[发明专利]固相接合用耐候性钢、固相接合用耐候性钢材、固相接合结构物和固相接合方法

说明书

本发明提供一种固相接合用耐候性钢和固相接合用耐候性钢材，该固相接合用耐候性钢通过固相接合而形成良好的接合部，具有与高张力钢同等程度的拉伸性能，与现有的焊接用耐候性钢相比，具有优异的耐候性，接合部的可靠性成为与母材同等以上。另外，也提供一种具有本发明的固相接合用耐候性钢的固相接合结构物和该固相接合用耐候性钢的固相接合方法。该固相接合用耐候性钢的特征在于：钢组成以质量％计含有：C：0.10～0.60％、P：大于0.035且1.000％以下，余量为仅Fe和不可避免的杂质的组成。进一步，以质量％计优选含有Cu：大于0且3.00％以下，更优选含有Cr：大于0且2.00％以下。

技术领域

本发明涉及一种能够适宜地使用固相接合的固相接合用耐候性钢、固相接合用钢材、具有该固相接合用耐候性钢的固相接合结构物和该固相接合用耐候性钢的固相接合方法。

背景技术

与现有的熔融焊接相比能够减少接合部的强度降低的固相接合方法受到了关注，特别是对利用了摩擦发热现象或金属材料的塑性变形的固相接合方法进行了积极研究。作为该固相接合方法，例如可以列举：将高速旋转的圆柱状的工具压入被接合材料而进行接合的“摩擦搅拌接合(FSW)”、使旋转的圆柱状的被接合材料与已固定的被接合材料抵接而进行接合的“摩擦压接”、以及使被接合材料以抵接的状态往复运动而进行接合的“线形摩擦接合”等。

现有的钢铁材料大多数是以熔融焊接的使用为前提的合金设计，近年来还进行了关于适于固相接合法的钢铁材料的研究，例如在专利文献1(日本特开2008-31494号公报)中公开了一种摩擦搅拌接合用的低合金结构用钢，该低合金结构用钢的特征在于：在600℃以上的平衡状态下，成为铁素体单相的温度区域范围和成为奥氏体相与铁素体相双相的温度区域范围的合计为200℃以上。

在上述专利文献1所记载的低合金结构用钢中，通过扩大接合部的到达温度附近的铁素体单相区域和奥氏体相-铁素体双相区域，摩擦搅拌接合中的钢的变形阻力大幅度降低，作为其结果，旋转工具的耐久性提高，接合速度等接合条件的限制被缓和。此外，还能够抑制工具的损耗、破损所导致的更换作业的频率，并缩短接合时间，因此施工效率提高了。

另外，还进行了关于适于作为利用了摩擦搅拌接合的原理的表面改性技术的摩擦搅拌处理的钢的研究，例如在专利文献2(日本特开2014-162971号公报)中公开了以质量％计由C：0.40～1.50％、Si：0.15～2.00％、Mn：0.30～2.00％、Cr：0.50～3.00％、余量Fe和不可避的杂质构成的摩擦搅拌处理用钢。

在上述专利文献2所记载的摩擦搅拌处理用钢中，通过应用摩擦搅拌处理，能够实现优异的表面硬化。

另外，本申请的发明人也在专利文献3(日本特开2018-16866号公报)中公开了一种摩擦搅拌接合用钢，其特征在于：钢组成以质量％计含有C：0.20～0.45％和Cr：1.00～3.50％，并且由A式定义的碳当量CE为0.40～1.00质量％。CE＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5……(A)式中所记载的元素符号以单位质量％表示摩擦搅拌接合用钢材的各成分的含量。

在上述专利文献3所记载的摩擦搅拌接合用钢中，能够提供一种钢以及将该钢作为被接合材料的摩擦搅拌接合方法，其中该钢通过摩擦搅拌接合能够获得与现有的高张力钢同等以上的接缝性能(搅拌部的拉伸强度和断裂韧性等)，且仅最小限度地添加了比较廉价的合金元素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-31494号公报

专利文献2：日本特开2014-162971号公报

专利文献3：日本特开2018-16866号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题