(57)【要約】  本願は、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品とを、拡散溶接によって、結合するプロセスであって、それぞれの部品は、結合される表面を含み、そのプロセスにおいて、中間材料は、結合される表面の間に配され、その後、二つの部品を結合するために拡散溶接が実施され、得られたアセンブリは冷却されるプロセスに関するものであり、中間材料は、オーステナイト微細構造を有し、且つ２質量％から２５質量％のモリブデンを含む、ニッケル、並びに、任意で、鉄及び／又はコバルトのマトリックスを備えた合金であることを特徴とする。また、本願は、当該プロセスを用いて得られたアセンブリに関するものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品とを拡散溶接によって結合するためのプロセスであって、部品のそれぞれが、結合される表面を含み、そのプロセスにおいて、中間材料は、結合される表面の間に配され、その後、拡散溶接が実施されて二つの部品を結合し、得られたアセンブリは冷却され、
中間材料は、ニッケルから、並びに、任意で鉄及び／又はコバルトから作製されるマトリックスを備える合金であり、拡散溶接温度でオーステナイト微細構造を有し、合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えた以下の構成要素を、不可避な不純物とは別に、含むことを特徴とするプロセス：
−ニッケル（Ｎｉ）：５から９０、好ましくは３５から７５；
−コバルト（Ｃｏ）：０から５０、好ましくは０から２０；
−鉄（Ｆｅ）：０から９３、好ましくは２３から６３；
−モリブデン：２から２５、好ましくは４から１６；
−炭素：０．１０未満、好ましくは０．０５未満；
−クロム：１０未満、好ましくは５未満、より好ましくは１未満；
−オーステナイト合金において一般的に用いられる合金要素であって、それらのそれぞれに関して：２未満、好ましくは１未満、より好ましくは０．５未満。
【請求項２】
中間材料の合金が、合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えた、オーステナイト合金において一般的に用いられる以下の合金元素の内の一以上を含む、請求項１に記載のプロセス：
−マンガン（Ｍｎ）：２未満；
−シリコン（Ｓｉ）：１未満；
−カルシウム（Ｃａ）：０．５未満、好ましくは０．１未満；
−アルミニウム（Ａｌ）：１未満、好ましくは０．５未満。
【請求項３】
中間材料の合金が、合金の全質量に対して質量％として：
−ニッケル：３５から５５、例えば４５．３；
−コバルト：０から１８、例えば９．９７；
−モリブデン：４から８、例えば５．１９；
−及び、鉄、及び不可避の不純物である残りのもの、
から成る、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
中間材料が、例えば０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを備えたシートの、又はプレートの形状で、又は、例えば０．３ｍｍから１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍから５ｍｍの厚さを備えた粉末の、好ましくは粉末の層の形状で、組み立てられる表面の間に配される、請求項１から３の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
中間材料が、組み立てられる表面の内の少なくとも一つの上に、例えば厚さ０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを備えたコーティングの形状で堆積される、請求項１から３の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
中間材料が、粉末の熱スプレーコーティング、ワイヤー溶融、化学析出又は電解析出、及び真空蒸着から選択されるプロセスによって堆積される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールが、０．０８質量％超の炭素、及び１５質量％未満の炭化物形成元素を含み、且つ、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金又はスチールが、０．０８質量％以下の炭素、及び１５質量％以上の炭化物形成元素を含む、請求項１から６の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
炭化物形成元素が、元素の周期表の列ＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢにおける元素から選択される、請求項１から７の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールが、工業用スチール等のカーボンスチールグレードから、又は、圧力装置若しくは工具スチールのためのスチール等の低合金スチールグレードから選択され；且つ、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金又はスチールが、300シリーズのオーステナイトステンレススチール、及び合金800等のステンレススチールから、又はニッケル合金から選択される、請求項１から８の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
組み立てられる二つの部品の内の少なくとも一つが、粉末の形状である、請求項１から９の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
拡散溶接が、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）によって実施される、請求項１から１０の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
拡散溶接が、一軸圧縮によって実施される、請求項１から１０の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
得られるアセンブリが、一以上の熱処理をさらに受ける、請求項１から１２の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか一項に記載のプロセスによって得られるアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い炭素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量を有するスチール又はニッケル合金から作製される部品と、を拡散溶接によって結合するためのプロセスに関する。
【０００２】
より正確には、本発明は、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金から作製される部品と、を拡散溶接によって結合するためのプロセスに取り組み、中間材料は部品の間に配される。
【０００３】
また、本発明は、そうして得られたアセンブリに関する。
【０００４】
