(57)【要約】【課題】ブローホールの発生を防止することが可能な、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手を提供する。【解決手段】０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼と接合ツールとの間で発生する摩擦熱を制御しながら、高窒素鋼の摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合方法、該摩擦攪拌接合方法を用いて０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼の摩擦攪拌接合継手を製造する工程を有する摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、該摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造されている摩擦攪拌接合継手とする。【選択図】図１
2010046678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼と接合ツールとの間で発生する摩擦熱を制御しながら、前記高窒素鋼の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする、摩擦攪拌接合方法。
【請求項２】
前記接合ツールの形状、前記接合ツールの回転速度、前記接合ツールを介して前記高窒素鋼へと付与される荷重、及び、接合速度からなる群より選択される一又は二以上を少なくとも制御することにより、前記摩擦熱が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項３】
前記接合ツールの前記回転速度が、毎分１００回転以上毎分６００回転以下に制御されることを特徴とする、請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項４】
前記接合速度が、毎分５０ｍｍ以上毎分３００ｍｍ以下に制御されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合方法を用いて、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼の摩擦攪拌接合継手を製造する工程を有することを特徴とする、摩擦攪拌接合継手の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造されていることを特徴とする、摩擦攪拌接合継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手に関するものであり、さらに詳細には、高窒素鋼の摩擦攪拌接合方法、高窒素鋼の摩擦攪拌接合継手、及び、高窒素鋼の摩擦攪拌接合継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高窒素鋼は、優れた機械的特性及び耐食性を有する。高窒素鋼の中でも、特に、高窒素含有オーステナイト系ステンレス鋼は、次世代構造材としての実用が望まれている。しかしながら、高窒素鋼を接合すると、接合時の熱サイクルで、過飽和固溶体の窒素に起因するブローホールやクロムナイトライド（窒化物）等が形成されるため、良好な接合継手が得られにくいという問題がある。かかる問題を解決する接合方法として、摩擦攪拌接合の適用が検討されているが、ブローホールの発生等の問題が指摘されており、成功には至っていないのが現状である。
【０００３】
摩擦攪拌接合に関する技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば、特許文献１には、冷間加工を施して調質したオーステナイト系ステンレス鋼である二つの金属材を４００℃以上５５０℃以下の所定温度に加熱する工程と、この工程によって加熱された金属材の端部を突き合わせて、該端部間に沿って摩擦攪拌接合を行う工程と、を含む摩擦攪拌接合方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６１８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、通常のオーステナイト鋼を対象とした技術であるため、高窒素鋼にただちに適用できるものではない。主な理由は以下の二点である。１）高窒素鋼は、極めて機械的強度が高い。そのため、接合時における接合ツールの損傷を防ぐ必要から、制御条件は厳しく制限される。２）４００℃以上５５０℃付近で所定温度に保持した場合、クロムナイトライドの析出等の悪影響が懸念されるため、特許文献１に開示されている技術は全く適用不可である。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものである。本発明は、ブローホールの発生を防止することが可能な、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、入熱量制御下で高窒素鋼の摩擦攪拌接合を行うことにより、ブローホールの発生を防止できるのみならず、接合部の軟化を防止することが可能になることを知見し、本発明を完成させた。以下、本発明について説明する。
