JP2011121118A - Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material - Google Patents

Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material Download PDF

Info

Publication number
JP2011121118A
JP2011121118A JP2010253042A JP2010253042A JP2011121118A JP 2011121118 A JP2011121118 A JP 2011121118A JP 2010253042 A JP2010253042 A JP 2010253042A JP 2010253042 A JP2010253042 A JP 2010253042A JP 2011121118 A JP2011121118 A JP 2011121118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forging
workpiece
difficult
strain
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010253042A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Miura
博己 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electro Communications NUC
Original Assignee
University of Electro Communications NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electro Communications NUC filed Critical University of Electro Communications NUC
Priority to JP2010253042A priority Critical patent/JP2011121118A/en
Priority to PCT/JP2011/055361 priority patent/WO2012063504A1/en
Publication of JP2011121118A publication Critical patent/JP2011121118A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/08Accessories for handling work or tools
    • B21J13/10Manipulators
    • B21J13/12Turning means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for multidirectional forging which can introduce a large quantity of strain into a difficult-to-work metallic material in a more appropriate and simple process applicable in an industrial-level, in comparison with the conventional multidirectional forging process under decreasing temperature conditions. <P>SOLUTION: The invented method for multidirectional forging of the difficult-to-work metallic material comprises a step (a) of preparing a workpiece consisting of the difficult-to-work metallic material and a step (b) of sequentially performing one or more cycles of forging the workpiece in three directions which are at right angles to one another. The step (b) is performed so that the quantity of strain introduced in each cycle of forging becomes in a range between 0.01 and 0.2 under the temperature environment of 100°C or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、難加工性金属材料の鍛造方法に関し、特に、難加工性金属材料の多軸鍛造方法に関する。   The present invention relates to a method for forging a hard-to-work metal material, and more particularly to a multi-axis forging method for a hard-to-work metal material.

これまで、例えばマグネシウム合金のような難加工性金属材料に、圧延処理または鍛造処理などの一般的な加工処理を適用すると、容易にワレや欠陥が生じてしまうことが知られている。従って、難加工性金属材料は、加工硬化処理による大きな強度向上効果を期待することは難しく、このため、難加工性金属材料の適用分野は、強度があまり重要視されない、特定の分野に限定されているのが現状である。例えば、マグネシウム合金は、アルミニウム合金を超える比強度を有するにも関わらず、その適用分野は、小型電子機器用の部品など、限られた一部の用途に留まっている。   Until now, it is known that cracks and defects are easily generated when a general processing process such as a rolling process or a forging process is applied to a difficult-to-process metal material such as a magnesium alloy. Therefore, it is difficult to expect a large strength improvement effect by work hardening treatment for difficult-to-work metal materials, and therefore, the application field of difficult-to-work metal materials is limited to specific fields where strength is not considered as important. This is the current situation. For example, although a magnesium alloy has a specific strength exceeding that of an aluminum alloy, its application field is limited to some limited uses such as parts for small electronic devices.

このような問題に対処するため、近年、降温多軸鍛造処理と呼ばれる鍛造方法が提案されている(例えば、特許文献1)。   In order to deal with such a problem, a forging method called a temperature-decreasing multi-axis forging process has recently been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2007−291488号公報JP 2007-291488 A

前述の降温多軸鍛造処理方法では、鍛造の1パス毎に、鍛造方向を変えるとともに、被加工体の温度を低下させることにより、最終的に被加工体に多くの歪みを導入することができる。従って、難加工性金属材料からなる被加工体に降温多軸鍛造処理を適用した場合、結晶粒が微細化し、強度を向上させることができると予想される。   In the above-described temperature-decreasing multi-axis forging method, by changing the forging direction for each pass of forging and lowering the temperature of the workpiece, a large amount of strain can be finally introduced into the workpiece. . Therefore, when the temperature-decreasing multi-axis forging process is applied to a workpiece made of a difficult-to-work metal material, it is expected that the crystal grains can be refined and the strength can be improved.

しかしながら、このような降温多軸鍛造処理方法では、被加工体の温度、各鍛造パス時の導入歪み量など、加工の際に制御すべき条件が多岐にわたり、操作が煩雑で大変であるという問題がある。また、処理の際には、雰囲気の温度を高精度で調節することの可能な高温用の電気炉が必要になるという問題がある。従って、降温多軸鍛造処理方法は、製品の大量生産や低コスト化が必要となるような、産業レベルでの適用には不向きである。   However, in such a temperature-decreasing multi-axis forging treatment method, there are various conditions to be controlled during machining, such as the temperature of the workpiece, the amount of strain introduced at each forging pass, and the operation is complicated and difficult. There is. In addition, there is a problem that a high-temperature electric furnace capable of adjusting the temperature of the atmosphere with high accuracy is required during processing. Therefore, the temperature-decreasing multi-axis forging method is not suitable for application at an industrial level, which requires mass production of products and cost reduction.

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来の降温多軸鍛造処理方法に比べて、産業レベルでの適用により適したより簡便な工程で、難加工性材料に多量の歪みを導入することの可能な加工方法を提供することを目的とする。また、そのような方法を実施するための装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, compared with the conventional temperature-decreasing multi-axis forging treatment method, it is a difficult-to-work material with a simpler process suitable for application at an industrial level. An object is to provide a processing method capable of introducing a large amount of strain. Moreover, it aims at providing the apparatus for implementing such a method.

