CN115003426A - 加工钛材及其制造方法 - Google Patents

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CN115003426A CN202080094096.6A CN202080094096A CN115003426A CN 115003426 A CN115003426 A CN 115003426A CN 202080094096 A CN202080094096 A CN 202080094096A CN 115003426 A CN115003426 A CN 115003426A
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森健一
宫崎义正
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Abstract

一种加工钛材的制造方法，其具备向钛坯料1的表面压入第一按压体51的工序，所述第一按压体51具有沿着规定方向延伸的圆弧状的第一按压面51a，与第一按压面51a的延伸方向正交的截面中的第一按压面51的曲率半径(mm)为2.5mm以上且17.5mm以下，所述制造方法满足下述(1)式和(2)式。所得加工钛材在热轧时不易产生表面瑕疵。0.5≤X1≤R1×(1‑cosθ1)(1)，1.0≤Y1≤(‑0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037)(2)。其中，上述式中，θ1为50°，R1为前述第一截面中的前述第一按压面的曲率半径(mm)，X1为向前述钛坯料压入前述第一按压面的压入量(mm)，Y1为与前述第一按压面的延伸方向和前述第一按压体的压入方向这两者正交的方向上的前述第一按压面的相邻压入位置之间的距离(mm)。

Description

加工钛材及其制造方法
技术领域
本发明涉及加工钛材及其制造方法。
背景技术
通常的钛热轧用钛材的制造方法例如如下所述。首先，通过自耗电极式电弧熔炼法(VAR：Vacuum arc remelting)、电子束熔炼法(EBR：Electron beam remelting)使钛熔融并凝固，由此制造铸锭。接着，通过开坯、锻造、轧制等热加工对铸锭进行初轧，制成板坯(slab)、小钢坯(billet)等热轧用钛材。另外，近年来还开发出通过利用电子束熔炼法来制造能够直接热轧的矩形铸锭，从而省略上述初轧工序的技术。
但是，在工业中使用的大型铸锭的凝固组织中存在大至数十毫米的粗大晶粒。若将这种铸锭直接热轧而不历经初轧工序，则有时因粗大晶粒而发生不均匀的变形，并发展至明显的表面瑕疵。另外，即便在历经初轧工序等的情况下，加工率低或温度不适当时，有时残留铸造组织，或者组织反而粗大等，在热轧时产生表面瑕疵。
若这样地产生表面瑕疵，则在其后的脱氧化皮工序中的成品率非常差，因此，寻求不易产生热轧表面瑕疵的热轧用钛材。
专利文献1中提出了如下的方法：在对钛材的铸锭直接进行热加工时，为了使表层附近的晶粒实现细粒化，在对表面层赋予应变后，加热至再结晶温度以上而使其再结晶至距离表面为2mm以上的深度，然后进行热加工。
另外，专利文献2和3中记载了一种热轧用钛材，其使用前端形状具有3～30mm的曲率半径的钢制工具或者半径为3～30mm的钢制球，使钛材的表面发生塑性变形，由此对表层部赋予应变。根据专利文献2和3，通过对这种热轧用钛材进行热轧，从而能够消除粗大凝固组织的影响，能够减轻表面瑕疵。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-156456号公报
专利文献2：国际公开第2010/090352号
专利文献3：日本特开2018-1249号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，作为赋予应变的手段，可列举出锻造、辊压、喷丸。然而，一般的喷丸的喷粒直径小至0.5～1mm，因此，所赋予的应变量也小。另外，在锻造、辊压中，产生所谓的死区金属，应变量变少或者向更内部导入应变。因此，存在无法确保所需要的再结晶层的厚度的情况、细粒化变得不充分的情况。
在专利文献2和3中，由于利用钢制工具进行击打或按压来赋予应变，因此，对于稳定地对表面整体赋予应变而言有时需要长时间，没有效率。另外，在高强度材料的情况下，有时冲击能量不会传导至内部，无法确保所需要的细粒组织的厚度。因此，存在进一步改善的余地。
本发明是鉴于上述情况而进行的，其课题在于，提供能够降低在热轧时产生的表面瑕疵的加工钛材及其制造方法。
用于解决问题的方案
用于解决上述课题的本发明的主旨如下所示。
一种加工钛材的制造方法，其中，所述加工钛材是在钛坯料的表面形成多个第一槽的加工钛材，
该制造方法具备将第一按压体压入前述钛坯料的表面的第一工序，所述第一按压体具有沿着规定方向延伸的圆弧状的第一按压面，
与前述第一按压面的延伸方向正交的第一截面中的前述第一按压面的曲率半径为2.5mm以上且17.5mm以下，
前述第一工序满足下述(1)式和(2)式。
0.5≤X1≤R1×(1-cosθ1) (1)
1.0≤Y1≤(-0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037) (2)
其中，上述式中，
θ1为50°，
R1为前述第一截面中的前述第一按压面的曲率半径(mm)，
X1为向前述钛坯料压入前述第一按压面的压入量(mm)，
Y1为与前述第一按压面的延伸方向和前述第一按压体的压入方向这两者正交的方向上的前述第一按压面的相邻压入位置之间的距离(mm)。
发明的效果
根据本发明，能够降低热轧时的表面瑕疵的产生。
另外，根据本发明，即便是省略铸锭的初轧工序后的铸造状态的钛坯料，也能够稳定地减轻在热轧时产生的表面瑕疵，可提供优异的热轧、冷轧制品。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的加工钛材的形状的例子的立体图。
图2是用于说明在本发明的实施方式的加工钛材上排列的槽的形状的立体图。
图3是表示本发明的实施方式的加工钛材的与槽的延伸方向正交的截面的示意图。
图4是表示在本发明的实施方式的加工钛材的制造方法中使用的按压体的示意图。(a)表示立体图，(b)表示对与按压体的轴向正交的截面中的压入状况进行示意的示意图。
