專利名稱：連接體制造方法、連接體及金屬制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接體制造方法、連接體及金屬制品。
背景技術(shù)：
圖10是為了說(shuō)明現(xiàn)有的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖11是為了說(shuō)明現(xiàn)有的連接體制造方法而示出的圖。圖11 (a)是為了說(shuō)明金屬 構(gòu)件準(zhǔn)備工序S91而示出的圖，圖11 (b)與11 (c)是為了說(shuō)明連接體形成工序S92而示 出的圖。
以往，連接多個(gè)金屬構(gòu)件而制造連接體的連接體制造方法已為人所知(例如，參照 專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有的連接體制造方法為尤其適合于連接含有Cr的鋼鐵構(gòu)件而制造連接體 的方法，具體而言，如圖10與圖11所示，依次包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序S91，準(zhǔn)備由第I金 屬材料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件92、由第2金屬材料構(gòu)成的第2金屬構(gòu)件94 ;及連接體形成工 序S92，連接第I金屬構(gòu)件92與第2金屬構(gòu)件94而形成連接體，連接體形成工序S92依次 包括固相連接工序S92a，在第I金屬構(gòu)件92與第2金屬構(gòu)件94不熔化的溫度條件下，固 相連接第I金屬構(gòu)件92與第2金屬構(gòu)件94 ;及連接力強(qiáng)化工序S94b，通過(guò)在規(guī)定條件下對(duì) 已連接的第I金屬構(gòu)件92與第2金屬構(gòu)件94進(jìn)行加熱與慢冷卻，從而強(qiáng)化2個(gè)金屬構(gòu)件 之間的連接力。
根據(jù)現(xiàn)有的連接體制造方法，在金屬組織相變的過(guò)程中，能夠使成為連接體的連 接力下降原因的空隙或鈍態(tài)層(在金屬構(gòu)件含有Cr時(shí)為含Cr鈍態(tài)層)消散，其結(jié)果，能夠制 造出連接力高的連接體。另外，作為在連接的金屬構(gòu)件中的至少I個(gè)金屬構(gòu)件，通過(guò)使用在 連接預(yù)定面上形成有凹部的金屬構(gòu)件，從而能夠比較容易地制造具有復(fù)雜形狀的內(nèi)部空間 (例如，使換熱介質(zhì)流動(dòng)的換熱流路)的連接體。這樣制造的連接體可使用于各種金屬模、各 種工具、各種構(gòu)造部件等的金屬制品。
專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開第2008/129622號(hào)公報(bào)
在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間不產(chǎn)生較大溫差的條件下使用通過(guò)上述方法 制造的連接體時(shí)，能夠維持充分高的連接力。但是，在使用對(duì)通過(guò)上述方法制造的連接體實(shí) 施淬火處理而提高硬度的連接體時(shí)，由于因淬火處理而第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件的硬 度升高，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用該連接體時(shí)， 存在因溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)連接力的界限造成連接體可能破損的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種連接體制造方 法，其能夠制造出即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連 接體時(shí)也難以破損的連接體。另外，其目的在于提供一種連接體，即使在第I金屬構(gòu)件與第 2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)也難以破損。而且，其目的還在于提供 一種使用了本發(fā)明的連接體的金屬制品。
( I)本發(fā)明的連接體制造方法為，其特征為，依次包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備由 第I金屬材料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件、由第2金屬材料構(gòu)成的第2金屬構(gòu)件與由第3金屬材 料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，第3金屬材料的縱彈性系數(shù)與硬度低于所述第I金屬材料與所述 第2金屬材料的任意一個(gè)；及連接體形成工序，在所述第3金屬構(gòu)件介于所述第I金屬構(gòu)件 與所述第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下，連接所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3 金屬構(gòu)件而形成連接體，所述連接體形成工序依次包括固相連接工序，在所述第3金屬構(gòu) 件介于所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下，在所述第I金屬構(gòu)件、所述第 2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件不熔化的溫度條件下固相連接所述第I金屬構(gòu)件、所述第 2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件；及硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序，在形成第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第 2硬度過(guò)渡區(qū)域的溫度條件下實(shí)施熱處理，在第I硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第I金屬構(gòu)件與 所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的 連接面的方向上，硬度在所述第I金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化，而 且，在第2硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，在沿 著垂直于所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第2金屬 構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化。
在按照本發(fā)明的連接體制造方法制造的連接體中，在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu) 件之間，由于存在由縱彈性系數(shù)(也稱為縱彈性模量)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬 材料的任意一個(gè)的第3金屬材料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu) 件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，第3金屬構(gòu)件作為使第I金屬構(gòu)件與第2金 屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力分散的緩沖材料而發(fā)揮作用。
另外，在按照本發(fā)明的連接體制造方法制造的連接體中，在第I金屬構(gòu)件與第3金 屬構(gòu)件之間以及第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間，由于分別存在上述的第I硬度過(guò)渡區(qū) 域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下 使用連接體時(shí)，因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第 3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第I 硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的連接體制造方法，由于在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間 產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)上述第I硬度過(guò)渡區(qū)域、第3金屬構(gòu)件與第2硬度過(guò)渡區(qū)域的應(yīng)力分 散作用而被有效地分散，因此能夠制造出即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較 大溫差的條件下使用連接體時(shí)也難以破損的連接體。
另外，根據(jù)本發(fā)明的連接體制造方法，由于在連接體形成工序中能夠在實(shí)施硬度 過(guò)渡區(qū)域形成工序中使存在于金屬構(gòu)件的連接面上的空隙或鈍態(tài)層消散，因此能夠與現(xiàn)有 的連接體的制造方法的情況相同地制造出連接力高的連接體。
另外，根據(jù)本發(fā)明的連接體制造方法，作為在連接的金屬構(gòu)件中的至少I個(gè)金屬 構(gòu)件，通過(guò)使用在連接預(yù)定面上形成有凹部的金屬構(gòu)件，從而能夠與現(xiàn)有的連接體的制造 方法的情況相同地比較容易地制造出具有復(fù)雜形狀的內(nèi)部空間的連接體。
而且，在制造連接有4層以上金屬構(gòu)件的構(gòu)造的連接體時(shí)，也能夠應(yīng)用本發(fā)明的 連接體制造方法。在此情況下，如果著眼于4層以上層當(dāng)中的滿足本發(fā)明條件的3層，則相 當(dāng)于實(shí)施本發(fā)明的連接體制造方法。
第3金屬材料優(yōu)選由難以因用于提高第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件的硬度的熱處理(例如淬火處理)而硬度升高的金屬材料構(gòu)成。在此情況下，即使在實(shí)施用于提高連接體整體硬度的熱處理而使硬度升高的情況下，在存在第3金屬構(gòu)件的部分，能夠使硬度不那么升高(即，縱彈性系數(shù)不會(huì)過(guò)高)，其結(jié)果，能夠使第3金屬構(gòu)件作為緩沖材料而充分發(fā)揮作用。
(2)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，所述第2 硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有 50 μ m以上的厚度。
通過(guò)采用這樣的方法，能夠充分確保第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域的厚度，在第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中，能夠充分分散因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力。