本発明の技術分野は、一般的には拡散溶接として、特に、それらの間で炭素が拡散できる異なる金属合金から作製される二つの部品の拡散溶接として、定義され得る。
【背景技術】
【０００５】
一方に、高い炭素含有量、及び低い総炭化物形成元素含有量を有するスチールと、他方に、高い炭化物形成元素含有量、及び低い炭素含有量を有するスチール又はニッケル合金との間で、中間材料無しで拡散溶接する間に、不十分な結合部が得られることが知られている。
【０００６】
実際は、第一材料から第二材料への炭素の拡散は、第二材料を脆くし、第一材料を弱くする浸炭を引き起こす。
【０００７】
図１は、低合金スチール１６ＭＮＤ５（Ｆｅ−０．１７％Ｃ−１．３１％Ｍｎ−０．１８％Ｃｒ−０．７４％Ｎｉ−０．５％Ｍｏ）（図１の右）と、オーステナイト３１６ＬＮステンレススチール（Ｆｅ−０．０２２％Ｃ−１７．５％Ｃｒ−１２．２％Ｎｉ−２．４％Ｍｏ−０．０７％Ｎ）（図１の左）と、の間での、拡散溶接されたアセンブリの微細構造を示す（本明細書では全ての組成は、質量％で与えられることが特定されるべきである）［１］。
【０００８】
低合金スチールと、マルテンサイトステンレススチールとの間の界面は、図１において白色の矢印によって示される。
【０００９】
低合金スチールの脱炭は、白いフェライト粒子の出現として明確に示される。オーステナイトステンレススチールの浸炭は、図１における黒色の矢印によって示される炭化物の出現によって明確に示される。
【００１０】
図２は、このアセンブリを横切る炭素濃度の変動を示す。この図において、浸炭／脱炭現象が明確に示される。
【００１１】
同様のタイプの微細構造は、カーボンスチールＳ４５Ｃ（Ｆｅ−０．４７％Ｃ）と、オーステナイトステンレススチールＳＵＳ３０４（Ｆｅ−０．０５％Ｃ−１８．５％Ｃｒ−８．１％Ｎｉ）との間の拡散溶接の場合においてＥｎｊｏによって得られ［２］、同様に、低合金スチールＡＩＳＩ  ４１４０  （Ｆｅ−０．４２％Ｃ−０．７２％Ｍｎ−０．８７％Ｃｒ−０．１９％Ｍｏ）と、二相のステンレススチール（Ｆｅ−０．０２４％Ｃ−２４．５％Ｃｒ−４．２３％Ｎｉ−０．８３％Ｍｏ）又はオーステナイトスチール３０４  （Ｆｅ−０．０５２％Ｃ−１９．２％Ｃｒ−８．５％Ｎｉ）のいずれかと、の間で拡散溶接されたアセンブリの場合においてＫｕｒｔによって得られる［３］。
【００１２】
拡散溶接されたアセンブリ界面の脆性を評価するために、使用が、Ｖ型の又はＵ型の切り欠きが界面に面して配される、シャルピー試験片を用いて、大気の温度で実施された切り欠き衝撃試験から作製された。
【００１３】
実際は、機械的試験は、従来の引張試験よりも、界面の脆性に非常に敏感である。文献［１］におけるアセンブリの衝撃強度値は、約７０Ｊであり、それに対して、オーステナイトステンレススチールに関しては３１０Ｊであり、低合金スチールに関しては２１４Ｊである。
【００１４】
従って、浸炭／脱炭効果の結果として、アセンブリは、その構成材料よりも明らかに低い強度である。文献［１］のそれに非常に近い、低合金スチールＡ５０８  （Ｆｅ−０．１９％Ｃ−１．５２％Ｍｎ−０．１８％Ｃｒ−０．５５％Ｎｉ−０．４９％Ｍｏ）と、オーステナイト３１６Ｌ  ステンレススチール  （Ｆｅ−０．０３％Ｃ−１８．０％Ｃｒ−１２．０％Ｎｉ−２．５２％Ｍｏ）との間で拡散溶接されたアセンブリの場合、Ｂｅｓｓｏｎ［４］は、小さなシャルピーＶ試験片を用いて、界面で局所化された脆性破壊を得た。その際に切り欠きは界面の反対では機械加工されなかったが、しかしそれから１ｍｍのところで機械加工され、それにもかかわらず界面の開放に不利である。
【００１５】
１０ＣｒＭｏ９−１０スチール（典型的にはＦｅ−０．１０％Ｃ−２．２５％Ｃｒ−１％Ｍｏ）、及びＡＩＳＩ３１６スチール（典型的にはＦｅ−＜０．０８％Ｃ−１７．０％Ｃｒ−１２．０％Ｎｉ−２．５％Ｍｏ）の粉末のブレンドを、３／７から８／２まで変動する比率で圧縮することによって得られる材料の場合、Ｐｒａｄｅｒは、７０Ｊから１１０Ｊまでの、又はベースのスチール単独に関しての値の５５％から７０％までの衝撃強度ＫＣＶ値を得る［５］。１００％に近い値は、より希釈されないブレンドに関してのみ達成される。材料の切り欠き衝撃強度は、拡散溶接された結合部の場合のように、これらは脆弱であるので、１０ＣｒＭｎ９−１０／ＡｌＳＩ３１６界面の密度に依存することが分かり得る。
【００１６】
さらに、二つの材料の間での溶接拡散を促進するための中間材料の使用が知られている［６］。従って、炭素の拡散を防止するための一つの可能な解決法は、溶接される二つの材料の間でバリアとしての機能を果たす中間材料を挿入することである。
【００１７】
明らかに、この中間材料はそれ自身が、炭化物を形成してはいけない。Ｂｕｃｈｋｒｅｍｅｒ［７］は、Ｐ９２スチール（典型的にはＦｅ−０．１％Ｃ−９％Ｃｒ−２％Ｗ）と、１．４９１０スチール（典型的にはＦｅ−０．０２％Ｃ−１７％Ｃｒ−１３％Ｎｉ−３％Ｍｏ−Ｎ）との間でのアセンブリが、アセンブリが中間材料無しで作製されるときよりも、Ｎｉ−１６％Ｃｒ−１５％Ｍｏ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｓ）から作製される中間材料が用いられるときに、あまり好ましくない機械的特性を示すことを報告する。実際は、第一の場合において、中間材料Ｎｉ−１６％Ｃｒ−１５％Ｍｏは、組立の間に非常に浸炭される。
【００１８】
中間材料は、例えば金属間化合物等の、組み立てられる材料と共に脆弱な化合物を形成してはならず、再度それ自身が脆弱であってはならない。従って、このような中間材料は、実質的に、銅、ニッケル、又は銀等の純金属であり得、その使用は、拡散溶接において知られている［６］。
【００１９】
一般的に、中間材料の使用は、界面付近における拡散効果の制御において効果的であるが、中間材料はしばしば、組み立てられる二つの材料よりも低い強度であるので、それはアセンブリの機械的特性を常に改善するわけではない。引張試験の場合、中間材料のこの脆弱性は、薄い（しかし、それでもなお、拡散に関連する問題を克服するのに十分に厚い）中間材料を選択することによって相殺され得る、ように見える：閉じ込めは、界面から離れた破綻でさえ、Ｋｌａｓｓｅｎ［８］が示すように、中間材料の機械的強度よりも大きい、見掛けの応力での破綻を促進する。
【００２０】
マンガンスチールＦｅ−１２．５％Ｍｎ−１．２３％Ｃと、低合金スチールＦｅ−０．４５％Ｃ−１．３％Ｃｒ−０．３％Ｍｏ−４．０％Ｎｉとの間でのアセンブリの場合、Ａｔｋｉｎｓｏｎは、アセンブリの強度に大きすぎる悪影響を有さないために、中間材料として用いられる純水なニッケルの厚さを制限しようとしている［９］。切り欠き衝撃強度試験の場合、切り欠きは、中間材料の厚さの途中に配される。薄い中間層によって達成される閉じ込めは、衝撃強度を改善しない。
【００２１】
一方で、高い炭素含有量、及び低い総炭化物形成元素含有量を有するスチールと、他方で、高い炭化物形成元素含有量、及び低い炭素含有量を有するスチール又はニッケル合金と、の間での拡散溶接による組み立ての問題はこれまで、完全に満足のいく解決法を見い出していない、ということが現れる前に行われていった。
【００２２】
従って、上述の先行技術におけるものよりもいかなる場合においても、高いレベルの大きな衝撃強度を備えた高強度の機械アセンブリを生み出す中間材料を用いて、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有する、スチール又はニッケル合金部品との間の拡散溶接による組み立てプロセスに関する必要性が存在する。