图5是表示在本发明的其它实施方式的加工钛材的制造方法中使用的按压体的示意图。(a)表示立体图，(b)表示对与按压体的轴向正交的截面中的压入状况进行示意的示意图。
图6是表示在本发明的其它实施方式的加工钛材的制造方法中使用的按压体的示意图。(a)表示立体图，(b)表示对与按压体的轴向正交的截面中的压入状况进行示意的示意图。
图7是在本发明的其它实施方式的加工钛材的制造方法中使用的按压体的立体图。
图8是说明本发明的实施方式的加工钛材的制造方法的图，(a)是平面示意图，(b)是表示与按压体的轴向正交的截面的示意图。
图9是说明本发明的实施方式的加工钛材的制造方法的图，(a)是平面示意图，(b)是表示与按压体的轴向正交的截面的示意图。
图10是表示通过本发明的实施方式的加工钛材的制造方法而得到的加工钛材的槽的平面示意图。
图11是表示实施例中的No.2、18和16的再结晶层的结晶粒径的对数正态分布的图。
具体实施方式
针对本发明的实施方式，使用附图进行下述说明。
本发明人等从降低由热轧导致的表面缺陷的观点出发，针对消除晶粒大至数十毫米的铸锭的粗大凝固组织、进而在进行初轧后也会残留的该凝固组织的影响的方法和适合该方法的加工钛材反复进行深入研究，结果得到以下的见解，从而完成了本发明。
为了使粗大的凝固组织实现细粒化，或者，为了消除残留有凝固组织的影响的部位，可以考虑在表面设置槽(凹陷)而赋予应变后，通过热轧时的加热等规定的热处理而使其再结晶的方法。
本发明中，具备将按压体压入钛坯料表面用以在钛坯料的表面形成多个第一槽的工序。由此，在钛坯料表面设置多个槽而赋予应变。通过该方法而得到的加工钛材能够显著地抑制热轧时的表面缺陷。另外，本发明中，通过实际压入按压体的按压面而使其发生物理性的塑性变形，形成槽，从而无论结晶方位如何，均能够稳定地导入应变。另外，通过进行多次按压体的压入工序，且使通过各工序而形成的槽的延伸方向不重叠，由此能够向槽及其周围有效且充分地导入应变，通过其后的热轧时的加热而使表层形成微细的再结晶，由此能够抑制表面瑕疵的产生。
以下，针对本实施方式的加工钛材及其制造方法进行说明。
本实施方式的加工钛材在表面形成有多个槽，在加工钛材的厚度方向上，距离槽的底部为3mm的位置处的维氏硬度与厚度的1/2位置处的维氏硬度之差ΔHV为20以上。差值ΔHV为20以上的加工钛材在以800℃实施4小时的热处理时，至少在从槽的底部起至深度3.0mm为止的范围形成圆当量平均粒径为1.00mm以下的晶粒，晶粒的圆当量粒径的关于对数转换值的标准偏差为1.00以下。换言之，本实施方式的加工钛材通过热轧时的加热而能够使表层的组织微细化，因此，能够抑制热加工时产生表面瑕疵。因此，适合于热轧用钛材。
本实施方式的加工钛材的与槽的延伸方向正交的截面中的槽的内表面与加工钛材表面所成的角度优选为50°以下。本实施方式的加工钛材的制造方法中使用的钛坯料优选由工业用纯钛或钛合金形成。本实施方式的加工钛材的制造方法中使用的钛坯料可例示出铸锭、板坯、大钢坯(bloom)或小钢坯。
图1中示出本实施方式的加工钛材的例子。本实施方式的加工钛材可以如图1的(a)所示那样为板坯1，也可以如图1的(b)所示那样为大钢坯2，还可以如图1的(c)所示那样为与长度方向垂直的截面呈矩形的小钢坯3。另外，可以是前述截面为圆形的小钢坯。另外，在图1的(a)的板坯1、图1的(b)的大钢坯2和图1的(c)小钢坯3各自的表面1a、2a、3a形成有直线状的多个槽1b、2b、3b。需要说明的是，该槽1b、2b、3b的延伸方向在图中设为板坯1、大钢坯2、小钢坯3各自的长度方向，但不限定于此，可以是例如板坯1、大钢坯2、小钢坯3各自的宽度方向，另外，也可以以在相对于板坯1、大钢坯2、小钢坯3各自的宽度方向而言具有规定斜率的方向上延伸的方式来形成。在以下的说明中，使用沿着板坯1、大钢坯2、小钢坯3各自的长度方向形成槽1b、2b、3b的例子来进行说明。
本实施方式的加工钛材的距离槽底为3mm深的位置(图3中的符号S的线的位置)处的维氏硬度与厚度的1/2深度位置(图3中的符号M的线的位置)处的维氏硬度之差ΔHV为20以上。需要说明的是，图3是表示加工钛材的与槽的延伸方向正交的截面的示意图。
需要说明的是，关于厚度的1/2深度位置，在图1的(a)或图1的(b)所示的板坯或大钢坯中，分别是板坯厚度t或大钢坯厚度t的1/2t厚度的位置。另外，在图1的(c)所示的高宽比为1左右的矩形截面的小钢坯中，成为小钢坯截面的重心位置。
为了抑制热轧时的表面瑕疵，需要使加工钛材的结晶组织实现微细化。当然，使加工钛材整体的结晶组织实现微细化也能够抑制表面瑕疵，但为此需要对坯料整体施加大量的应变。另外，根据需要有时在热轧前沿着宽度方向进行轧制的结果，若相对于铸造状态的钛坯料而言的宽度方向的压下量变大，则有时因粗大铸造组织而产生褶皱，在热轧后产生表面瑕疵。
像这样，为了稳定地抑制不仅源于铸造组织的原因，还会因增大宽度方向的轧制时的褶皱引起的表面瑕疵，需要至少使表层为再结晶组织。此处提及的表层是指从加工钛材的槽底起至深度3mm的位置之间的区域。为了在热轧的加热时使表层为再结晶组织，需要对从槽底1b1、2b1、3b1起至深度至少为3mm的位置(图3的符号S的线的位置)为止的区域施加应变。本发明人等经各种分析的结果而明确：如果从槽底1b1、2b1、3b1起至深度3mm位置为止的等效应变为0.2以上，则在热轧的加热时发生再结晶，在表层形成微细组织。并明确了：该等效应变与维氏硬度有关，如果距离槽底1b1、2b1、3b1为3mm深的位置处的维氏硬度比加工钛材的1/2厚的位置处的维氏硬度大20以上，则能够实现该等效应变为0.2以上。加工钛材的1/2厚的位置处的维氏硬度与铸造状态的硬度大致相同，因此，ΔHV相当于向表层导入有0.2以上的等效应变时的表层的硬度上升量。如果加工钛材的ΔHV为20以上，则向表层导入了充分的应变，通过其后的加热(热轧的加热)，能够形成微细且粒径统一的再结晶。如此操作而得到的再结晶层的厚度为3mm以上，能够抑制热轧时的表面瑕疵。如果再结晶层的厚度为3mm以上，则是充分的，上限没有特别限定，为了增大该厚度，需要增大用于导入应变的加压载荷。因而，从冲压机的承受载荷的限制的观点出发，再结晶层的厚度的实质上限为25mm。
维氏硬度的测定方法中，对以包括加工钛材的形成有槽的表面在内的方式切割的截面(与槽的延伸方向正交的截面)进行镜面研磨，使用维氏硬度试验机进行测定。在距离槽底为3mm深的位置和加工钛材的1/2厚度的位置处，以1kg的载荷测定7处，求出将最大硬度和最小硬度排除后的5处的平均值。并且，求出距离槽底为3mm的位置与1/2厚度的位置的硬度差(ΔHV)。