本発明では、難加工性金属材料を多軸鍛造処理する方法であって、
(a)難加工性金属材料からなる被加工体を準備するステップと、
(b)前記被加工体を、相互に直交する3つの鍛造方向に沿って順次鍛造する処理を、1サイクル以上実施するステップと、
を有し、
前記ステップ(b)は、最大100℃以下の温度環境において、各1回の鍛造で導入される歪み量が0.01〜0.2の範囲となるように行われることを特徴とする方法が提供される。
In the present invention, a multi-axis forging process of a difficult-to-work metal material,
(A) preparing a workpiece made of a difficult-to-work metal material;
(B) carrying out a process of sequentially forging the workpiece along three forging directions orthogonal to each other for at least one cycle;
Have
The step (b) is performed in a temperature environment of a maximum of 100 ° C. or less so that the amount of strain introduced by each forging is in the range of 0.01 to 0.2. Provided.

ここで、本発明による方法において、前記ステップ(b)は、室温の環境下で実施されても良い。   Here, in the method according to the present invention, the step (b) may be performed in a room temperature environment.

また、本発明による方法において、前記ステップ(b)は、2サイクル〜40サイクル実施されても良い。   In the method according to the present invention, the step (b) may be performed for 2 to 40 cycles.

また、本発明による方法では、前記ステップ(b)において、1回の鍛造は、3×10−3/sec〜10/secの範囲の歪み速度で実施されても良い。 In the method according to the present invention, in the step (b), one forging may be performed at a strain rate in the range of 3 × 10 −3 / sec to 10 / sec.

また、本発明による方法において、前記ステップ(b)は、前記被加工体に、0.5〜6.4の範囲の総歪み量が導入されるまで繰り返されても良い。   In the method according to the present invention, the step (b) may be repeated until a total strain amount in a range of 0.5 to 6.4 is introduced into the workpiece.

また、本発明による方法において、前記難加工性金属材料は、マグネシウム合金、チタン合金および銅合金からなる群中から選定された材料であっても良い。   In the method according to the present invention, the difficult-to-work metal material may be a material selected from the group consisting of a magnesium alloy, a titanium alloy, and a copper alloy.

また、本発明による方法は、さらに、前記ステップ(b)の後、
(c)前記被加工体を時効処理するステップ
を有しても良い。
Moreover, the method according to the present invention further includes the step (b):
(C) A step of aging treatment of the workpiece may be included.

この場合、前記時効処理するステップは、
前記被加工体を、373K〜473Kの温度範囲で時効処理するステップを有しても良い。
In this case, the aging process step is:
You may have the step which carries out the aging treatment of the said to-be-processed object in the temperature range of 373K-473K.

また、本発明では、難加工性金属材料を多軸鍛造処理する装置であって、
前述のいずれかの方法を実施することの可能な装置が提供される。
Further, in the present invention, an apparatus for multi-axis forging treatment of difficult-to-work metal material,
An apparatus capable of performing any of the foregoing methods is provided.

さらに、本発明では、難加工性金属材料を多軸鍛造処理する装置であって、
難加工性金属材料からなる被加工体を支持する台と、
一つの鍛造方向に沿って前記被加工体を鍛造する鍛造手段と、
前記被加工体の前記鍛造手段に対する配向方向を調整することの可能な、被加工体配向制御手段と、
を有し、
前記鍛造手段は、最大100℃以下の温度環境において、1回の鍛造で、前記一つの鍛造方向に沿って前記被加工体に、0.01〜0.2の範囲の歪み量を導入することができることを特徴とする装置が提供される。
Furthermore, in the present invention, a multi-axis forging apparatus for difficult-to-work metal material,
A stand for supporting a workpiece made of a difficult-to-work metal material;
Forging means for forging the workpiece along one forging direction;
A workpiece orientation control means capable of adjusting an orientation direction of the workpiece with respect to the forging means;
Have
The forging means introduces a strain amount in the range of 0.01 to 0.2 into the workpiece along the one forging direction by one forging in a temperature environment of 100 ° C. or less at maximum. There is provided an apparatus characterized in that

ここで、本発明による装置において、前記鍛造手段の前記一つの鍛造方向は、鉛直方向であって、
前記被加工体配向制御手段は、前記被加工体の鍛造される表面が上面となるように動作しても良い。
Here, in the apparatus according to the present invention, the one forging direction of the forging means is a vertical direction,
The workpiece orientation control means may operate such that a forged surface of the workpiece is an upper surface.

また、本発明による装置において、前記被加工体配向制御手段は、1回の鍛造の後に、前記被加工体の前記台との接触面が前記被加工体の側面の一つとなり、前記被加工体の側面の一つが前記台との接触面となるように、前記被加工体を回転させても良い。   In the apparatus according to the present invention, the workpiece orientation control means may be configured such that, after one forging, a contact surface of the workpiece with the platform becomes one of the side surfaces of the workpiece. The workpiece may be rotated such that one of the side surfaces of the body is a contact surface with the table.

さらに、本発明では、
組織内に、
少なくとも3つの異なる方向に延在する、幅が5μm以下の第1の変形双晶を複数含み、
少なくとも一つの前記第1の変形双晶の中には、より微細な第2の変形双晶が形成されていることを特徴とする金属材料が提供される。
Furthermore, in the present invention,
Within the organization
Including a plurality of first deformation twins extending in at least three different directions and having a width of 5 μm or less,
A metal material is provided in which a finer second deformation twin is formed in at least one of the first deformation twins.