【０００８】
本発明の第一の態様は、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼と接合ツールとの間で発生する摩擦熱を制御しながら、上記高窒素鋼の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする、摩擦攪拌接合方法である。
【０００９】
ここに、本発明において、「高窒素鋼」とは、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、並びに、オーステナイト及びフェライトの二相組織を有する二相ステンレス鋼、を含む概念である。なお、オーステナイト系ステンレス鋼の場合は、０．４質量％以上の窒素を含有するもの、フェライト系ステンレス鋼の場合は、０．０８質量％以上の窒素を含有するものが高窒素鋼に分類される。
【００１０】
また、本発明の第一の態様において、接合ツールの形状、接合ツールの回転速度、接合ツールを介して高窒素鋼へと付与される荷重、及び、接合速度からなる群より選択される一又は二以上を少なくとも制御することにより、上記摩擦熱が制御されることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第一の態様において、接合ツールの回転速度が、毎分１００回転以上毎分６００回転以下に制御されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第一の態様において、接合速度が、毎分５０ｍｍ以上毎分３００ｍｍ以下に制御されることが好ましい。
【００１３】
本発明の第二の態様は、上記本発明の第一の態様にかかる摩擦攪拌接合方法を用いて、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼の摩擦攪拌接合継手を製造する工程を有することを特徴とする、摩擦攪拌接合継手の製造方法である。
【００１４】
本発明の第三の態様は、上記本発明の第二の態様にかかる摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造されていることを特徴とする、摩擦攪拌接合継手である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第一の態様によれば、摩擦熱を制御しながら高窒素鋼の摩擦攪拌接合が行われるので、攪拌部へのブローホールの発生、あるいはクロムナイトライドの析出を防止することが可能な、摩擦攪拌接合方法を提供することができる。
【００１６】
本発明の第二の態様によれば、ブローホールの発生、あるいはクロムナイトライドの析出を防止することにより良好な接合継手を製造することが可能な、摩擦攪拌接合継手の製造方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の第三の態様によれば、ブローホールの発生、あるいはクロムナイトライドの析出が防止された摩擦攪拌接合継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の形態は本発明の例示であり、本発明は図示の形態に限定されるものではない。
【００１９】
１．摩擦攪拌接合方法
図１は、本発明の第一の態様にかかる摩擦攪拌接合方法（以下において、「本発明の摩擦攪拌接合方法」という。）の形態例を概略的に示す図である。図１に示すように、本発明の摩擦攪拌接合方法は、接合ツール１を用いて、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼２、２（以下において、「高窒素鋼２ａ」、「高窒素鋼２ｂ」等という。）を摩擦攪拌接合法により接合する方法である。本発明の摩擦攪拌接合方法では、例えば、端面を突き合わせるように配置した高窒素鋼２ａ、２ｂと接合ツール１とを接触させ、接合ツール１を介して接合ツール１から高窒素鋼２ａ、２ｂへ向けて荷重を付与しながら、所定の回転速度で回転させた接合ツール１を突き合わせ面に沿って移動させる。このようにすると、回転する接合ツール１と高窒素鋼２ａ、２ｂとの間に摩擦熱が発生し、発生した摩擦熱によって高窒素鋼２ａ、２ｂを軟化させることができる。そして、回転している接合ツール１を移動させることにより、高窒素鋼２ａ、２ｂの接合部を材料の塑性流動により一体化させることができ、これによって、高窒素鋼２ａ、２ｂの端面を接合することができる。
【００２０】