而且，根據(jù)上述觀點(diǎn)，更優(yōu)選第I硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件與第3 金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有100 μ m以上的厚度，第2硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第2 金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有100 μ m以上的厚度，還更優(yōu)選第I硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有200 μ m以上的厚度，第2硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有200 μ m以上的厚度。
另外，從進(jìn)一步提高連接體整體的機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選第I硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有5_以下的厚度，第2 硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有5_以下的厚度。
(3)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選在所述硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序中，在所述第3金屬構(gòu)件內(nèi)的所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域之間，在留下硬度恒定區(qū)域的條件下實(shí)施熱處理，在硬度恒定區(qū)域中，在沿著從所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，硬度處于恒定狀態(tài)。
通過(guò)采用這樣的方法，由于留下縱彈性系數(shù)較低的區(qū)域(第3金屬構(gòu)件原狀態(tài)的區(qū)域)，因此能夠使第3金屬構(gòu)件充分發(fā)揮作為緩沖材料的作用。
(4)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選所述硬度恒定區(qū)域在沿著從所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上具有30 μ m以上的厚度。
通過(guò)采用這樣的方法，由于充分留下縱彈性系數(shù)較低的區(qū)域(第3金屬構(gòu)件原狀態(tài)的區(qū)域)，因此能夠使第3金屬構(gòu)件更加充分地發(fā)揮作為緩沖材料的作用。
而且，從上述觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選硬度恒定區(qū)域在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向第2 硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上具有60 μ m以上的厚度，還更優(yōu)選具有IOOym以上的厚度 。
另外，從進(jìn)一步提高連接體整體的機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選硬度恒定區(qū)域在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上具有3_以下的厚度。
(5)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選所述第3金屬構(gòu)件的厚度在O. 3mm 10. Omm的范圍內(nèi)。
通過(guò)采用這樣的方法，能夠使第3金屬構(gòu)件的厚度成為作為緩沖材料而充分的厚 度，而且，能夠制造出整體的形態(tài)穩(wěn)定性充分高的連接體。
而且，在本發(fā)明中，之所以使第3金屬構(gòu)件的最小厚度在O. 3mm 10. Omm的范圍 內(nèi)，是因?yàn)樵谠摵穸刃∮贠. 3mm時(shí)，有可能在固相連接后第3金屬構(gòu)件被第I金屬構(gòu)件與第 2金屬構(gòu)件吸收，難以使第3金屬構(gòu)件的厚度成為作為緩沖材料而充分的厚度，當(dāng)該厚度大 于10. Omm時(shí)，有可能難以制造出連接體整體的形態(tài)穩(wěn)定性充分高的連接體。從該觀點(diǎn)考 慮，更優(yōu)選第3金屬構(gòu)件的最小厚度在O. 5mm 5. Omm的范圍內(nèi)。
而且，在上述(5)中記載的第3金屬構(gòu)件的厚度是在金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序時(shí)的厚度。
(6)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選在所述連接體形成工序之后，還包括覆蓋 工序，對(duì)于所述第3金屬構(gòu)件露出于所述連接體表面的部分(以下稱露出部分)中的至少一 部分，在使所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件露出于所述連接體表 面的部分熔化的狀態(tài)下，一邊使第4金屬構(gòu)件熔化一邊進(jìn)行覆蓋，在所述覆蓋工序中，在形 成第3硬度過(guò)渡區(qū)域、第4硬度過(guò)渡區(qū)域、第5硬度過(guò)渡區(qū)域的條件下用所述第4金屬構(gòu)件 進(jìn)行覆蓋，在第3硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的邊界面附 近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第3金屬構(gòu)件的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu)件 到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化，在第4硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件 與所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第I硬度過(guò) 渡區(qū)域的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變 化，在第5硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近， 在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu) 件到所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化。
通過(guò)采用這樣的方法，由于在第4金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的邊界面附近形成第3 硬度過(guò)渡區(qū)域的條件下用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬 構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第4金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力在第3硬度過(guò)渡 區(qū)域中分散。
另外，根據(jù)上述(6)的方法，由于在覆蓋工序中在形成第4硬度過(guò)渡區(qū)域與第5硬 度過(guò)渡區(qū)域的條件下用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu) 件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu) 件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第4硬度過(guò)渡區(qū)域與第5硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
而且，在第I金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由不同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在沿 著從第4金屬構(gòu)件朝向第I金屬構(gòu)件的方向上形成硬度在第4金屬構(gòu)件到第I金屬構(gòu)件的 跨度上逐漸發(fā)生變化的第6硬度過(guò)渡區(qū)域的條件下，用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。另外，在第 2金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由不同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在沿著從第4金屬構(gòu)件朝 向第2金屬構(gòu)件的方向上形成硬度在第4金屬構(gòu)件到第2金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化 的第7硬度過(guò)渡區(qū)域的條件下，用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
在第I金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由相同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在第I金 屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件之間不留下明確的邊界面的條件下，用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。另 外，在第2金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由相同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在第2金屬構(gòu)件 與第4金屬構(gòu)件之間不留下明確的邊界面的條件下，用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
在本發(fā)明的連接體制造方法中，在覆蓋工序后，優(yōu)選還包括對(duì)在覆蓋工序中用第4 金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋的部分進(jìn)行平滑化的平滑化工序。通過(guò)采用這樣的方法，能夠制造出表 面平滑的連接體。
(7)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選所述第4金屬構(gòu)件由硬度高于所述第3金 屬材料的第4金屬材料構(gòu)成。
一般地講，縱彈性系數(shù)低的金屬材料存在硬度也降低的傾向，如果第3金屬構(gòu)件 在制造出的連接體中露出，則可認(rèn)為第3金屬構(gòu)件部分的損耗比第I金屬構(gòu)件部分、第2金 屬構(gòu)件部分更快。
另一方面，根據(jù)上述(7)的方法，由于用由硬度高于第3金屬材料的第4金屬材料 構(gòu)成的第4金屬構(gòu)件來(lái)覆蓋第3金屬構(gòu)件，因此能夠制造出可防止第3金屬構(gòu)件部分的損 耗比第I金屬構(gòu)件部分、第2金屬構(gòu)件部分更快的連接體。
(8)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選在所述連接體形成工序與所述覆蓋工序 之間，還包括表面切削工序，以至少包含所述露出部分的一部分的方式切除所述連接體表 面的一部分，在所述覆蓋工序中，以用所述第4金屬構(gòu)件填充在所述表面切削工序中切除 的部分的方式用所述第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
