ES2886446T3

ES2886446T3 - Use of a dual phase stainless steel material for diffusion bonding

Info

Publication number: ES2886446T3
Application number: ES15857850T
Authority: ES
Inventors: Atsushi Sugama; Kazuyuki Kageoka; Yoshiaki Hori; Kazunari Imakawa; Manabu Oku
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2021-12-20
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: EP3216888A1; CN107002189B; JP2016089223A; TW201625806A; JP6129140B2; EP3216888A4; WO2016072244A1; KR102384698B1; SG11201703499XA; CN107002189A; TWI680193B; EP3216888B1; KR20170084138A; US20170321311A1

Abstract

Uso de un material de acero inoxidable de doble fase para la unión por difusión, teniendo la estructura metálica antes de la unión por difusión una estructura de doble fase compuesta, como mínimo, por dos fases de una fase de ferrita, una fase de martensita o una fase de austenita, en la que la estructura de doble fase tiene un tamaño promedio de grano del cristal de 20 μm o menos, γmax representado por la fórmula (a) mencionada a continuación es de 10 a 90, y el alargamiento en el punto de fluencia es del 0,2 % o más cuando se aplica una carga de 1,0 MPa a 1.000 ºC durante 0,5 horas, el material de acero inoxidable comprende, en % en masa: C: 0,2 % o menos, Si: 1,0 % o menos, Mn: 3,0 % o menos, P: 0,05 % o menos, S: 0,03 % o menos, Ni: 10,0 % o menos, Cr: del 10,0 al 30,0 %, N: 0,3 % o menos, Ti: 0,15 % o menos y Al: 0,15 % o menos; de manera opcional, comprende, en % en masa: uno o dos o más elementos de Nb: 4,0 % o menos, Mo: del 0,01 al 4,0 %, Cu: del 0,01 al 3,0 % y V: del 0,03 al 0,15 %, de manera opcional, comprende, en % en masa: B: del 0,0003 al 0,01 %; en la que el resto es Fe e impurezas inevitables, en la que la cantidad total de Ti y Al es del 0,15 % o menos: γmax = 420C - 11,5Si + 7Mn + 23Ni -11,5 Cr - 12Mo + 9Cu - 49Ti - 47Nb - 52Al + 470N + 189 ⋯ Fórmula (a) en la que el símbolo de un elemento en la fórmula (a) mencionada anteriormente indica el contenido (% en masa) de cada elemento, y en la que el tamaño promedio de grano del cristal se mide según el procedimiento especificado en la descripción.Use of a dual-phase stainless steel material for diffusion bonding, the metallic structure prior to diffusion bonding having a dual-phase structure composed of at least two phases of one ferrite phase, one martensite phase or an austenite phase, in which the double-phase structure has an average crystal grain size of 20 μm or less, γmax represented by the formula (a) mentioned below is 10 to 90, and the elongation at the point yield strength is 0.2% or more when a load of 1.0 MPa is applied at 1,000°C for 0.5 hours, the stainless steel material comprises, in % by mass: C: 0.2% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.05% or less, S: 0.03% or less, Ni: 10.0% or less, Cr: 10, 0 to 30.0%, N: 0.3% or less, Ti: 0.15% or less, and Al: 0.15% or less; optionally comprises, in % by mass: one or two or more elements of Nb: 4.0% or less, Mo: 0.01 to 4.0%, Cu: 0.01 to 3.0% and V: from 0.03 to 0.15%, optionally comprising, in mass %: B: from 0.0003 to 0.01%; in which the remainder is Fe and unavoidable impurities, in which the total amount of Ti and Al is 0.15% or less: γmax = 420C - 11.5Si + 7Mn + 23Ni -11.5Cr - 12Mo + 9Cu - 49Ti - 47Nb - 52Al + 470N + 189 ⋯ Formula (a) in which the symbol of an element in the formula (a) mentioned above indicates the content (% by mass) of each element, and in which the average size glass grain is measured according to the procedure specified in the description.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Uso de un material de acero inoxidable de doble fase para la unión por difusiónUse of a dual phase stainless steel material for diffusion bonding

SECTOR TÉCNICOTECHNICAL SECTOR

La presente invención se refiere al uso de un material de acero inoxidable de doble fase para la unión por difusión, y a un procedimiento para producir un producto unido por difusión llevando a cabo una unión por difusión utilizando un material de acero inoxidable de doble fase para la unión por difusión.The present invention relates to the use of a dual-phase stainless steel material for diffusion bonding, and to a method of producing a diffusion-bonded product by carrying out diffusion bonding using a dual-phase stainless steel material for diffusion bonding. diffusion bonding.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORPRIOR STATE OF THE ART

Un procedimiento de unión entre sí de materiales de acero inoxidable incluye un procedimiento de unión por difusión. Un producto unido por difusión de acero inoxidable ensamblado mediante unión por difusión se ha aplicado en diversas aplicaciones, tales como intercambiadores de calor, componentes de máquinas, componentes de pilas de combustible, componentes de electrodomésticos, componentes de plantas, elementos constituyentes de adornos y materiales de construcción. El procedimiento de unión por difusión incluye un “procedimiento de inserción de material de inserción” para insertar un material de inserción en una interfaz de unión y llevar a cabo la unión por difusión en fase sólida o difusión en fase líquida; y un “procedimiento directo” para poner directamente en contacto entre sí superficies de ambos materiales de acero inoxidable y llevar a cabo la unión por difusión.A method of bonding stainless steel materials together includes a diffusion bonding method. A diffusion bonded product of stainless steel assembled by diffusion bonding has been applied in various applications, such as heat exchangers, machine components, fuel cell components, home appliance components, plant components, constituent parts of decorations, and building materials. of construction. The diffusion bonding method includes an "insert material insertion method" for inserting an insert material into a bonding interface and performing solid phase diffusion bonding or liquid phase diffusion bonding; and a "direct process" for directly contacting surfaces of both stainless steel materials with each other and carrying out diffusion bonding.

