿命を加味すると、硬化層の厚みは、望ましくは表面から３ｍｍ以上、より望ましくは表面から５ｍｍ以上であり、さらに望ましくは第二の合金全体に渡って硬化している。
　以下は、本開示の実施例及び比較例を示すが、本開示はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。
《測定及び評価方法》
〈硬度及び硬度差〉
　ＨＲＣ（ロックウェル硬さ）は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４５のロックウェル硬さ試験に準拠して測定した。
〈せん断試験〉
　ＪＩＳ　Ｇ　０６０１のクラッドの試験方法に準拠して規定した。せん断試験後の試験片を観察し、第二の合金に第一の合金が付着している場合、第一の合金側で破断と判断した。第二の合金に第一の合金の付着が無く、接合面が露出している場合、接合界面の剥離と判断した。なお、中間材を有するクラッドでは、第二の合金に中間材が付着している場合、又は中間材に第一の合金が付着している場合に、第一の合金側での破断と判断することができる。また、第二の合金に中間材の付着がなく両者の接合面が露出している場合、又は中間材に第一の合金の付着が無く両者の接合面が露出している場合、接合界面の剥離と判断することができる。
〈波高〉
　爆発圧着したクラッドを、接合界面を含む２０×２０×２０のブロック形状に加工し、接合部を含む断面を、電子顕微鏡を用いて測定した。測定は、接合界面の任意の１０点程度を計測し、その平均値を求めた。
〈超音波探傷試験〉
　超音波探傷試験は、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１のクラッド鋼の試験方法に規定される超音波探傷試験に従い実施した。横軸に伝搬時間、縦軸に音圧を表示したとき、底面エコー高さを８０％と設定した場合、界面エコー高さが４０％以上となる欠陥エコーが検出されない場合、欠陥がないと判断した。
〈浸透探傷試験〉
　クラッドの表面及び断面について、ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１又は同等規格に準じて浸透探傷試験を行った。クラッドの断面は、フライス加工又は研磨加工を行い、観察面を清掃した上で実施した。検出された赤色の指示模様の大きさ及び数を、ノギスなどの計測器を使用して測定した。
《実施例１》
　加工性・溶接性に富む第一の合金として、ＪＩＳ　Ｇ　３１０１に定める一般構造用圧延鋼材である厚み１００ｍｍのＳＳ４００を用い、第二の合金として、耐摩耗性合金にＪＩＳ　Ｇ　４４０４に定める合金工具鋼材である、厚み８ｍｍのＳＫＤ６１を用いた。第二の合金と第一の合金の間に所定の間隙を設け硝酸アンモニウムを主成分とする粉末状の爆薬を所定の厚さで配置し、６ｍｍ径の雷管により爆薬を爆発させて爆発圧着を行った。その結果、第二の合金と第一の合金を接合でき、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）の結果、欠陥のない全面接合と判定された。
　次に、爆発圧着して製作したクラッドを、１，０３０℃で焼入れした後、５５０℃で２回の焼き戻し熱処理を実施したところ、第二の合金（ＳＫＤ６１）の表面硬度はＨＲＣ５０以上となり、第一の合金（ＳＳ４００）は初期硬度のＨＲＣ０～１を維持していた。
　次に、上記熱処理後のクラッドに対して、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）を実施した結果、欠陥のない全面接合と判定された。また、熱処理後のクラッドの接合面断面に対して、浸透探傷試験（ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１）を実施した結果、クラッドの表面及び断面に指示模様は検出されず、欠陥・剥離の発生が無く全面で接合を維持していた。また、接合界面における波高は、４５０μｍであった。
　次に、当該クラッドからせん断試験の試験サンプルを計４つ切出してせん断試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１）を行った。その結果、表１に示すようにせん断強度の平均値は４２０ＭＰａ程度で、いずれもＳＳ４００の第一の合金側での破断となり、十分な接合界面の強度を有していた。
　当該クラッドを製造装置に設置するため、クラッドの外周や板厚方向の切削加工、ＳＳ４００側へのねじ穴加工や溶接加工を実施したところ、所定の形状へ容易に切削や溶接などの加工ができ、製品として使用するに問題無いことが示された。以上の結果から、実施例１のクラッドは、耐摩耗性を有し、かつ、高い加工性を有することが確認された。
《実施例２》