本発明では、従来の降温多軸鍛造処理法に比べて、産業レベルでの適用により適したより簡便な工程で、難加工性材料に多量の歪みを導入することの可能な加工方法を提供することができる。また、そのような方法を実施するための装置を提供することができる。   The present invention provides a processing method capable of introducing a large amount of strain into a difficult-to-work material by a simpler process more suitable for application at an industrial level than a conventional temperature-decreasing multi-axis forging method. Can do. An apparatus for carrying out such a method can also be provided.

多軸鍛造処理法の一例を概略的に示した図である。It is the figure which showed schematically an example of the multi-axis forge processing method. 本発明による難加工性金属材料を多軸鍛造処理する方法のフローチャートの一例である。It is an example of the flowchart of the method of carrying out the multi-axis forge process of the difficultly workable metal material by this invention. 本発明による方法によって得られた難加工性金属材料組織の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the difficultly workable metal material structure | tissue obtained by the method by this invention. 本発明による方法によって得られたマグネシウム合金の組織のTEM写真である。It is a TEM photograph of the structure of a magnesium alloy obtained by the method according to the present invention. 本発明による方法を実施するための装置の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the apparatus for enforcing the method by this invention. 本発明による方法を実施するための装置を用いて、被加工体を鍛造する際の各工程を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically each process at the time of forging a to-be-processed body using the apparatus for implementing the method by this invention. 本発明による方法を実施するための装置を用いて、被加工体を鍛造する際の各工程を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically each process at the time of forging a to-be-processed body using the apparatus for implementing the method by this invention. マグネシウム合金における累積歪み量Σεと真応力σ(MPa)の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the accumulation distortion amount (SIGMA) epsilon and true stress (sigma) (MPa) in a magnesium alloy. 各鍛造パス後のサンプルの光学顕微鏡写真を示した図である。It is the figure which showed the optical microscope photograph of the sample after each forge pass. 結晶方位分散分析装置による、4パス後のマグネシウム合金サンプルの組織観察結果を示した図である。It is the figure which showed the structure | tissue observation result of the magnesium alloy sample after four passes by the crystal orientation dispersion | distribution analyzer. 鍛造パス数とサンプルの硬度の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the number of forging passes, and the hardness of a sample. 各サンプルにおける累積歪みΣεと硬度の関係を示したグラフである。4 is a graph showing the relationship between cumulative strain Σε and hardness in each sample. サンプルA1およびA2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the stress obtained by the tension test of sample A1 and A2, and distortion. サンプルB1およびB2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the stress obtained by the tension test of sample B1 and B2, and distortion. サンプルC1およびC2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the stress obtained by the tension test of samples C1 and C2, and distortion. サンプルD0〜D3の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the stress obtained by the tensile test of samples D0-D3, and distortion.

一般に、マグネシウム合金等の難加工性材料は、加工性が悪く、圧延処理または鍛造処理などの一般的な加工処理を施工すると、容易にワレや欠陥が生じてしまうことが知られている。従って、難加工性金属材料の場合、加工により多くの歪みを導入することはできず、加工硬化処理による大きな強度向上効果を期待することは難しいという問題がある。   Generally, difficult-to-work materials such as magnesium alloys have poor workability, and it is known that cracks and defects are easily generated when general processing such as rolling or forging is performed. Therefore, in the case of a difficult-to-work metal material, there is a problem that it is difficult to introduce a large amount of strain by processing and it is difficult to expect a large strength improvement effect by work hardening treatment.

このため、近年、降温多軸鍛造処理と呼ばれる鍛造方法が提案されている。この方法では、鍛造の1パス毎に、鍛造方向が長手方向となるようにし、すなわち鍛造方向を相互に直交する3方向の順(例えば、X方向→Y方向→Z方向の順)に変化させるとともに、被加工体の温度を低下させる。この方法では、3方向の鍛造を繰り返すことにより、最終的に被加工体に多くの歪みを導入することができる。従って、難加工性金属材料からなる被加工体に降温多軸鍛造処理を適用した場合、結晶粒が微細化し、材料強度を向上させることができると考えられる。   For this reason, in recent years, a forging method called a temperature-decreasing multi-axis forging process has been proposed. In this method, the forging direction becomes the longitudinal direction for each pass of forging, that is, the forging direction is changed in the order of three directions orthogonal to each other (for example, the order of X direction → Y direction → Z direction). At the same time, the temperature of the workpiece is lowered. In this method, many strains can be finally introduced into the workpiece by repeating forging in three directions. Therefore, it is considered that when the temperature-decreasing multiaxial forging process is applied to a workpiece made of a difficult-to-work metal material, the crystal grains can be refined and the material strength can be improved.

しかしながら、このような降温多軸鍛造処理では、被加工体の温度、各鍛造パス時の導入歪み量など、加工の際に制御すべき条件が多岐にわたり、操作が煩雑で大変であるという問題がある。また、処理の際には、雰囲気の温度を高精度で調節することの可能な高温用の電気炉が必要になるという問題がある。従って、降温多軸鍛造処理方法は、実験室レベルでの適用は可能であっても、製品の大量生産や低コスト化が必要となる、産業レベルでの適用には不向きである。   However, in such a temperature-decreasing multi-axis forging process, there are a variety of conditions that should be controlled during machining, such as the temperature of the workpiece, the amount of strain introduced at each forging pass, and the operation is complicated and difficult. is there. In addition, there is a problem that a high-temperature electric furnace capable of adjusting the temperature of the atmosphere with high accuracy is required during processing. Therefore, even if the temperature-decreasing multi-axis forging method can be applied at the laboratory level, it is not suitable for application at the industrial level, which requires mass production of products and cost reduction.