El procedimiento de inserción de material de inserción es ventajoso porque es capaz de realizar una determinada unión por difusión de una manera relativamente simple. Sin embargo, este procedimiento resulta desventajoso en comparación con un procedimiento directo por las siguientes razones. Es decir, se utiliza un material de inserción, lo que conduce a un aumento de los costes, y también se forma una parte de unión de metal que es diferente del que forma un material de base, lo que conduce a un deterioro de la resistencia a la corrosión. Por otro lado, se dice habitualmente que es difícil que el procedimiento directo obtenga suficiente fuerza de unión en comparación con el procedimiento de inserción de material de inserción. Sin embargo, este procedimiento directo incluye la posibilidad de resultar ventajoso porque puede reducir los costes de producción, de manera que se han estudiado diversos procedimientos. Por ejemplo, el documento de patente 1 da a conocer una tecnología en la que la cantidad de S en un acero inoxidable se fija al 0,01 % en peso o menos y también la unión por difusión se lleva a cabo en una atmósfera no oxidante a una temperatura predeterminada, evitando así la deformación del material, lo que conduce a una mejora en la capacidad de unión por difusión de un material de acero inoxidable. El documento de patente 2 da a conocer un procedimiento que utiliza un material de lámina de acero inoxidable a cuya superficie se le proporcionan irregularidades mediante un tratamiento de decapado. El documento de patente 3 da a conocer un procedimiento que utiliza, como material para unir, un acero inoxidable cuyo contenido de Al se suprime, de manera que una película de alúmina, que provoca la inhibición de la unión por difusión, se forma menos fácilmente durante la unión por difusión. El documento de patente 4 da a conocer un procedimiento en el que se promueve la difusión utilizando una lámina de acero inoxidable con deformación mediante trabajo en frío. Los documentos de patente 5 y 6 describen un acero inoxidable ferrítico para la unión por difusión directa, cuya composición de componentes está optimizada.The insert material insertion procedure is advantageous in that it is capable of performing a given diffusion bonding in a relatively simple manner. However, this method is disadvantageous in comparison with a direct method for the following reasons. That is, an insert material is used, which leads to an increase in cost, and a metal bonding part which is different from that which forms a base material is also formed, which leads to a deterioration in strength. to corrosion. On the other hand, it is usually said that it is difficult for the direct method to obtain sufficient bonding force compared with the insert material insertion method. However, this direct process includes the possibility of being advantageous in that it can reduce production costs, so that various processes have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a technology in which the amount of S in a stainless steel is set to 0.01% by weight or less and also diffusion bonding is carried out in a non-oxidizing atmosphere. at a predetermined temperature, thus avoiding deformation of the material, which leads to an improvement in the diffusion bonding ability of a stainless steel material. Patent Document 2 discloses a method using a stainless steel sheet material whose surface is provided with irregularities by pickling treatment. Patent Document 3 discloses a method using, as a bonding material, a stainless steel whose Al content is suppressed, so that an alumina film, causing diffusion bonding inhibition, is less easily formed. during diffusion bonding. Patent Document 4 discloses a method in which diffusion is promoted using a stainless steel sheet with cold-working deformation. Patent documents 5 and 6 describe a ferritic stainless steel for direct diffusion bonding, whose component composition is optimized.

Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° S62-199277 Documento de patente 2: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° H02-261548 Documento de patente 3: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° H07-213918 Documento de patente 4: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° H09-279310 Documento de Patente 5: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° H09-99218Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. S62-199277 Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H02-261548 Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. No. H07-213918 Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H09-279310 Patent Document 5: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H09-99218

Documento de Patente 6: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° 2000-303150 Documento de Patente 7: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° 2013-103271 Documento de patente 8: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° 2013-173181 Documento de patente 9: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° 2013-204149 Documento de patente 10: Solicitud de patente japonesa no examinada, publicación N° 2013-204150Patent Document 6: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-303150 Patent Document 7: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-103271 Patent Document 8: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. No. 2013-173181 Patent Document 9: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-204149 Patent Document 10: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-204150

La Patente EP 1396552 describe una tira de acero inoxidable de doble fase de martensita/ferrita útil como correas de acero.EP 1396552 discloses a dual phase martensite/ferrite stainless steel strip useful as steel belts.

DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓNDISCLOSURE OF THE INVENTION

Problemas que debe resolver la invenciónProblems to be solved by the invention

La tecnología de unión mencionada anteriormente permitió la implementación de la unión por difusión de un material de acero inoxidable incluso cuando se utiliza un procedimiento directo. Sin embargo, desde el punto de vista industrial, el procedimiento directo aún no ha arraigado como la corriente principal de un procedimiento de unión por difusión del material de acero inoxidable. La razón principal es el hecho de que es difícil conseguir ambos aspectos, por ejemplo, la seguridad de la confiabilidad en la parte de unión, tal como la fuerza de unión o la capacidad de adhesión, y la supresión de una carga en la producción, tal como el dispositivo de unión o el tiempo de unión. Según el conocimiento técnico convencional, a efectos de fabricar la parte de unión mediante el procedimiento directo, es necesario utilizar una etapa que requiere una gran carga de producción, tal como una etapa en la que se fija una temperatura de unión a una temperatura elevada superior a 1.100 °C, o una etapa en la que se imparte una presión superficial elevada mediante prensa en caliente, HIP o similar, de modo que era imposible evitar un aumento de costes debido a la etapa. Cuando se intenta llevar a cabo la unión por difusión de un material de acero inoxidable mediante el procedimiento directo con la misma carga de trabajo que en un procedimiento de inserción de material de inserción convencional, es difícil asegurar de manera suficiente la fiabilidad de la parte de unión en la situación actual.The above mentioned joining technology allowed the implementation of diffusion bonding of a stainless steel material even when using a direct method. However, from the industrial point of view, the direct method has not yet taken root as the mainstream of a diffusion bonding method of stainless steel material. The main reason is the fact that it is difficult to achieve both aspects, for example, reliability assurance in the bonding part, such as bond strength or adhesion ability, and suppression of a burden in production, such as binding device or binding time. According According to conventional technical knowledge, in order to manufacture the bonding part by the direct method, it is necessary to use a step requiring a large production load, such as a step in which a bonding temperature is set at a high temperature higher than 1,100 °C, or a stage in which a high surface pressure is imparted by hot pressing, HIP or the like, so that it was impossible to avoid an increase in cost due to the stage. When attempting to carry out diffusion bonding of a stainless steel material by the direct method with the same workload as in a conventional insert material insertion method, it is difficult to sufficiently ensure the reliability of the bonding part. union in the current situation.

De este modo, se ha propuesto un procedimiento para fabricar un producto unido por difusión mediante un procedimiento directo, que puede llevarse a cabo con la misma carga de trabajo que en un procedimiento de inserción de material de inserción convencional sin aplicar un calentamiento especial a temperatura elevada o presión superficial elevada utilizando una fuerza impulsora cuando una fase de ferrita se transforma en una fase de austenita durante la unión por difusión (documento de patente 7) o una fuerza impulsora del crecimiento del grano de cristal (documento de patente 8). También se ha propuesto un procedimiento en el que se reduce, tanto como sea posible, la cantidad de óxido superficial de un material de acero inoxidable que debe someterse a unión por difusión, mejorando así la capacidad de unión por difusión (documentos de patente 9 y 10). Para asegurar una buena capacidad de unión, existe la necesidad de que estos procedimientos regulen la rugosidad de la superficie antes de la unión de un material de acero inoxidable que se va a utilizar. Por lo tanto, existe la necesidad de mejorar adicionalmente la capacidad de unión en un material de acero inoxidable para su utilización en un producto de unión por difusión.Thus, a process for manufacturing a diffusion-bonded product by a direct process has been proposed, which can be carried out with the same workload as in a conventional insert material inserting process without applying special heating at room temperature. or high surface pressure using a driving force when a ferrite phase transforms into an austenite phase during diffusion bonding (Patent Document 7) or a crystal grain growth driving force (Patent Document 8). A method has also been proposed in which the amount of surface oxide of a stainless steel material to be subjected to diffusion bonding is reduced as much as possible, thus improving the diffusion bondability (Patent Documents 9 and 10). To ensure good bondability, there is a need for these methods to regulate surface roughness prior to bonding of a stainless steel material to be used. Therefore, there is a need to further improve the bondability in a stainless steel material for use in a diffusion bonding product.

Un objetivo de la presente invención es dar a conocer un material de acero inoxidable adecuado para el moldeo unido por difusión, la capacidad de unión por difusión del cual se mejora adicionalmente sin verse influenciado por el grado de rugosidad de la superficie.An object of the present invention is to provide a stainless steel material suitable for diffusion bonded molding, the diffusion bondability of which is further improved without being influenced by the degree of surface roughness.