　加工性・溶接性に富む第一の合金として、ＪＩＳ　Ｇ　３１０６に定める溶接構造用圧延鋼板である厚み２０ｍｍのＳＭ４９０Ａを用い、第二の合金として、耐摩耗性合金にＪＩＳ　Ｇ　４４０４に定める合金工具鋼材である、厚み６ｍｍのＳＫＤ１を用いた。第二の合金と第一の合金の間に所定の間隙を設け硝酸アンモニウムを主成分とする粉末状の爆薬を所定の厚さで配置し、６ｍｍ径の雷管により爆薬を爆発させて爆発圧着を行った。その結果、第二の合金と第一の合金を接合でき、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）の結果、欠陥のない全面接合と判定された。
　次に、爆発圧着して製作したクラッドを、９７０℃で焼入れした後、１８０℃で１回の焼き戻し熱処理を実施したところ、第二の合金（ＳＫＤ１）の表面硬度はＨＲＣ６３以上となり、第一の合金（ＳＭ４９０Ａ）は初期硬度のＨＲＣ０～１を維持していた。
　次に、上記熱処理後のクラッドに対して、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）を実施した結果、欠陥のない全面接合と判定された。また、熱処理後のクラッドの接合面断面に対して、浸透探傷試験（ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１）を実施した結果、クラッドの表面及び断面に指示模様は検出されず、欠陥・剥離の発生が無く全面で接合を維持していた。また、接合界面における波高は、６２０μｍであった。
　次に、当該クラッドからせん断試験の試験サンプルを計４つ切出してせん断試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１）を行った。その結果、表１に示すようにせん断強度の平均値は４５５ＭＰａ程度で、いずれもＳＭ４９０Ａの第一の合金側での破断となり、十分な接合界面の強度を有していた。
　当該クラッドを製造装置に設置するため、クラッドの外周や板厚方向の切削加工、ＳＭ４９０Ａ側へのねじ穴加工や溶接加工を実施したところ、所定の形状へ容易に切削や溶接など加工でき、製品として使用するに問題無いことが示された。以上の結果から、実施例２のクラッドは、耐摩耗性を有し、かつ、高い加工性を有することが確認された。
《実施例３》
　加工性・溶接性に富む第一の合金として、ＪＩＳ　Ｇ　３１０１に定める一般構造用圧延鋼である厚み５５ｍｍのＳＳ４００を用い、第二の合金として、耐摩耗性合金に、ＪＩＳ　Ｇ　４３０４に定める熱間圧延ステンレス鋼板である、厚み１０ｍｍのＳＵＳ４２０Ｊ２を用いた。第二の合金と第一の合金の間に所定の間隙を設け硝酸アンモニウムを主成分とする粉末状の爆薬を所定の厚さで配置し、６ｍｍ径の雷管により爆薬を爆発させて爆発圧着を行った。その結果、第二の合金と第一の合金を接合でき、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）の結果、欠陥のない全面接合と判定された。
　次に、爆発圧着して製作したクラッドを、１０３０℃で焼入れした後、３００℃で１回の焼き戻し熱処理を実施したところ、第二の合金（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の表面硬度はＨＲＣ４４以上となり、第一の合金（ＳＳ４００）は初期硬度のＨＲＣ０～１を維持していた。
　次に、上記熱処理後のクラッドに対して、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）を実施した結果、欠陥のない全面接合と判定された。また、熱処理後のクラッドの接合面断面に対して、浸透探傷試験（ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１）を実施した結果、クラッドの表面及び断面に指示模様は検出されず、欠陥・剥離の発生が無く全面で接合を維持していた。また、接合界面における波高は、２５０μｍであった。
　次に、当該クラッドからせん断試験の試験サンプルを計４つ切出してせん断試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１）を行った。その結果、表１に示すようにせん断強度の平均値は４４５ＭＰａ程度で、いずれもＳＳ４００の第一の合金側での破断となり、十分な接合界面の強度を有していた。
　当該クラッドを製造装置に設置するため、クラッドの外周や板厚方向の切削加工、ＳＳ４００側へのねじ穴加工や溶接加工を実施したところ、所定の形状へ容易に切削や溶接など加工でき、製品として使用するに問題無いことが示された。以上の結果から、実施例３のクラッドは、耐摩耗性を有し、かつ、高い加工性を有することが確認された。
《実施例４》
　加工性・溶接性に富む第一の合金として、ＪＩＳ　Ｇ　３１０６に定める溶接構造用圧延鋼板である厚み３０ｍｍのＳＭ４９０Ａを用い、第二の合金として、耐摩耗性合金に、ＪＩＳ　Ｇ　４９０２に定める耐食耐熱超合金，ニッケル及びニッケル合金の圧延材である、厚み１０ｍｍのＮＣＦ７１８を用いた。第二の合金と第一の合金の間に所定の間隙を設け硝酸アンモニウムを主成分とする粉末状の爆薬を所定の厚さで配置し、６ｍｍ径の雷管により爆薬を爆発させて爆発圧着を行った。その結果、第二の合金と第一の合金を接合でき、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）の結果、欠陥のない全面接合と判定された。