通過(guò)采用這樣的方法，由于包含第3金屬構(gòu)件的表面低于周圍的面，因此在覆蓋 工序中能夠容易地用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
另外，根據(jù)上述(8)的方法，能夠切除連接強(qiáng)度有可能低于內(nèi)部連接面的表面的連 接面，提高所制造的連接體整體的機(jī)械強(qiáng)度。
而且，在表面切削工序中切除表面的深度尺寸雖然可根據(jù)所制造的連接體而做成 任意尺寸，但是優(yōu)選大于第3金屬構(gòu)件的厚度尺寸的尺寸(例如為第3金屬構(gòu)件的厚度尺寸 的2倍 6倍)。
(9)在本發(fā)明的連接體制造方法中，優(yōu)選在所述覆蓋工序之后，還包括熱處理工 序，為了緩解蓄積在所述連接體中的應(yīng)力而對(duì)所述連接體實(shí)施熱處理。
通過(guò)采用這樣的方法，能夠緩解蓄積在連接體中的應(yīng)力，提高連接體整體的連接 力。
另外，根據(jù)上述(9)的方法，能夠通過(guò)上述熱處理來(lái)擴(kuò)大各硬度過(guò)渡區(qū)域的范圍， 使在各金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)一步分散。
而且，作為如上所述的熱處理，可例示包括退火的熱處理。另外，作為所制造的連 接體整體想得到高硬度時(shí)，也可以在退火后進(jìn)行淬火等處理。
(10)本發(fā)明的連接體為，其具備第I金屬構(gòu)件，由第I金屬材料構(gòu)成；第2金屬 構(gòu)件，由第2金屬材料構(gòu)成；及第3金屬構(gòu)件，位于所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件 之間，由縱彈性系數(shù)與硬度低于所述第I金屬材料與所述第2金屬材料的第3金屬材料構(gòu) 成，具有所述第3金屬構(gòu)件被固相連接在所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件上的構(gòu)造， 其特征為，在所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，存在如下第I硬度過(guò)渡 區(qū)域，在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述 第I金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化，而且，在所述第2金屬構(gòu)件與所 述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，存在如下第2硬度過(guò)渡區(qū)域，在沿著垂直于所述第2金屬構(gòu) 件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第2金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化。
在本發(fā)明的連接體中，在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間，由于存在由縱彈性系數(shù)(也稱為縱彈性模量)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬材料的任意一個(gè)的第3金屬材料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，第3金屬構(gòu)件作為使第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力分散的緩沖材料而發(fā)揮作用。
另外，在本發(fā)明的連接體中，在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間以及第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間，由于分別存在上述的第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的連接體，由于在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)上述第I硬度過(guò)渡區(qū)域、第3金屬構(gòu)件與第2硬度過(guò)渡區(qū)域的應(yīng)力分散作用而被有效地分散，因此即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用時(shí)，也可以難以破損。
另外，根據(jù)本發(fā)明的連接體，作為在連接的金屬構(gòu)件中的至少I個(gè)金屬構(gòu)件，通過(guò)使用在連接預(yù)定面上形成有凹部的金屬構(gòu)件，從而即使具有復(fù)雜形狀的內(nèi)部空間，也能夠成為比較容易制造的連接體。
而且，本發(fā)明的連接體也能夠應(yīng)用在連接有4層以上金屬構(gòu)件的構(gòu)造的連接體中。在此情況下，如果著眼于4層以上層當(dāng)中的滿足本發(fā)明條件的3層，則相當(dāng)于是本發(fā)明的連接體。
第3金屬材料優(yōu)選由難以因用于提高第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件的硬度的熱處理而硬度升高的金屬材料構(gòu)成。在此情況下，即使在實(shí)施用于提高連接體整體硬度的熱處理而使硬度升高的情況下，在存在第3金屬構(gòu)件的部分，也能夠使硬度不那么升高(B卩，縱彈性系數(shù)不會(huì)過(guò)高)，其結(jié)果，能夠使第3金屬構(gòu)件作為緩沖材料而充分發(fā)揮作用。
(11)在本發(fā)明的連接體中，優(yōu)選還具備第4金屬構(gòu)件，由硬度高于所述第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成，具有所述第4金屬構(gòu)件至少覆蓋所述第3金屬構(gòu)件的一部分的構(gòu)造，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第3金屬構(gòu)件的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化的第3硬度過(guò)渡區(qū)域，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化的第4硬度過(guò)渡區(qū)域，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化的第5硬度過(guò)渡區(qū)域。
通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，由于在第4金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的邊界面附近存在第3 硬度過(guò)渡區(qū)域，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力 而在第4金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力在第3硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
另外，根據(jù)上述(11)的結(jié)構(gòu)，由于存在如上所述的第4硬度過(guò)渡區(qū)域與第5硬度 過(guò)渡區(qū)域，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu) 件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也 在第4硬度過(guò)渡區(qū)域與第5硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
而且，在第I金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由不同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在沿 著從第4金屬構(gòu)件朝向第I金屬構(gòu)件的方向上形成硬度在第4金屬構(gòu)件到第I金屬構(gòu)件的 跨度上逐漸發(fā)生變化的第6硬度過(guò)渡區(qū)域。另外，在第2金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由不同 的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在沿著從第4金屬構(gòu)件朝向第2金屬構(gòu)件的方向上形成硬 度在第4金屬構(gòu)件到第2金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化的第7硬度過(guò)渡區(qū)域。
在第I金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件由相同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選以在第I 金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu)件之間不留下明確的邊界面的方式進(jìn)行連接。另外，在第2金屬構(gòu) 件與第4金屬構(gòu)件由相同的金屬材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選以在第2金屬構(gòu)件與第4金屬構(gòu) 件之間不留下明確的邊界面的方式進(jìn)行連接。
(12)本發(fā)明的金屬制品為，其為使用上述(10)或(11)所述的連接體來(lái)制造的金 屬制品。
根據(jù)本發(fā)明的金屬制品，由于是使用即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn) 生較大溫差的條件下使用時(shí)也可難以破損的本發(fā)明的連接體來(lái)制造的，因此即使在產(chǎn)生較 大溫差的條件下使用時(shí)，其也是難以破損的金屬制品。


圖1是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖2是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的圖。
圖3是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的曲線圖。
圖4是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體10而示出的圖。
圖5是為了說(shuō)明在實(shí)施方式I涉及的連接體10中的硬度分布而示出的圖。
圖6是為了說(shuō)明實(shí)施例涉及的連接體IOa (未圖示整體)而示出的照片。
圖7是為了說(shuō)明實(shí)施例涉及的連接體IOa而示出的曲線圖。
圖8是為了說(shuō)明實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖9是為了說(shuō)明實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法而示出的圖。
圖10是為了說(shuō)明現(xiàn)有的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖11是為了說(shuō)明現(xiàn)有的連接體制造方法而示出的圖。
符號(hào)說(shuō)明