これに対して、本願発明者らによって見出された新たな方法(本発明の方法)は、以下に詳細を示すように、制御すべき加工条件が少なく、より簡便に実施することができるという特徴を有する。また、本発明の方法は、室温近傍(最大でも100℃以下、例えば50℃)の温度で実施することができるため、高温の電気炉も不要である。従って、大量生産に適し、低コスト化も実現できるという特徴を有する。   On the other hand, the new method (the method of the present invention) discovered by the inventors of the present application has less processing conditions to be controlled and can be more easily implemented as will be described in detail below. Has characteristics. Further, since the method of the present invention can be carried out at a temperature near room temperature (at most 100 ° C. or less, for example, 50 ° C.), a high-temperature electric furnace is not necessary. Therefore, it is suitable for mass production and can be realized at low cost.

以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、難加工性金属材料を多軸鍛造処理する方法であって、
(a)難加工性金属材料からなる被加工体を準備するステップと、
(b)前記被加工体を、相互に直交する3つの鍛造方向に沿って順次鍛造する処理を、1サイクル以上実施するステップと、
を有し、
前記ステップ(b)は、最大100℃以下の温度環境において、各1回の鍛造で導入される歪み量が0.01〜0.2の範囲となるように行われることを特徴とする方法に関する。
The present invention is a method for multi-axis forging treatment of difficult-to-work metal material,
(A) preparing a workpiece made of a difficult-to-work metal material;
(B) carrying out a process of sequentially forging the workpiece along three forging directions orthogonal to each other for at least one cycle;
Have
The step (b) is performed in a temperature environment of a maximum of 100 ° C. or less so that the amount of strain introduced by each forging is in the range of 0.01 to 0.2. .

本発明による方法は、「多軸鍛造処理」を基本とするものである。ここで、「多軸鍛造処理」とは、1方向での鍛造処理毎に、長手方向が圧縮方向となるようにして、被加工材料の鍛造方向を変えて圧縮を繰り返す加工処理方法を意味する。   The method according to the invention is based on a “multi-axis forging process”. Here, the “multi-axis forging process” means a processing method that repeats compression by changing the forging direction of the work material so that the longitudinal direction becomes the compression direction for each forging process in one direction. .

図1は、多軸鍛造処理方法を概略的に説明する図である。まず最初に、図1(1)に示すような矩形状の被加工体(サンプル)4が準備される。次に、この被加工体4が第1の方向(X軸方向)に沿って鍛造される(第1回目のパス)。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a multi-axis forging method. First, a rectangular workpiece (sample) 4 as shown in FIG. 1A is prepared. Next, the workpiece 4 is forged along the first direction (X-axis direction) (first pass).

次に図1(2)に示すように、被加工体4が第2の方向(Y軸方向)に沿って鍛造される(第2回目のパス)。さらに、図1(3)に示すように、被加工体4が第3の方向(Z軸方向)に沿って鍛造される(第3回目のパス)。3回分のパスによって、被加工体4は、外観上、実質的に最初の形状に戻る(図1(4))。   Next, as shown in FIG. 1 (2), the workpiece 4 is forged along the second direction (Y-axis direction) (second pass). Further, as shown in FIG. 1 (3), the workpiece 4 is forged along the third direction (Z-axis direction) (third pass). Through the three passes, the workpiece 4 substantially returns to the initial shape in appearance (FIG. 1 (4)).

ここで、被加工体4のアスペクト比は、図1(1)〜(3)に示す各圧縮軸方向(X、YおよびZ方向)からの鍛造による圧縮率によって決まる。換言すれば、被加工体4のアスペクト比は、採用するパス毎の圧縮率によって変化させることができる。例えば、図1の例では、被加工体1のアスペクト比は、1.0(Z方向):1.49(Y方向):2.22(X方向)となっており、これは、各方向での1回のパスにおいて、被加工材料4に導入される加工歪み量εが、いずれも0.8の場合に相当する。鍛造毎の加工歪み量が0.01〜0.2の場合、このアスペクト比は必要ではないが、後の説明と理解が容易であるため、このアスペクト比を有する被加工体を利用する。ちなみに鍛造毎の加工ひずみが0.1の場合、アスペクト比は1.11:1.10:1.00となる。   Here, the aspect ratio of the workpiece 4 is determined by the compression ratio by forging from the respective compression axis directions (X, Y, and Z directions) shown in FIGS. In other words, the aspect ratio of the workpiece 4 can be changed by the compression rate for each pass to be adopted. For example, in the example of FIG. 1, the aspect ratio of the workpiece 1 is 1.0 (Z direction): 1.49 (Y direction): 2.22 (X direction). This corresponds to the case where the processing strain amount ε introduced into the workpiece 4 is 0.8 in one pass. When the amount of processing strain for each forging is 0.01 to 0.2, this aspect ratio is not necessary, but a workpiece having this aspect ratio is used because it is easy to explain and understand later. Incidentally, when the processing strain for each forging is 0.1, the aspect ratio is 1.11: 1.10: 1.00.

このような「多軸鍛造処理」方法では、各方向からの鍛造パスを順次繰り返すことにより、結果的に、被加工体4中に多量の歪みを導入することができる。   In such a “multi-axis forging process” method, a large amount of strain can be introduced into the workpiece 4 as a result by sequentially repeating the forging pass from each direction.

