本發(fā)明涉及在擴(kuò)散接合的成型品中使用的多相系不銹鋼材料。
背景技術(shù)：
擴(kuò)散接合是不銹鋼材料彼此的接合方法之一。通過(guò)擴(kuò)散接合而組裝的不銹鋼擴(kuò)散接合產(chǎn)品被應(yīng)用于熱交換器、機(jī)械部件、燃料電池部件、家電產(chǎn)品部件、設(shè)備部件、裝飾品構(gòu)成部材、建材等各種用途。擴(kuò)散接合方法中，有將插入材插入接合界面，通過(guò)固相擴(kuò)散或液相擴(kuò)散進(jìn)行接合的“插入材插入法”，以及使雙方的不銹鋼材料的表面彼此直接接觸而進(jìn)行擴(kuò)散接合的“直接法”。
上述插入材插入法在能夠比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)確實(shí)的擴(kuò)散接合的方面上是有利的。然而，在因使用插入材而導(dǎo)致成本增加，由于接合部分由與母材不同種類(lèi)的金屬形成因此有時(shí)耐蝕性降低，從這方面考慮，該方法與直接法相比是不利的。
另一方面，上述直接法與插入材插入法相比，一般而言，難以得到充分的接合強(qiáng)度。然而，由于該直接法包括能夠降低制造成本這方面而變得有利的可能性，因此研究了各種方法。
例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下的技術(shù)：通過(guò)將不銹鋼中的s量設(shè)為0.01重量％以下并且在預(yù)定溫度的非氧化性氣氛中擴(kuò)散接合，從而避免了材料的變形而提高了不銹鋼材料的擴(kuò)散接合性。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了使用通過(guò)酸洗處理對(duì)表面賦予了凹凸的不銹鋼箔材的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了將抑制了al含量的不銹鋼用作被接合材以使得在擴(kuò)散接合時(shí)難以生成成為擴(kuò)散接合的阻礙原因的氧化鋁皮膜的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了使用通過(guò)冷加工而賦予了變形的不銹鋼箔來(lái)促進(jìn)擴(kuò)散的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)5、6中記載了優(yōu)化了成分組成的直接擴(kuò)散接合用的鐵素體系不銹鋼。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)昭62-199277號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平2-261548號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平7-213918號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平9-279310號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)平9-99218號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2000-303150號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)7:日本特開(kāi)2013-103271號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)8:日本特開(kāi)2013-173181號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)9:日本特開(kāi)2013-204149號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)10:日本特開(kāi)2013-204150號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的課題