另外，关于本实施方式的加工钛材，图1的(a)的板坯1、图1的(b)的大钢坯2和图1的(c)小钢坯3均以沿着其长度方向的方式排列有直线状的多个槽1b、2b、3b。与槽的延伸方向正交的截面中的槽1b、2b、3b的内表面与表面1a、2a、3a所成的角度(θ)优选为50°以下。
即便如上所述地对钛坯料表层施加应变，若产生过大的(槽内表面的角度锐利的)槽，则有可能因槽形状而在热轧时产生表面瑕疵。因此，如图2所示那样，与槽1b、槽2b、槽3b的延伸方向正交的截面中的槽1b、2b、3b的内表面与表面1a、2a、3a所成的角度θ优选设为50°以下。由此，槽的内侧面的角度不会锐利，能够防止由槽形状引起的表面瑕疵。角度θ更优选为45°以下。需要说明的是，角度θ越小，则越不易产生尤其是由槽形状引起的表面瑕疵。因此，角度θ的下限没有特别限定。然而，在对坯料表层充分施加应变的基础上，若过度减小角度θ，则其意味着反复增加压入工序的次数来进行处理，制造效率显著降低。因此，角度θ优选为10°以上。进一步优选为20°以上。
本实施方式的加工钛材优选的是：进行对热轧加以模拟的、例如温度为800℃且加热时间为4小时的热处理时，至少在从槽的底部起至深度3.0mm为止的范围形成圆当量平均粒径为1.00mm以下的晶粒组织。另外，晶粒的圆当量粒径的关于对数转换值的标准偏差σ优选达到1.00以下。通过对热轧加以模拟的热处理而形成的晶粒的粒径大小比较统一。
关于对热轧用钛材进行热轧时可能产生的表面瑕疵，晶粒越大则越容易产生该瑕疵。例如，在混杂有细粒部和粗粒部的混粒组织的情况下，粒径大的晶粒容易成为起点而产生热轧瑕疵。因此，在进行对热轧加以模拟的加热时，可以形成粒径较小且粒径偏差小的多晶粒组织。因此，本实施方式的加工钛材通过800℃且4小时的加热，可以形成圆当量粒径的关于对数转换值的标准偏差σ达到1.00以下的晶粒组织。金属材料的结晶粒径呈现接近对数正态分布的分布时，对数正态分布的分布幅度越狭窄，则结晶粒径越均匀，难以产生热轧时的表面瑕疵。即，如果晶粒微细至某种程度，且对数正态分布的标准偏差处于某个规定值以下的范围，则会形成均匀组织，不易产生表面瑕疵。
如果将各晶粒的圆当量粒径D换算成自然对数LnD而得到的转换值的分布的标准偏差σ为1.00以下，则在圆当量平均粒径为1.00mm以下的情况下，会抑制表面瑕疵的产生。标准偏差σ更优选为0.80以下。结晶粒径的分布越狭窄，即标准偏差σ越小，则越难以产生表面瑕疵，因此，标准偏差的下限值没有特别限定。
关于平均结晶粒径，优选使其比平均粒径为10mm以上的铸造组织更微细。本实施方式的加工钛材在800℃且加热时间为4小时的热处理后的从槽底起至深度3.0mm为止的范围的晶粒的圆当量平均粒径优选为1.00mm以下、更优选为0.80mm以下、进一步优选为0.70mm以下。若比其粗大，则即便在上述标准偏差σ内，有时也会产生热轧时的表面瑕疵。圆当量平均粒径越小，则越不会产生表面瑕疵，因此，圆当量平均粒径的下限值没有特别限定。
结晶粒径在热轧加热时发生粗大化。经调查的结果可以明确：如果800℃、4小时的热处理后的结晶粒径在上述范围内，则即便是实用机械的热轧温度范围也能够充分降低表面瑕疵。因此，晶粒的圆当量平均粒径和标准偏差σ的范围是对表层施加应变后，进行800℃、4小时的热处理后的数值。
结晶粒径的测定方法中，对以包括加工钛材的施加有应变的表面在内的方式切割得到的截面进行化学研磨，使用电子射线背散射衍射法；EBSD(Electron Back ScatteringDiffraction Pattern)，以5～20μm的步长对5mm×5mm的区域测定2～10个视野左右。其后，针对结晶粒径，由利用EBSD而测得的晶粒面积求出圆当量粒径(面积A＝π×(粒径D/2)2)，根据结晶粒径分布来计算对数正态分布中的标准偏差σ。
钛坯料是供于热轧的钛板坯，例如以下的(A)或(B)那样的铸锭、板坯、大钢坯、小钢坯等可作为钛坯料进行例示。即，钛坯料不包括已经通过热轧或冷轧而轧制至小于规定厚度的钛板。因而，在长方体、立方体的钛坯料的情况下，将其厚度例如为100mm以上的试样作为对象，在圆柱状的钛坯料的情况下，将其直径例如为90mm以上的试样作为对象。另外，钛坯料(B)由通过对钛进行熔炼并铸造而得到的凝固组织形成，具有存在有结晶粒径为10mm以上的粗大晶粒且呈现铸造状态的组织。
(A)利用自耗电极式电弧熔炼法(VAR：Vacuum arc remelting)、电子束熔炼法(EBR：Electron beam remelting)等，使钛暂时熔融后再使其凝固，针对由此得到的铸锭，进一步通过开坯、锻造、轧制等热加工而进行初轧，成形为板坯、小钢坯等形状而得到的钛坯料。
(B)利用电子束熔炼法或等离子体电弧熔炼法，使钛暂时熔融后再使其凝固时，制成能够直接热轧的大小的矩形状、圆柱状的铸锭，省略上述(A)的初轧工序而得到的钛坯料。
在电子束熔炼方法中，所照射的电子束通过偏振而能够集束，因此，即便是铸模与熔融钛之间的狭小区域，也容易供给热，因此，能够良好地控制铸件表面。另外，铸模的截面形状的自由度高。因此，如上述(B)那样的能够直接供于热轧的尺寸的矩形、圆柱形的铸锭优选使用电子束熔炼炉进行熔炼。
钛坯料优选由工业用纯钛或钛合金形成。
工业用纯钛包括JIS H4600标准的1种～4种、以及与其对应的ASTM265B标准的1～4级、DIN 17850标准的I级(WL3.7025)、II级(WL3.7035)、III级(WL3.7055)中规定的工业用纯钛。即，本发明中作为对象的工业用纯钛以质量％计由C：0.1％以下、H：0.015％以下、O：0.4％以下、N：0.07％以下、Fe：0.5％以下、余量Ti组成。以下，关于各元素含量的“％”意味着“质量％”。
另一方面，低合金、α型钛合金在所需用途中使用适当的合金即可。更优选合金成分实质上为5％以下的低合金。可例示出例如Pd<0.15％、Ru<0.10％、进一步添加稀土元素<0.02％的高耐蚀性合金；合计添加小于5％的Cu、Al、Si、Sn、Nb、Fe的耐热合金等。