【００２３】
また、中間材料と部品との間の界面、又は組み立てられる部品のいずれの劣化も引き起こさないこのようなプロセスに関する必要性が存在する。
【００２４】
従って、中間材料は、炭素の拡散に起因する部品の材料の脆性を抑制しなくてはならないが、厚い中間材料を備えても、丈夫なアセンブリが得られることも可能にする。
【００２５】
厚い中間材料によって、その厚さが、低炭素含有量の、及び高い炭化物形成元素含有量のスチール又はニッケル合金の浸炭を防ぐために厳密に必要なものよりも大きい、例えば厚さが０．３ｍｍよりも大きい材料を一般的に意味することが特定されるべきである。
【００２６】
可能な限り丈夫なアセンブリのために（アセンブリは、組み立てられる二つの部品を構成する、二つの材料のより弱い方と同じくらい丈夫な最大値としてよい）、以下が必要である：
−界面、又は複数の界面は、丈夫である。これは、浸炭の結果としての、直接の組み立てに関してはそのようでないことが知られている；
−中間材料は、部品の二つのベース材料のそれぞれを備えて丈夫な界面を示すだけでなく、それ自身が、二つのベース材料の弱い方よりも丈夫であり、さもなければ、これはそのままウィークポイントになるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の目的は、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金から作製される部品と、を拡散溶接によって結合するためのプロセスであって、とりわけ、上述した全ての必要性、要求、及び基準を満たす、プロセスを提供することである。
【００２８】
さらに、本発明の目的は、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品と、を拡散溶接によって結合するためのプロセスであって、上述した先行技術のプロセスの欠点、障害、制限、及び不利な点を示さず、且つ先行技術のプロセスによる問題を解決するプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この目的、及びさらに他のものは、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品と、を拡散溶接によって結合するためのプロセスであって、それぞれの部品が、結合される表面を含み、そのプロセスにおいて、中間材料が、結合される表面間に配され、その後、拡散溶接が実施されて、二つの部品を結合し、得られたアセンブリは冷却されるプロセスによって、本発明にしたがって達成される。中間材料は、拡散溶接温度でオーステナイト微細構造を有し、且つ合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えた以下の元素を、不可避の不純物とは別に含む、ニッケルから、並びに、任意で鉄及び／又はコバルトから作製されるマトリックスを備えた合金である：
−ニッケル（Ｎｉ）：５から９０、好ましくは３５から７５；
−コバルト（Ｃｏ）：０から５０、好ましくは０から２０；
−鉄（Ｆｅ）：０から９３、好ましくは２３から６３；
−モリブデン：２から２５、好ましくは４から１６；
−炭素：０．１未満、好ましくは０．０５未満；
−クロム：１０未満、好ましくは５未満、さらにより好ましくは１未満；
−オーステナイト合金において一般的に用いられる合金元素各々に関して：２未満、好ましくは１未満、より好ましくは０．５未満。
【００３０】
“不可避の不純物”、又は“偶発的な不純物”との用語は、当業者に知られた意味を有し、当該技術分野において広く用いられる。
【００３１】
このような不可避の不純物の例は、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、銅（Ｃｕ）、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属である。
【００３２】
本発明によるプロセスは、中間材料として上記の特定の合金の使用によって基本的には定義される。
【００３３】
上記で定義されたような、二つの部品の結合のための中間材料としての特定の合金の使用であって、各々が、特定の材料、つまり、一方では、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品、並びに、他方では、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を備えるニッケル合金から、又はスチールから作製される部品から作製される、特定の合金の使用は、特に上記で引用した文献によって代表されるような先行技術において記載も示唆もされていない。
【００３４】
このような使用は、特に、二つの特定の金属、又は合金の間の中間材料としての材料の挙動の予測不可能な特性のために、完全に予測できないものである。
【００３５】
中間材料が驚くべきことに上記の特定の合金で構成されている本発明によるプロセスは、とりわけ、上述の基準、及び要求の全てを満たし、先行技術のプロセスの欠点を示さず、且つ、前述の要件も満たす接合部（結合部、又はリンク）、及びアセンブリを作製可能にする。
【００３６】
本発明による中間材料の合金は、ニッケルの、並びに、任意で、モリブデンで強化された鉄の及び／又はコバルトのベースを備えた合金として定義され得る。
【００３７】
驚くべきことに、実際は、中間材料を作る合金におけるモリブデンの存在は、先行技術の中間材料と比較して、中間材料の機械的特性の改善をもたらし、それでもなお、拡散溶接操作の間の炭素の拡散によって中間材料が浸炭されることないことが判明する（実施例、特に実施例４を参照）。
【００３８】
中間材料にモリブデンを含むことが、中間材料が拡散によって浸炭されることなく、中間材料のオーステナイトマトリックスの硬度を向上させることは驚くべきことである。
【００３９】
実際は、モリブデンが、オーステナイト合金のより微細な粒子サイズにつながることが知られているだけでなく、モリブデンが炭化物を形成することも知られている。
【００４０】
従って、中間材料を構成する合金にモリブデンを含むことによって、中間材料の機械的特性は、モリブデンを含まない材料と比較して悪い影響を受けるであろうことを予想すべきであった。しかしながら、逆のことが本発明による中間材料において観測された。
【００４１】
従って、本発明は、当該技術分野における幅広い先入観に反するものであり、且つこの先入観を覆すものである。
【００４２】
さらに、モリブデンは、特定の含有量で、本発明によって用いられる中間材料を構成する合金に存在する。
【００４３】
中間材料を構成する合金のモリブデン含有量は、組み立てられる二つの材料の内の弱い方のものと実質的に等しい、又は優れた、中間材料の機械的特性のために十分でなくてはならない。実際は、Ｍｏの硬化効果は、Ｍｏ含有量に明確に依存する。
【００４４】
結果として、本発明によると、Ｍｏ含有量は、２質量％から２５質量％、好ましくは４％から１６％でなくてはならないことが決定される。
【００４５】
モリブデンの硬化効果は、この好ましい範囲において最適であったことが判明した。
【００４６】