ただし、前述のように、難加工性材料は、加工性が悪いため、難加工性材料に対して、1回のパスで大きな歪みを導入しようとすると、容易にワレや欠陥が生じてしまう。そこで、本発明では、各1回の鍛造(1パスとも言う)で導入される歪み量を少なくして、各方向の鍛造を実施することに特徴がある。具体的には、各1回の鍛造(1パスとも言う)で導入される歪み量は、0.01〜0.2の範囲である。そのため、本発明では、鍛造毎の加工歪み量が小さく、鍛造方向は必ずしも被加工体の長手方向である必要はない。   However, as described above, the difficult-to-work material has poor workability. Therefore, when a large strain is introduced into the difficult-to-work material in one pass, cracks and defects are easily generated. Therefore, the present invention is characterized in that forging in each direction is performed with a reduced amount of distortion introduced in each forging (also referred to as one pass). Specifically, the amount of strain introduced in each forging (also referred to as one pass) is in the range of 0.01 to 0.2. Therefore, in the present invention, the amount of processing strain for each forging is small, and the forging direction does not necessarily have to be the longitudinal direction of the workpiece.

これにより、難加工性金属材料であっても、多軸鍛造処理後に、被加工体にワレおよび/または欠陥が生じることを回避することができる。また、鍛造毎の加工ひずみが小さいため、結果として加工による集合組織の形成を防ぐことができ、加工性の低下を防ぐことができる。   Thereby, even if it is a difficultly workable metal material, it can avoid that a crack and / or a defect arise in a to-be-processed body after a multi-axis forge process. Further, since the processing strain for each forging is small, as a result, formation of texture by processing can be prevented, and deterioration of workability can be prevented.

図2には、本発明による方法のフローの一例を模式的に示す。本発明による方法は、難加工性金属材料からなる被加工体を準備するステップ(S110)と、この被加工体を、相互に直交する3つの鍛造方向に沿って、順次鍛造する処理を、1サイクル以上実施するステップ(S120)と、を有する。また、本発明による方法は、さらに任意で、多軸鍛造処理された被加工体を時効処理するステップ(S130)を含んでも良い。また多軸鍛造するステップ(S120)と時効処理するステップ(S130)を繰り返しても良い。この場合、時効後の回復軟化による強度低下を加工硬化によって補うことができる。   FIG. 2 schematically shows an example of the flow of the method according to the present invention. The method according to the present invention includes a step of preparing a workpiece made of a difficult-to-work metal material (S110), and a process of sequentially forging the workpiece along three forging directions orthogonal to each other. A step (S120) of performing more than one cycle. Further, the method according to the present invention may optionally further include a step (S130) of aging the workpiece subjected to the multi-axis forging process. Further, the step of multi-axis forging (S120) and the step of aging treatment (S130) may be repeated. In this case, the strength reduction due to recovery softening after aging can be compensated by work hardening.

以下、各ステップについて、詳しく説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(1.被加工体を準備するステップ)
まず最初に、難加工性金属材料からなる被加工体が準備される。
(1. Step of preparing a workpiece)
First, a workpiece made of a difficult-to-work metal material is prepared.

ここで、「難加工性金属材料」とは、室温での引張試験における破断伸びが40%以下の金属および合金を表す。「難加工性金属材料」には、例えば、マグネシウム合金、チタン合金、銅合金、鉄合金、ジルコニウム合金、モリブデン合金、およびニオブ合金などが含まれる。   Here, the “difficult-to-work metal material” refers to metals and alloys having a breaking elongation of 40% or less in a tensile test at room temperature. The “difficult-to-work metal material” includes, for example, magnesium alloy, titanium alloy, copper alloy, iron alloy, zirconium alloy, molybdenum alloy, niobium alloy and the like.

マグネシウム合金の一例は、AZ系マグネシウム合金(アルミニウムと亜鉛とを含むマグネシウム合金)、希土類元素添加マグネシウム合金、およびCa添加マグネシウム合金等である。   An example of the magnesium alloy is an AZ-based magnesium alloy (a magnesium alloy containing aluminum and zinc), a rare earth element-added magnesium alloy, a Ca-added magnesium alloy, or the like.

チタン合金の一例は、アルミニウム添加チタン合金、スズ添加チタン合金、およびバナジウム添加チタン合金等である。   An example of the titanium alloy is an aluminum-added titanium alloy, a tin-added titanium alloy, a vanadium-added titanium alloy, or the like.

銅合金の一例は、銅−チタン合金、およびニッケル−シリコン添加銅合金である。   An example of a copper alloy is a copper-titanium alloy and a nickel-silicon-added copper alloy.

鉄合金の一例は、マルテンサイト相を含む鋼等である。   An example of the iron alloy is steel containing a martensite phase.

被加工体の平均結晶粒径は、特に限られない。ただし、多軸鍛造処理後に、微細な結晶粒からなる材料組織を得るためには、平均結晶粒径が大きい被加工体ほど、多軸鍛造処理ステップにおいて、より多くの歪みを被加工体に導入する必要がある。   The average crystal grain size of the workpiece is not particularly limited. However, in order to obtain a material structure consisting of fine crystal grains after the multi-axis forging process, the larger the average crystal grain size, the more strain is introduced into the work body in the multi-axis forging process step. There is a need to.