10、30、90_連接體；12、12a、32、92_第I金屬構(gòu)件；13、13a、23_第I硬度過(guò)渡區(qū) 域；14、14a、34、94-第2金屬構(gòu)件；15、15a、35_第2硬度過(guò)渡區(qū)域；16、16a、36_第3金屬構(gòu) 件；20、20a-第4金屬構(gòu)件；21、21a-第3硬度過(guò)渡區(qū)域；23、23a_第4硬度過(guò)渡區(qū)域；25、 25a-第5硬度過(guò)渡區(qū)域。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)圖中所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的連接體制造方法、連接體及金屬制品進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施方式I
圖1是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖2是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的圖。圖2 (a)是為了說(shuō)明金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序SI而示出的圖，圖2 (b)與圖2 (C)是為了說(shuō)明連接體形成工序S2 而示出的圖，圖2 (d)是為了說(shuō)明表面切削工序S3而示出的圖，圖2 (e)是為了說(shuō)明覆蓋工序S4而示出的圖，圖2 (f)是為了說(shuō)明平滑化工序S6而示出的圖。而且，圖2 (a) 圖 2 (f)的各圖是表示成為連接體10的部分的局部(參照后述的圖4的符號(hào)B)的示意圖。另外，在圖2中，省略了換熱流路19的圖示。而且，在圖2中，省略了熱處理工序S5的圖示。
圖3是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法而示出的曲線圖。在圖3中， 橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度。
首先，說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法。
實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法是用于制造連接體10 (參照?qǐng)D4)的方法。
實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法依次包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序S1、連接體形成工序S2、表面切削工序S3、覆蓋工序S4、熱處理工序S5、平滑化工序S6。以下，對(duì)各工序進(jìn)行說(shuō)明。
1.金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序SI
金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序SI是準(zhǔn)備以下構(gòu)件的工序 第I金屬構(gòu)件12，由第I金屬材料構(gòu)成；第2金屬構(gòu)件14，由第2金屬材料構(gòu)成；及第3金屬構(gòu)件16，由縱彈性系數(shù)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬材料的任意一個(gè)的第3金屬材料構(gòu)成(參照?qǐng)D2 (a))。
第I金屬材料、第2金屬材料與第3金屬材料分別由含有Cr的鋼鐵材料構(gòu)成。進(jìn)一步而言，第I金屬材料與第2金屬材料由工具鋼構(gòu)成，第3金屬材料由不銹鋼構(gòu)成。而且， 在實(shí)施方式I中，第I金屬材料與第2金屬材料由相同的金屬材料構(gòu)成。作為工具鋼例如可使用熱作模具鋼即SKD61。作為不銹鋼例如可使用奧氏體系不銹鋼即SUS316L。SUS316L 是難以因用于提高硬度的熱處理(例如淬火處理)而硬度升高的金屬材料。
在實(shí)施方式I中，第I金屬材料的熱膨脹率與第3金屬材料的熱膨脹率的差例如在I X 10_6m/K 5 X 10_6m/K的范圍內(nèi)，第2金屬材料的熱膨脹率與第3金屬材料的熱膨脹率的差例如也在IX 10_6m/K 5X 10_6m/K的范圍內(nèi)。另外，第I金屬材料的縱彈性系數(shù)與第3金屬材料的縱彈性系數(shù)的差例如在IOGPa 20GPa的范圍內(nèi)，第2金屬材料的縱彈性系數(shù)與第3金屬材料的縱彈性系數(shù)的差例如也在IOGPa 20GPa的范圍內(nèi)。
第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16各自的連接預(yù)定面(第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16相對(duì)的部分、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16相對(duì)的部分)上的算術(shù)平均粗糙度為例如O. 2 μ m以下。
第3金屬構(gòu)件16的厚度在O. 3mm 10. Omm的范圍內(nèi)，進(jìn)一步而言在O. 5mm 5. Omm的范圍內(nèi)，例如為1. 0_。而且,在實(shí)施方式I中， 各連接預(yù)定面是平面，各金屬構(gòu)件具有平板狀的形狀(像將圓柱切成圓片那樣的形狀)。
2.連接體形成工序S2
連接體形成工序S2是在使第3金屬構(gòu)件16介于第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14之間的狀態(tài)下連接第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16而形成連接體的工序(參照?qǐng)D2 (b)與圖2 (C))。
連接體形成工序S2依次包括固相連接工序S2a與硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b。
如圖3所示，固相連接工序S2a是如下工序，在使第3金屬構(gòu)件16介于第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14之間的狀態(tài)下，對(duì)第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16施加規(guī)定的壓力，在第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16不熔化的溫度條件下(第I溫度Tl)固相連接第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16。在實(shí)施方式I中，如下實(shí)施固相連接工序S2a，在層疊各金屬構(gòu)件并施加規(guī)定壓力之后，加熱至第I溫度Tl，然后進(jìn)行慢冷卻。
硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b是在形成第I硬度過(guò)渡區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的溫度條件下實(shí)施熱處理的工序，在第I硬度過(guò)渡區(qū)域13中，在第I金屬構(gòu)件12與第3 金屬構(gòu)件16的連接面附近，在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上，硬度在第I金屬構(gòu)件12到第3金屬構(gòu)件16的跨度上逐漸發(fā)生變化，而且，在第2 硬度過(guò)渡區(qū)域15中，在第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面附近，在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上，硬度在第2金屬構(gòu)件14到第3金屬構(gòu)件16的跨度上逐漸發(fā)生變化。
在實(shí)施方式I中，如下實(shí)施硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b，首先，為了釋放在固相連接工序S2a之后殘留的應(yīng)力并對(duì)金屬組織進(jìn)行均勻化，將連接體一次加熱至第4溫度T4之后進(jìn)行急冷，然后進(jìn)行慢冷卻。之后，將連接體加熱至第2溫度T2之后將連接體慢冷卻至第 3溫度T3。雖然能夠根據(jù)構(gòu)成進(jìn)行固相連接的金屬構(gòu)件的金屬材料的種類而適當(dāng)選擇第I 溫度T1、第2溫度T2、第3溫度T3與第4溫度T4，但是第I溫度TI例如在850°C 1150 V的范圍內(nèi)，第4溫度T4例如在1000°C 1150°C的范圍內(nèi)，第2溫度T2例如在800°C 1150°C 的范圍內(nèi)，第3溫度T3例如為600°C以下。
第I硬度過(guò)渡區(qū) 域13在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，更優(yōu)選具有100 μ m以上的厚度，還更優(yōu)選具有200 μ m以上的厚度。第2硬度過(guò)渡區(qū)域15在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，更優(yōu)選具有100 μ m以上的厚度，還更優(yōu)選具有200 μ m 以上的厚度。另外，優(yōu)選第I硬度過(guò)渡區(qū)域13在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有5mm以下的厚度，優(yōu)選第2硬度過(guò)渡區(qū)域15在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有5_以下的厚度。
在硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b中，在第3金屬構(gòu)件16內(nèi)的第I硬度過(guò)渡區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15之間，在留下硬度恒定區(qū)域(即，在第3金屬構(gòu)件16內(nèi)的第I硬度過(guò)渡區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15之間的部分)的條件下實(shí)施熱處理，在硬度恒定區(qū)域中， 在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域13朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向上，硬度處于恒定狀態(tài)。
硬度恒定區(qū)域在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域13朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向上具有30 μ m以上的厚度，更優(yōu)選具有60 μ m以上的厚度，還更優(yōu)選具有100 μ m以上的厚度。 另外，優(yōu)選硬度恒定區(qū)域在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域13朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向上具有3mm以下的厚度。