更具体而言，作为低合金，有例如高耐蚀性合金(ASTM 7级、11级、16级、26级、13级、30级、33级或者与它们对应的JIS品种、进一步少量含有各种元素的合金)、Ti-0.5Cu、Ti-1.0Cu、Ti-1.0Cu-0.5Nb、Ti-1.0Cu-1.0Sn-0.3Si-0.25Nb、Ti-0.5Al-0.45Si、Ti-0.9Al-0.35Si等。另外，作为α型钛合金，有例如Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si等。
作为α+β型钛合金，有例如Ti-6Al-4V、Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-6Al-7V、Ti-3Al-2.5V、Ti-3Al-5V、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-1Fe-0.35O、Ti-1.5Fe-0.5O、Ti-5Al-1Fe、Ti-5Al-1Fe-0.3Si、Ti-5Al-2Fe、Ti-5Al-2Fe-0.3Si、Ti-5Al-2Fe-3Mo、Ti-4.5Al-2Fe-2V-3Mo等。
进而，作为β型钛合金，有例如Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn、Ti-8V-3Al-6Cr-4Mo-4Zr、Ti-10V-2Fe-3Mo、Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn、Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al、Ti-20V-4Al-1Sn、Ti-22V-4Al等。
本发明所述的钛合金通过含有超过0％的选自例如O：0～0.5％、N：0～0.2％、C：0～2.0％、Al：0～8.0％、Sn：0～10.0％、Zr：0～20.0％、Mo：0～25.0％、Ta：0～5.0％、V：0～30.0％、Nb：0～40.0％、Si：0～2.0％、Fe：0～5.0％、Cr：0～10.0％、Cu：0～3.0％、Co：0～3.0％、Ni：0～2.0％、铂族元素：0～0.5％、稀土元素：0～0.5％、B：0～5.0％和Mn：0～10.0％中的1种以上，从而能够对加工钛材的表面赋予目标功能。
作为上述之外的元素且能够在钛中含有的元素是出于金属材料的一般常识而可期待通过固溶强化、析出强化(存在不发生固溶的情况和形成析出物的情况)来提高强度等的元素。作为这些元素，可例示出按照原子序数计从氢(1)起至砹(85)为止的元素(但不包括作为第18族元素的稀有气体元素)，合计至5％左右为止是可接受的。
上述之外的余量为Ti和杂质。作为杂质，可以在不损害目标特性的范围内来含有，其它杂质主要有从原料、废料中混入的杂质元素和在制造中混入的元素，作为例子，C、N、O、Fe、H等为代表元素，另外还有Mg、Cl等从原料中混入的元素、Si、Al、S等在制造中混入的元素等。只要这些元素为2％左右以下，就可以认为是不损害本申请目标特性的范围。
另外，本发明所述的钛合金可以含有选自例如O：0.01～0.5％、N：0.01～0.2％、C：0.01～2.0％、Al：0.1～8.0％、Sn：0.1～10.0％、Zr：0.5～20.0％、Mo：0.1～25.0％、Ta：0.1～5.0％、V：1.0～30.0％、Nb：0.1～40.0％、Si：0.1～2.0％、Fe：0.01～5.0％、Cr：0.1～10.0％、Cu：0.3～3.0％、Co：0.05～3.0％、Ni：0.05～2.0％、铂族元素：0.01～0.5％、稀土元素：0.001～0.5％、B：0.01～5.0％和Mn：0.1～10.0％中的1种以上。
本发明所述的钛合金更优选含有选自O：0.02～0.4％、N：0.01～0.15％、C：0.01～1.0％、Al：0.2～6.0％、Sn：0.15～5.0％、Zr：0.5～10.0％、Mo：0.2～20.0％、Ta：0.1～3.0％、V：2.0～25.0％、Nb：0.15～5.0％、Si：0.1～1.0％、Fe：0.05～2.0％、Cr：0.2～5.0％、Cu：0.3～2.0％、Co：0.05～2.0％、Ni：0.1～1.0％、铂族元素：0.02～0.4％、稀土元素：0.001～0.3％、B：0.1～5.0％和Mn：0.2～8.0％中的1种以上，进一步优选含有选自O：0.03～0.3％、N：0.01～0.1％、C：0.01～0.5％、Al：0.4～5.0％、Sn：0.2～3.0％、Zr：0.5～5.0％、Mo：0.5～15.0％、Ta：0.2～2.0％、V：5.0～20.0％、Nb：0.2～2.0％、Si：0.15～0.8％、Fe：0.1～1.0％、Cr：0.2～3.0％、Cu：0.3～1.5％、Co：0.1～1.0％、Ni：0.1～0.8％、铂族元素：0.03～0.2％、稀土元素：0.001～0.1％、B：0.2～3.0％和Mn：0.2～5.0％中的1种以上。
此处，作为铂族元素，具体而言，可列举出Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt，可以含有这些之中的1种以上。含有2种以上的铂族元素时，上述铂族元素的含量意味着铂族元素的总量。另外，作为稀土元素(REM)，具体而言，可列举出Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu，可以含有这些之中的1种以上。含有2种以上的稀土元素时，可以使用例如铈镧合金(Mm)、钕镨合金那样的稀土元素的混合物、化合物。另外，含有2种以上的稀土元素时，上述稀土元素的含量是指稀土元素的总量。
接着，说明本实施方式的加工钛材的制造方法。
本实施方式的制造方法中，具备将按压体压入钛坯料的表面用以在钛坯料的表面形成多个第一槽的工序。一般来说，在试图利用锻造、大直径辊对铸锭等施加应变的情况下，在与模具接触的部分不会产生金属流动，产生所谓的被称为死区金属的部位。该死区金属部的应变量变小，因此，若利用锻造、大直径辊来施加应变，则应变不会被导入至表层部，而是被导入至更内部，无法将表层部的组织制成细粒。另一方面，在专利文献2等中记载那样的、借助使用凸起物带来的击打的冲击能量来施加应变的情况下，能够对表层施加应变，因此，能够将表层的组织制成细粒。然而，在这种方法中，对于稳定地对表面整体赋予应变而言，有时需要很长的时间。进而，对于高强度材料来说，冲击能量不会传导至内部，有时也无法确保必须的细粒组织的厚度。