(2.鍛造処理ステップ)
次に、前述の被加工体がX方向、Y方向、およびZ方向(図1参照)に沿って、順次鍛造処理される。
(2. Forging process step)
Next, the aforementioned workpiece is sequentially forged along the X direction, the Y direction, and the Z direction (see FIG. 1).

本発明では、多軸鍛造処理は、室温近傍(最大でも100℃以下の温度)で実施される。従って、降温多軸鍛造処理方法において必要となる、高温の電気炉のような設備は不要であり、低コストかつ簡便な鍛造方法を提供することができる。なお、ここでの「温度」は、主として被加工体がさらされる環境側の温度を意味する。これは、被加工体の温度は、鍛造の実施によってある程度上昇するため、被加工体の温度で「温度」を規定すると、その値が曖昧になるためである。   In the present invention, the multi-axis forging process is performed near room temperature (a temperature of 100 ° C. or less at the maximum). Therefore, equipment such as a high-temperature electric furnace required in the temperature-decreasing multi-axis forging process method is unnecessary, and a low-cost and simple forging method can be provided. Here, “temperature” mainly means the temperature on the environment side where the workpiece is exposed. This is because the temperature of the workpiece rises to some extent as a result of forging, and thus when the “temperature” is defined by the temperature of the workpiece, the value becomes ambiguous.

また前述のように、各方向における1パスの鍛造において、被加工体に導入される歪み量は、0.01〜0.2の範囲である。この値は、降温多軸鍛造処理方法において、1回のパスで被加工体に導入される典型的な歪み量、すなわち0.6〜0.8に比べて有意に小さい。これにより、難加工性金属材料であっても、多軸鍛造処理の後に、被加工体にワレおよび/または欠陥が生じることを回避することができる。   Further, as described above, in one pass forging in each direction, the amount of strain introduced into the workpiece is in the range of 0.01 to 0.2. This value is significantly smaller than the typical strain amount introduced into the workpiece in one pass, that is, 0.6 to 0.8 in the temperature-decreasing multi-axis forging method. Thereby, even if it is a difficult-to-work metal material, it can avoid that a crack and / or a defect arise in a to-be-processed body after a multi-axis forge process.

なお、1回の鍛造パスにおいて導入される歪み量は、正確には、被加工体の材料等に依存する。例えば、被加工体がマグネシウム合金の場合、1回の鍛造パスにおいて導入される歪み量は、0.1〜0.2程度であることが好ましい。ただし、いずれの難加工性金属材料の場合も、歪み量は、最大でも0.2以内とされる。これを超える歪み量を一度に加えると、鍛造後にワレが生じる可能性が高まるからである。   It should be noted that the amount of strain introduced in one forging pass depends on the material of the workpiece and the like accurately. For example, when the workpiece is a magnesium alloy, the amount of strain introduced in one forging pass is preferably about 0.1 to 0.2. However, in any difficult-to-work metal material, the strain amount is set to 0.2 or less at the maximum. This is because if a strain amount exceeding this is added at once, the possibility of cracking after forging increases.

また、多軸鍛造処理によって被加工体に導入される総歪み量(Σε)は、被加工体を構成する材質にもよるが、1.0〜40程度であることが好ましい。   Further, the total strain amount (Σε) introduced into the workpiece by the multi-axis forging process is preferably about 1.0 to 40, although it depends on the material constituting the workpiece.

また、本発明では、各パスでの歪み速度は、通常、3×10−3/sec〜10/secの範囲である。この歪み速度は、各パスにおいて実質的に一定であっても良い。 In the present invention, the strain rate in each path is usually in the range of 3 × 10 −3 / sec to 10 / sec. This strain rate may be substantially constant in each pass.

また、X、YおよびZの各鍛造方向での1回ずつの鍛造を1サイクルとした場合、このサイクル数は、1サイクル以上であることが好ましく、2〜40サイクルの範囲であることがより好ましい。ここで、サイクル数は、整数に限られないことは、明らかであろう。すなわち、サイクル数は、整数+1/3または整数+2/3の値であっても良く、これらのサイクル数は、それぞれ、X方向→Y方向→Z方向→...の各鍛造がX方向での鍛造で完了する場合、およびY方向で完了する場合を意味する。また、この鍛造方向は、被加工体の状況や形状によって、途中でX方向→Z方向→Y方向のように変えても良い。   In addition, when one forging in each forging direction of X, Y and Z is defined as one cycle, the number of cycles is preferably 1 cycle or more, more preferably in the range of 2 to 40 cycles. preferable. Here, it will be clear that the number of cycles is not limited to an integer. That is, the number of cycles may be an integer + 1/3 or an integer + 2/3, and these numbers of cycles are respectively in the X direction forging in the X direction → Y direction → Z direction → ... This means the case where the forging is completed and the case where the forging is completed in the Y direction. Further, the forging direction may be changed in the middle of the X direction → Z direction → Y direction depending on the state and shape of the workpiece.

(3.時効処理ステップ)
次に、必要な場合、被加工体に、さらに時効処理を行っても良い。時効処理の温度は、これに限られるものではないが、例えば、373K〜473Kの範囲である。また、時効処理の時間は、これに限られるものではないが、例えば、数分〜数時間の範囲である。時効処理は、例えば、オイルバス中で実施されても良い。
(3. Aging step)
Next, if necessary, an aging treatment may be further performed on the workpiece. Although the temperature of an aging treatment is not restricted to this, For example, it is the range of 373K-473K. Moreover, the time of an aging treatment is not limited to this, For example, it is the range of several minutes-several hours. The aging treatment may be performed in an oil bath, for example.