実際は、２％未満のＭｏでは、モリブデンに起因する硬化効果は、使用には弱すぎる、言い換えると、二つのベース材料の内の弱い方は、実に柔らかくなくてはならないため、２％未満のモリブデンを含む中間材料が、二つのベース材料の内の弱い方よりも丈夫であり得るアセンブリの例はないであろう。
【００４７】
２５％超のＭｏでは、Ｍｏが、脆弱な金属間の相の析出を引き起こすことがよく知られており、そのため、中間材料は、かなり脆弱になり、一方で固いままにもなるであろう。
【００４８】
中間材料は、ニッケルの、並びに、任意で、オーステナイト微細構造、つまり、組立温度で、例えば８００℃超の温度で、面心立方結晶構造を有するコバルトの、及び／又は鉄のマトリックスを備えた合金である。
【００４９】
ここで、組立温度は、拡散溶接が実施される温度を意味すると理解されなくてはならず、組立温度、及び拡散溶接温度との用語は、同じ意味で用いられる。
【００５０】
従って、この合金は、不可避な不純物に加えて、質量％で表される以下の特定の含有量を備えたマトリックスの構成元素である以下の元素を含む。
−ニッケル（Ｎｉ）：５から９０、好ましくは３５から７５；
−コバルト（Ｃｏ）：０から５０、好ましくは０から２０；
−鉄（Ｆｅ）：０から９３、好ましくは２３から６３。
【００５１】
従って、マトリックスが所望のオーステナイト微細構造を示すことをこの構成要素が保証するために、ニッケルが常に存在することが留意されるべきであろう。
【００５２】
Ｎｉ含有量は上述される。本発明に従って用いられる中間材料の合金は、８００℃超である組立温度、又は拡散溶接温度ではオーステナイトであることが保証される。
【００５３】
一方で、コバルト、及び鉄が存在することは必須ではない。
【００５４】
従って、本発明に従って用いられる中間材料の合金は、ニッケル−コバルト合金、又はニッケル−鉄合金、又はニッケル−鉄−コバルト合金であり、これらの合金はモリブデンで強化されている。
【００５５】
本発明による中間材料の合金は、単純にはＮｉ−Ｍｏ合金であり得る。
【００５６】
コバルトの無い合金は、コストの理由、及び核応用における中性子活性化の理由で興味深い。
【００５７】
加えて、中間材料の合金は、それに関して十分に低い炭素含有量を示し、高い炭化物形成元素含有量、及び低い炭素含有量を有するニッケル合金又はスチールを実質的に浸炭しない。
【００５８】
従って、中間材料の合金の炭素含有量は、０．１０質量％未満、好ましくは０．０５質量％未満である。
【００５９】
さらに、中間材料合金は、それに関して十分に低いクロム（Ｃｒ）含有量を示し、高い炭素含有量を有するスチールによって浸炭されない。
【００６０】
そのクロム含有量は１０質量％未満、好ましくは５％未満、及びさらにより好ましくは１％未満である。
【００６１】
本発明による材料の合金は、オーステナイト合金において一般的に用いられる一以上の合金元素を任意で含み得る。
【００６２】
これらの合金元素、それらの役割、及びそれらの含有量は、当該技術分野における当業者に既知である。
【００６３】
これらの合金元素は主に、合金の製造の間に、特定の不純物をトラップすることにおける役割を果たし、最終的な合金の特性、特に機械的特性に実質的に影響を与えない。
【００６４】
この／これらの合金元素の含有量は、それらが存在しているとき、それらの各々に関して、２質量％未満、好ましくは１質量％未満、及びさらにより好ましくは０．５％未満である。
【００６５】
有利には、中間材料合金は、合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えたオーステナイト合金において一般的に用いられる以下の合金元素の内の一以上を含む：
−マンガン（Ｍｎ）：２未満；
−シリコン（Ｓｉ）：１未満；
−カルシウム（Ｃａ）：０．５未満、好ましくは０．１未満；
−アルミニウム（Ａｌ）：１未満、好ましくは０．５未満。
【００６６】
マンガンは、硫黄をトラップするために用いられ、シリコン及びアルミニウムは、残留酸素をトラップするために用いられる。
【００６７】
カルシウムは、酸素及び硫黄をトラップする。
【００６８】
好ましい中間材料合金は、合金の全質量に対して質量％において、
−ニッケル：３５％から５５％、例えば４５．３％；
−コバルト：０％から１８％、例えば９．９７％；
−モリブデン：４％から８％、例えば５．１９％；
−及び、鉄、及び不可避の不純物である残りのもの、から成る。
【００６９】
一般的に、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールは、０．０８質量％超の炭素、及び１５質量％未満の炭化物形成元素、好ましくは、これらの炭化物形成元素の中で、１２％未満のクロム含み得、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金は、０．０８質量％以下の炭素、及び１５質量％以上の炭化物形成元素を含む。
【００７０】
一般的に、炭化物形成元素は、元素の周期表の、Ｔｉ，Ｚｒ及びＨｆ等の列ＩＶＢ、Ｖ，Ｎｂ及びＴａ等の列ＶＢ、並びに、Ｃｒ，Ｍｏ及びＷ等の列ＶＩＢの元素から選択され得る。
【００７１】
有利には、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールは、工業スチール等のカーボンスチールグレードから、又は、圧力装置若しくは工具スチールのためのスチール等の低合金スチールグレードから選択され得る。
【００７２】
有利には、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル又はスチールは、３００シリーズのオーステナイトステンレススチール、及び合金８００等のステンレススチールから、又は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）、Ｈａｙｎｅｓ（登録商標）又はＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）タイプの合金等のニッケル合金から選択され得る。
【００７３】
有利には、組み立てられる部品の内の少なくとも一つは、粉末の形状であり得る。
【００７４】
言い換えると、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチール、並びに、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金の何れか、又は両方は、固体の形状、又は粉末の形状を取り得る。
【００７５】
中間材料は、例えば０．１ｍｍから０．３ｍｍの厚さを備えたシート若しくはプレートの、又は、例えば０．３ｍｍから１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍから５ｍｍ、よりさらに好ましくは１ｍｍから３ｍｍ、及び最高では１ｍｍから２ｍｍの厚さを備えた粉末、好ましくは粉末の層の形状で、組み立てられる表面の間に配され得る。または、中間材料は、組み立てられる表面の内の少なくとも一つの上に、例えば０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを備えたコーティングの形状で堆積される。
【００７６】