因而，本发明人等针对通过防止死区金属的产生且有效地对钛坯料表层均匀施加应变，从而不使其产生粗粒部的方法进行了研究，并发现：如果利用下述方法进行处理，则能够对表层有效地施加应变。
以下，针对本实施方式的加工钛材的制造方法进行详述。
本实施方式的制造方法如图4所示那样，是在钛坯料10的表面形成多个第一槽的加工钛材的制造方法，其具备将第一按压体51压入前述钛坯料10的表面的工序(第一工序)，所述第一按压体51具有沿着规定方向延伸的圆弧状的第一按压面51a。本实施方式例示出使用圆棒(与第一按压面51a的延伸方向正交的截面的形状为圆的棒体)的例子。
关于第一按压体51的按压面51a，在与第一按压面51a的延伸方向正交的截面中，前述按压面的曲率半径(mm)为2.5mm以上且17.5mm以下。若曲率半径过小，则深度3mm的位置处的等效应变变小。另外，处理时间变长。因此，曲率半径设为2.5mm以上。优选下限为5.0mm。另一方面，若曲率半径过大，则死区金属部变大，无法对钛坯料表层赋予充分的应变，深度3mm的位置处的等效应变变小。因此，曲率半径设为17.5mm以下。优选上限为15mm。
此处，可作为第一按压体使用的按压体只要至少在与钛坯料10接触的部分具有圆弧状的按压面，其截面形状就没有限定。例如，除了图4的(a)所示的截面形状为圆的圆棒状的按压体51之外，例如，作为第一按压体，可以使用如图5的(a)所示那样在下部(与钛坯料10接触的部分)具备沿着规定方向延伸的圆弧状的第一按压面52a，且上部具备立方体状(截面形状为矩形)的刚体的按压体52。这种形状的按压体52尤其是对于曲率半径小的棒体、长条的棒体等的情况是有用的。换言之，这是因为：通过增大位于上部的矩形状刚体，从而能够增大截面系数，能够提高棒体的刚性。另外，作为第一按压体，例如如图6的(a)所示那样，可以是下部具备多个按压面53a的按压体53。如果是这种形状的按压体53，则存在按压载荷变大的缺点，但能够在钛坯料10的表面同时形成多个槽，因此，能够提高生产效率。需要说明的是，通过增大冲压机的耐载荷、进一步增大上部的矩形状的刚体等，从而如图7所示那样，能够使用在下部具备更多按压面54a的面状体的按压体54。如果使用按压体54，则能够减少按压体的压入次数，能够提高生产效率。
此处，第一工序需要满足下述(1)式和(2)式。以下，主要以使用图4所示的按压体的情况为例进行说明。
0.5≤X1≤R1×(1-cosθ1) (1)
1.0≤Y1≤(-0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037) (2)
其中，上述式中，
θ1为50°，
R1为前述第一截面中的前述第一按压面的曲率半径(mm)，
X1为向前述钛坯料压入前述第一按压面的压入量(mm)，
Y1为与前述第一按压面的延伸方向和前述第一按压体的压入方向这两者正交方向上的前述第一按压面的相邻压入位置之间的距离(mm)。
向钛坯料10压入第一按压面51a的压入量X1是图4的(b)的符号X所示的距离，是钛坯料10的厚度方向上的加工钛材的表面与槽底的距离。若压入量X1过小，则无法对表面施加充分的应变，另外，处理时间变长。因此，压入量X1设为0.5mm以上。优选下限为1.0mm。另一方面，若压入量X1过大，则在图2中，槽1b、2b、3b的内表面与表面1a、2a、3a所成的角度θ变得过大，产生覆盖瑕疵(overlap defect)d等不良情况。因此，压入量X1设为R1×(1-cosθ1)以下。优选上限为0.29×R1。
间隔Y1是图4的(b)的符号Y所示的距离，是与第一按压面51a的延伸方向和第一按压体51的压入方向这两者正交的方向上的第一按压面51a的相邻压入位置之间的距离。关于这一点，在所制造的加工钛材1的与第一截面平行的截面中，等同于任意的第一槽的槽底与同前述任意的第一槽相邻的其它第一槽的槽底之间的距离。若间隔Y1过小，则处理时间变长，因此设为1.0mm以上。优选下限为5.0mm。另一方面，若间隔Y1过大，则无法对表层施加充分的应变。因此，间隔Y1设为(-0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037)以下。
在钛坯料为板坯1、大钢坯2的情况下，如图1所示那样，钛坯料之中面积最大的面1a、2a成为被轧制面，因此，只要对该面压入按压体51并形成槽即可。钛坯料为小钢坯时，在其长度方向上延伸的整面能够成为被轧制面。因此，在例如图3所示的截面为矩形的小钢坯3的情况下，理想的是：在其整面形成槽，向全部表面导入应变。
以下，针对使用圆棒作为按压体的处理方法，具体进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，使用圆棒作为第一按压体或进一步作为第二按压体，针对图1的(a)的板坯1的制造方法，举例进行说明。图8是说明本实施方式的加工钛材的制造方法之中的第一次压入工序(第一工序)的图，(a)为平面示意图，(b)为侧面示意图。另外，图9是说明其它实施方式的加工钛材的制造方法之中的第二次压入工序(第二工序)的图，(a)为平面示意图，(b)为侧面示意图。需要说明的是，第二工序不是必须工序。
作为压入圆棒而在坯料表面形成槽状压痕的方法，首先，反复进行第一工序，在板坯1的表面1a形成槽状的多个压痕1c，所述第一工序是如图8那样地在板坯1上配置按压体(圆棒)5，利用力F将圆棒5从板坯1的表面朝着厚度方向压入并去载荷后，使圆棒5沿着规定方向(图8中为板坯1的长度方向)移动，同样地利用力F将圆棒5从板坯1的表面朝着厚度方向压入并去载荷的工序。需要说明的是，本说明书中，有时将这种操作称为“边移动边压入”。通过进行这种操作，从而能够对钛坯料表面施加期望的应变。压入次数没有限定。例如，也可以使用图4～图6所示的按压体51、52、53，反复进行压入、去载荷、移动、压入的工序。另外，在图8所示的例子中，示出了使圆棒5沿着规定方向移动，但不限定于这种形态，如果使圆棒5沿着规定方向移动并压入后，沿着相反方向移动并压入等，其结果在钛坯料10的表面并列形成多个槽，则移动方向没有限定。其中，使圆棒5沿着规定方向移动时，生产效率良好。进而，可以使用如图7所示那样在下部具备更多按压面54a的面状的按压体54。如果使用这种面状的按压体54，则能够减少按压体的压入次数(例如设为1次)，能够提高生产效率。