Medios para resolver los problemasMeans to solve the problems

Los inventores de la presente invención han descubierto que, mediante el control del tamaño promedio del grano de cristal antes de la unión por difusión, se puede obtener una cantidad de ymax, y el alargamiento en el punto de fluencia de un material de acero inoxidable de doble fase que tiene una estructura de doble fase compuesta, como mínimo, por dos fases de una fase de ferrita, una fase de martensita y una fase de austenita, una buena capacidad de unión por difusión sin verse influenciada por la rugosidad de la superficie del material de acero. De manera específica, la presente invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes.The inventors of the present invention have found that by controlling the average crystal grain size before diffusion bonding, an amount of ymax, and the elongation at yield point of a stainless steel material of double phase having a double phase structure composed of at least two phases of a ferrite phase, a martensite phase and an austenite phase, good diffusion bonding ability without being influenced by the surface roughness of the steel material. Specifically, the present invention is defined by the independent claims. Embodiments are described in the dependent claims.

Efectos de la invenciónEffects of the invention

Según la presente invención, se da a conocer un acero inoxidable de doble fase que tiene una estructura de doble fase compuesta, como mínimo, por dos fases de una fase de ferrita, una fase de martensita, y una fase austenita, con un tamaño promedio del grano de cristal y ymax antes de la unión por difusión, y alargamiento en el punto de fluencia a una temperatura de unión en un intervalo óptimo, por lo que se utiliza un material de acero inoxidable que tiene una capacidad de unión por difusión excelente para la unión por difusión, proporcionando así un moldeado por unión por difusión que muestra una buena interfaz de unión. Se suprime el contenido total de Ti y Al, obteniendo así un moldeado unido por difusión que tiene una capacidad de unión por difusión mejorada.According to the present invention, there is provided a dual-phase stainless steel having a dual-phase structure composed of at least two phases of a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase, with an average size of the crystal grain and ymax before diffusion bonding, and elongation at the yield point at a bonding temperature in an optimal range, so a stainless steel material having excellent diffusion bonding ability is used for diffusion bonding, thus providing a diffusion bonding cast that exhibits a good bonding interface. The total content of Ti and Al is suppressed, thus obtaining a diffusion bonded molding having an improved diffusion bondability.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figura 1 es un dibujo que muestra una pieza de ensayo para medición utilizada en un ensayo de capacidad de unión.Fig. 1 is a drawing showing a test piece for measurement used in a binding capacity test.

MODO PREFERENTE PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓNPREFERRED WAY TO CARRY OUT THE INVENTION

A continuación se describirán realizaciones de la presente invención. La presente invención no se limita a la descripción de la misma.Embodiments of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the description thereof.

Se considera que la unión por difusión mediante un procedimiento directo de un material de acero inoxidable se completa mediante un procedimiento simultáneo de tres tipos de procesos, por ejemplo, un proceso (i) en el que la irregularidad de una superficie de unión experimenta una deformación que conduce a la adhesión, aumentando así el área de unión de la posición unida, un proceso (ii) en el que desaparece una película de óxido superficial del material de acero antes de la unión en la posición adherida, y un proceso (iii) en el que reacciona un gas residual en los huecos como parte no unida con un material de base, según una técnica convencional.Diffusion bonding by a direct process of a stainless steel material is considered to be completed by a simultaneous process of three kinds of processes, for example, a process (i) in which the irregularity of a bonding surface undergoes deformation leading to bonding, thereby increasing the bonding area of the bonded position, a process (ii) in which a surface oxide film of the steel material disappears before bonding in the bonded position, and a process (iii) in which a residual gas in the voids reacts as an unbound part with a base material, according to a conventional technique.

Hasta ahora, los inventores de la presente invención han estudiado evitar el deterioro de la productividad, lo que crea un obstáculo industrial, mediante la regulación de un componente del material base, los componentes incluidos en una película pasiva y la rugosidad superficial de una superficie de unión, centrando la atención en el proceso (ii) mencionado anteriormente. Sin embargo, a veces es difícil asegurar una capacidad de unión industrialmente estable incluso cuando se controla la etapa (ii) mencionada anteriormente. Por lo tanto, se han realizado numerosos estudios sobre un material de acero para obtener una capacidad de unión estable considerando la etapa (i) mencionada anteriormente. Como resultado, se ha encontrado que, cuando un acero inoxidable que debe someterse a unión por difusión es un acero inoxidable de doble fase que tiene una estructura de doble fase, es extremadamente eficaz reducir el tamaño de grano del cristal antes de la unión por difusión.Up to now, the inventors of the present invention have studied to prevent productivity deterioration, which creates an industrial obstacle, by regulating a component of the base material, the components included in a passive film, and the surface roughness of a surface of a base material. union, focusing attention on the process (ii) previously mentioned. However, it is sometimes difficult to ensure industrially stable binding ability even when the above-mentioned step (ii) is controlled. Therefore, numerous studies have been conducted on a steel material to obtain a stable bondability considering the above-mentioned step (i). As a result, it has been found that, when a stainless steel to be subjected to diffusion bonding is a dual-phase stainless steel having a dual-phase structure, it is extremely effective to reduce the grain size of the crystal before diffusion bonding. .

[Estructura de doble fase][Double phase structure]

Los aceros inoxidables se clasifican habitualmente en un acero inoxidable austenítico, un acero inoxidable ferrítico, un acero inoxidable martensítico, y similares en base a la estructura metálica a temperatura normal. Una “estructura de doble fase” de la presente invención tiene una estructura metálica compuesta, como mínimo, por dos fases de una fase de ferrita, una fase de martensita y una fase de austenita. El “material de acero inoxidable de doble fase” de la presente invención significa un acero que tiene dicha estructura de doble fase y muestra una estructura de dos fases austenítica-ferrítica dentro de un intervalo de temperaturas de unión. Los aceros inoxidables clasificados en acero inoxidable ferrítico y acero inoxidable martensítico a veces se incluyen en dicho acero inoxidable de dos fases. En la presente invención, a efectos de realizar la unión por difusión mediante un procedimiento directo a temperatura baja y presión superficial baja, se utiliza un acero inoxidable de doble fase que tiene una estructura de doble dual compuesta, como mínimo, por dos fases de una fase de ferrita, una fase de martensita y una fase de austenita como material de acero inoxidable para someterse a la unión por difusión. Con respecto a este acero inoxidable, dentro del intervalo de temperaturas en el que se produce la unión por difusión, una fase de ferrita y una fase de martensita se transforman de manera parcial en una fase de austenita para formar una estructura de dos fases compuesta por una fase de austenita y una fase de ferrita. Se producirá fácilmente una deformación en el punto de fluencia que se considera que provoca el deslizamiento del límite de grano como resultado del mantenimiento de una estructura fina debido a la supresión del crecimiento del grano de cristal de cada fase en la estructura de dos fases a temperatura elevada. Como resultado, se promueve una deformación fácil en la parte irregular de una superficie de unión, lo que conduce a un aumento en el área de unión de la parte unida, permitiendo así la unión por difusión mediante un procedimiento directo a temperatura baja y presión superficial baja.Stainless steels are usually classified into an austenitic stainless steel, a ferritic stainless steel, a martensitic stainless steel, and the like based on the metallic structure at normal temperature. A "dual-phase structure" of the present invention has a metallic structure composed of at least two phases of a ferrite phase, a martensite phase, and an austenite phase. The "dual-phase stainless steel material" of the present invention means a steel having said dual-phase structure and exhibiting an austenitic-ferritic two-phase structure within a range of bonding temperatures. Stainless steels classified as ferritic stainless steel and martensitic stainless steel are sometimes included in said two-phase stainless steel. In the present invention, in order to perform diffusion bonding by a direct process at low temperature and low surface pressure, a dual-phase stainless steel having a dual-dual structure composed of at least two phases of one is used. ferrite phase, a martensite phase and an austenite phase as the stainless steel material to undergo diffusion bonding. For this stainless steel, within the temperature range where diffusion bonding occurs, a ferrite phase and a martensite phase are partially transformed into an austenite phase to form a two-phase structure composed of an austenite phase and a ferrite phase. Yield point deformation which is considered to cause grain boundary slip will occur easily as a result of maintaining a fine structure due to suppression of crystal grain growth of each phase in the two-phase structure at room temperature. elevated. As a result, easy deformation is promoted at the irregular part of a bonding surface, which leads to an increase in the bonding area of the bonded part, thus allowing diffusion bonding by a direct process at low temperature and surface pressure. short.