通過(guò)上述的接合技術(shù)等，采用直接法也可以實(shí)施不銹鋼材料的擴(kuò)散接合。然而，在工業(yè)上，直接法還不至于被定性為不銹鋼材料的擴(kuò)散接合方法的主流。其主要原因在于，難以兼顧如下兩個(gè)課題：確保接合強(qiáng)度、密合性等在接合部的可靠性以及抑制接合裝置、接合時(shí)間等制造上的負(fù)荷。根據(jù)以往的技術(shù)見(jiàn)解，為了使得用直接法制造的接合部確保充分的可靠性，需要采用將接合溫度設(shè)為超過(guò)1100℃的高溫的工序或者通過(guò)熱壓、hip等賦予高的面壓的工序等制造負(fù)荷大的工序，無(wú)法避免其帶來(lái)的成本增加。目前，如果試圖利用直接法以與通常的插入材插入法同等的作業(yè)負(fù)荷來(lái)實(shí)施不銹鋼材料的擴(kuò)散接合，則難以充分確保接合部的可靠性。
因此，提出了如下的制造方法，即，在擴(kuò)散接合時(shí)，通過(guò)利用鐵素體相向奧氏體相相變時(shí)的驅(qū)動(dòng)力(專(zhuān)利文獻(xiàn)7)、利用晶粒生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力(專(zhuān)利文獻(xiàn)8)，從而無(wú)需賦予特別的高溫加熱、高面壓而能夠以與插入材插入法同等的作業(yè)負(fù)荷實(shí)施的、利用直接法的擴(kuò)散接合品的制造方法。此外，提出了盡量減少供擴(kuò)散接合用的不銹鋼材料的表面氧化物來(lái)提高擴(kuò)散接合性的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)9、10)。對(duì)于這些方法，為了確保良好的接合性，需要限制所使用的不銹鋼材料的接合前表面粗糙度。因此，對(duì)于用于擴(kuò)散接合產(chǎn)品的不銹鋼材料，要求進(jìn)一步提高接合性。
本發(fā)明的目的在于，提供一種不受表面粗糙度的程度的影響且進(jìn)一步提高了擴(kuò)散接合性的、適合擴(kuò)散接合成型品的不銹鋼材料。
用于解決課題的方案
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，對(duì)于具有由鐵素體相、馬氏體相、奧氏體相中的至少2種以上構(gòu)成的多相組織的多相系不銹鋼材料，通過(guò)控制擴(kuò)散接合前的平均晶體粒徑、γmax量、蠕變伸長(zhǎng)率，從而能夠不受鋼材的表面粗糙度的影響而得到良好的擴(kuò)散接合性，制成擴(kuò)散接合用不銹鋼材料而完成了本發(fā)明。具體而言，本發(fā)明提供以下方案。
(1)本發(fā)明為一種擴(kuò)散接合用不銹鋼材料，其是擴(kuò)散接合前的金屬組織具有由鐵素體相、馬氏體相或奧氏體相的至少2種以上構(gòu)成的多相組織的多相系不銹鋼材料，上述多相組織的平均晶體粒徑為20μm以下，由下述(a)式表示的γmax為10～90，將1.0mpa的負(fù)荷以1000℃施加0.5h時(shí)的蠕變伸長(zhǎng)率為0.2％以上。
γmax＝420c-11.5si+7mn+23ni-11.5cr-12mo+9cu-49ti-47nb-52al+470n+189…(a)式
其中，上述(a)式中的元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。
(2)本發(fā)明為上述(1)所述的擴(kuò)散接合用不銹鋼材料，上述不銹鋼材料以質(zhì)量％計(jì)包含c：0.2％以下、si：1.0％以下、mn：3.0％以下、p：0.05％以下、s：0.03％以下、ni：10.0％以下、cr：10.0～30.0％、n：0.3％以下、ti：0.15％以下、al：0.15％以下，余部包含fe和不可避免的雜質(zhì)，ti和al的合計(jì)量為0.15％以下。
(3)本發(fā)明為上述(1)或上述(2)所述的擴(kuò)散接合用不銹鋼材料，上述不銹鋼材料進(jìn)一步以質(zhì)量％計(jì)包含nb：4.0％以下、mo：0.01～4.0％、cu：0.01～3.0％、v：0.03～0.15％的1種或2種以上。
(4)本發(fā)明為上述(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的擴(kuò)散接合用不銹鋼材料，上述不銹鋼材料進(jìn)一步以質(zhì)量％計(jì)包含b：0.0003～0.01％。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，具有由鐵素體相、馬氏體相、奧氏體相中的至少2種以上構(gòu)成的多相組織的多相系不銹鋼以最優(yōu)的范圍具備擴(kuò)散接合前的平均晶體粒徑和γmax、在接合溫度下的蠕變伸長(zhǎng)率，從而可以提供具有優(yōu)異擴(kuò)散接合性的不銹鋼材料，因此可以提供呈現(xiàn)良好接合界面的擴(kuò)散接合成型品。進(jìn)一步，通過(guò)控制ti和al的合計(jì)含量，從而能夠得到擴(kuò)散接合性得以提高的擴(kuò)散接合成型品。