このように、摩擦攪拌接合方法では、材料を溶融させずに接合するため、アーク溶接やレーザ溶接等と比較して、ブローホールの発生を抑制することができる。ところが、本発明の摩擦攪拌接合方法は、接合材料として、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼を用いるため、これまでに提案されている摩擦攪拌接合方法をそのまま適用すると、過飽和固溶体の窒素に起因する攪拌部へのブローホールの発生、あるいはクロムナイトライドの析出が懸念される。そこで、本発明の摩擦攪拌接合方法では、接合ツール１と高窒素鋼２ａ、２ｂとの間に発生する入熱量を制御することによって、ブローホールの発生を防止する。本発明の摩擦攪拌接合方法において、入熱量（摩擦熱）の制御は、接合ツール１の形状、接合ツール１の回転速度、接合ツール１を介して高窒素鋼２ａ、２ｂへと付与される荷重、及び、高窒素鋼２ａと高窒素鋼２ｂとを接合する速度（接合速度）からなる群より選択される一又は二以上を少なくとも制御することを通じて行う。ここで、摩擦熱を付与された高窒素鋼２ａ、２ｂの温度が、高窒素鋼２ａ、２ｂの融点以上（例えば、１２００℃以上）になると、気泡（ブローホール）が発生する。そのため、本発明の摩擦攪拌接合方法では、摩擦熱を付与された高窒素鋼２ａ、２ｂの温度の上限が、高窒素鋼２ａ、２ｂの融点未満となり、かつ、入熱により誘発されるクロムナイトライドの析出を回避するために、入熱量が適正となるように制御する。
【００２１】
本発明の摩擦攪拌接合方法において、接合ツールの形状は、摩擦攪拌接合の接合ツールとして一般的な形状であり、かつ、ブローホールを発生させずに高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合可能な形状であれば特に限定されるものではない。本発明の摩擦攪拌接合方法では、接合される高窒素鋼２ａ、２ｂの厚さに応じて、プローブを有する形状（後述する図４参照）、又は、プローブを有しない形状（後述する図３参照）を適宜選択することができる。プローブの効果は定かではないが、接合線の直上において、プローブを有する接合ツールを用いて金属を厚み方向に広範囲で攪拌することにより、界面を集中的に接合することが可能になると考えられる。入熱量制御時にプローブによる攪拌運動は発熱量の促進に寄与してしまうものと考えられるが、入熱量を制御することにより、ブローホールの発生を防止することが可能になる。プローブは、接合ツールの攪拌力を接合材料の深さ方向へと伝播させるためのものであり、高窒素鋼の場合でも、深さ方向への攪拌領域の進展が確認できる。本発明の摩擦攪拌接合方法において、プローブを有しない形状の接合ツールを用いても接合可能な厚さの高窒素鋼２ａ、２ｂを接合する場合には、プローブに相当する穴の発生防止や接合ツールの高寿命化を図る等の観点から、プローブを有しない形状の接合ツールを用いることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の摩擦攪拌接合方法において、接合ツール１の材質は、高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合する際の環境に耐え得るものであれば特に限定されるものではなく、結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）を始めとしたセラミックス材料のほか、公知の高融点金属材料や超硬合金等を用いることができる。ただし、入熱量を低く抑えるという観点からは、超硬合金が有利である。
【００２３】
また、本発明の摩擦攪拌接合方法において、接合ツール１の回転速度は、ブローホールを発生させずに高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合可能な回転速度であれば特に限定されるものではないが、例えば、毎分１００回転以上６００回転以下とすることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の摩擦攪拌接合方法において、接合ツール１を介して高窒素鋼２ａ、２ｂへと付与される荷重は、ブローホールを発生させずに高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合可能な荷重であれば特に限定されるものではない。本発明の摩擦攪拌接合方法で高窒素鋼２ａ、２ｂへと付与される荷重は、例えば、２５００ｋｇ以上５０００ｋｇ以下とすることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の摩擦攪拌接合方法において、高窒素鋼２ａと高窒素鋼２ｂとを接合する速度（接合速度）は、ブローホールを発生させずに高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合可能な速度であれば特に限定されるものではない。本発明の摩擦攪拌接合方法における接合速度は、例えば、毎分５０ｍｍ以上毎分３００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