El material de acero inoxidable de doble fase utilizado, según la presente invención, se puede utilizar como ambos o uno de los materiales de acero inoxidable que se ponen directamente en contacto entre sí y se integran mediante unión por difusión. Es posible aplicar, como material de acoplamiento para la integración, además del material de acero inoxidable de la presente invención, otros tipos de aceros de dos fases, tipos de aceros austeníticos en los que se forma una fase única de austenita dentro de un intervalo de calentamiento de unión por difusión, tipos de aceros ferríticos en los que se forma una fase única de ferrita dentro del intervalo de calentamiento, y similares. [Composición de componentes]The dual-phase stainless steel material used according to the present invention can be used as both or one of the stainless steel materials that are directly contacted with each other and integrated by diffusion bonding. Other types of two-phase steels, types of austenitic steels in which a single phase of austenite is formed within a range of diffusion bonding heating, types of ferritic steels in which a single phase of ferrite is formed within the heating range, and the like. [Component Composition]

En el acero inoxidable de doble fase que se utiliza, según la presente invención, no hay necesidad para concretar los elementos componentes distintos de Ti y Al desde el punto de vista de la capacidad de unión por difusión, y es posible utilizar diversas composiciones de componentes según las utilizaciones. La presente invención está dirigida a una estructura de dos fases austenítica-ferrítica dentro de un intervalo de temperaturas en el que se produce la unión por difusión, de modo que existe la necesidad de utilizar un acero que tenga una composición de componentes en la que la ymax representado por la fórmula (a) mencionada a continuación satisfaga un intervalo de 10 a 90. Es posible ejemplificar, como intervalo de composición de componentes específicos, el siguiente.In the dual-phase stainless steel used according to the present invention, there is no need to specify the component elements other than Ti and Al from the viewpoint of diffusion bonding ability, and it is possible to use various component compositions. according to uses. The present invention is directed to a two-phase austenitic-ferritic structure within a range of temperatures where diffusion bonding occurs, so there is a need to use a steel having a component composition in which the y max represented by the formula (a) mentioned below satisfies a range from 10 to 90. As the composition range of specific components, the following can be exemplified.

Composición de componentes que incluyen, en % en masa: C: 0,2 % o menos, Si: 1,0 % o menos, Mn: 3,0 % o menos, P: 0,05 % o menos, S: 0,03 % o menos, Ni: 10,0 % o menos, Cr: de 10,0 a 30,0 %, N: 0,3 % o menos, Ti: 0,15 % o menos y Al: 0,15 % o menos, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en la que la cantidad total de Ti y Al es del 0,15 % o menos.Composition of components including, in % by mass: C: 0.2% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.05% or less, S: 0 0.03% or less, Ni: 10.0% or less, Cr: 10.0 to 30.0%, N: 0.3% or less, Ti: 0.15% or less, and Al: 0.15 % or less, the balance being Fe and unavoidable impurities, wherein the total amount of Ti and Al is 0.15% or less.

Composición de componentes que comprende, además, en % en masa: uno o dos o más elementos de Nb: 4,0 % o menos, Mo: de 0,01 a 4,0 %, Cu: de 0,01 a 3,0 % y V: de 0,03 a 0,15 %. La composición de componente incluye, además, en % en masa: B: de 0,0003 a 0,01 %.Composition of components that also comprises, in % by mass: one or two or more elements of Nb: 4.0% or less, Mo: from 0.01 to 4.0%, Cu: from 0.01 to 3, 0% and V: from 0.03 to 0.15%. The component composition further includes, in % by mass: B: from 0.0003 to 0.01%.

Los componentes incluidos en el material de acero inoxidable se describirán a continuación.The components included in the stainless steel material will be described below.

El C mejora la resistencia y la dureza de un acero mediante el refuerzo en una solución sólida. Paralelamente, un aumento en el contenido de C provoca el deterioro de la capacidad de trabajo y tenacidad del acero, de modo que el contenido de C es del 0,2 % en masa o menos y, de manera preferente, del 0,08 % en masa o menos.C improves the strength and hardness of a steel by strengthening it in a solid solution. In parallel, an increase in the C content causes deterioration of the workability and toughness of the steel, so that the C content is 0.2% by mass or less, and preferably 0.08% by mass. in mass or less.

El Si es un elemento utilizado para la desoxidación del acero. Paralelamente, un contenido excesivo de Si provoca el deterioro de la tenacidad y capacidad de trabajo del acero. Por tanto, se forma una película firme de óxido en la superficie para inhibir la capacidad de unión por difusión. Por tanto, el contenido de Si es del 1,0 % en masa o menos y, de manera preferente, del 0,6 % en masa o menos. Si is an element used for the deoxidation of steel. At the same time, an excessive content of Si causes the deterioration of the toughness and work capacity of the steel. Therefore, a firm oxide film is formed on the surface to inhibit diffusion bonding ability. Therefore, the Si content is 1.0 mass% or less, and preferably 0.6 mass% or less.

El Mn es un elemento que mejora las propiedades de oxidación a alta temperatura. Paralelamente, el contenido excesivo de Mn permite que el acero experimente un endurecimiento por trabajo, lo que conduce al deterioro de la capacidad de trabajo en frío del acero. Por lo tanto, el contenido de Mn es del 3,0 % en masa o menos.Mn is an element that improves high temperature oxidation properties. In parallel, excessive Mn content allows the steel to undergo work hardening, which leads to deterioration of the cold workability of the steel. Therefore, the content of Mn is 3.0% by mass or less.

El P es un elemento de impureza inevitable y mejora las propiedades de corrosión intergranular y también provoca el deterioro de la tenacidad del acero. Por lo tanto, el contenido de P es del 0,05 % en masa o menos y, de manera preferente, del 0,03 % en masa o menos.P is an unavoidable impurity element and improves intergranular corrosion properties and also causes deterioration of steel toughness. Therefore, the content of P is 0.05 mass% or less, and preferably 0.03 mass% or less.

El S es un elemento de impureza inevitable y provoca el deterioro de la capacidad de trabajo en caliente del acero. Por lo tanto, el contenido de S es del 0,03 % en masa o menos.S is an unavoidable impurity element and causes deterioration of hot workability of steel. Therefore, the content of S is 0.03% by mass or less.

El Ni es un elemento de formación de austenita y tiene la función de mejorar la resistencia a la corrosión del acero en un entorno ácido reductor. Paralelamente, un contenido de Ni en exceso hace que la fase de austenita sea estable, no pudiendo así suprimir el crecimiento de un cristal de ferrita, de manera que se forma una fase única de austenita estable para suprimir el crecimiento del cristal de ferrita. Por lo tanto, el contenido de Ni es del 10,0 % o menos.Ni is an austenite-forming element and has the function of improving the corrosion resistance of steel in a reducing acid environment. In parallel, an excess Ni content makes the austenite phase stable, thus failing to suppress the growth of a ferrite crystal, so that a single stable austenite phase is formed to suppress the growth of the ferrite crystal. Therefore, the Ni content is 10.0% or less.