对表面1a整面实施第一工序后，接着，反复进行第二工序，可以形成多个槽1b，所述第二工序是如图9所示那样地在第一次形成的槽上再次利用力F从板坯1的表面朝着厚度方向压入圆棒5并去载荷后，使圆棒5沿着规定方向(图9中为板坯1的宽度方向)移动，同样地利用力F进行压入、去载荷的工序。本实施方式中，说明了将压入工序的次数设为2次的情况，但例如可以反复进行3次、4次，也可以在坯料自身不破裂的范围内多次进行压入工序。压入次数越多，则等效应变变得越高，能够使组织进一步微细化，故而优选。
第二按压体在与钛坯料10的表面接触的部分具有圆弧状的按压面，在与轴向正交的第二截面中，前述按压面的曲率半径(mm)为2.5mm以上且17.5mm以下。其原因与限定第一按压体的曲率半径的原因相同。另外，可作为第二按压体使用的按压体只要至少在与钛坯料10接触的部分具有圆弧状的按压面，其截面形状就没有限定。这一点与第一按压体相同。
此处，第二工序必须满足下述(3)式和(4)式。以下，主要以使用图4所示的按压体的情况为例进行说明。
0.5≤X2≤R2×(1-cosθ2) (3)
1.0≤Y2≤50.0 (4)
其中，上述式中，
θ2为50°，
R2为前述第二截面中的前述第二按压面的曲率半径(mm)，
X2为向前述钛坯料压入前述第二按压面的压入量(mm)，
Y2为与前述第二按压面的延伸方向和前述第二按压体的压入方向这两者正交的方向上的前述第二按压面的相邻压入位置之间的距离(mm)。
向钛坯料10压入第二按压面51a的压入量X2与第一按压体的压入量X1同样地是图4的(b)的符号X所示的距离，是加工钛材1的厚度方向上的加工钛材的表面与槽底的距离。压入量X2出于与第一按压体的压入量X1相同的理由，压入量X1可以设为0.5mm以上，优选下限为1.0mm。另一方面，压入量X2出于与第一按压体的压入量X1相同的理由，设为R2×(1-cosθ2)以下。优选上限为0.29×R1。
间隔Y2是图4的(b)的符号Y所示的距离，与第一按压体的间隔Y1同样地是与第二按压面51a的延伸方向和第二按压体51的压入方向这两者正交的方向上的第二按压面51a的相邻压入位置之间的距离。关于这一点，在所制造的加工钛材1的与第二截面平行的截面中，等同于任意的第二槽的槽底与同前述任意的第二槽相邻的其它第二槽的槽底之间的距离。出于与第一按压体的间隔Y1相同的理由，间隔Y2可以设为1.0mm以上，优选下限为5.0mm。对已经实施了第一工序的表面来实施第二工序，即便设为比第一工序的间隔Y1更宽的范围也没有问题。但是，为了对表层施加充分的应变，间隔Y2可以设为50.0mm以下。间隔Y2与第一按压体的间隔Y1同样地优选设为(-0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037)以下。
此处，在第二工序中，形成沿着与通过第一工序而形成的槽(第一槽)的延伸方向相同的方向延伸的多个槽(第二槽)时，应变量、尤其是表层附近的应变量变得非常小，有可能无法在热轧加热时形成微细组织。因此，接着第一工序来实施第二工序的情况下，可以以形成沿着与第一槽的延伸方向不同的方向延伸的多个第二槽的方式进行压入工序。即，在图8所示的第一工序中，以沿着板坯1的宽度方向延伸地形成槽状的压痕(槽)1c的方式，使圆棒(第一按压体)5边沿着板坯1的长度方向移动边压入，但在图9所示的第二工序中，以与其正交的方式使圆棒(第二按压体)5边沿着板坯1的宽度方向移动，边以沿着板坯1的长度方向延伸地形成槽1b的方式进行压入。通过利用这种方法来形成槽1b，从而能够稳定地对表层施加应变(等效应变)。进而，通过从不同的方向施加应变，从而在热轧加热时，集合组织不会发达，能够抑制表面瑕疵的产生。需要说明的是，第一槽的延伸方向与多个第二槽的延伸方向所构成的角度如图9所示那样，可以是90°，只要超过0°，就没有特别限定。其中，为了稳定地对表层施加充分的应变，优选将该角度设为30°～90°的范围。
以上，主要针对使用以直线状延伸的按压面来形成槽的方法进行说明，但只要能够稳定地对表层施加应变(等效应变)，就不限定于这种形态。即，例如图10所示那样，也可以使用按压面在中途发生弯曲的按压体，在钛坯料10形成表面槽10b。在该情况下，观察与按压面的延伸方向正交的截面(用图10中的箭头视图表示的截面)，在观察截面中，在第一槽满足上述(1)式和(2)式的情况下，还实施第二工序时，在第二槽满足上述(3)式和(4)式的情况下，能够得到本发明的作用效果。另外，通过第一工序或第二工序而形成的多个槽优选进行排列，但没必要平行。尤其是，可以存在不平行的部分。在该情况下，在加工钛材的任意观察截面(与按压面的延伸方向正交的截面)中，所观察的部分的第一槽满足上述(1)式和(2)式，或者在还实施第二工序时，所观察的部分的第二槽满足上述(3)式和(4)式的情况下，能够得到本发明的作用效果。进而，也可以使用按压面交叉成X字状那样的按压体。在任意情况下，上述第一槽和第二槽也可以不形成于加工钛材的整面。
图11示出后述实施例中的No.2(压入1次、大直径圆棒)、No.18(压入1次、小直径圆棒)和No.16(压入2次)的再结晶层的结晶粒径的对数正态分布。图11的横轴表示结晶粒径(自然对数ln)，纵轴表示发生概率(％)。由图11也明确可知：在压入工序为1次的情况下，若使用大直径圆棒(曲率半径：30mm)作为按压体，则对数正态分布的分布幅度宽(标准偏差σ大)，结晶粒径不均匀。另一方面可知：在压入工序为1次的情况下，若使用小直径圆棒(曲率半径：5mm)作为按压体，则对数正态分布的分布幅度窄(标准偏差σ小)，结晶粒径变得均匀。进而可知：在进行2次压入工序的情况下，对数正态分布的分布幅度更窄(标准偏差σ小)，结晶粒径更均匀。即，通过利用具备曲率半径小的按压面的按压体来进行压入工序，进而进行2次以上的压入工序，从而表层附近的应变量变得非常小，能够实现表层组织的微细化和均匀化，其结果，能够充分降低表面瑕疵的产生。
压入工序可以借助冷轧来进行而不将钛坯料加热，也可以在将钛坯料加热至500℃以下的温度范围后再进行。上述加热温度根据化学组成可接受至650℃。
本实施方式中，借助冷轧～温轧而对加工钛材的成为被轧制面的表面施加应变。为了降低在热轧时产生的表面瑕疵，需要形成达到某种程度的深度为止的再结晶组织。尤其对于高硬度的钛坯料而言，应变难以进入至钛坯料的内部，为了对表层的深处施加应变而需要以较大的载荷实施形成槽的加工。然而，最新发现因施加应变而导致表层附近的延性降低，在表面产生裂纹。因此，为了稳定地施加应变直至深处为止，且提高表层的延性，在某种程度上提高温度来降低钛坯料自身的强度也是有效的。另一方面，对于强度低的钛坯料而言，使应变集中至表层时能够使表层的组织变得微细，因此，在室温下施加应变较好。