この場合、中間材料は、粉末の熱スプレーコーティング、ワイヤー溶融、化学析出又は電解析出、及び真空蒸着から選択されたプロセスによって堆積され得る。
【００７７】
拡散溶接は、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）によって、又は一軸加圧成形によって実施され得る。
【００７８】
一以上の材料が粉末形状で生じるとき、粉末の圧密が、拡散溶接の間に実施される。
【００７９】
有利には、得られるアセンブリは、一以上の熱処理をさらに受けてよい。
【００８０】
この（これらの）熱処理は、熱（アニーリング）処理、急冷、及び焼き戻しから選択され得る。
【００８１】
さらに、本発明は、上述されたような本発明によるプロセスによって得られるアセンブルに関する。
【００８２】
このアセンブリは、特定の中間材料の組み立てプロセスにおける使用に特に関連した、すでに上述の全ての優位点を、固有の方法で、本質的に有する。
【００８３】
本発明の他の特徴、及び優位点は、添付の図面を参照して、例示的な目的だけのために与えられ、非限定的な、以下の説明を読むことでより明確に現れるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】低合金１６ＭＮＤ５スチール（右側）と、オーステナイト３１６ＬＮステンレススチール（左側）との間での拡散溶接された結合部の微細構造を示す、光学顕微鏡によってとられた微細写真である。界面は白色の矢印で示され、炭化物は黒色の矢印で示される。図１で示されるスケールは、１００μｍを表す。
【図２】図１のアセンブリにおける界面を横切る炭素濃度における変動を示すグラフである。横座標は、μｍでの界面からの距離を示し、縦座標は、硬度ＨＶ０．１を示す。界面は横座標のゼロである。
【図３】光学顕微鏡を用いて取られた微細写真であり、実施例１において熱間等静圧圧縮成形を用いた拡散溶接によって得られた、１６ＭＮＤ５スチール（上部）、及びニッケルＩＮ６９０合金（下部）のアセンブリに実施された引張試験後の、この合金の浸炭されたゾーンにおけるニッケル合金ＩＮ６９０へのダメージを示す。図３におけるスケールは、２５μｍを表す。
【図４Ａ】熱間等静圧圧縮成形を用いて４時間、１１００℃、且つ１２００ｂａｒでの拡散溶接によって実施例４において得られた３１６Ｌ／ＦｅＮｉＣｏＭｏ／１８ＭＮＤ５アセンブリの場合における、３１６Ｌ／ＦｅＮｉＣｏＭｏ界面の微細構造を示す、光学顕微鏡を用いてとられた顕微鏡写真である。スケールは５０μｍを示す。
【図４Ｂ】熱間等静圧圧縮成形を用いて４時間、１１００℃、且つ１２００ｂａｒでの拡散溶接によって実施例４において得られた３１６Ｌ／ＦｅＮｉＣｏＭｏ／１８ＭＮＤ５アセンブリの場合における、ＦｅＮｉＣｏＭｏ／１８ＭＮＤ５界面の微細構造を示す、光学顕微鏡を用いてとられた顕微鏡写真である。スケールは５０μｍを示す。
【発明を実施するための形態】
【００８５】
従って、本発明のプロセスは、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金から作製される部品と、を拡散溶接によって結合することを含む。
【００８６】
明らかに、便宜上、二つの部品の組み立ての場合が記載されるが、組み立てられる部品の数は、２より多くてよく、従って、より多くの数の部品が同時に組み立てられてもよい。
【００８７】
“部品”は、一般的に、任意の構成要素、又はいかなる任意の形状の実体を意味すると理解され、例えば、より大きな寸法の構造体において、一以上の他の部品と共に、組立後に、同時に、または同時ではなく含まれる。
【００８８】
本発明に係るプロセスによって組み立てられる部品の、構造、形状、及びサイズに制限は無い。特に、本発明によるプロセスは、複雑な、且つ込み入った構造及び形状を有する、特に、組み立てられる表面、複雑な込み入った形状を備える界面を有する部品と共に用いられ得る。
【００８９】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチール、並びに、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金、同様に中間材料は、すでに上記で定義された。
【００９０】
本発明によるプロセスは一般的に、拡散溶接プロセスにおいて用いられる通常の段階を含む。
【００９１】
そのため、本発明によるプロセスは、
−組み立てられる部品の、及び任意で中間材料の表面を洗浄する段階と、
−組み立てられる部品、及び中間材料（部品及び中間材料は互いに積層されていると言え得る）を、例えば容器における所定の位置にセットする段階と、を含み得る。
【００９２】
−部品、及び中間材料は、拡散溶接を実施するために、加熱及び圧縮サイクルを同時に受ける。
【００９３】
この加熱及び圧縮サイクルは、熱間等静水圧プレスを用いた熱間等静圧圧縮成形（圧密）によって、又は、炉を備えた加熱一軸圧縮プレスシステムを用いた加熱一軸圧縮によって実行され得、
−得られるアセンブリは冷却され、
−アセンブリは取り外され、例えば任意の容器が開けられ、
−任意で、得られたアセンブリは、特に、材料の初期特性を修復することを意図された、一以上の熱処理操作を受ける。
【００９４】
そのため、本発明によるプロセスは、好ましくは、まず第一に、組み立てられる部品の二つの表面を洗浄する段階を含む。洗浄する段階は、特に、拡散を妨害する可能性のある不純物を除去する。
【００９５】
それは、当業者に周知の技術によって実施され、且つ組み立てられる全ての部品に関連し、それがシート、パネル、又はコーティングの形状のときに、中間材料を含む。それが粉末形状であるとき、洗浄度は、適切な保管条件によって保証される。
【００９６】
洗浄する段階は、例えば、仏国特許出願公開第２７５８７５２号明細書において、又は仏国特許出願公開第２７７９９８３号明細書において記載される技術を介して実施され得、任意で、これらの技術を、特に、組み立てられる部品の、及び本発明によるプロセスにおいて用いられる中間材料の特徴に適用することによって、その記述の参照が実施され得る。
【００９７】
次の段階は、スリーブ、又は包装としても知られる、例えば容器における、組み立てられる部品の、及び中間材料の配置、又は位置決めである。
【００９８】
部品及び中間材料は、所望の積層に従って所定の位置に配され、又は置かれ、中間材料は、組み立てられる部品の、組み立てられる表面の間に配されると言われ得る。
【００９９】
中間材料がコーティングの形状であるとき、コーティングは、組み立てられる任意の部品の表面上に、又は、組み立てられる二つの部品の表面上に作製され、その上にコーティングが作製されるゾーンは、組み立てられる部品の内の一つの、組み立てられる表面、又は、組み立てられる二つの部品の組み立てられる表面を少なくともそれぞれ含む。
【０１００】
好ましくは溶射技術によって、組み立てられる部品の組み立てられる表面の内の少なくとも一つの上にコーティングの形状の中間材料フィラーを作製することによって、複雑な、且つ込み入った形状、及び構造の界面を備えた部品を組み立てることが可能であり、一方で、シート、又はパネルを込み入った構造に形作ることは困難であり、費用が掛かる。
【０１０１】
中間材料が粉末の形状である場合、これは、組み立てられる部品の内の一つの表面の上の層において配され得、その後、組み立てられる第二の部品が粉末の上に配される。代わりに、ハウジングが、組み立てられる部品の間で作製され、その後、このハウジングは開口部を介して粉末によって満たされる。