附圖說(shuō)明
圖1為表示在接合性試驗(yàn)中使用的測(cè)定試驗(yàn)體的圖。
具體實(shí)施方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明不限于該說(shuō)明。
對(duì)于不銹鋼材料的利用直接法的擴(kuò)散接合，根據(jù)以往的方法，認(rèn)為通過(guò)平行地進(jìn)行如下3種過(guò)程來(lái)完成，即(i)接合面的凹凸發(fā)生變形而密合，接合部位的接合面積增大的過(guò)程、(ii)接合前鋼材的表面氧化物皮膜在密合的部位消失的過(guò)程、(iii)作為未接合部的空隙內(nèi)的殘留氣體與母材反應(yīng)的過(guò)程。
在過(guò)去，發(fā)明人等關(guān)注于上述(ii)的過(guò)程，限制母材成分、鈍化皮膜中所含的成分、接合面的表面粗糙度，為了避免在工業(yè)上成為障礙的生產(chǎn)性的降低而進(jìn)行研究。然而，即使控制了上述(ii)的工序，有時(shí)也難以確保工業(yè)上穩(wěn)定的接合性，還考慮到上述(i)的工序，關(guān)于用于得到穩(wěn)定的接合性的鋼材進(jìn)行了很多研究。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)供擴(kuò)散接合用的不銹鋼為具有多相組織的多相系不銹鋼時(shí)，使擴(kuò)散接合前的晶體粒徑微細(xì)的方法極其有效。
1.多相組織
一般而言，不銹鋼可根據(jù)在常溫下的金屬組織而分類(lèi)為奧氏體系不銹鋼、鐵素體系不銹鋼、馬氏體系不銹鋼等。本發(fā)明的“多相組織”是具有由鐵素體相、馬氏體相、奧氏體相中的至少2種以上構(gòu)成的金屬組織的組織。本發(fā)明的“多相系不銹鋼材料”是具有這樣的多相組織的鋼材，指在接合溫度域成為奧氏體+鐵素體雙相組織的鋼。這樣的雙相系的不銹鋼中，有時(shí)包含被分類(lèi)為鐵素體系不銹鋼、馬氏體系不銹鋼的不銹鋼。
在本發(fā)明中，為了在低溫及低面壓下實(shí)現(xiàn)利用直接法的擴(kuò)散接合，作為供擴(kuò)散接合用的不銹鋼材料，使用具有由鐵素體相、馬氏體相、奧氏體相中的至少2種以上構(gòu)成的多相組織的多相系不銹鋼。在進(jìn)行擴(kuò)散接合的溫度域，該不銹鋼的鐵素體相以及馬氏體相的一部分相變?yōu)閵W氏體相，成為奧氏體相+鐵素體相的雙相組織。該雙相組織中的彼此的相抑制在高溫下發(fā)生的晶粒生長(zhǎng)，從而可以維持微細(xì)的組織，容易產(chǎn)生可推測(cè)引起晶界滑移的蠕變變形。其結(jié)果是，在接合面的凹凸部促進(jìn)容易的變形，接合部位的接合面積增大，從而能夠在低溫及低面壓下實(shí)現(xiàn)利用直接法的擴(kuò)散接合。
本發(fā)明的多相系不銹鋼材料可用于進(jìn)行直接接觸并通過(guò)擴(kuò)散接合進(jìn)行一體化的不銹鋼材料的雙方或者其一方。作為進(jìn)行一體化的配合件，除了可以適用本發(fā)明的不銹鋼材料以外，還可以適用除此之外的雙相系鋼種、在擴(kuò)散接合的加熱溫度域成為奧氏體單相的奧氏體系鋼種、成為鐵素體單相的鐵素體系鋼種等。
2.成分組成
在本發(fā)明中成為適用對(duì)象的多相系不銹鋼，從擴(kuò)散接合性的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)于ti、al以外的成分元素?zé)o需特別限制，可根據(jù)需要采用各種成分組成。然而，由于本發(fā)明在進(jìn)行擴(kuò)散接合的溫度域以?shī)W氏體+鐵素體雙相組織為對(duì)象，因此需要采用由下述(a)式表示的γmax滿足10～90的成分組成的鋼。作為具體的成分組成范圍，可例示以下的范圍。
以質(zhì)量％計(jì)，包含c：0.2％以下、si：1.0％以下、mn：3.0％以下、p：0.05％以下、s：0.03％以下、ni：10.0％以下、cr：10.0～30.0％、n：0.3％以下、ti：0.15％以下、al：0.15％以下，余部包含fe和不可避免的雜質(zhì)，ti和al的合計(jì)量為0.15％以下。
進(jìn)一步可以以質(zhì)量％計(jì)包含nb：4.0％以下、mo：0.01～4.0％、cu：0.01～3.0％、v：0.03～0.15％中的1種或2種以上。進(jìn)一步可以以質(zhì)量％計(jì)包含b：0.0003～0.01％。