El Cr es un elemento que forma una película pasiva para aportar resistencia a la corrosión. Por lo tanto, el contenido de Cr es del 10,0 al 30,0 % en masa.Cr is an element that forms a passive film to provide resistance to corrosion. Therefore, the Cr content is 10.0 to 30.0 mass%.

El N es un elemento de impureza inevitable y provoca el deterioro de la capacidad de trabajo en frío, de manera que su contenido es del 0,3 % en masa o menos.N is an unavoidable impurity element and causes deterioration of cold workability, so that its content is 0.3% by mass or less.

El Ti tiene la función de fijar el C y el N y, por tanto, es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión y la capacidad de trabajo. A menudo, se añade Al como agente desoxidante. Paralelamente, el Ti y el Al son elementos fácilmente oxidables, de manera que el óxido de Ti y el óxido de Al incluidos en una película de óxido sobre una superficie del material de acero tienen menos probabilidades de reducirse en un tratamiento térmico de unión por difusión al vacío. Por lo tanto, numerosos óxidos de Ti o de Al pueden impedir que prosiga el proceso (ii) mencionado anteriormente durante la unión por difusión, de manera que el contenido de Ti es del 0,15 % en masa o menos, mientras que el contenido de Al es del 0,15 % en masa o menos y, de manera preferente, es del 0,05 % en masa. El contenido total de Ti y Al se fija al 0,15 % en masa o menos y, de manera preferente, al 0,05 % en masa o menos.Ti has the function of fixing C and N, and therefore it is an effective element to improve corrosion resistance and workability. Al is often added as a deoxidizing agent. In parallel, Ti and Al are easily oxidizable elements, so Ti oxide and Al oxide included in an oxide film on a surface of steel material are less likely to be reduced in diffusion bonding heat treatment. empty Therefore, numerous Ti or Al oxides can prevent the above-mentioned process (ii) from proceeding during diffusion bonding, so that the content of Ti is 0.15% by mass or less, while the content of Al is 0.15 mass % or less, and is preferably 0.05 mass %. The total content of Ti and Al is set to 0.15 mass % or less, and preferably 0.05 mass % or less.

El Nb es un elemento que forma carburo o carbonitruro para refinar los granos del acero, ejerciendo así el efecto de mejora de la tenacidad. Paralelamente, un contenido en exceso de Nb provoca el deterioro de la capacidad de trabajo del acero, de manera que el contenido de Nb es del 4,0 % en masa o menos.Nb is a carbide or carbonitride forming element to refine steel grains, thus exerting the effect of improving toughness. In parallel, an excess content of Nb causes deterioration of the workability of the steel, so that the content of Nb is 4.0% by mass or less.

El Mo es un elemento que tiene la función de mejorar la resistencia a la corrosión sin reducir la fuerza. Un contenido en exceso de Mo provoca el deterioro de la capacidad de trabajo del acero, de manera que el contenido de Mo es del 0,01 al 4,0 % en masa.Mo is an element that has the function of improving corrosion resistance without reducing strength. An excess content of Mo causes deterioration of the workability of the steel, so that the content of Mo is 0.01 to 4.0% by mass.

El Cu es un elemento que es eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión y también tiene la función de formar una fase de ferrita. Paralelamente, un contenido en exceso de Cu provoca el deterioro de la capacidad de trabajo del acero, de manera que el contenido de Cu es del 0,01 al 3,0 % en masa.Cu is an element that is effective in improving corrosion resistance and also has the function of forming a ferrite phase. In parallel, an excess content of Cu causes deterioration of the workability of the steel, so that the Cu content is 0.01 to 3.0% by mass.

El V es un elemento que contribuye a una mejora en la capacidad de trabajo y la tenacidad del acero mediante la fijación del C disuelto sólido como carburo. Paralelamente, un contenido en exceso de un elemento V provoca el deterioro de la productividad, de manera que el contenido de V es del 0,03 al 0,15 %.V is an element that contributes to an improvement in the workability and toughness of steel by fixing solid dissolved C as carbide. In parallel, an excess content of an element V causes deterioration of productivity, so that the content of V is 0.03 to 0.15%.

El B es un elemento que contribuye a una mejora en la resistencia a la corrosión y capacidad de trabajo mediante la fijación de N. Paralelamente, un contenido en exceso de un elemento B provoca el deterioro de la capacidad de trabajo en caliente del acero, de manera que el contenido de B es del 0,0003 al 0,01 %.B is an element that contributes to an improvement in corrosion resistance and work capacity by fixing N. At the same time, an excess content of an element B causes the deterioration of the hot work capacity of the steel, so that the content of B is 0.0003 to 0.01%.

Es posible aplicar, como acero inoxidable de doble fase que tiene la composición química mencionada anteriormente, un acero en el que ymax representado por la fórmula (a) mencionada a continuación es de 10 a 90: ymax = 420C - 11,5Si 7Mn 23Ni -11,5 Cr - 12Mo 9Cu - 49Ti - 47Nb - 52Al 470N 189 ... Fórmula (a) en la que el símbolo de un elemento de C, Si y similares en la fórmula anterior (a) significa el contenido (% en masa) de cada elemento.It is possible to apply, as the double-phase stainless steel having the chemical composition mentioned above, a steel in which ymax represented by the formula (a) mentioned below is from 10 to 90: ymax = 420C - 11.5Si 7Mn 23Ni - 11.5 Cr - 12Mo 9Cu - 49Ti - 47Nb - 52Al 470N 189 ... Formula (a) in which the symbol of an element of C, Si and the like in the above formula (a) means the content (% by mass ) of each element.

ymax es un indicador que representa una cantidad (% en volumen) de una fase de austenita formada cuando se calienta y mantiene a aproximadamente 1.100 °C. Cuando la ymax es de 100 o más, es posible considerarlos como tipos de aceros austeníticos en los que se forma una fase única de austenita. Cuando la ymax es de 0 o menos, es posible considerarlos como tipos de aceros ferríticos en los que se forma una única fase de ferrita. Con respecto al acero inoxidable de doble fase de la presente invención, cuando ymax es de 10 a 90, se forma una doble fase austenítica-ferrítica dentro de un intervalo de temperaturas, en el que tiene lugar la unión por difusión, y dos fases suprimen mutuamente el crecimiento de granos de cristal a alta temperatura, de manera que es eficaz para obtener una estructura cristalina fina. ymax es, de manera más preferente, de 50 a 80.y max is an indicator that represents an amount (vol %) of an austenite phase formed when heated and held at about 1100°C. When ymax is 100 or more, they can be considered as austenitic steel types in which a single phase of austenite is formed. When ymax is 0 or less, it is It is possible to consider them as types of ferritic steels in which a single ferrite phase is formed. With respect to the double-phase stainless steel of the present invention, when ymax is 10 to 90, an austenitic-ferritic double phase is formed within a range of temperatures, in which diffusion bonding takes place, and two phases suppress mutual growth of crystal grains at high temperature, so that it is effective to obtain a fine crystal structure. ymax is more preferably from 50 to 80.

[Tamaño promedio del grano de cristal antes de la unión][Average crystal grain size before bonding]

Cuanto más fina es la estructura de grano del acero inoxidable de doble fase de la presente invención, más rápidamente puede continuar el proceso (i) mencionado anteriormente. Por lo tanto, el tamaño promedio de grano de cristal antes de la unión es de 20 pm o menos y, de manera más preferente, de 10 pm o menos.The finer the grain structure of the dual-phase stainless steel of the present invention, the faster the process (i) mentioned above can proceed. Therefore, the average crystal grain size before bonding is 20 pm or less, and more preferably 10 pm or less.