【０１０２】
組み立てられる部品の内の一つが粉末の形状であり、一方、他が固体形状（一つの固体部品）である場合、組み立てられる部品の、及び中間材料の配置は、中間材料を用いて、固体形状の部品から、粉末形状の部品を分離することによって積層体を作製することから成る。例えば、粉末形状の部品は、容器において配され得、中間材料によって被覆され、その後、固体（ワンピース）の塊形状の部品は上部に配される。
【０１０３】
組み立てられる二つのピースが粉末形状の場合、中間の部品は、一般的に、シートの、又はパネルの形状であり、容器に配された粉末形状の二つの部品を分離する。
【０１０４】
その後、所定の位置に置かれた、又は積層された部品、及び中間材料は、上述したような、粉末の圧密を任意で伴う、拡散溶接を実行するために、加熱及び圧縮サイクルを同時に受ける。
【０１０５】
本発明によると、拡散溶接は、アセンブリ、及び丈夫な結合を形成するために、十分に長い期間の間、十分に高圧高温での処理を介して本質的に達成される。
【０１０６】
この温度は一般的に８００℃から１２００℃であり、好ましくは９５０℃から１１５０℃であり、例えば１１００℃である。この圧力は一般的に５ＭＰａから２００ＭＰａであり、好ましくは５０ＭＰａから１５０ＭＰａであり、例えば１００ＭＰａである。
【０１０７】
この温度及びこの圧力が維持される期間は、一般的に０．５時間から１０時間であり、好ましくは１時間から５時間であり、例えば約４時間である。
【０１０８】
加熱及び圧縮サイクルは、異なる温度及び圧力で、複数回の間、実施される複数のフェーズで構成され得る。
【０１０９】
拡散溶接は、例えば、加熱一軸加圧成形（加熱一軸圧縮）によって、又は熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）によって実施され得、この最後の技術が好ましい。
【０１１０】
実際は、熱間等静圧圧縮成形は、例えば数トンまでの質量によって、特に、大きなサイズの、及び複雑な形状の部品を組み立てることを可能にする。本発明によると、拡散溶接が熱間等方圧縮によって実施される時、所定の位置に置かれた中間材料及び部品は、包装、スリーブ、又は容器の中に導入され得、組み立てられる部品を、大気から分離し、その中で拡散溶接によって部品の組み立てのために包装を真空下に配することを可能にする。
【０１１１】
また、明らかに、所定の位置に中間材料、及び部品を置く段階は、包装の中で直接実施されてもよい。
【０１１２】
この包装は、一般的にボイラー作製技術を用いて、当業者に既知の従来の方法で実施される。
【０１１３】
包装が満たされるとすぐに、当業者に既知の技術を用いて、脱ガスされ、密封される。
【０１１４】
脱ガスされた包装に配された中間材料、及び部品は、その後、拡散溶接によって組み立てられ得る。
【０１１５】
加熱及び圧縮サイクルは一般的に、
−拡散溶接が実施される、上述の温度、及び圧力までの、一般的に大気の温度、及び圧力からの、温度の、及び圧力の増加、
−上述の期間にわたって拡散溶接が実施される、上記圧力での、及び上記温度でのプラトー、
−一般的に大気の温度、及び圧力への、温度、及び圧力の減少、
を連続して含む。
【０１１６】
例として、以下のＨＩＰサイクルが実施され得る：
−３時間で１０５０℃、及び１２００ｂａｒ（１２０ＭＰａ）への上昇、
−２時間の間、１０５０℃、及び１２００ｂａｒ（１２０ＭＰａ）で維持、
−４時間で２０℃、及び３０ｂａｒ（３ＭＰａ）への減少。
【０１１７】
最後に、ＨＩＰを用いた拡散溶接に続いて、得られた生産物、つまり、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するスチール又はニッケル合金から作製される部品とのアセンブリは、中間材料から作製される結合部を含み、一般的に、例えば加工によって、デスリーブ（ｄｅ−ｓｌｅｅｖｉｎｇ）のための、又は包装の開放のための操作を受ける。
【０１１８】
本発明によると、アセンブリは、加熱一軸加圧成形（加熱一軸圧縮）によって作製されてもよい。
【０１１９】
組み立てられる部品、及び中間材料は、加熱システムを備えた、及び真空チャンバー、筺体を備えたプレスにおいて配され得る。
【０１２０】
その後、約１０−１Ｐａから１０−３Ｐａのオーダーの真空が、上記筺体において生成され得る。
【０１２１】
加熱一軸加圧成形は、約１ＭＰａから１００ＭＰａの、例えば約５ＭＰａから３０ＭＰａの圧力を加えることによって実施され得る。
【０１２２】
加熱サイクルは一般的に、
−一般的に大気の温度から、拡散溶接が実施される温度までの、温度の増加、
−拡散溶接を実施するために十分な期間の間の、上記温度でのプラトー、
−一般的に大気の温度への温度の減少、
を連続して含む。
【０１２３】
温度、及びこのサイクルに関する回数（ｔｉｍｅｓ）は、例えば、熱間等方圧縮に関して記載されたものと同一であり得る。
【０１２４】
その後、得られたアセンブリは、プレスから引き出され、取り外される。
【０１２５】
本発明によると、得られたアセンブリは、追加で一以上の熱処理を受け得る。
【０１２６】
任意の熱処理段階は、デスリーブの前後に実施され得る。これらの熱処理操作の目的は、一般的に、組み立てられる部品の材料の特性、及び微細構造を修復することである。そのため、アセンブリは、一般的にアセンブリの構成材料に関して推奨される熱処理操作から選択される一以上の熱処理操作を受け得る。
【０１２７】
そのため、オーステナイト化、硬化、並びに、高炭素含有量スチールのための焼き戻し熱処理操作、及び低い炭素含有量を有するスチール又はニッケル合金のためのハイパー焼き戻し処理操作の間で、妥協が確定されなくてはならないことがある。
【０１２８】
本発明によるアセンブリは、硬化、及び焼き戻し処理操作に関して十分な強度であり、形成されるアセンブリにダメージを与えない。
【０１２９】
本発明によるプロセスによって作製される部品のアセンブリは、特に、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の構成要素の“ステンレススチールのスメアリング（ｓｍｅａｒｉｎｇ）、バターリング（ｂｕｔｔｅｒｉｎｇ）”の置き換えにおいて用途を見い出す。
【０１３０】
本発明によるアセンブリの他の用途は、炭素−スチールタイプの構造材料、及びステンレススチールタイプの表面材料が関連する、耐食用途である。
【０１３１】
本発明は、例示として、且つ非制限的に与えられる、以下の実施例を参照してこれから説明されるであろう。
【０１３２】
実施例：
実施例１（比較）
１０５０℃で、且つ１０００ｂａｒの圧力で１時間の熱間等方圧縮は、１６ＭＮＤ５スチール（Ｆｅ−０．１６５％Ｃ−１．３０％Ｍｎ−０．７４％Ｎｉ−０．１８％Ｃｒ−０．４８％Ｍｏ）から、及びＩＮ６９０ニッケル合金（Ｎｉ−０．０２１％Ｃ−１０．１％Ｆｅ−２９．２％Ｃｒ−０．２％Ｔｉ−０．１３％Ａｌ）からそれぞれ作製された、１００ｍｍの直径、及び５０ｍｍの厚さを備える二つのディスクの拡散溶接のために用いられる。
【０１３３】
拡散溶接の後で、アセンブリは、９００℃まで３０分間加熱され、油焼き入れされ、その後、１６ＭＮＤ５スチールの微細構造、及び特性を修復するために、６４０℃で５時間の間焼き戻しされる。