以下，對(duì)不銹鋼材料中所含的成分進(jìn)行說(shuō)明。
c通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度、硬度。另一方面，如果c含量變多，則會(huì)降低鋼的加工性和韌性，因此c含量?jī)?yōu)選為0.2質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.08質(zhì)量％以下。
si是用于鋼脫氧的元素。另一方面，如果si含量過(guò)多，則會(huì)降低鋼的韌性和加工性。此外，形成堅(jiān)固的表面氧化膜而阻礙擴(kuò)散接合性。因此，si含量?jī)?yōu)選為1.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.6質(zhì)量％以下。
mn是提高高溫氧化特性的元素。另一方面，如果mn含量過(guò)多，則會(huì)使鋼加工硬化，降低鋼的冷加工性。因此，mn含量?jī)?yōu)選為3.0質(zhì)量％以下。
p是不可避免的雜質(zhì)，其在提高晶界腐蝕性的同時(shí)導(dǎo)致鋼的韌性降低。因此，p含量?jī)?yōu)選為0.05質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.03質(zhì)量％以下。
s是不可避免的雜質(zhì)，降低鋼的熱加工性。因此，s含量?jī)?yōu)選為0.03質(zhì)量％以下。
ni是奧氏體生成元素，此外，具有提高還原性酸環(huán)境中的鋼的耐蝕性的作用。另一方面，如果ni含量過(guò)多，則奧氏體相會(huì)穩(wěn)定，無(wú)法抑制鐵素體晶體的生長(zhǎng)，因而形成穩(wěn)定的奧氏體單相而抑制鐵素體晶體的生長(zhǎng)。因此，ni含量?jī)?yōu)選為10.0％以下。
cr是形成鈍化被膜而賦予耐蝕性的元素。在cr含量小于30.0質(zhì)量％的情況下，賦予耐蝕性的效果不充分。如果超過(guò)10.0質(zhì)量％，則加工性降低。因此，cr含量?jī)?yōu)選為10.0～30.0質(zhì)量％。
n是不可避免的雜質(zhì)，由于使冷加工性劣化，因此優(yōu)選為0.3質(zhì)量％以下。
ti具有固定c、n的作用，因此是在改善耐蝕性、加工性方面有效的元素。al多作為脫氧劑來(lái)添加。另一方面，由于ti和al為易氧化性元素，因此鋼材表面的氧化皮膜中所含的ti氧化物、al氧化物在真空擴(kuò)散接合的熱處理中不易被還原。因此，如果這些ti氧化物、al氧化物多，則在擴(kuò)散接合時(shí)有時(shí)會(huì)妨礙上述(ii)的過(guò)程的進(jìn)行，因此ti含量為0.15質(zhì)量％以下，al含量?jī)?yōu)選為0.15質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.05質(zhì)量％。并且，ti和al的合計(jì)含量?jī)?yōu)選為0.15質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.05質(zhì)量％以下。
nb是形成碳化物或碳氮化物，并使鋼的晶粒微細(xì)化而賦予提高韌性的效果的元素。另一方面，如果nb含量過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致鋼的加工性降低，因此nb含量?jī)?yōu)選為4.0質(zhì)量％以下。
mo是具有不降低強(qiáng)度而提高耐蝕性的作用的元素。如果mo含量過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致鋼的加工性降低，因此mo含量?jī)?yōu)選為0.01～4.0質(zhì)量％。
cu對(duì)于提高耐蝕性有效，此外，是具有生成鐵素體相的作用的元素。另一方面，如果cu含量過(guò)多，則鋼的加工性降低，因此cu含量?jī)?yōu)選為0.01～3.0質(zhì)量％。
v是通過(guò)將固溶c作為碳化物固定從而有助于提高鋼的加工性、韌性的元素。另一方面，如果含有過(guò)剩的v元素，則會(huì)導(dǎo)致制造性降低，因此v含量?jī)?yōu)選為0.03～0.15％。
b是通過(guò)固定n從而有助于改善耐蝕性、加工性的元素。另一方面，如果含有過(guò)剩的b元素，則會(huì)導(dǎo)致鋼的熱加工性降低，因此b含量?jī)?yōu)選為0.0003～0.01％。
作為具有上述化學(xué)組成的多相系不銹鋼，尤其可以適用由下述(a)式表示的γmax為10～90的鋼。