[Rugosidad de la superficie][Surface roughness]

Con respecto al acero inoxidable de doble fase que incluye granos de cristal finos de la presente invención, el proceso (i) mencionado anteriormente tiene lugar de manera rápida, de manera que el proceso (ii) mencionado anteriormente ejerce una pequeña influencia y existe una baja posibilidad de que la capacidad de unión esté limitada por el grado de rugosidad de la superficie Ra. Si aumenta la rugosidad de la superficie del material de acero inoxidable que va a experimentar la unión por difusión, la desaparición de una película de óxido en el proceso (ii) mencionado anteriormente tiende a retrasarse. Por lo tanto, una superficie del material de acero inoxidable es, de manera preferente, lisa y la rugosidad de la superficie Ra es, de manera preferente, de 0,3 pm o menos.With respect to the dual-phase stainless steel including fine crystal grains of the present invention, the above-mentioned process (i) proceeds rapidly, so that the above-mentioned process (ii) exerts little influence and there is a low possibility that the binding capacity is limited by the degree of surface roughness Ra. If the surface roughness of the stainless steel material to be diffusion bonded increases, the disappearance of an oxide film in the above-mentioned process (ii) tends to be delayed. Therefore, a surface of the stainless steel material is preferably smooth and the surface roughness Ra is preferably 0.3 pm or less.

[Procedimiento para producir un producto unido por difusión][Procedure for producing a diffusion-bonded product]

Con respecto al material de acero inoxidable de la presente invención, se obtiene un producto unido por difusión que tiene buena capacidad de unión llevando a cabo la unión por difusión al vacío utilizando un procedimiento directo. El tratamiento de unión por difusión específico es el siguiente, por ejemplo, se puede permitir que proceda la unión por difusión mediante el calentamiento y mantenimiento en un horno en las condiciones de una presión de 1,0 x 10-2 Pa o menos (de manera preferente, 1,0 x 10-3 Pa o menos) y un punto de rocío de -40 °C o menos a una temperatura de 900 a 1.100 °C en un estado de contacto directo bajo una presión de superficie de contacto de 0,1 a 1,0 MPa. El tiempo de mantenimiento se puede ajustar dentro de un intervalo de 0,5 a 3 horas.With respect to the stainless steel material of the present invention, a diffusion bonded product having good bondability is obtained by carrying out vacuum diffusion bonding using a direct method. The specific diffusion bonding treatment is as follows, for example, diffusion bonding can be allowed to proceed by heating and holding in an oven under the conditions of a pressure of 1.0 x 10 -2 Pa or less (from preferably 1.0 x 10-3 Pa or less) and a dew point of -40°C or less at a temperature of 900 to 1,100°C in a direct contact state under a contact surface pressure of 0 .1 to 1.0 MPa. The holding time can be set within a range of 0.5 to 3 hours.

EJEMPLOSEXAMPLES

A continuación, se describirán ejemplos de la presente invención. La presente invención no se limita a los siguientes ejemplos y se puede llevar a cabo dentro del alcance de las presentes reivindicaciones realizando las modificaciones apropiadas.Next, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following examples and can be carried out within the scope of the present claims with appropriate modifications.

Se fundió un acero inoxidable con la composición química mostrada en la tabla 1 mediante fusión al vacío (30 kg). El lingote de acero así obtenido se forjó en una placa de 30 mm de grosor y, a continuación, se laminó en caliente a 1.230 °C durante 2 horas para obtener una lámina laminada en caliente de 3,0 mm de grosor. A continuación, se realizó el recocido, decapado y laminado en frío para obtener una lámina laminada en frío de 1,0 mm de grosor. A continuación, la lámina laminada en frío se sometió a un tratamiento de recocido mencionado a continuación para producir una lámina recocida laminada en frío, que se utilizó como material de ensayo. A stainless steel with the chemical composition shown in Table 1 was melted by vacuum melting (30 kg). The steel ingot thus obtained was forged into a 30 mm thick plate, and then hot rolled at 1,230 °C for 2 hours to obtain a 3.0 mm thick hot rolled sheet. Next, annealing, pickling and cold rolling were performed to obtain a 1.0 mm thick cold rolled sheet. Next, the cold rolled sheet was subjected to annealing treatment mentioned below to produce an annealed cold rolled sheet, which was used as a test material.

En la tabla 1 se muestran diversos materiales de acero. La estructura metálica antes de la unión por difusión de cada uno de los aceros FM-1 a FM-4 está compuesta por dos fases ferrítica-martensítica (fase a M). La estructura metálica antes de la unión por difusión de cada uno de los aceros FA-1 y FA-2 está compuesta por dos fases ferrítica-austenítica (fase a + ^y). La estructura metálica antes de la unión por difusión del acero F-1 está compuesta por una única fase de ferrita (fase a). La estructura metálica antes de la unión por difusión del acero A-1 está compuesta por una única fase de austenita (fase y). La estructura metálica antes de la unión por difusión del acero M-1 está compuesta por una única fase de martensita (fase M). Mediante el cambio de la temperatura de recocido de cada lámina de acero después del laminado en frío dentro de un intervalo de 900 °C a 1.200 °C, se obtuvieron materiales de ensayo que tenían cada uno un tamaño promedio de grano de cristal diferente. Para examinar la influencia de la rugosidad de la superficie, se obtuvieron materiales de ensayo con cada uno una rugosidad de la superficie diferente cambiando el tratamiento de acabado de una lámina recocida laminada en frío utilizando una parte de la lámina de acero.Various steel materials are shown in Table 1. The metallic structure before diffusion bonding of each of the FM-1 to FM-4 steels is composed of two ferritic-martensitic phases (phase a M). The metallic structure before diffusion bonding of each of the FA-1 and FA-2 steels is composed of two ferritic-austenitic phases (phase a + ^and ). The metallic structure before diffusion bonding of the F-1 steel is composed of a single ferrite phase (phase a). The metallic structure before diffusion bonding of the A-1 steel is composed of a single austenite phase (y phase). The metallic structure before diffusion bonding of the M-1 steel is composed of a single martensite phase (M phase). By changing the annealing temperature of each steel sheet after cold rolling within a range of 900°C to 1,200°C, test materials each having a different average crystal grain size were obtained. To examine the influence of surface roughness, test materials each having a different surface roughness were obtained by changing the finishing treatment of an annealed cold-rolled sheet using a part of the steel sheet.

(Tamaño promedio del grano de cristal)(Average crystal grain size)

Se midió el tamaño promedio del grano de cristal antes de la unión por difusión (pm) de una lámina de acero mediante un procedimiento de cuadratura, tal como se menciona a continuación. Se observó una estructura metálica de una sección transversal de grosor de la lámina paralela a la dirección de laminación en frío con respecto a un área continua de 1 mm2 o más y, a continuación, se calculó el número de granos de cristal incluidos en una unidad de área utilizando un procedimiento de cuadratura. Posteriormente, se determinó el área promedio por un grano de cristal y se utilizó un valor obtenido elevando la variable del área promedio a la potencia de 1/2 como tamaño promedio del grano de cristal.The average crystal grain size before diffusion bonding (pm) of a steel sheet was measured by a quadrature method as mentioned below. A metal structure of a sheet thickness cross-section parallel to the cold rolling direction was observed with respect to a continuous area of 1 mm2 or more, and then the number of crystal grains included in one unit was calculated. of area using a quadrature procedure. Subsequently, the average area per crystal grain was determined and a value obtained by raising the average area variable to the power of 1/2 was used as the average crystal grain size.