【０１３４】
引張、及び衝撃強度試験片、並びに、冶金分析を意図された金属組織サンプルは、アセンブリからとられる。
【０１３５】
界面は、光学顕微鏡法によって観測される。
【０１３６】
引張試験片は、円筒形状であり、直径４ｍｍのシャフト、及び２５ｍｍの有用な長さを有する。
【０１３７】
衝撃強度試験片は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形の断面を備え、且つ５５ｍｍの長さを備えたバーである。
【０１３８】
耐衝撃性試験は、界面に配されたＵ型の切り欠きによって、２０１０年１０月の標準ＥＮ  ＩＳＯ  １４８−１に従って実施される。
【０１３９】
耐衝撃性試験、及び引張試験の結果は、以下の表１に与えられる。
【０１４０】
想定されるように、ニッケル合金の浸炭が存在する。
【０１４１】
２０℃での、及び３００℃での張力下での破綻は、（界面で混在して、及びニッケル合金の浸炭されたゾーンにおける）結合部ゾーンにおける第一の場合において、又は、界面から離れた、ニッケル合金における、第二の、且つより良い場合において、の何れかにおいて生じる。第一の場合、破壊応力は、より弱い材料、ニッケル合金の機械的強度未満である。
【０１４２】
第二の場合では、試験後の顕微鏡観察は、破壊が最終的にこのゾーンから離れて生じるが、ニッケル合金は、浸炭されたゾーンでダメージを受けることを示す（図３）。
【０１４３】
得られる衝撃強度値は、数ジュールのオーダーで非常に低く、より正確には２Ｊから６Ｊである。従って、このアセンブリは、脆弱である。
【０１４４】
実施例２（比較）
実施例１は、同一の材料、拡散溶接のための同一の条件、及び、拡散溶接後の同一の処理を用いて、同一の部品によって繰り返される。唯一の違いは、拡散溶接の前に、厚さ３０μｍのニッケルストリップが、スチールから作製される、及びニッケル合金から作製される二つのディスクの間に配されることである。
【０１４５】
拡散溶接の後で、冶金分析は、ニッケルが、炭素の拡散に対するバリアの役割を実際に果たすことを示す。
【０１４６】
しかしながら、硬化の間にアセンブリが自然に割れることが観測され、その脆性を示している。従って、中間材料としてのニッケルの使用は、優れた解決法ではない。
【０１４７】
実施例３（比較）
１１００℃での、且つ１０００ｂａｒでの１時間の間の熱間等静圧圧縮成形は、１６ＭＮＤ５スチール（Ｆｅ−０．１６５％Ｃ−１．３０％Ｍｎ−０．７４％Ｎｉ−０．１８％Ｃｒ−０．４８％Ｍｏ）から、及び３１６ＬＮオーステナイトステンレススチール（Ｆｅ−０．０２２％Ｃ−１７．５％Ｃｒ−１２．１６％Ｎｉ−１．７３％Ｍｎ−２．４０％Ｍｏ）からそれぞれ作製された、１００ｍｍの直径、及び５０ｍｍの厚さを備えた二つのディスクの拡散溶接のために用いられる。
【０１４８】
拡散溶接の前に、１ｍｍの厚さの鉄−ニッケル（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）中間材料のシートが、二つの材料の間に配される。
【０１４９】
拡散溶接の後で、アセンブリは、３０分間で９００℃へ加熱され、油焼き入れされ、その後、１８ＭＮＤ５スチールの微細構造、及び特性を修復するために、６４０℃で５時間の間、焼き戻しされる。
【０１５０】
引張、及び衝撃強度試験片、並びに、金属組織サンプルは、アセンブリからとられる。
【０１５１】
界面は、光学顕微鏡法を用いて観測される。
【０１５２】
引張試験片は、円筒形状であり、直径４ｍｍのシャフト、及び２５ｍｍの有用な長さを有する。
【０１５３】
衝撃強度試験片は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形の断面を備え、且つ５５ｍｍの長さを備えたバーである。
【０１５４】
耐衝撃性試験は、中間材料の中間の厚さの点に配されたＵ型の切り欠きによって、２０１０年１０月の標準ＥＮ  ＩＳＯ  １４８−１に従って実施される。
【０１５５】
耐衝撃性試験、及び引張試験の結果は、以下の表１に与えられる。
【０１５６】
実施例２におけるように、冶金分析は、鉄−ニッケルストリップが、炭素の拡散に対するバリアとしての役割を実際に果たしたことをを示す。
【０１５７】
張力下での破綻が、中間材料において、又は鉄―ニッケル／３１６ＬＮ界面でのいずれかで生じる。
【０１５８】
衝撃強度試験では、衝撃エネルギーは、４０±３Ｊであり、アセンブリのベース材料のそれよりもかなり低い値である。
【０１５９】
破綻は、本質的に、それゆえアセンブリの弱点を構成する中間材料において生じる。
【０１６０】
実施例４（本願発明に従う）
１１００℃での、且つ１２００ｂａｒの圧力での４時間の間の熱間等方圧縮は、１８ＭＮＤ５スチール（Ｆｅ−０．１８％Ｃ−１．５１％Ｍｎ−０．２２％Ｓｉ−０．６６％Ｎｉ−０．１９％Ｃｒ−０．５２％Ｍｏ）、及び３１６Ｌスチール（Ｆｅ−０．０１３％Ｃ−１．８３％Ｍｎ−０．２３％Ｓｉ−１０．２４％Ｎｉ−１６．８９％Ｃｒ−２．０４％Ｍｏ）からそれぞれ作製された、１００ｍｍの直径、及び５０ｍｍの厚さを備えた二つのディスクの拡散溶接のために用いられる。
【０１６１】
本発明に従って、これらの二つのディスクの間に配されたのは、厚さ１ｍｍの、且つ本発明による中間材料、ＦｅＮｉＣｏＭｏ合金（Ｆｅ−４５．３％Ｎｉ−９．９７％Ｃｏ−５．１９％Ｍｏ）から作製されたストリップである。
【０１６２】
拡散溶接の後で、アセンブリは９００℃へと加熱され、空気の流れにおいて急冷され、その後、６５０℃で５時間の間焼き戻しされる。
【０１６３】
引張、及び衝撃強度（復元力）試験片、並びに、金属組織サンプルは、アセンブリからとられる。
【０１６４】
界面は、光学顕微鏡法によって観測される。
【０１６５】
引張試験片は、円筒形状であり、直径４ｍｍのシャフト、及び２５ｍｍの有用な長さを有する。
【０１６６】
衝撃強度（復元力）試験片は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形の断面を備え、且つ５５ｍｍの長さを備えたバーである。
【０１６７】
衝撃強度（復元力）試験は、中間材料の中間の厚さの点で配された（Ｕ型の切り欠きよりも厳しい）Ｖ型の切り欠きによって、２０１０年１０月の標準ＥＮ  ＩＳＯ  １４８−１に従って実施される。
【０１６８】
衝撃強度、及び引張試験の結果は、以下の表１に与えられる。
【０１６９】
図４は、３１６Ｌスチールの浸炭（４Ａ）、又は１８ＭＮＤ５の浸炭（４Ｂ）が存在しないことを示す。モリブデンの炭化物形成の特徴にも関わらず、ＦｅＮｉＣｏＭｏ材料の浸炭は存在しない。
【０１７０】
大気の温度での引張試験の間、界面で、又は中間材料においてのいずれも、破綻、断裂は観測されないが、３１６Ｌにおいては観測される。
【０１７１】
切り欠きが、本発明によるＦｅＮｉＣｏＭｏ中間材料の中間の厚さの点で配されるときに得られる衝撃強度、つまり１６８Ｊは、アセンブリの二つの構成材料のそれぞれに関して得られるものよりも低いままであるが、実施例１及び３と比較して大きく改善される。さらに、破綻、断裂は、３１６Ｌステンレススチールにおける部品において生じ、一方で、試験構成は、界面での、又はＦｅＮｉＣｏＭｏ中間材料における破綻、断裂を好む。
【０１７２】
【表１】
2015508450.tif 000002
【０１７３】