另一方面，若以超过500℃的高温来进行压入工序，则有时通过加工而施加的应变会立即消失，在其后的加热时无法进行再结晶。另外，在超过500℃下，有时在钛坯料的表面形成氧化覆膜，该氧化覆膜在加工时被按压而产生表面缺陷，在其后的热轧时有可能加剧成表面瑕疵。因此，根据化学组成，可接受至650℃，但优选将500℃设为上限。
另外，钛坯料的强度和延性变高的温度范围因合金种类而异，因此，并不是在更高的温度下进行即可。例如，对于工业用纯钛等而言，在室温附近下，作为钛发生变形的重要机理之一的双晶变形会活跃地发挥作用，在400～500℃左右的温度下，不再发生该双晶变形，因此，与室温相比延性降低，反而容易产生裂纹。另一方面，在包含大量Al的合金体系中，即便在室温附近也几乎不会发生该双晶变形，因此，通过加热至500℃以下而能够确保延性。另外，将钛坯料设为高温，极端地降低材料强度时，在使其塑性变形时，表面的槽形状的起伏(槽的深度)变得过大，有可能因该起伏而产生表面瑕疵。因此，选择在轧制后表面不会产生裂纹且能够得到适当的再结晶组织、表面状态那样的温度范围即可。压入工序中的钛坯料的表面温度的下限优选设为0℃。
如上所述那样，在本实施方式的制造方法中，将圆棒实际压入至钛坯料表面而使其发生物理性的塑性变形，从而形成槽。其结果，无论结晶方位如何，均能够稳定地向坯料表层导入应变，因此，在坯料表层部，能够使微细的晶粒均匀地分散。在该基础上，如果利用规定的条件来进行多次圆棒的压入工序，则能够向槽的底部有效且充分地导入应变，通过其后在热轧时的加热而能够在表层形成微细的再结晶，由此能够抑制表面瑕疵的产生。
通过应用了本发明的加工钛材，从而显著地抑制热轧后的表面缺陷。通过对长方体形状、圆柱形的铸锭(铸造状态的凝固组织)应用本发明，从而不经初轧等初轧工序，即可发挥如下效果：在热轧成板、带状卷材或棒材时，能够将表面缺陷抑制至没有问题的水平。
像这样，按照本实施方式而制造的加工钛材不仅适合供于热轧，进行热轧而制造的热轧材料会发挥如下效果：表面缺陷受到显著抑制，其后，即便实施冷轧也能够制造坚实的制品。
综上所述，根据本实施方式，即便是省略了铸锭的初轧工序而呈现铸造状态的钛坯料，也能够使热轧时产生的表面瑕疵轻微，能够提供优异的热轧、冷轧制品。
另外，若将本实施方式应用于历经了初轧工序的钛坯料，则热轧时产生的表面缺陷极其轻微。其结果，能够进一步提高经热轧的板、棒材的脱氧化皮工序、最终制品的成品率。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明。
<实施例1>
利用电子束熔炼法(EBR)或等离子体电弧熔炼法(PAM)来铸造具有表1所示的化学组成且呈现1050mm宽×250mm厚×6000mm长的板坯(钛坯料)。针对所铸造的钛坯料，实施表2所示的压入工序。在No.6、9、13和16所示的例子中，使用图5所示的按压体，在其它例子中，均使用圆棒的按压体。在第一工序～第四工序的各工序中，反复进行如此操作：将按压体压入至钛坯料的表面并去载荷，其后，使按压体移动，在该位置压入至钛坯料的表面，从而在钛坯料的表面形成多个槽。
在表2中，“按压面的曲率半径”是指按压体的按压面的曲率半径(mm)，“压入量”是指向钛坯料压入按压面的压入量(mm)，“间隔”是指与按压体的按压面的延伸方向和按压体的压入方向这两者正交的方向上的按压面的相邻压入位置之间的距离(mm)，“方向”是指通过第一工序而形成的槽的延伸方向与通过各工序而形成的槽的延伸方向所构成的角度。
[表1]
表1
Figure BDA0003757185400000211
[表2]
Figure BDA0003757185400000221
接着，如上所述地实施塑性变形，测定形成有槽的加工钛材的槽角度。关于加工钛材的维氏硬度，按照以下的步骤进行测定，求出硬度差ΔHV。
首先，对以包括加工钛材的形成有槽的表面在内的方式切割得到的截面进行镜面研磨，在距离槽底为3mm深的位置和加工钛材的1/2厚度的位置处，使用维氏硬度试验机，以1kg的载荷测定7处，求出将最大硬度和最小硬度排除后的5个点的平均值。并且，求出距离槽底为3mm的位置与1/2厚度的位置部的硬度差(ΔHV)。
接着，关于以800℃加热4小时后的从槽的底部起至深度3mm为止的范围(表层)的再结晶组织(再结晶层)的平均圆当量直径和标准偏差，按照以下的步骤进行测定。
首先，利用在Ar气氛中以800℃的到达温度加热4小时的条件，对热轧前的加工钛材进行热处理。接着，对热处理后的加工钛材之中的以包括形成有槽的表面在内的方式切割得到的截面进行化学研磨，使用电子射线背散射衍射法；EBSD(Electron BackScattering Diffraction Pattern)，按照5～20μm的步长对5mm×5mm的区域测定2～10个视野左右。其后，关于结晶粒径，根据利用EBSD而测得的晶粒面积A，求出圆当量粒径(面积A＝π×(粒径D/2)2)，根据结晶粒径分布来计算对数正态分布中的标准偏差σ。
另外，关于表中的“再结晶层的厚度(mm)”，如下那样地进行测定。
首先，针对上述热处理后的加工钛材之中的以包括形成有槽的表面在内的方式切割得到的截面，边使用EBSD进行观察，边测定再结晶层的厚度。此时，将具有比加工钛材的1/2厚度位置的平均结晶粒径微细的结晶粒径的加工钛材表层附近的部位定义为“再结晶层”，将该层的厚度定义为“再结晶层的厚度”，并进行测定。
接着，实施上述塑性变形，将形成有槽的加工钛材插入至820℃的炉后，加热约240分钟，利用连续热轧带钢轧机来制造5mm厚的热轧板，并卷取成卷材。接着，对热轧板实施喷丸，进而，使其通过由硝酸-氢氟酸形成的连续酸洗作业线，从而对每个单面的约50μm进行火焰表面清理。其后，对两个被轧制面进行目视观察，评价表面瑕疵的产生状况。
将结果示于表3。在表3中，“槽角度”是指：在与槽的延伸方向正交的截面中，槽的内表面与加工钛材的表面所成的角度(°)，“硬度差”是指距离槽的底部为3mm的位置的维氏硬度与厚度的1/2位置的维氏硬度之差(ΔHv)。
关于表面瑕疵的评价，对于通过连续酸洗工作线后的热轧板的被轧制面而言，将10mm以上的表面瑕疵的数量在每1m2中超过0.3个的情况设为不合格(评价D)，将0.3个以下设为合格(评价A～C)。将表面瑕疵数量在每1m2中为0.05个以下的情况设为评价A，将超过0.05个且为0.2个以下设为评价B，将超过0.2个且为0.3个以下设为评价C。