而且，在實(shí)施方式I的硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b中，為了釋放在固相連接工序 S2a之后殘留的應(yīng)力并對(duì)金屬組織進(jìn)行均勻化，雖然是將連接體一次加熱至第4溫度T4之后進(jìn)行急冷，然后進(jìn)行慢冷卻，但是本發(fā)明并不局限于此。在固相連接工序之后殘留的應(yīng)力充分小時(shí)，也可以不執(zhí)行像“將連接體一次加熱至第4溫度T4之后進(jìn)行急冷，然后進(jìn)行慢冷卻”這樣的工序。
3.表面切削工序S3
表面切削工序S3是以至少包含第3金屬構(gòu)件16露出于連接體表面的部分(以下稱露出部分)的一部分的方式切除連接體表面的一部分的切削工序(參照?qǐng)D2 (d))。
在實(shí)施方式I中，以形成斷面形狀呈半圓形的槽狀凹部的方式執(zhí)行切削工序。在表面切削工序S3中，表面的切除深度尺寸大于第3金屬構(gòu)件16的厚度尺寸，是第3金屬構(gòu)件16的厚度尺寸的2倍 6倍。
4.覆蓋工序S4
覆蓋工序S4是如下工序，對(duì)于露出部分中的至少一部分，在使第I金屬構(gòu)件12、第 2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16露出于連接體表面的部分熔化的狀態(tài)下，一邊使第4金屬構(gòu)件20熔化一邊進(jìn)行覆蓋(參照?qǐng)D2(e))。S卩，也可以將覆蓋工序S4稱為進(jìn)行液相連接的工序。
第4金屬構(gòu)件20由硬度高于第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成。第4金屬材料由工具鋼構(gòu)成，例如可使用熱作模具鋼即SKD61。而且，在實(shí)施方式I中，第4金屬材料、第 I金屬材料與第2金屬材料由相同的金屬材料構(gòu)成。
在覆蓋工序S4中，在形成第3硬度過(guò)渡區(qū)域21、第4硬度過(guò)渡區(qū)域23、第5硬度過(guò)渡區(qū)域25的條件下用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋，在第3硬度過(guò)渡區(qū)域21中，在第4金屬構(gòu)件20與第3金屬構(gòu)件16的邊界面附近，在沿著從第4金屬構(gòu)件20朝向第3金屬構(gòu)件 16的方向上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第3金屬構(gòu)件16的跨度上逐漸發(fā)生變化，在第4硬度過(guò)渡區(qū)域23中，在第4金屬構(gòu)件20與第I硬度過(guò)渡區(qū)域13的邊界面附近，在沿著從第4 金屬構(gòu)件20朝向第I硬度過(guò)渡區(qū)域13的方向上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第I硬度過(guò)渡區(qū)域13的跨度上逐漸發(fā)生變化，在第5硬度過(guò)渡區(qū)域25中，在第4金屬構(gòu)件20與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的邊界面附近，在沿著從第4金屬構(gòu)件20朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的跨度上逐漸發(fā)生變化。
在實(shí)施方式I中，在第I金屬構(gòu)件12與第4金屬構(gòu)件20之間不留下明確的邊界面的條件下，用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋。另外，在第2金屬構(gòu)件14與第4金屬構(gòu)件20 之間不留下明確的邊界面的條件下，用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋。
在覆蓋工序S4中，以用第4金屬構(gòu)件20填充在表面切削工序S3中切除的部分的方式用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋。
5.熱處理工序S5
熱處理工序S5是為了緩解蓄積在連接體中的應(yīng)力而對(duì)連接體實(shí)施熱處理的工序。作為用于緩解蓄積在連接體中的應(yīng)力的熱處理，可使用包括周知的方法即退火的熱處理。而且，作為所制造的連接體整體想得到的高硬度時(shí)，也可以在退火后進(jìn)行淬火等處理。
6.平滑化工序S6
平滑化工序S6是對(duì)在覆蓋工序S4中用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋的部分進(jìn)行平滑化的工序(參照?qǐng)D2(f))。可通過(guò)研磨或切削等各種方法進(jìn)行平滑化。通過(guò)以上的工序， 能夠制造出連接體10。
下面,說(shuō)明連接體10。
圖4是為了說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的連接體10而示出的圖。圖4 (a)是連接體10 的立體圖，圖4 (b)是連接體10的俯視圖，圖4 (c)是圖4 (b)的A-A剖視圖。而且，在圖 4 (b)與圖4 (c)中，用虛線表示從視點(diǎn)位置無(wú)法直接觀察到的換熱流路19。
圖5是為了說(shuō)明在實(shí)施方式I涉及的連接體10中的硬度分布而示出的圖。在圖 5中，用深顏色圖示硬度高的部分，用淺顏色圖示硬度低的部分。而且，圖5中的虛線大致 表示進(jìn)行固相連接或進(jìn)行覆蓋的時(shí)侯的金屬構(gòu)件彼此的連接面或邊界面，并不表示硬度分 布。
連接體10是作為成形模具的一部分而使用的金屬制品，也可以說(shuō)連接體10是實(shí) 施方式I涉及的金屬制品。連接體10在內(nèi)部具有用于使換熱介質(zhì)流動(dòng)而進(jìn)行換熱的換熱 流路19。在該換熱流路19當(dāng)中的跨越第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14的部分是如下 形成的，預(yù)先切除第I金屬構(gòu)件12、第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16，之后進(jìn)行固相連 接。在該換熱流路19當(dāng)中的其他部分(例如，通過(guò)金屬構(gòu)件14中的部分)可通過(guò)用被廣泛 使用的穿孔機(jī)構(gòu)(例如鉆孔機(jī))進(jìn)行穿孔來(lái)形成。
連接體10具備第I金屬構(gòu)件12，由第I金屬材料構(gòu)成；第2金屬構(gòu)件14，由第2 金屬材料構(gòu)成；及第3金屬構(gòu)件16，位于第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14之間，由縱彈 性系數(shù)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬材料的第3金屬材料構(gòu)成，連接體10是具有第 I金屬構(gòu)件12、第3金屬構(gòu)件16與第2金屬構(gòu)件14被連接的構(gòu)造的連接體(分別為，整體 圖參照?qǐng)D4、詳細(xì)圖參照?qǐng)D5)。
在連接體10中存在第I硬度過(guò)渡區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15，在第I硬度過(guò) 渡區(qū)域13中，在第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面附近，在沿著垂直于第I金 屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上，硬度在第I金屬構(gòu)件12到第3金屬構(gòu)件 16的跨度上逐漸發(fā)生變化，而且，在第2硬度過(guò)渡區(qū)域15中，在第2金屬構(gòu)件14與第3金 屬構(gòu)件16的連接面附近，在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方 向上，硬度在第2金屬構(gòu)件14到第3金屬構(gòu)件16的跨度上逐漸發(fā)生變化(參照?qǐng)D5)。
連接體10還具備由硬度高于第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成的第4金屬構(gòu)件 20，具有第4金屬構(gòu)件20至少覆蓋第3金屬構(gòu)件16的一部分的構(gòu)造，存在第3硬度過(guò)渡區(qū) 域21、第4硬度過(guò)渡區(qū)域23與第5硬度過(guò)渡區(qū)域25，在第3硬度過(guò)渡區(qū)域21中，在第4金 屬構(gòu)件20與第3金屬構(gòu)件16的邊界面附近，在沿著從第4金屬構(gòu)件20朝向第3金屬構(gòu)件 16的方向上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第3金屬構(gòu)件16的跨度上逐漸發(fā)生變化，在第4硬 度過(guò)渡區(qū)域23中，在第4金屬構(gòu)件20與第I硬度過(guò)渡區(qū)域13的邊界面附近，在沿著從第4 金屬構(gòu)件20朝向第I硬度過(guò)渡區(qū)域13的方向上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第I硬度過(guò)渡 區(qū)域13的跨度上逐漸發(fā)生變化，在第5硬度過(guò)渡區(qū)域25中，在第4金屬構(gòu)件20與第2硬 度過(guò)渡區(qū)域15的邊界面附近，在沿著從第4金屬構(gòu)件20朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向 上，硬度在第4金屬構(gòu)件20到第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的跨度上逐漸發(fā)生變化。
另外，在連接體10中，以在第I金屬構(gòu)件12與第4金屬構(gòu)件20之間不留下明確 的邊界面的方式進(jìn)行連接，另外，以在第2金屬構(gòu)件14與第4金屬構(gòu)件20之間不留下明確 的邊界面的方式進(jìn)行連接。
下面，對(duì)實(shí)施方式I涉及的連接體的制造方法、連接體及金屬制品的效果進(jìn)行記載。
在按照實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法制造的連接體10中，在第I金屬構(gòu)件12 與第2金屬構(gòu)件14之間，由于存在由縱彈性系數(shù)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬材料的任意一個(gè)的第3金屬材料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件16，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，第3金屬構(gòu)件作為使第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力分散的緩沖材料而發(fā)揮作用。
另外，在按照實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法制造的連接體10中，在第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16之間以及在第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16之間，由于分別存在上述的第I硬度過(guò)渡區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3 金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