２．摩擦攪拌接合継手の製造方法及び摩擦攪拌接合継手
図２は、本発明の摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造される摩擦攪拌接合継手３の形態例を概略的に示す図である。図１及び図２を参照しつつ、本発明の摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、本発明の摩擦攪拌接合継手について説明する。
【００２７】
本発明の摩擦攪拌接合継手の製造方法は、図１に示す本発明の摩擦攪拌接合方法によって、摩擦熱を制御しながら高窒素鋼２ａ、２ｂを摩擦攪拌接合することにより、図２に示す形態の摩擦攪拌接合継手３を製造する工程、を有する。上述のように、本発明の摩擦攪拌接合方法によれば、摩擦熱を制御することによって攪拌部へのブローホールの発生及びクロムナイトライドの析出を防止することができるので、本発明の摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造された摩擦攪拌接合継手３の攪拌部３ａには、ブローホールが発生しておらず、クロムナイトライドが析出していない。ブローホールの発生やクロムナイトライドの析出が防止されると、機械的強度の低下や隙間腐食性の劣化等を抑制することが可能になるので、本発明によれば、ブローホールの発生及びクロムナイトライドの析出を防止することにより良好な摩擦攪拌接合継手３を製造することが可能な、摩擦攪拌接合継手の製造方法を提供することができる。そして、当該製造方法によって製造された摩擦攪拌接合継手は、ブローホールの発生及びクロムナイトライドの析出が防止されているので、本発明によれば、ブローホールの発生及びクロムナイトライドの析出が防止された摩擦攪拌接合継手３を提供することができる。
【実施例】
【００２８】
実施例の結果を参照しつつ、本発明についてさらに説明する。
【００２９】
１）供試材及び摩擦攪拌接合
加圧ＥＳＲ法（Pressurized Electro-slag remelting）で作製した１質量％窒素含有オーステナイト系ステンレス鋼を、供試材とした。供試材の組成を、表１に示す。
【００３０】
【表１】
2010046678.tif 000003
【００３１】
供試材の加工前形状は、長さ×幅×厚さ＝２４７ｍｍ×７７ｍｍ×７ｍｍであった。この供試材を切断した後、熱間圧延及び冷間圧延を行うことにより、所定の厚さへと調整した。その後、所定の厚さへと調整された供試材を、ステンレス鋼パックの使用下、１２３０℃×３０ｍｉｎの条件で溶体化処理した。その後、溶体化処理を経た供試材を水冷し、ブラッシングすることによりスケールを完全に除去した。かかる工程を経て、長さ×幅×厚さ＝３００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍ又は２ｍｍの板材を取り出し、摩擦攪拌接合試験に使用した。継手形状は、突き合わせとした。超硬金属（タングステンカーバイド（Ｗ、Ｃ））及びセラミックス材料（窒化珪素（Ｎ、Ｓｉ））からなる接合ツールを使用した。接合ツールの形状は、前者（タングステンカーバイド）はプローブ有、及び、プローブ無しの二種類とした。後者（窒化珪素）はプローブ有の一種類とした。接合ツールと接合部表面の酸化を防止するため、シールドガスにアルゴンガス（流量：２０Ｌ／ｍｉｎ）を使用して摩擦攪拌接合を行った。図３に、プローブ無しの接合ツールを用いて供試材を摩擦攪拌接合する際の接合ツール及び供試材の断面形態を、図４に、プローブ有の接合ツールを用いて供試材を摩擦攪拌接合する際の接合ツール及び供試材の断面形態を、それぞれ示す。また、摩擦攪拌接合条件を、表２に示す。なお、摩擦攪拌接合は図３，４には示されていないが、供試材には裏当て板を配置し、供試材両端は拘束冶具で固定した。
【００３２】
【表２】
2010046678.tif 000004
表２において、条件Ａはプローブ無しの接合ツールを用いる条件に相当する。また、条件Ｂ〜条件Ｄはプローブ有の接合ツールを用いる条件に相当し、表２の「φ６×１．８」及び「φ６×１．９」は、プローブの寸法を示している。表２の条件Ａ〜Ｄは、いずれも、本発明の技術的範囲に含まれている。
【００３３】
２）マクロ観察