以上の工程を経て、多量の歪みが導入された、難加工性金属材料からなる被加工体を得ることができる。   Through the above steps, a workpiece made of a difficult-to-work metal material into which a large amount of strain is introduced can be obtained.

このような方法で得られる難加工性金属材料の組織は、TEM(透過型電子顕微鏡)で観察した場合、少なくとも3つの異なる方向に延在する、幅が5μm以下の1次変形双晶を多数含み、少なくとも一つの前記1次変形双晶の中には、より微細な2次変形双晶が形成されていると言う特徴を有する。   The structure of the difficult-to-work metal material obtained by such a method has many primary deformation twins extending in at least three different directions and having a width of 5 μm or less when observed with a TEM (transmission electron microscope). In addition, a finer secondary deformation twin is formed in at least one of the primary deformation twins.

ここで、変形双晶とは、ある面に平行な剪断変形によって形成された母相と同じ結晶構造を有する方位の異なる領域を意味する。また、1次変形双晶の「幅」とは、1次変形双晶の縦および横の寸法のうち、短い方の長さを意味する。この「幅」は、特に、1μm以下であることが好ましい。一方、1次変形双晶の長い方の長さ、すなわち全長は、特に限られないが、例えば、0.1μm〜数百μmの範囲であり、これは、変形前の結晶粒径に依存する。また、2次変形双晶の全長および幅は、特に限られないが、通常の場合、全長は、約0.2μm〜約数百μmの範囲であり、幅は、約0.1μm〜約50μmの範囲である。   Here, the deformation twin means a region having a different orientation having the same crystal structure as the parent phase formed by shear deformation parallel to a certain surface. The “width” of the primary deformation twin means the shorter length of the longitudinal and horizontal dimensions of the primary deformation twin. This “width” is particularly preferably 1 μm or less. On the other hand, the longer length of the primary deformation twin, that is, the total length is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1 μm to several hundred μm, which depends on the crystal grain size before deformation. . The total length and width of the secondary deformation twin are not particularly limited, but in the normal case, the total length is in the range of about 0.2 μm to about several hundred μm, and the width is about 0.1 μm to about 50 μm. Range.

また、「変形双晶を多数含む」とは、TEM観察の際に、一視野(倍率:5000倍〜1万倍)において、組織内に少なくとも5個以上の変形双晶が認められることを意味する。なお、通常の場合、変形双晶は、少なくとも10個以上認められる場合が多いであろう。   Further, “including many deformation twins” means that at least 5 or more deformation twins are observed in the structure in one field of view (magnification: 5000 to 10,000 times) during TEM observation. To do. In general, at least 10 deformation twins are often observed.

図3には、本発明による方法によって得られた難加工性金属材料組織の一例を模式的に示す。この図は、TEM装置による1万倍の倍率で得られたものである。   FIG. 3 schematically shows an example of a hard-to-work metal material structure obtained by the method according to the present invention. This figure was obtained at a magnification of 10,000 times using a TEM apparatus.

図3に示すように、組織200内には、多数の1次変形双晶210が認められる。また、1次変形双晶210の少なくとも1つには、内部に2次変形双晶220が形成されていることがわかる。例えば、図3の例では、n次(ただしnは1以上)変形双晶210Aの内部に、複数の(n+1)次の高次変形双晶220Aが形成されており、n次変形双晶210Bの内部に、複数の(n+1)次の高次変形双晶220Bが形成されており、n次変形双晶210Cの内部に、複数の(n+1)次変形双晶220Cが形成されている。   As shown in FIG. 3, a number of primary deformation twins 210 are observed in the structure 200. It can also be seen that at least one of the primary deformation twins 210 has a secondary deformation twin 220 formed therein. For example, in the example of FIG. 3, a plurality of (n + 1) -order higher-order deformation twins 220A are formed inside the n-th order (where n is 1 or more) deformation twins 210A, and the n-th order deformation twins 210B. A plurality of (n + 1) -order high-order deformation twins 220B are formed inside, and a plurality of (n + 1) -order deformation twins 220C are formed inside the n-order deformation twins 210C.

図4には、多軸鍛造処理後のマグネシウム合金の実際の組織のTEM写真(倍率1万倍)の一例を示す。このマグネシウム合金は、室温で、合計20パス(サイクル数6+2/3回)の多軸鍛造処理後に得られたものである。1回のパスでの導入される歪み量εは、0.1である。   In FIG. 4, an example of the TEM photograph (magnification 10,000 times) of the actual structure of the magnesium alloy after the multi-axis forging process is shown. This magnesium alloy was obtained after a multi-axis forging process at room temperature for a total of 20 passes (cycle number 6 + 2/3 times). The strain amount ε introduced in one pass is 0.1.

この組織写真から明らかなように、本発明による方法で調製されたマグネシウム合金の組織は、多くの1次変形双晶を有し、これらの1次変形双晶は、少なくとも3方向に延在している。また、いくつかの1次変形双晶内には、2次変形双晶が形成されていることが確認される。図10からもわかるとおり、一次変形双晶は非常に大きい。従って、図4のTEM写真の微細な変形双晶は、変形双晶内に形成された高次双晶変形の発達によるものであることが理解できる。   As is apparent from this structural photograph, the structure of the magnesium alloy prepared by the method according to the present invention has many primary deformation twins, which extend in at least three directions. ing. It is also confirmed that secondary deformation twins are formed in some primary deformation twins. As can be seen from FIG. 10, the primary deformation twins are very large. Therefore, it can be understood that the fine deformation twins in the TEM photograph of FIG. 4 are due to the development of higher-order twin deformations formed in the deformation twins.