[表3]
表3
Figure BDA0003757185400000241
如表1～3所示那样，No.1由于按压面的曲率半径为1.5mm而过小，因此，槽的内表面与加工钛材的表面所成的槽角度变得锐利，在热轧和酸洗后的热轧板的表面频发粗大的表面瑕疵。
No.2由于按压面的曲率半径大至30mm，因此，得不到充分的硬度差。其结果，再结晶层的结晶粒径大，另外，对数正态分布的分布幅度宽(标准偏差σ大)，结晶粒径不均匀(还一并参照图11)。因此，频发表面瑕疵。
No.3的按压面的曲率半径和压入量适当，但间隔过大，因此，再结晶层的结晶粒径大，另外，对数正态分布的分布幅度宽(标准偏差σ大)，结晶粒径不均匀。因此，频发表面瑕疵。
No.4的按压面的曲率半径和间隔适当，但压入量过小，得不到充分的硬度差。其结果，再结晶层的结晶粒径大，另外，对数正态分布的分布幅度宽(标准偏差σ大)，结晶粒径不均匀。因此，频发表面瑕疵。
另一方面，No.5～27中，至少第一工序中的按压面的曲率半径、压入量和间隔均适当，加工钛材的硬度差ΔHV充分大，另外，能够充分减小再结晶层的结晶粒径，且使其均匀。起结果，在这些例子中，热轧、酸洗后的热轧板的表面的表面性状良好。
<实施例2>
利用电子束熔炼法(EBR)来铸造具有表4所示的化学组成且呈现1050mm宽×250mm厚×5500mm长的板坯(钛坯料)。针对所铸造的钛坯料，实施表5所示的压入工序。在任意例子中，使用圆棒的按压体。在第一工序和第二工序的各工序中，反复进行如下操作：将按压体压入至钛坯料的表面并去载荷，其后，使按压体移动，在该位置压入至钛坯料的表面，从而在钛坯料的表面形成多个槽。表5中的各术语的含义与表2相同。
[表4]
表4
Figure BDA0003757185400000261
[表5]
表5
Figure BDA0003757185400000262
下划线表示在本发明的范围外。
硬度差ΔHV、晶粒的圆当量平均粒径、标准偏差、表面瑕疵的评价与＜实施例1＞的情况同样地进行。将其结果示于表6。
[表6]
表6
Figure BDA0003757185400000271
下划线表示在本发明的范围外。
No.28～36中，至少第一工序中的按压面的曲率半径、压入量和间隔均适当，加工钛材的硬度差ΔHV充分大，另外，能够充分减小再结晶层的结晶粒径且使其均匀。其结果，在这些例子中，热轧、酸洗后的热轧板的表面的表面性状良好。
附图标记说明
1、2、3…加工钛材(板坯、大钢坯、小钢坯)
10…钛坯料
1b、2b、3b…槽
5…按压体(圆棒)
51、52、53、54…按压体
51a、52a、53a、54a…按压面。

Claims (9)

1.一种加工钛材的制造方法，其中，所述加工钛材是在钛坯料的表面形成多个第一槽的加工钛材，
该制造方法具备将第一按压体压入所述钛坯料的表面的第一工序，所述第一按压体具有沿着规定方向延伸的圆弧状的第一按压面，
与所述第一按压面的延伸方向正交的第一截面中的所述第一按压面的曲率半径为2.5mm以上且17.5mm以下，
所述第一工序满足下述(1)式和(2)式，
0.5≤X1≤R1×(1-cosθ1) (1)
1.0≤Y1≤(-0.16R1 2+4.4R1)×(0.25X1+0.037) (2)
其中，上述式中，
θ1为50°，
R1为所述第一截面中的所述第一按压面的曲率半径，其单位为mm，
X1为向所述钛坯料压入所述第一按压面的压入量，其单位为mm，
Y1为与所述第一按压面的延伸方向和所述第一按压体的压入方向这两者正交的方向上的所述第一按压面的相邻压入位置之间的距离，其单位为mm。
2.根据权利要求1所述的加工钛材的制造方法，其中，所述第一工序反复进行如下动作：将所述第一按压体压入所述钛坯料的表面，其后，以所述第一按压面的压入位置满足所述(2)式的方式，使所述第一按压体移动并压入。
3.根据权利要求1或2所述的加工钛材的制造方法，其中，在形成有所述多个第一槽的所述钛坯料的表面形成多个第二槽，所述第二槽沿着与所述第一槽的延伸方向不同的方向延伸，
所述制造方法具备将第二按压体压入形成有所述多个第一槽的所述钛坯料的表面的第二工序，所述第二按压体具有沿着规定方向延伸的圆弧状的第二按压面，
与所述第二按压面的延伸方向正交的第二截面中的所述第二按压面的曲率半径为2.5mm以上且17.5mm以下，
所述第二工序满足下述(3)式和(4)式，
0.5≤X2≤R2×(1-cosθ2) (3)
1.0≤Y2≤50.0 (4)
其中，上述式中，
θ2为50°，
R2为所述第二截面中的所述第二按压面的曲率半径，其单位为mm，
X2为向所述钛坯料压入所述第二按压面的压入量，其单位为mm，
Y2为与所述第二按压面的延伸方向和所述第二按压体的压入方向这两者正交的方向上的所述第二按压面的相邻压入位置之间的距离，其单位为mm。
4.根据权利要求3所述的加工钛材的制造方法，其中，所述第二工序反复进行如下动作：将所述第二按压体压入所述钛坯料的表面，其后，以所述第二按压面的压入位置满足所述(4)式的方式，使所述第二按压体移动并压入。
5.根据权利要求3或4所述的加工钛材的制造方法，其中，所述第一槽的延伸方向与所述第二槽的延伸方向所构成的角度超过0°且为90°以下。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的加工钛材的制造方法，其中，所述第一按压体和所述第二按压体相同或不同。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的加工钛材的制造方法，其中，在所述钛坯料的表面温度为0℃以上且500℃以下的温度下进行所述第一工序和/或第二工序。
8.一种加工钛材，其是通过权利要求1～7中任一项所述的制造方法而制造的，
在所述加工钛材的厚度方向上，距离所述槽的槽底为3mm深的位置处的维氏硬度与所述厚度的1/2位置处的维氏硬度之差ΔHV为20以上。
9.根据权利要求8所述的加工钛材，其中，在以800℃实施4小时热处理的情况下，在所述加工钛材的厚度方向上，在从所述槽的槽底起至深度3.0mm为止的范围形成圆当量平均粒径为1.00mm以下的晶粒，所述晶粒的圆当量粒径的关于对数转换值的标准偏差为1.00以下。
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