其結(jié)果，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于在第I金屬構(gòu)件12與第2 金屬構(gòu)件14之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)上述第I硬度過(guò)渡區(qū)域13、第3金屬構(gòu)件16與第2 硬度過(guò)渡區(qū)域15的應(yīng)力分散作用而被有效地分散，因此能夠制造出即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)也難以破損的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于在連接體形成工序S2中能夠在實(shí)施硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b中使存在于金屬構(gòu)件的連接面上的空隙或鈍態(tài)層消散， 因此能夠與現(xiàn)有的連接體的制造方法的情況相同地制造出連接力高的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，作為在連接的金屬構(gòu)件當(dāng)中的至少I個(gè)金屬構(gòu)件，通過(guò)使用在連接預(yù)定面上形成有凹部的金屬構(gòu)件，從而能夠與現(xiàn)有的連接體的制造方法的情況相同地比較容易地制造出具有復(fù)雜形狀的內(nèi)部空間的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于第3金屬材料由難以因用于提高第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14的硬度的熱處理而硬度升高的金屬材料構(gòu)成，因此即使在實(shí)施用于提高連接體整體硬度的熱處理而使硬度升高的情況下，在存在第3金屬構(gòu)件的部分，能夠使硬度不那么升高(即，縱彈性系數(shù)不會(huì)過(guò)高)，其結(jié)果，能夠使第3金屬構(gòu)件作為緩沖材料而充分發(fā)揮作用。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于第I硬度過(guò)渡區(qū)域13在沿著垂直于第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，第2 硬度過(guò)渡區(qū)域15在沿著垂直于第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，因此能夠充分確保第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域的厚度，在第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中，能夠充分分散因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力。
另外，根據(jù)實(shí) 施方式I涉及的連接體制造方法，由于在硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序S2b 中在留下硬度恒定區(qū)域的條件下實(shí)施熱處理，因此可留下縱彈性系數(shù)較低的區(qū)域(第3金屬構(gòu)件原狀態(tài)的區(qū)域)，能夠使第3金屬構(gòu)件充分發(fā)揮作為緩沖材料的作用。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于硬度恒定區(qū)域在沿著從第I硬度過(guò)渡區(qū)域13朝向第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的方向上具有30 μ m以上的厚度，因此可充分留下縱彈性系數(shù)較低的區(qū)域(第3金屬構(gòu)件原狀態(tài)的區(qū)域)，能夠使第3金屬構(gòu)件更加充分地 發(fā)揮作為緩沖材料的作用。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于第3金屬構(gòu)件16的厚度在 O. 3mm 10. Omm的范圍內(nèi)，因此能夠使第3金屬構(gòu)件的厚度成為作為緩沖材料而充分的厚 度，而且，能夠制造出整體的形態(tài)穩(wěn)定性充分高的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于在第4金屬構(gòu)件20與第3金 屬構(gòu)件16的邊界面附近形成第3硬度過(guò)渡區(qū)域21的條件下用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋， 因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第4金屬構(gòu)件與第3金 屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力在第3硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于在覆蓋工序S4中在形成第4 硬度過(guò)渡區(qū)域23與第5硬度過(guò)渡區(qū)域25的條件下用第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋，因此能夠 使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之 間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第4硬度過(guò)渡區(qū)域 與第5硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于還包括對(duì)在覆蓋工序S4中用 第4金屬構(gòu)件20進(jìn)行覆蓋的部分進(jìn)行平滑化的平滑化工序S6，因此能夠制造出表面平滑的 連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于第4金屬構(gòu)件20由硬度高于 第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成，因此成為用由硬度高于第3金屬材料的第4金屬材料 構(gòu)成的第4金屬構(gòu)件來(lái)覆蓋第3金屬構(gòu)件，從而能夠制造出可防止第3金屬構(gòu)件部分的損 耗比第I金屬構(gòu)件部分、第2金屬構(gòu)件部分更快的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于包括以至少包含露出部分的 一部分的方式切除連接體表面的一部分的表面切削工序S3，因此包含第3金屬構(gòu)件的表面 低于周圍的面，在覆蓋工序中能夠容易地用第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，能夠切除連接強(qiáng)度有可能低于內(nèi) 部連接面的表面的連接面，能夠提高所制造的連接體整體的機(jī)械強(qiáng)度。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，由于在覆蓋工序S4之后，包括為了 緩解蓄積在連接體中的應(yīng)力而對(duì)連接體實(shí)施熱處理的熱處理工序S5，因此能夠緩解蓄積在 連接體中的應(yīng)力，提高連接體整體的連接力。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，能夠通過(guò)熱處理來(lái)擴(kuò)大各硬度過(guò) 渡區(qū)域的范圍，使在各金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)一步分散。
在實(shí)施方式I涉及的連接體10中，在第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14之間， 由于存在由縱彈性系數(shù)與硬度低于第I金屬材料與第2金屬材料的任意一個(gè)的第3金屬材 料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件16，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件 下使用連接體時(shí)，第3金屬構(gòu)件作為使第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力分 散的緩沖材料而發(fā)揮作用。
另外，在實(shí)施方式I涉及的連接體10中，在第I金屬構(gòu)件12與第3金屬構(gòu)件16 之間以及在第2金屬構(gòu)件14與第3金屬構(gòu)件16之間，由于分別存在上述的第I硬度過(guò)渡 區(qū)域13與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15，因此在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
其結(jié)果，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體10，由于在第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)上述第I硬度過(guò)渡區(qū)域13、第3金屬構(gòu)件16與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15的作用而被更有效地分散，因此即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)，也能夠使其難以破損。
另外,根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體10,作為在連接的金屬構(gòu)件當(dāng)中的至少I個(gè)金屬構(gòu)件，通過(guò)使用在連接預(yù)定面上形成有凹部的金屬構(gòu)件，從而即使具有復(fù)雜形狀的內(nèi)部空間，也能夠成為比較容易制造的連接體。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體10，由于第3金屬材料由難以因用于提高第I 金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件14的硬度的熱處理而硬度升高的金屬材料構(gòu)成，因此即使在實(shí)施用于提高連接體整體硬度的熱處理而使硬度升高的情況下，在存在第3金屬構(gòu)件的部分，也能夠使硬度不那么升高(即，縱彈性系數(shù)不會(huì)過(guò)高)，其結(jié)果，能夠使第3金屬構(gòu)件作為緩沖材料而充分發(fā)揮作用。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體10，由于在第4金屬構(gòu)件20與第3金屬構(gòu)件16的邊界面附近存在第3硬度過(guò)渡區(qū)域21，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第4金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力·在第3硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
另外，根據(jù)實(shí)施方式I涉及的連接體10，由于存在第4硬度過(guò)渡區(qū)域23與第5硬度過(guò)渡區(qū)域25，因此能夠使因第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力而在第I金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力以及在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生的應(yīng)力也在第4硬度過(guò)渡區(qū)域與第5硬度過(guò)渡區(qū)域中分散。