　次に、爆発圧着して製作したクラッドを、１０００℃で溶体化後、７１８℃と６２０℃で時効処理の熱処理を実施したところ、第二の合金（ＮＣＦ７１８）の表面硬度はＨＲＣ４７以上となり、第一の合金（ＳＭ４９０Ａ）は初期硬度のＨＲＣ０～１を維持していた。
　次に、上記熱処理後のクラッドに対して、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）を実施した結果、欠陥のない全面接合と判定された。また、熱処理後のクラッドの接合面断面に対して、浸透探傷試験（ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１）を実施した結果、クラッドの表面及び断面に指示模様は検出されず、欠陥・剥離の発生が無く全面で接合を維持していた。また、接合界面における波高は、１３０μｍであった。
　次に、当該クラッドからせん断試験の試験サンプルを計４つ切出してせん断試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１）を行った。その結果、表１に示すようにせん断強度の平均値は５１０ＭＰａ程度で、いずれもＳＡ４９０Ａの第一の合金材側での破断となり、十分な接合界面の強度を有していた。
　当該クラッドを製造装置に設置するため、クラッド材の外周や板厚方向の切削加工、ＳＭ４９０Ａ側へのねじ穴加工や溶接加工を実施したところ、所定の形状へ容易に切削や溶接など加工でき、製品として使用するに問題無いことが示された。以上の結果から、実施例４のクラッドは、耐摩耗性を有し、かつ、高い加工性を有することが確認された。
《比較例１》
　基本条件及び爆発圧着条件並びに熱処理条件は実施例１と同一とし、実施例１の製造工程を入れ替えた。すなわち、焼入れ・焼き戻し熱処理後に爆発圧着を実施したところ、第二の合金と第一の合金との接合は達成できたものの、第二の合金である耐摩耗性合金の表面に多数の割れが見られ、製品として使用し得るものではなかった。
《比較例２》
　第一の合金として、ＪＩＳ　Ｇ　４３０４に定める熱間圧延ステンレス鋼板である厚み１０ｍｍのＳＵＳ３０４を用い、第二の合金として、耐摩耗性合金にＪＩＳ　Ｇ　４４０４に定める合金工具鋼材である、厚み５ｍｍのＳＫＤ１１を用いた。第二の合金と第一の合金の間に所定の間隙を設け硝酸アンモニウムを主成分とする粉末状の爆薬を所定の厚さで配置し、６ｍｍ径の雷管により爆薬を爆発させて爆発圧着を行った。その結果、第二の合金と第一の合金を接合でき、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）の結果、欠陥のない全面接合と判定された。
　次に、爆発圧着して製作したクラッドを、１０３０℃で焼入れした後、１８０℃で１回の焼き戻し熱処理を実施したところ、第二の合金（ＳＫＤ１１）の表面硬度はＨＲＣ５９以上となり、第一の合金（ＳＵＳ３０４）は初期硬度より上昇しＨＲＣ２６となった。
　次に、上記熱処理後のクラッドに対して、超音波探傷試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１、底面エコー方式）を実施した結果、欠陥のない全面接合と判定された。また、熱処理後のクラッドの接合面断面に対して、浸透探傷試験（ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩ－１）を実施した結果、クラッドの表面及び断面に指示模様は検出されず、欠陥・剥離の発生が無く全面で接合を維持していた。また、接合界面における波高は、１００μｍであった。
　次に、当該クラッドからせん断試験の試験サンプルを計４つ切出してせん断試験（ＪＩＳ　Ｇ　０６０１）を行った。その結果、表１に示すようにせん断強度の平均値は５５０ＭＰａ程度で、いずれもＳＵＳ３０４の第一の合金側での破断となり、十分な接合界面の強度を有していた。
　当該クラッドを製造装置に設置するため、クラッドの外周や板厚方向の切削加工、ＳＵＳ３０４側へのねじ穴加工や溶接加工を実施したところ、ＳＵＳ３０４自体が高硬度のため加工工数の増大や溶接割れが発生するなど、所定の形状への加工が困難であり、製品として使用し得るものではなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本開示のクラッドは、製造装置向けの混錬機や、破砕機などの押出部材や機器同士の接触を有する部材やピストンをもって往復運動する部材、その他高硬度部材や材料を破砕・運搬する重機や産業機器の部材として利用できる。
１　軟質の鋼材
２　高硬度の鋼材
３　押出器

Claims (9)