γmax＝420c-11.5si+7mn+23ni-11.5cr-12mo+9cu-49ti-47nb-52al+470n+189…(a)式
其中，上述(a)式中，c、si等元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。
γmax是表示在加熱保持于1100℃左右時(shí)生成的奧氏體相的量(體積％)的指標(biāo)。γmax為100以上時(shí)，可認(rèn)為是奧氏體單相的鋼種。γmax為0以下時(shí)，可認(rèn)為是鐵素體單相的鋼種。
對(duì)于本發(fā)明的多相系不銹鋼，當(dāng)γmax為10～90時(shí)，在進(jìn)行擴(kuò)散接合的溫度域就成為奧氏體+鐵素體雙相，該雙相相互抑制在高溫下的晶粒生長(zhǎng)，因此對(duì)于得到微細(xì)結(jié)晶組織是有效的。如果γmax為50～80則更加優(yōu)選。
3.接合前的平均晶體粒徑
本發(fā)明的多相系不銹鋼越是細(xì)粒組織，越能夠迅速地進(jìn)行上述(i)的過(guò)程。因此，接合前的平均晶體粒徑優(yōu)選為20μm以下，更優(yōu)選為10μm以下。
4.表面粗糙度
具有本發(fā)明的微細(xì)晶粒的多相系不銹鋼，由于迅速地進(jìn)行上述(i)的過(guò)程，因此，上述(ii)過(guò)程所造成的影響小，接合性根據(jù)表面粗糙度ra的程度而受到約束的可能性低。但是，如果供擴(kuò)散接合用的不銹鋼材料的表面粗糙度變大，則有上述(ii)的過(guò)程中的氧化皮膜的消失變慢的傾向。因此，不銹鋼材料的表面優(yōu)選為平滑，作為表面粗糙度ra，優(yōu)選為0.3μm以下。
5.擴(kuò)散接合產(chǎn)品的制造方法
對(duì)于本發(fā)明的不銹鋼材料，通過(guò)利用直接法進(jìn)行真空擴(kuò)散接合，能夠得到接合性良好的擴(kuò)散接合品。作為具體的擴(kuò)散接合處理，例如，通過(guò)在以接觸面壓0.1～1.0mpa直接接觸的狀態(tài)下，在壓力1.0×10-2pa以下、優(yōu)選在1.0×10-3pa以下、露點(diǎn)-40℃以下的爐內(nèi)加熱保持于900～1100℃，從而能夠進(jìn)行擴(kuò)散接合。保持時(shí)間可以在0.5～3h的范圍進(jìn)行調(diào)整。
實(shí)施例
以下，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明不限于以下實(shí)施例，可以在發(fā)明要旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變更來(lái)實(shí)施。
對(duì)于具有表1所示化學(xué)組成的不銹鋼，用30kg的真空熔融來(lái)熔制，將所得到的鋼塊鍛造成30mm厚的板后，在1230℃進(jìn)行2h的熱軋，得到3.0mm厚的熱軋板。接著，進(jìn)行退火、酸洗、冷軋，得到1.0mm厚的冷軋板。然后對(duì)該冷軋板實(shí)施后述的退火處理，制造冷軋退火板，將其作為試驗(yàn)材料。
表1
表1中示出多種鋼材。fm-1鋼～fm-4鋼是擴(kuò)散接合前的金屬組織為鐵素體+馬氏體的雙相鋼(α+m相)。fa-1鋼和fa-2鋼是擴(kuò)散接合前的金屬組織為鐵素體+奧氏體的雙相鋼(α+γ相)。f-1鋼是擴(kuò)散接合前的金屬組織為鐵素體的單相鋼(α相)。a-1鋼是擴(kuò)散接合前的金屬組織為奧氏體的單相鋼(γ相)。m-1鋼是擴(kuò)散接合前的金屬組織為馬氏體的單相鋼(m相)。
對(duì)于各鋼板，通過(guò)使冷軋后的退火溫度在900℃～1200℃之間變化，從而得到平均晶體粒徑不同的試驗(yàn)材料。此外，為了調(diào)查表面粗糙度的影響，通過(guò)使用一部分鋼板，變更冷軋退火板的精加工處理，從而得到表面粗糙度ra不同的試驗(yàn)材料。
1)平均晶體粒徑
鋼板的擴(kuò)散接合前的平均晶體粒徑(μm)如下所示通過(guò)求積法來(lái)測(cè)定。在連續(xù)的1mm2以上觀察與冷軋方向平行的板厚截面的金屬組織，使用求積法算出單位面積內(nèi)所包含的晶粒的個(gè)數(shù)。并且，求出每一個(gè)晶粒的平均面積，算出它的1/2次方值，使用該值作為平均晶體粒徑。
2)表面粗糙度
對(duì)于表面粗糙度ra(μm)，使用表面粗糙度測(cè)定裝置(東京精密公司制，surfcom2900dx)，測(cè)定相對(duì)于軋制方向?yàn)橹苯欠较虻谋砻娲植诙萺a。
3)蠕變伸長(zhǎng)率