實(shí)施方式I涉及的金屬制品由于是使用即使在第I金屬構(gòu)件12與第2金屬構(gòu)件 14之間產(chǎn)生在較大溫差的條件下使用時(shí)也可難以破損的實(shí)施方式I涉及的連接體10來(lái)制造的，因此即使在產(chǎn)生較大溫差的條件下使用時(shí)，其也是難以破損的金屬制品。
實(shí)施例
圖6是為了說(shuō)明實(shí)施例涉及的連接體IOa (未圖示整體)而示出的照片。圖6 (a) 是連接體IOa的斷面的放大光學(xué)照片，圖6(b)是連接體IOa的斷面的電子顯微鏡照片。而且，在圖6中所示的硬度過(guò)渡區(qū)域(第I硬度過(guò)渡區(qū)域13a、第2硬度過(guò)渡區(qū)域15a、第3硬度過(guò)渡區(qū)域21a、第4硬度過(guò)渡區(qū)域23a與第5硬度過(guò)渡區(qū)域25a)是大致的范圍，并不一定是正確拍攝實(shí)際范圍的照片。
圖7是為了說(shuō)明實(shí)施例涉及的連接體IOa而示出的曲線圖。在圖7的曲線圖中， 縱軸表示硬度，橫軸表示測(cè)定點(diǎn)的數(shù)量。而且，硬度測(cè)定是在第I金屬構(gòu)件12a-第3金屬構(gòu)件16a-第2金屬構(gòu)件14a之間使對(duì)于連接面的角度為60°且通過(guò)顯微威氏硬度法進(jìn)行的測(cè)定。測(cè)定點(diǎn)的間隔為約24μπι。而且，在圖7中，在硬度應(yīng)處于恒定狀態(tài)的部分或硬度應(yīng)逐漸發(fā)生變化的部分中，看上去硬度值大幅度波動(dòng)，這是因?yàn)轱@微威氏硬度法所產(chǎn)生的測(cè)定誤差直接體現(xiàn)出來(lái)了的緣故。在圖7中，用符號(hào)12a表示的是僅由第I金屬構(gòu)件12a 構(gòu)成的部分的硬度，用符號(hào)13a表示的是第I硬度過(guò)渡區(qū)域13a的部分的硬度，用符號(hào)16a表示的是僅由第3金屬構(gòu)件16a構(gòu)成的部分(S卩，硬度恒定區(qū)域)的硬度，用符號(hào)15a表示的是第2硬度過(guò)渡區(qū)域15a的部分的硬度，用符號(hào)14a表示的是僅由第2金屬構(gòu)件14a構(gòu)成的部分的硬度。
在實(shí)施例中，使用與實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法相同的方法來(lái)制造連接體 10a，進(jìn)行了照片的觀察與硬度測(cè)定。而且，在實(shí)施例中，使用了第I金屬構(gòu)件12a(由SKD61 構(gòu)成)、第2金屬構(gòu)件14a (由SKD61構(gòu)成)、第3金屬構(gòu)件16a (由SUS316L構(gòu)成)、第4金屬構(gòu)件20a (由SKD61構(gòu)成)。而且，雖然第3金屬構(gòu)件16a的原有厚度尺寸為約O. 7mm，但是由于通過(guò)固相連接工序中的壓力與熱而第3金屬構(gòu)件16a稍微下塌，因此第3金屬構(gòu)件16a 的最終厚度尺寸成為O. 6mm左右。
在實(shí)施例中，雖然硬度測(cè)定是在第I金屬構(gòu)件12a-第3金屬構(gòu)件16a_第2金屬構(gòu)件14a之間進(jìn)行的，但是可以認(rèn)為即使在第4金屬構(gòu)件20a-第3金屬構(gòu)件16a之間、第4 金屬構(gòu)件20a_第I金屬構(gòu)件12a之間以及第4金屬構(gòu)件20a_第2金屬構(gòu)件14a之間也可以分別觀察到類似于圖7所示的第I硬度過(guò)渡區(qū)域13a與第2硬度過(guò)渡區(qū)域15a中的硬度變化情形的各硬度過(guò)渡區(qū)域(第3硬度過(guò)渡區(qū)域、第4硬度過(guò)渡區(qū)域及第5硬度過(guò)渡區(qū)域) 的硬度變化情形。
根據(jù)在實(shí)施例中的觀察與觀測(cè)的結(jié)果，確認(rèn)出能夠制造本發(fā)明涉及的連接體10a。
而且，雖然現(xiàn)在處于在各種條件下進(jìn)行試驗(yàn)的途中，但是使用本發(fā)明涉及的連接體制造方法來(lái)制造連接體并用該連接體制造成形模具，經(jīng)實(shí)際進(jìn)行鋁壓鑄造來(lái)測(cè)試耐久性后，結(jié)果是即使超過(guò)10萬(wàn)次注射(shot)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)成形模具的破損。
實(shí)施方式2
圖8是為了說(shuō)明實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法而示出的流程圖。
圖9是為了說(shuō)明實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法而示出的圖。圖9 (a)是為了說(shuō)明金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序Sll而示出的圖，圖9 (b)與圖9 (C)是為了說(shuō)明連接體形成工序 S12而示出的圖。而且，圖9 (a) 圖9 (c)的各圖是表示成為連接體30 (未圖示整體)的部分的局部的示意圖。
實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法雖然基本上是與實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法相同的方法，但是在不包括表面切削工序以后的工序這一點(diǎn)上不同于實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法。即，如圖8與圖9所示，實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法依次包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序Sll與連接體形成工序S12。由于金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序Sll與實(shí)施方式I中的金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序SI基本相同，連接體形成工序S12與實(shí)施方式I中的連接體形成工序 S2基本相同，因此省略詳細(xì)說(shuō)明。
而且，按照實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法制造的連接體30不具備第4金屬構(gòu)件，由第3金屬構(gòu)件36構(gòu)成的部分露出。在使用連接體30的金屬制品被用于表面的硬度差不太成為問(wèn)題的用途(例如使用于內(nèi)部構(gòu)造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的情況下，即使像實(shí)施方式2涉及的連接體30那樣的結(jié)構(gòu)也已足夠。
實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法雖然在不包括表面切削工序以后的工序這一點(diǎn)上不同于實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法，但是與實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法相同，由于在第I金屬構(gòu)件32與第2金屬構(gòu)件34之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)第I硬度過(guò)渡區(qū)域33、第3金屬構(gòu)件36與第2硬度過(guò)渡區(qū)域35的應(yīng)力分散作用 而被更加有效地分散，因此能夠制造出即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體 時(shí)也難以破損的連接體。
而且，由于實(shí)施方式2涉及的連接體制造方法除了不包括表面切削工序以后的工 序這一點(diǎn)以外其他與實(shí)施方式I涉及的連接體制造方法相同，因此也就具有了實(shí)施方式I 涉及的連接體制造方法所具有的效果中的相符合的效果。
實(shí)施方式2涉及的連接體30雖然在不具備第4金屬構(gòu)件這一點(diǎn)上不同于實(shí)施方 式I涉及的連接體10，但是與實(shí)施方式I涉及的連接體10相同，由于在第I金屬構(gòu)件32與 第2金屬構(gòu)件34之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力可通過(guò)第I硬度過(guò)渡區(qū)域33、第3金屬構(gòu)件36與第2 硬度過(guò)渡區(qū)域35的應(yīng)力分散作用而被更有效地分散，因此即使在第I金屬構(gòu)件與第2金屬 構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用時(shí)，也能夠難以破損。
而且，由于實(shí)施方式2涉及的連接體30除了不具備第4金屬構(gòu)件這一點(diǎn)以外具有 相同于實(shí)施方式I涉及的連接體10的結(jié)構(gòu)，因此也就具有了實(shí)施方式I涉及的連接體10 所具有的效果中的相符合的效果。
以上，雖然根據(jù)上述的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明并不局限于上 述的實(shí)施方式。在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可在各種形態(tài)中實(shí)施，例如也可以進(jìn)行如下變形。
(I)在上述各實(shí)施方式中，作為第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，雖然使用了由熱作 模具鋼即SKD61構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，但是本發(fā)明并不局限于此。作為第 I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，只要適合于所制造的金屬制品的用途，則可使用由各種金屬材 料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，例如SKD61以外的熱作模具鋼、熱作模具鋼以外的 工具鋼、工具鋼以外的鋼鐵、鋼鐵以外的金屬等。而且，實(shí)施方式I中的第4金屬構(gòu)件也同 樣。
(2)在上述各實(shí)施方式中，作為第3金屬構(gòu)件，雖然使用了由奧氏體系不銹鋼即 SUS316L構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，但是本發(fā)明并不局限于此。作為第3金屬構(gòu)件，只要適合于 所制造的金屬制品的用途，則可使用由各種金屬材料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，例如SUS316L以 外的不銹鋼、不銹鋼以外的鋼鐵、鋼鐵以外的金屬等。
(3)在上述各實(shí)施方式中，雖然對(duì)連接預(yù)定面為平面的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā) 明并不局限于此。只要連接預(yù)定面可相互貼緊，則連接預(yù)定面也可以不是平面(例如，曲面 形狀、階梯形狀等)。
(4)在上述各實(shí)施方式中，作為第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，雖然使用了由相同 金屬材料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，但是本發(fā)明并不局限于此。作為第I金屬 構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件，也可以使用由不同金屬材料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件。