(Rugosidad de la superficie)(Surface roughness)

Con respecto a la rugosidad de la superficie Ra (pm), se midió la rugosidad de superficie Ra en una dirección perpendicular a una dirección de laminado utilizando un instrumento de medición de la rugosidad de la superficie (SURFCOM2900DX; fabricado por TOKYO SEIMITSU CO, LTD).Regarding the surface roughness Ra (pm), the surface roughness Ra in a direction perpendicular to a rolling direction was measured using a surface roughness measuring instrument (SURFCOM2900DX; manufactured by TOKYO SEIMITSU CO, LTD). ).

(Alargamiento en el punto de fluencia)(Elongation at Yield Point)

El alargamiento en el punto de fluencia se midió mediante el procedimiento mencionado a continuación. Se cortó una pieza de ensayo JIS13B de cada lámina de acero y se hizo un orificio de 5 mm de diámetro en el centro de una sujeción. Se formó una línea de corte (50 mm de longitud, entre las marcas del medidor) en la pieza de ensayo y, a continuación, se unió la pieza de ensayo a una máquina de ensayo de tracción a alta temperatura, de manera que la empuñadura con un orificio mire hacia abajo. Después de aumentar la temperatura hasta que la temperatura entre las marcas del medidor llegue a 1.000 °C y del remojo a la misma temperatura durante 15 minutos, se colocó un alambre fabricado de SUS310S provisto con un peso calculado para aplicar una tensión de 1.0 MPa, en el orificio de la sujeción, seguido de mantenimiento durante 0,5 horas. El alambre fabricado de SUS310S se extrajo de la pieza de ensayo y se enfrió hasta temperatura normal mediante enfriamiento con aire. A continuación, se midió la longitud L entre las marcas del medidor y se calculó (L-50)/50 x 100 como el alargamiento en el punto de fluencia (%).The elongation at yield point was measured by the method mentioned below. A JIS13B test piece was cut from each steel sheet, and a hole of 5 mm diameter was made in the center of a clamp. A cutting line (50 mm in length, between the gauge marks) was formed on the test piece, and then the test piece was attached to a high-temperature tensile testing machine so that the handle with a hole look down. After increasing the temperature until the temperature between the meter marks reaches 1,000 °C and soaking at the same temperature for 15 minutes, a wire made of SUS310S provided with a calculated weight was placed to apply a stress of 1.0 MPa, into the clamp hole, followed by holding for 0.5 hours. The wire made of SUS310S was taken out from the test piece and cooled down to normal temperature by air cooling. Next, the length L between the gauge marks was measured, and (L-50)/50 x 100 was calculated as the elongation at yield point (%).

(Ensayo de capacidad de unión)(Binding Capacity Assay)

Se cortaron piezas de ensayo planas que medían 20 mm x 20 mm a partir de cada lámina de acero y se llevó a cabo la unión por difusión mediante el procedimiento siguiente. Se laminaron dos piezas de ensayo fabricadas del mismo material de acero en un estado en el que las superficies de las piezas de ensayo entran en contacto entre sí. Utilizando una plantilla con un peso, se ajustó la presión superficial a aplicar a una superficie de contacto de estas dos piezas de ensayo a 0,1 MPa. En lo sucesivo, la pieza de ensayo plana así laminada se denomina “material de acero”. Aquellos en los que se laminan los materiales de acero se denominan “laminado”. A continuación, la plantilla y el laminado se colocaron en un horno de vacío. Se realizó el vacío hasta que la presión alcanzó el grado de vacío inicial de 1,0 x 10-3 a 1,0 x 10-4 Pa y la temperatura se elevó a 1.000 °C durante aproximadamente 1 hora, seguido del mantenimiento a la misma temperatura durante 2 horas. Después de transferir a una cámara de enfriamiento, se llevó a cabo el enfriamiento. Durante el enfriamiento, el grado de vacío se mantuvo hasta 900 °C y, a continuación, se introdujo gas Ar, seguido del enfriamiento hasta aproximadamente 100 °C o menos en una atmósfera de gas Ar por debajo de 90 kPa. Con respecto al laminado después de completar el tratamiento térmico, utilizando un medidor de grosor ultrasónico (fabricado por OLYMPUS CORPORATION; Modelo 35DL), se midió el grosor en 49 puntos de medición formados con un paso de 3 mm en una superficie laminada que medía 20 mm x 20 mm, tal como se muestra en la figura 1. Se fijó un diámetro de sonda a 1,5 mm. Cuando un valor medido del grosor de la lámina en cierto punto de medición muestra el grosor total de la lámina de dos materiales de acero, es posible considerar que ambos materiales de acero se integran entre sí por difusión de átomos en la posición de una interfaz entre ambos materiales de acero correspondiente al punto de medición. Paralelamente, cuando un valor medido del grosor de la lámina es diferente del grosor total de la lámina de dos materiales de acero, es posible considerar que existe la parte no unida (defecto) en la posición de una interfaz entre ambos materiales de acero correspondiente al punto de medición. Se examinó una relación de correspondencia entre una estructura en sección transversal del laminado después de un tratamiento térmico y los resultados de medición obtenidos mediante esta técnica de medición. Como resultado, se ha confirmado que es posible evaluar con precisión una proporción de área de la parte unida en un área de contacto por el valor obtenido al dividir el número de puntos de medición, donde los resultados de la medición mostraron el grosor total de la lámina de ambos materiales de acero por el número total de la mediciones 49 (en lo sucesivo, esto se denomina “proporción de unión”). La capacidad de la unión por difusión se evaluó mediante los siguientes criterios de evaluación.Flat test pieces measuring 20 mm x 20 mm were cut from each steel sheet, and diffusion bonding was carried out by the following procedure. Two test pieces made of the same steel material were rolled in a state where the surfaces of the test pieces come into contact with each other. Using a template with a weight, the surface pressure to be applied to a contact surface of these two test pieces was set to 0.1 MPa. Hereinafter, the flat test piece thus rolled is referred to as "steel material". Those in which steel materials are rolled are called "rolled". The template and laminate were then placed in a vacuum oven. Vacuum was performed until the pressure reached the initial vacuum degree of 1.0 x 10 -3 to 1.0 x 10 -4 Pa and the temperature was raised to 1,000 °C for about 1 hour, followed by holding at same temperature for 2 hours. After transferring to a cooling chamber, cooling was carried out. During cooling, the degree of vacuum was maintained up to 900 °C, and then Ar gas was introduced, followed by cooling to about 100 °C or less in an Ar gas atmosphere below 90 kPa. Regarding the laminate after completing the heat treatment, using an ultrasonic thickness gauge (manufactured by OLYMPUS CORPORATION; Model 35DL), the thickness was measured at 49 measuring points formed with a pitch of 3 mm on a laminate surface measuring 20 mm x 20 mm, as shown in Figure 1. A probe diameter was set at 1.5 mm. When a measured value of sheet thickness at a certain measurement point shows the total sheet thickness of two steel materials, it is possible to consider that both steel materials integrate with each other by diffusion of atoms at the position of an interface between both steel materials corresponding to the measurement point. In parallel, when a measured value of the sheet thickness is different from the total sheet thickness of two steel materials, it is possible to consider that the unbonded part (defect) exists at the position of an interface between both steel materials corresponding to the Point of measurement. A correspondence relationship between a cross-sectional structure of the laminate after a heat treatment and measurement results obtained by this measurement technique was examined. As a result, it has been confirmed that it is possible to accurately evaluate an area ratio of the bonded part in a contact area by the value obtained by dividing the number of measurement points, where the measurement results showed the total thickness of the sheet of both steel materials by the total number of measurements 49 (hereinafter, this is called the "bonding ratio"). Diffusion bonding ability was evaluated by the following evaluation criteria.