図５に、上記条件Ｃにより上記供試材Ｎｏ．２を摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手（実施例）、及び、後述する条件で摩擦攪拌接合することにより得られた摩擦攪拌接合継手（参考例）の写真を示す。図５（ａ）は、実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の表面（接合ツールを介して荷重が付与される側の面。以下同じ。）を示す写真であり、図５（ｂ）は、実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の裏面（上記表面の反対側の面。以下同じ。）を示す写真である。また、図５（ｃ）は、参考例にかかる摩擦攪拌接合継手の表面を示す写真であり、図５（ｄ）は、参考例にかかる摩擦攪拌接合継手の裏面を示す写真である。なお、参考例にかかる摩擦攪拌接合継手を製造する際の条件は、回転速度５００ｒｐｍ、接合速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重２０００ｋｇｆ以下（接合ツールは条件Ｃと同じ）とした。
【００３４】
３）組織観察
上記条件で摩擦攪拌接合することにより製造した摩擦攪拌接合継手を、接合方向を法線方向とする平面で切断した後、エメリー紙（＃１５００まで）を用いた湿式研磨を実施し、次いで、ダイヤモンド研磨剤（粒径１μｍのダイヤモンドペーストまで）を用いたバフ研磨を実施した。その後、王水を用いて切断面をエッチングし、光学顕微鏡を用いて切断面を観察した。図６に、切断面の組織写真を示す。図６（ａ）は、プローブ無しの接合ツール（タングステンカーバイド）を用いた上記条件Ａにより、厚さ１ｍｍの供試材（上記供試材Ｎｏ．１）を摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。また、図６（ｂ）は、プローブ有の接合ツール（タングステンカーバイド）を用いた上記条件Ｂにより、厚さ２ｍｍの供試材（上記供試材Ｎｏ．２）を摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。また、図６（ｃ）は、プローブ有の接合ツール（タングステンカーバイド）を用いた上記条件Ｃにより、厚さ２ｍｍの供試材（上記供試材Ｎｏ．２）を摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。また、図６（ｄ）は、プローブ有の接合ツール（窒化珪素）を用いた上記条件Ｄにより、厚さ２ｍｍの供試材（上記供試材Ｎｏ．２）を摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。
【００３５】
４）硬さ試験
接合界面を中心に、前進側（Advancing Side）から後退側（Retreating Side）にそれぞれ最大２５ｍｍの測定区間を設定して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００３「ビッカース硬さ試験−試験方法」に規定されるビッカース硬さ試験を行い、断面のビッカース硬さを測定した。試験力は４．９Ｎとし、圧子を打ち込む間隔は５００μｍとした。図７に、ビッカース硬さ試験の結果を示す。図７の「条件Ａ」は、図６（ａ）に示される摩擦攪拌接合継手の試験結果であることを意味し、図７の「条件Ｂ」は、図６（ｂ）に示される摩擦攪拌接合継手の試験結果であることを意味し、図７の「条件Ｃ」は、図６（ｃ）に示される摩擦攪拌接合継手の試験結果であることを意味し、図７の「窒化珪素」は、図６（ｄ）に示される摩擦攪拌接合継手の試験結果であることを意味する。
【００３６】
５）窒素測定
母材及び攪拌部の窒素含有量を測定することにより、攪拌部における脱窒の有無を調査した。結果を図８に示す。図８の縦軸は窒素含有量（質量％）である。また、図８の「Ｘ」は母材、図８の「Ｙ」は接合部を意味し、図８の「条件Ｂ」、「条件Ｃ」、及び、「条件Ｄ」は、それぞれ、表２の条件Ｂ、条件Ｃ、及び、条件Ｄにより摩擦攪拌接合して得られた摩擦攪拌接合継手を意味する。また、図８の「受入材」は、摩擦攪拌接合を行っていない供試材を意味する。
【００３７】
６）結果
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、実施例にかかる摩擦攪拌接合継手は完全に接合されていたが、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示されるように、参考例にかかる摩擦攪拌接合継手は、完全な接合にいたらなかった。また、図６（ａ）〜図６（ｄ）より、本発明の摩擦攪拌接合方法を用いて製造した摩擦攪拌接合継手は、いずれの接合条件においても、攪拌部の組織が非常に微細化しており、ブローホールや割れ等の発生は確認されなかった。すなわち、本発明によれば、ブローホールの発生を防止することが可能な、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手を提供可能であることが確認された。また、図６（ｂ）〜図６（ｄ）より、板厚が２ｍｍの高窒素鋼に対しては、プローブ有の接合ツールを用いることにより、攪拌量を増加可能であった。加えて、今回の実施例では、１質量％窒素含有オーステナイト系ステンレス鋼を接合材料として用いた場合に、ブローホールや割れ等が発生しないことを確認した。