[发明专利]钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法及焊接接口

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助焊接而相对于Ni基超合金接合作为异种金属的低合金钢等的钢铁材料时使用的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法及由该焊接方法所制作的焊接接口。

本申请基于2010年9月16日在日本提出申请的特愿2010-207977号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

以往，例如在汽车的增压器的领域中，对于叶轮采用铬镍铁合金（注册商标）713C，对于心轴采用低合金钢，并将它们借助电子束焊接来接合。

该焊接并不是另外使用焊接金属的焊接，而是将作为叶轮的铬镍铁合金713C和作为心轴的低合金钢相互熔合的焊接。

近年来，与考虑到环境而实现排气的高温化相对应，对于叶轮采用了熔点更高（耐热性优良）的Mar-M（注册商标）材料这样的Ni基超合金（例如参照非专利文献1）。

非专利文献1：日本燃气轮机学会杂志Vol.33 No.4（2005）pp3-10

但是，在借助电子束焊接将上述的由耐热性优良的Ni基超合金形成的叶轮和由低合金钢形成的心轴接合时，有可能在将两者熔合而成的金属与Ni基超合金的边界处产生因熔点显著不同而导致的高温裂纹（边界裂纹），解决该问题成为以往以来的课题。

发明内容

本发明着眼于上述的以往的课题而提出，其目的在于提供一种钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法及焊接接口，在借助焊接将作为异种金属的钢铁材料与Mar-M材料这样的Ni基超合金接合时，在将两者熔合而成的金属与Ni基超合金的边界处能够得到没有裂纹的健全的焊接接口。

本发明的第一发明是一种钢铁材料相对于Ni基超合金的的焊接方法，构成为，在将至少含有IN100、Mar-M246、Mar-M247的任意的Ni基超合金和作为与该Ni基超合金不同的异种金属的低合金钢等的钢铁材料在各自的边界部处借助焊接而相互熔合接合时，令在上述Ni基超合金和上述钢铁材料的边界部处相互熔合而成的焊接金属的混合比为0.5～0.8。

此外，使Ni基超合金和钢铁材料熔合而成的焊接金属的混合比是指在该焊接金属中Ni基超合金所占的比例，是重量比。

即，混合比=Ni基超合金/（Ni基超合金+钢铁材料）。

在此，如果将焊接束的对准位置设定为Ni基超合金和钢铁材料的边界，则当然，使Ni基超合金和钢铁材料熔合而成的焊接金属的混合比大致为0.5。能够根据焊接的各个条件而改变焊接束的对准位置或焊接深度从而控制该混合比。

如上所述，若将Ni基超合金和钢铁材料熔合而成的焊接金属的混合比控制在0.5左右，则能够提高焊接接口的强度的Ni基超合金的种类很大程度地受到限定。

此时，若将上述混合比控制在0.6左右，则能够提高焊接接口的强度的Ni基超合金的种类增加，所以是优选的，若将上述混合比控制在0.7左右，则大半部分的Ni基超合金都能够提高焊接接口的强度，所以是更加优选的。

因此，在本发明的第二发明的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法中，构成为，令在上述Ni基超合金和上述钢铁材料的边界部处相互熔合而成的焊接金属的混合比为0.6～0.8。并且，在本发明的第三发明的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法中，构成为，令在上述Ni基超合金和上述钢铁材料的边界部处相互熔合而成的焊接金属的混合比为0.7～0.8。

并且，在本发明的第四发明的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法中，使上述Ni基超合金和上述钢铁材料在各自的边界部处借助电子束焊接或激光焊接而相互熔合而接合。在这种情况下，在电子束焊接及激光焊接中的任意的焊接中，优选焊接束直径为0.1～0.8mm。

另一方面，本发明的第五发明的焊接接口是借助上述任意一项的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法而形成的。

在本发明的钢铁材料相对于Ni基超合金的焊接方法中，在Ni基超合金和钢铁材料的边界部，通过例如改变焊接束的对准位置而能够适当地控制将Ni基超合金和作为异种金属的钢铁材料熔合而成的焊接金属的成分。因此，能够将该熔合而成的金属的熔点和Ni基超合金的熔点的差抑制得小，其结果，在将作为异种金属的钢铁材料相对于IN100这样的添加元素多的Ni基超合金借助焊接而接合时，能够得到没有边界裂纹的健全的焊接接口。

发明效果