A: Proporción de unión del 100 % (excelente)A: 100% binding ratio (excellent)

B: Proporción de unión del 90 al 99 % (buena)B: 90 to 99% binding ratio (good)

C: Proporción de unión del 60 al 89 % (bastante buena)C: 60 to 89% binding ratio (fairly good)

D: Proporción de unión del 0 al 59 % (mala)D: Binding ratio 0 to 59% (poor)

Como resultado de diversos estudios, se aseguró una resistencia suficiente de la parte unida por difusión y también la capacidad de sellado (propiedad que no provoca fugas de un gas a través de defectos comunicantes) entre ambos miembros es bueno en las calificaciones A y B, de modo que las calificaciones A y B se consideraron aprobadas.As a result of various studies, sufficient strength of the diffusion bonded part is ensured and also the sealing ability (property that does not cause a gas to leak through communicating defects) between both members is good in grades A and B, so grades A and B were considered approved.

El tamaño promedio del grano de cristal y ymax después del recocido y laminado en frío de cada acero, la rugosidad de la superficie, el alargamiento en el punto de fluencia y la capacidad de unión se muestran en la tabla 2.The average crystal grain size and ymax after annealing and cold rolling of each steel, surface roughness, elongation at yield point, and bondability are shown in Table 2.

T l 2T l 2

Tal como se muestra en la tabla 2, en ejemplos de la invención 1 a 6, la proporción de unión fue del 90 % o más y se mostró una buena capacidad de unión por difusión, incluso a una temperatura relativamente baja, por ejemplo, 1.000 °C a una presión de la superficie baja, por ejemplo, 0,1 MPa. En los ejemplos de la invención 1 a 6, se mostró una buena capacidad de unión por difusión independientemente del grado de rugosidad de la superficie Ra y no hubo influencia de la rugosidad superficial. Dado que el material de acero inoxidable de doble fase que tiene una estructura de la presente invención no provoca un deterioro de la capacidad de unión por difusión ni siquiera cuando aumenta la rugosidad de la superficie, es evidente que la capacidad de unión por difusión del mismo no está restringida a las propiedades de superficie del material de acero.As shown in Table 2, in Inventive Examples 1 to 6, the bonding ratio was 90% or more and good diffusion bondability was shown even at a relatively low temperature, for example, 1,000 °C at a low surface pressure, for example, 0.1 MPa. In Inventive Examples 1 to 6, good diffusion bonding ability was shown regardless of the degree of surface roughness Ra and there was no influence of surface roughness. Since the dual-phase stainless steel material having a structure of the present invention does not cause a deterioration in diffusion bonding ability even when the surface roughness increases, it is evident that the diffusion bonding ability thereof it is not restricted to the surface properties of the steel material.

Por el contrario, en los ejemplos comparativos 1 a 10, el tamaño promedio de grano del cristal, ymax y alargamiento en el punto de fluencia se desviaron del alcance de la presente invención, conduciendo a una pequeña deformación de la parte irregular de la superficie de unión dentro de un intervalo de temperaturas elevadas de dos fases, no consiguiendo así que aumente el área de unión en la posición de unión. Por lo tanto, numerosas proporciones de unión son inferiores al 80 % y están calificadas como bastante malas o malas. Respecto a los aceros ferríticos de una única fase de los ejemplos comparativos 5 a 7 y los aceros austeníticos de una única fase de los ejemplos comparativos 8 a 9, según un cambio en la proporción de unión en función de la rugosidad de la superficie Ra, el ejemplo comparativo 7 y el ejemplo comparativo 9 con una rugosidad de la superficie muy pequeña mostraron una proporción de unión del 90 % o más. Paralelamente, otros ejemplos comparativos mostraron una gran rugosidad de la superficie y una proporción de unión disminuida. Tal como es evidente a partir de los resultados anteriores, en un acero de una única fase, una gran rugosidad de la superficie conduce a una mala proporción de unión, de manera que la capacidad de unión por difusión está restringida por la rugosidad de la superficie. In contrast, in Comparative Examples 1 to 10, the average crystal grain size, ymax, and elongation at yield point deviated from the scope of the present invention, leading to a small deformation of the irregular part of the surface of the crystal. bonding within a high temperature range of two phases, thereby failing to increase the bonding area at the bonding position. Therefore, many binding ratios are less than 80% and are rated as fairly poor or poor. For the single-phase ferritic steels of Comparative Examples 5 to 7 and the single-phase austenitic steels of Comparative Examples 8 to 9, according to a change in bonding ratio as a function of surface roughness Ra, Comparative Example 7 and Comparative Example 9 with very small surface roughness showed a bonding ratio of 90% or more. In parallel, other comparative examples showed high surface roughness and decreased bonding ratio. As is evident from the above results, in a single-phase steel, a large surface roughness leads to a poor bonding ratio, so that the diffusion bonding ability is restricted by the surface roughness. .

Claims

1. Use of a dual-phase stainless steel material for diffusion bonding, the metallic structure prior to diffusion bonding having a dual-phase structure composed of at least two phases of one phase of ferrite, one phase of martensite or an austenite phase, in which

the double-phase structure has an average crystal grain size of 20 pm or less,

ymax represented by the formula (a) mentioned below is from 10 to 90, and the

elongation at yield point is 0.2% or more when a load of 1.0 MPa is applied at 1,000 °C for 0.5 hours,

the stainless steel material comprises, in % by mass: C: 0.2% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.05% or less, S: 0.03% or less, Ni: 10.0% or less, Cr: 10.0 to 30.0%, N: 0.3% or less, Ti: 0.15% or less, and Al: 0, 15% or less;

optionally comprises, in % by mass: one or two or more elements of Nb: 4.0% or less, Mo: 0.01 to 4.0%, Cu: 0.01 to 3.0% and V: from 0.03 to 0.15%,

optionally, it comprises, in mass %: B: from 0.0003 to 0.01%; in which the balance is Fe and unavoidable impurities, in which the total amount of Ti and Al is 0.15% or less:

ymax = 420C - 11.5Si 7Mn 23Ni -11.5 Cr - 12Mo 9Cu - 49Ti - 47Nb - 52Al 470N 189 ... Formula (a)

in which the symbol of an element in the aforementioned formula (a) indicates the content (% by mass) of each element, and in which the average grain size of the crystal is measured according to the method specified in the description.

2. Use according to claim 1, wherein the stainless steel is used for direct diffusion bonding.

3. Use according to claim 1 or 2, wherein the stainless steel is used for vacuum diffusion bonding using a direct process.

4. Method for manufacturing a diffusion bonded product by performing diffusion bonding using a dual-phase stainless steel material for diffusion bonding, the metallic structure prior to diffusion bonding having a composite dual-phase structure, by at least two phases of a ferrite phase, a martensite phase or an austenite phase, in which

the double-phase structure has an average crystal grain size of 20 pm or less,

ymax represented by the formula (a) mentioned below is from 10 to 90, and the

5. A method according to claim 4, wherein the direct diffusion bonding is performed using the stainless steel material.

6. A process according to claim 4 or 5, wherein the vacuum diffusion bonding is performed using a direct process using the stainless steel material.