表１に示される機械的検査の結果は、ＦｅＮｉＣｏＭｏから作製される中間材料の使用が、炭素の拡散による材料の脆化を排除するだけでなく、先行技術の中間材料の代表よりも大きな強度のアセンブリが得られることにつながることを明確に示す。
【０１７４】
実施例の比較は、本発明によって提供される改善が、本質的には、中間材料へのＭｏの追加に起因することを示す。
【０１７５】
この追加は、界面（図４Ａ、及び４Ｂ）、又は組み立てられる材料に悪影響を与えることなく、中間材料を強化する。
【０１７６】
【表２】
2015508450.tif 000003
【図１】
2015508450.tif 000004
【図２】
2015508450.tif 000005
【図３】
2015508450.tif 000006
【図４Ａ】
2015508450.tif 000007
【図４Ｂ】
2015508450.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月4日(2014.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品と、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品とを拡散溶接によって結合するためのプロセスであって、部品のそれぞれが、結合される表面を含み、そのプロセスにおいて、中間材料は、結合される表面の間に配され、その後、拡散溶接が実施されて二つの部品を結合し、得られたアセンブリは冷却され、
中間材料は、ニッケルから、並びに、任意で鉄及び／又はコバルトから作製されるマトリックスを備える合金であり、拡散溶接温度でオーステナイト微細構造を有し、合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えた以下の構成要素を、不可避な不純物とは別に、含むことを特徴とするプロセス：
−ニッケル（Ｎｉ）：５から９０、好ましくは３５から７５；
−コバルト（Ｃｏ）：０から５０、好ましくは０から２０；
−鉄（Ｆｅ）：０から９３、好ましくは２３から６３；
−モリブデン：２から２５、好ましくは４から１６；
−炭素：０．１０未満、好ましくは０．０５未満；
−クロム：１０未満、好ましくは５未満、より好ましくは１未満；
−オーステナイト合金において一般的に用いられる合金要素であって、それらのそれぞれに関して：２未満、好ましくは１未満、より好ましくは０．５未満。
【請求項２】
中間材料の合金が、合金の全質量に対して質量％として表される、以下の含有量を備えた、オーステナイト合金において一般的に用いられる以下の合金元素の内の一以上を含む、請求項１に記載のプロセス：
−マンガン（Ｍｎ）：２未満；
−シリコン（Ｓｉ）：１未満；
−カルシウム（Ｃａ）：０．５未満、好ましくは０．１未満；
−アルミニウム（Ａｌ）：１未満、好ましくは０．５未満。
【請求項３】
中間材料の合金が、合金の全質量に対して質量％として：
−ニッケル：３５から５５、例えば４５．３；
−コバルト：０から１８、例えば９．９７；
−モリブデン：４から８、例えば５．１９；
−及び、鉄、及び不可避の不純物である残りのもの、
から成る、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
中間材料が、例えば０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを備えたシートの、又はプレートの形状で、又は、例えば０．３ｍｍから１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍから５ｍｍの厚さを備えた粉末の、好ましくは粉末の層の形状で、組み立てられる表面の間に配される、請求項１から３の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
中間材料が、組み立てられる表面の内の少なくとも一つの上に、例えば厚さ０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを備えたコーティングの形状で堆積される、請求項１から３の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
中間材料が、粉末の熱スプレーコーティング、ワイヤー溶融、化学析出又は電解析出、及び真空蒸着から選択されるプロセスによって堆積される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールが、０．０８質量％超の炭素、及び１５質量％未満の炭化物形成元素を含み、且つ、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金又はスチールが、０．０８質量％以下の炭素、及び１５質量％以上の炭化物形成元素を含む、請求項１から６の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
炭化物形成元素が、元素の周期表の列ＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢにおける元素から選択される、請求項１から７の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールが、工業用スチール等のカーボンスチールグレードから、又は、圧力装置若しくは工具スチールのためのスチール等の低合金スチールグレードから選択され；且つ、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金又はスチールが、300シリーズのオーステナイトステンレススチール、及び合金800等のステンレススチールから、又はニッケル合金から選択される、請求項１から８の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
組み立てられる二つの部品の内の少なくとも一つが、粉末の形状である、請求項１から９の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
拡散溶接が、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）によって実施される、請求項１から１０の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
拡散溶接が、一軸圧縮によって実施される、請求項１から１０の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
得られるアセンブリが、一以上の熱処理をさらに受ける、請求項１から１２の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
アセンブリが、高い炭素含有量、及び低い炭化物形成元素含有量を有するスチールから作製される部品、並びに、低い炭素含有量、及び高い炭化物形成元素含有量を有するニッケル合金から、又はスチールから作製される部品を含み、拡散溶接によって共に溶接される、請求項１から１３の何れか一項に記載のプロセスによって得られるアセンブリ。
【国際調査報告】
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