蠕變伸長(zhǎng)率按照如下所示的方法測(cè)定。從各鋼板切出jis13b試驗(yàn)片，在一方的握持部中央開(kāi)
4)接合性試驗(yàn)
從各鋼板切出20mm×20mm的平板試驗(yàn)片，按照以下方法進(jìn)行擴(kuò)散接合。使相同鋼材的2張?jiān)囼?yàn)片處于以表面彼此相互接觸的方式層疊的狀態(tài)。使用具有砝碼的夾具，將對(duì)這2張?jiān)囼?yàn)片的接觸表面賦予的面壓調(diào)整為0.1mpa。以下，將層疊的平板試驗(yàn)片稱(chēng)為“鋼材”。將該鋼材層疊的狀態(tài)稱(chēng)為“層疊體”。接著，將夾具和層疊體插入真空爐，抽真空而使其成為壓力1.0×10-3～1.0×10-4pa的初始真空度，然后經(jīng)約1h升溫至1000℃，在該溫度保持2h。然后，移至冷卻室，進(jìn)行冷卻。該冷卻中，將上述真空度維持直至900℃，然后，導(dǎo)入ar氣，在90kpa的ar氣氣氛中冷卻至約100℃以下。對(duì)于結(jié)束了上述熱處理的層疊體，使用超聲波厚度計(jì)(奧林巴斯公司制，model35dl)，如圖1所示，對(duì)于在20mm×20mm的層疊體表面上按照3mm間隔設(shè)置的49處測(cè)定點(diǎn)，進(jìn)行厚度測(cè)定。探針徑為1.5mm。某一測(cè)定點(diǎn)的板厚測(cè)定值表示2張鋼材的合計(jì)板厚的情況下，可認(rèn)為在與該測(cè)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩張鋼材的界面位置，兩張鋼材因原子的擴(kuò)散而一體化。另一方面，板厚測(cè)定值與兩張鋼材的合計(jì)板厚不同的情況下，可認(rèn)為在與該測(cè)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩張鋼材的界面位置存在未接合部(缺陷)。對(duì)于加熱處理后的層疊體的截面組織與通過(guò)該測(cè)定方法得到的測(cè)定結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果確認(rèn)到，利用測(cè)定結(jié)果為兩張鋼材的合計(jì)板厚的測(cè)定點(diǎn)數(shù)除以測(cè)定總數(shù)49得到的值(以下將其稱(chēng)為“接合率”。)，能夠精度良好地評(píng)價(jià)接合部分在接觸面積中所占的面積率。因此，按照以下評(píng)價(jià)基準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)擴(kuò)散接合性。
a：接合率100％(優(yōu)秀)
b：接合率90～99％(良好)
c：接合率60～89％(稍微良好)
d：接合率0～59％(不良)
各種研究的結(jié)果，對(duì)于評(píng)價(jià)a和b，可充分確保擴(kuò)散接合部的強(qiáng)度，且兩個(gè)構(gòu)件之間的密封性(不產(chǎn)生氣體經(jīng)由連通的缺陷而泄漏的性質(zhì))也良好，因此將評(píng)價(jià)a和b判定為合格。
表2中示出各鋼的冷軋退火后的平均晶體粒徑以及γmax、表面粗糙度、蠕變伸長(zhǎng)率、接合性評(píng)價(jià)結(jié)果。
表2
如表2所示，本發(fā)明例1～6的接合率為90％以上，即使在1000℃這樣比較低的溫度且在0.1mpa這樣的低面壓，也顯示了良好的擴(kuò)散接合性。此外，本發(fā)明例1～6無(wú)論表面粗糙度ra的程度如何，都顯示了良好的擴(kuò)散接合性，未見(jiàn)表面粗糙度所帶來(lái)的影響。具備本發(fā)明的構(gòu)成的多相系不銹鋼材料即使表面粗糙度增加，擴(kuò)散接合性也不降低，由此可見(jiàn)，其擴(kuò)散接合性不受鋼材表面性狀的約束。
相對(duì)于此，比較例1～10的平均晶體粒徑、γmax、蠕變伸長(zhǎng)率超出了本發(fā)明的范圍，因此在雙相高溫域的接合面的凹凸部的變形小，接合部位的接合面積沒(méi)有增加。因此，大多情況下接合率小于80％，為稍微不良或不良。
此外，對(duì)于比較例5～7的鐵素體單相鋼、比較例8～9的奧氏體單相鋼，基于與表面粗糙度ra對(duì)應(yīng)的接合率的變化，表面粗糙度極小的比較例7和比較例9顯示了90％以上的接合率。而另一方面，除此之外的比較例的表面粗糙度大，接合率降低。由此可見(jiàn)，對(duì)于單相系的鋼，如果表面粗糙度大則接合率不良，其擴(kuò)散接合性受到表面粗糙度的約束。