さらに、図８に示すように、実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の攪拌部の窒素量を測定したところ、母材の窒素含有量及び攪拌部の窒素含有量は同程度であり、実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の攪拌部では脱窒が生じていないことが確認された。１気圧下で高窒素鋼に含有させることが可能な窒素の上限は、１．４質量％であると考えられることから、攪拌部で脱窒が生じない本発明の技術的思想は、１．４質量％以下の窒素が含有される高窒素鋼へと適用可能であると考えられる。一方、上述のように、高窒素鋼に含有される窒素量が増加するにつれて、ブローホールが発生しやすくなると考えられるところ、実施例の結果から、１質量％の窒素が含有されるオーステナイト系ステンレス鋼に本発明を適用することにより、ブローホールや割れ等の発生を防止できることが確認された。したがって、高窒素鋼に含有される窒素量を０．０８質量％にまで低減しても、本発明を適用することにより、ブローホールや割れ等の発生を防止することが可能になると考えられる。すなわち、本発明の技術的思想は、１質量％の窒素を含有するオーステナイト系ステンレス鋼のみならず、０．０８質量％以上１．４質量％以下の窒素を含有する高窒素鋼へ適用可能であると考えられる。
【００３８】
一方、入熱による鋭敏化の影響で、高窒素鋼の摩擦圧接接合部が軟化する現象が、これまでに報告されている。ところが、図７より、本発明によって製造された摩擦攪拌接合継手は、入熱量の違いによって、接合部が硬化する場合（条件Ｂ、Ｃ、及び、窒化珪素）と、硬さが顕著に変化しない場合（条件Ａ）とに分かれ、接合部の軟化は観察されなかった。
接合部の軟化は、クロム窒化物の析出に伴う、元素偏析あるいは鋭敏化を示唆する現象と考えられていることから、本発明接合継手が良好なものであることを裏付ける結果でもある。以上より、本発明によれば、ブローホールの発生防止に加え、さらに、接合部の軟化を防止することが可能な、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手を提供可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の摩擦攪拌接合方法の形態例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の摩擦攪拌接合継手の製造方法によって製造される摩擦攪拌接合継手の形態例を概略的に示す図である。
【図３】プローブ無しの接合ツール及び接合される供試材の断面形態を示す概念図である。
【図４】プローブ有の接合ツール及び接合される供試材の断面形態を示す概念図である。
【図５】摩擦攪拌接合継手の写真を示す図である。図５（ａ）は実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の表面を示す写真である。図５（ｂ）は実施例にかかる摩擦攪拌接合継手の裏面を示す写真である。図５（ｃ）は参考例にかかる摩擦攪拌接合継手の表面を示す写真である。図５（ｄ）は参考例にかかる摩擦攪拌接合継手の裏面を示す写真である。
【図６】切断面の組織写真を示す図である。図６（ａ）はプローブ無しの接合ツール（タングステンカーバイド）を用いて摩擦攪拌接合された摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。図６（ｂ）はプローブ有の接合ツール（タングステンカーバイド）を用いて摩擦攪拌接合された摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。図６（ｃ）はプローブ有の接合ツール（タングステンカーバイド）を用いて摩擦攪拌接合された摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。図６（ｄ）はプローブ有の接合ツール（窒化珪素）を用いて摩擦攪拌接合された摩擦攪拌接合継手の断面組織を示す写真である。
【図７】ビッカース硬さ試験の結果を示す図である。
【図８】窒素測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…接合ツール
２ａ、２ｂ…高窒素鋼
３…摩擦攪拌接合継手
３ａ…攪拌部
【図１】
2010046678.tif 000005
【図２】
2010046678.tif 000006
【図３】
2010046678.tif 000007
【図４】
2010046678.tif 000008
【図５】
2010046678.tif 000009
【図６】
2010046678.tif 000010
【図７】
2010046678.tif 000011
【図８】
2010046678.tif 000012