  1. 　第一の合金と、前記第一の合金に接合された第二の合金とを含む、２層以上のクラッドであって、前記第二の合金の硬度が前記第一の合金より高く、かつ、前記第一の合金と前記第二の合金の硬度差がＨＲＣ４４以上であり、前記クラッドのＪＩＳ　Ｇ　０６０１のせん断試験を実施した際に前記第一の合金側で破断となる、クラッド。
  2. 　前記クラッドは、ＪＩＳ　Ｇ　０６０１の超音波探傷試験の底面エコー方式で探傷した際に、前記第一の合金と前記第二の合金の接合界面に欠陥が無い、請求項１に記載のクラッド。
  3. 　前記クラッドは、ＡＳＭＥ　ＢＰＶＣ－ＶＩＩＩの浸透探傷試験を実施した際に、前記クラッドの表面に指示模様が無く、前記クラッドの断面に、長さが幅の３倍を超える指示模様が無く、かつ、５ｍｍを超える円形又は楕円の指示模様が無く、かつ、端から端までが１．５ｍｍ以下の間隔でほぼ一直線状に並んだ４個以上の指示模様が無い、請求項１又は２に記載のクラッド。
  4. 　前記第一の合金の硬度がＨＲＣ５以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッド。
  5. 　前記第一の合金と前記第二の合金とが直接接合された、請求項１～４のいずれか一項に記載のクラッド。
  6. 　前記第一の合金と前記第二の合金との接合界面における波高が３０μｍ以上１０００μｍ以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載のクラッド。
  7. 　第一の合金と、第二の合金とを爆発圧着法にて接合することと、
    　接合された前記第二の合金に焼入れ及び焼戻し熱処理を行い、前記第二の合金を硬化させて、前記第二の合金の硬度を前記第一の合金より高く、かつ、前記第一の合金と前記第二の合金の硬度差をＨＲＣ４４以上にすることと、
    を含む、クラッドの製造方法。
  8. 　第一の合金と第二の合金とを爆発圧着法にて接合することと、接合された第二の合金に溶体化及び時効処理の熱処理を行い、第二の合金を硬化させて、第二の合金硬度を前記第一の合金より高く、且つ、前記第一の合金と前記第二の合金の硬度差をＨＲＣ４４以上とすること、を含む、クラッドの製造方法。
  9. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のクラッドの前記第一の合金を、機械的又は冶金的に機器に締結し、前記第二の合金を、摩耗負荷がかかる環境に曝す、クラッドの使用方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07185840A (ja) * 1993-12-28 1995-07-25 Asahi Chem Ind Co Ltd 爆発圧着クラッド材およびその製法
JP2003301237A (ja) * 2002-04-12 2003-10-24 Daido Steel Co Ltd クラッド材およびそれを用いた曲げ型
JP2007054887A (ja) * 2005-07-25 2007-03-08 Ing Shoji Kk 耐熱クラッド鋼板
WO2014178315A1 (ja) * 2013-04-28 2014-11-06 旭化成ケミカルズ株式会社 異材継手

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0772297B2 (ja) 1990-11-14 1995-08-02 住友金属工業株式会社 耐摩耗部材の製造方法
JP2000108246A (ja) 1998-10-09 2000-04-18 Sanyo Special Steel Co Ltd 熱処理を施しても耐衝撃性の高いクラッド材及びその加工部材
US9182196B2 (en) * 2011-01-07 2015-11-10 Ati Properties, Inc. Dual hardness steel article
DE102017208251A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Thyssenkrupp Ag Sicherheitsstahl oder Verschleißsstahl und Verwendung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07185840A (ja) * 1993-12-28 1995-07-25 Asahi Chem Ind Co Ltd 爆発圧着クラッド材およびその製法
JP2003301237A (ja) * 2002-04-12 2003-10-24 Daido Steel Co Ltd クラッド材およびそれを用いた曲げ型
JP2007054887A (ja) * 2005-07-25 2007-03-08 Ing Shoji Kk 耐熱クラッド鋼板
WO2014178315A1 (ja) * 2013-04-28 2014-11-06 旭化成ケミカルズ株式会社 異材継手

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