(5)在上述實(shí)施方式I中，作為第4金屬構(gòu)件，雖然使用了由相同于第I金屬構(gòu)件 與第2金屬構(gòu)件的金屬材料構(gòu)成的第4金屬構(gòu)件，但是本發(fā)明并不局限于此。作為第4金 屬構(gòu)件，也可以使用由不同于第I金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件的金屬材料構(gòu)成的第4金屬構(gòu) 件。
(6)在上述實(shí)施方式I中，作為第4金屬構(gòu)件，雖然使用了由硬度高于第3金屬材 料的第4金屬構(gòu)材料成的第4金屬構(gòu)件，但是本發(fā)明并不局限于此。作為第4金屬構(gòu)件，也 可以使用由硬度相同于第3金屬材料或者低于第3金屬材料的金屬材料構(gòu)成的第4金屬構(gòu) 件。
權(quán)利要求
1.一種連接體制造方法，其特征為，依次包括金屬構(gòu)件準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備由第I金屬材料構(gòu)成的第I金屬構(gòu)件、由第2金屬材料構(gòu)成的第2金屬構(gòu)件與由第3金屬材料構(gòu)成的第3金屬構(gòu)件，第3金屬材料的縱彈性系數(shù)與硬度低于所述第I金屬材料與所述第2金屬材料的任意一個(gè)；及連接體形成工序，在所述第3金屬構(gòu)件介于所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下，連接所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件而形成連接體，所述連接體形成工序依次包括固相連接工序，在所述第3金屬構(gòu)件介于所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下，在所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件不熔化的溫度條件下固相連接所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件；及硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序，在形成第I硬度過(guò)渡區(qū)域與第2硬度過(guò)渡區(qū)域的溫度條件下實(shí)施熱處理，在第I硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第I金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化，而且，在第2硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，在沿著垂直于所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第2金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接體制造方法，其特征為，所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度，所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域在沿著垂直于所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上具有50 μ m以上的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接體制造方法，其特征為，在所述硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序中，在所述第3金屬構(gòu)件內(nèi)的所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域之間，在留下硬度恒定區(qū)域的條件下實(shí)施熱處理，在硬度恒定區(qū)域中，在沿著從所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，硬度處于恒定狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連接體制造方法，其特征為，所述硬度恒定區(qū)域在沿著從所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上具有30 μ m以上的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接體制造方法，其特征為，所述第3金屬構(gòu)件的厚度在O. 3mm 10. Omm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的連接體制造方法，其特征為，在所述連接體形成工序之后，還包括覆蓋工序，對(duì)于所述第3金屬構(gòu)件露出于所述連接體表面的部分即露出部分中的至少一部分，在使所述第I金屬構(gòu)件、所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件露出于所述連接體表面的部分熔化的狀態(tài)下，一邊使第4金屬構(gòu)件熔化一邊進(jìn)行覆蓋，在所述覆蓋工序中，在形成第3硬度過(guò)渡區(qū)域、第4硬度過(guò)渡區(qū)域、第5硬度過(guò)渡區(qū)域的條件下用所述第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋， 在第3硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第3金屬構(gòu)件的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化， 在第4硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化， 在第5硬度過(guò)渡區(qū)域中，在所述第4金屬構(gòu)件與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接體制造方法，其特征為， 所述第4金屬構(gòu)件由硬度高于所述第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連接體制造方法，其特征為， 在所述連接體形成工序與所述覆蓋工序之間， 還包括表面切削工序，以至少包含所述露出部分的一部分的方式切除所述連接體表面的一部分， 在所述覆蓋工序中，以用所述第4金屬構(gòu)件填充在所述表面切削工序中切除的部分的方式用所述第4金屬構(gòu)件進(jìn)行覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8中的任意一項(xiàng)所述的連接體制造方法，其特征為， 在所述覆蓋工序之后，還包括熱處理工序，為了緩解蓄積在所述連接體中的應(yīng)力而對(duì)所述連接體實(shí)施熱處理。
10.一種連接體，其具備 第I金屬構(gòu)件，由第I金屬材料構(gòu)成； 第2金屬構(gòu)件，由第2金屬材料構(gòu)成； 及第3金屬構(gòu)件，位于所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件之間，由縱彈性系數(shù)與硬度低于所述第I金屬材料與所述第2金屬材料的第3金屬材料構(gòu)成， 具有所述第3金屬構(gòu)件被固相連接在所述第I金屬構(gòu)件與所述第2金屬構(gòu)件上的構(gòu)造，其特征為， 在所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，存在如下第I硬度過(guò)渡區(qū)域，在沿著垂直于所述第I金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第I金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化，而且，在所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面附近，存在如下第2硬度過(guò)渡區(qū)域，在沿著垂直于所述第2金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的連接面的方向上，硬度在所述第2金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的連接體，其特征為， 還具備第4金屬構(gòu)件，由硬度高于所述第3金屬材料的第4金屬材料構(gòu)成，具有所述第4金屬構(gòu)件至少覆蓋所述第3金屬構(gòu)件的一部分的構(gòu)造， 在所述第4金屬構(gòu)件與所述第3金屬構(gòu)件的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第3金屬構(gòu)件的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第3金屬構(gòu)件的跨度上逐漸發(fā)生變化的第3硬度過(guò)渡區(qū)域， 在所述第4金屬構(gòu)件與所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第I硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化的第4硬度過(guò)渡區(qū)域， 在所述第4金屬構(gòu)件與所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的邊界面附近，在沿著從所述第4金屬構(gòu)件朝向所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的方向上，存在硬度在所述第4金屬構(gòu)件到所述第2硬度過(guò)渡區(qū)域的跨度上逐漸發(fā)生變化的第5硬度過(guò)渡區(qū)域。
12.—種金屬制品，其特征為， 使用權(quán)利要求10或11所述的連接體來(lái)制造。
全文摘要
本發(fā)明是連接體制造方法、連接體及金屬制品。其提供一種連接體制造方法，其能夠制造出即使在第1金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生較大溫差的條件下使用連接體時(shí)也難以破損的連接體。具體為，包括在第3金屬構(gòu)件介于第1金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下連接第1金屬構(gòu)件、第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件而形成連接體的連接體形成工序，該連接體形成工序包括固相連接工序，在縱彈性系數(shù)與硬度較低的第3金屬構(gòu)件介于第1金屬構(gòu)件與第2金屬構(gòu)件之間的狀態(tài)下，固相連接各金屬構(gòu)件；及硬度過(guò)渡區(qū)域形成工序，實(shí)施熱處理，以便在第1金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面附近形成第1硬度過(guò)渡區(qū)域并且在第2金屬構(gòu)件與第3金屬構(gòu)件的連接面附近形成第2硬度過(guò)渡區(qū)域。
文檔編號(hào)B23K28/00GK103042312SQ20121038532
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者北澤敏明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社旭