このように、本発明による方法で処理された難加工性金属材料では、結晶粒が微細化され、多数の1次変形双晶および2次変形双晶が形成され、これにより、強度等の材料特性を向上させることができる。   As described above, in the difficult-to-work metal material processed by the method according to the present invention, the crystal grains are refined to form a large number of primary deformation twins and secondary deformation twins. Characteristics can be improved.

(本発明による装置)
次に、本発明による方法を実施するための装置について説明する。
(Device according to the invention)
Next, an apparatus for performing the method according to the present invention will be described.

本発明による方法を実施するための装置は、少なくとも、
被加工体を支持する台と、
少なくとも一つの鍛造方向に沿って、前記被加工体を鍛造する鍛造手段と、
前記被加工体の前記鍛造手段に対する配向方向を調整することの可能な、被加工体配向制御手段と、
を有する。
An apparatus for carrying out the method according to the invention comprises at least:
A stand for supporting the workpiece;
Forging means for forging the workpiece along at least one forging direction;
A workpiece orientation control means capable of adjusting an orientation direction of the workpiece with respect to the forging means;
Have

ただし、鍛造手段が、相互に垂直な3方向(X方向、Y方向およびZ方向)のそれぞれに沿って、被加工体を鍛造することが可能である場合、被加工体配向制御手段は、不要である。   However, when the forging means can forge the workpiece along each of three mutually perpendicular directions (X direction, Y direction and Z direction), the workpiece orientation control means is not necessary. It is.

図5には、そのような本発明による方法を実施するための装置の一例を模式的に示す。この装置100は、被加工体110を支持する台120と、一つの鍛造方向(図の例では、Z方向)に沿って、被加工体110を鍛造する鍛造手段130と、被加工体110の鍛造手段130に対する配向方向を調整することの可能な、被加工体配向制御手段140とを有する。   FIG. 5 schematically shows an example of an apparatus for carrying out such a method according to the present invention. The apparatus 100 includes a table 120 that supports the workpiece 110, a forging means 130 that forges the workpiece 110 along one forging direction (Z direction in the example in the figure), and the workpiece 110. It has a workpiece orientation control means 140 capable of adjusting the orientation direction with respect to the forging means 130.

鍛造手段130は、図5のZ方向の1回のパスで、被加工体110に対して、0.01〜0.2の歪みを導入するように動作する。   The forging means 130 operates so as to introduce a strain of 0.01 to 0.2 to the workpiece 110 in one pass in the Z direction of FIG.

また、被加工体配向制御手段140は、この図の例では、X方向およびY方向に、4行×4列の16個の区画141A〜141Pを有する板状部材を有する。被加工体配向制御手段140は、台120に埋設されている。   Further, the workpiece orientation control means 140 has a plate-like member having 16 sections 141A to 141P of 4 rows × 4 columns in the X direction and the Y direction in the example of this drawing. The workpiece orientation control means 140 is embedded in the table 120.

なお、通常の場合、装置100は、さらに、被加工体110が鍛造される際に、被加工体110の位置ずれを防止する固定部材等を有するが、そのような部材は、本発明に特有のものではないため、ここではその説明を省略する。   In the normal case, the apparatus 100 further includes a fixing member or the like that prevents displacement of the workpiece 110 when the workpiece 110 is forged. Such a member is unique to the present invention. Since it is not a thing, the description is abbreviate | omitted here.

次に、このような装置100の動作について説明する。図6および図7には、装置100を用いて、被加工体110に対して本発明による多軸鍛造処理方法を適用する際の各工程を模式的に示した図である。   Next, the operation of such an apparatus 100 will be described. FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams schematically showing each step when the multi-axis forging method according to the present invention is applied to the workpiece 110 using the apparatus 100.

まず、図6(a)に示すように、図6のZ方向に沿って、鍛造手段130により、被加工体110の鍛造(第1パス)を行う。この段階では、被加工体110の底面110Aが台120(正確には、台120に埋設された被加工体配向制御手段140)と接触している。これにより、被加工体110は、図6(b)に示すような形状となる。   First, as shown in FIG. 6A, forging (first pass) of the workpiece 110 is performed by the forging means 130 along the Z direction of FIG. At this stage, the bottom surface 110 </ b> A of the workpiece 110 is in contact with the table 120 (more precisely, the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120). Thereby, the to-be-processed object 110 becomes a shape as shown in FIG.6 (b).

次に、図6(c)に示すように、台120に埋設された被加工体配向制御手段140の区画141のうち、被加工体110の底面110Aの一部と接触する区画141(例えば区画141Fおよび141G)、およびこれと同じX座標にある区画141(例えば、区画141E、141H)が、Z方向に沿って緩やかに上昇する。   Next, as shown in FIG. 6C, among the sections 141 of the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120, a section 141 that contacts a part of the bottom surface 110 </ b> A of the workpiece 110 (for example, a section). 141F and 141G), and the section 141 (for example, sections 141E and 141H) at the same X coordinate ascend gradually along the Z direction.

これにより、図6(d)に示すように、被加工体110の底面110Aが点Q1を回転中心とした状態で持ち上げられる。最終的に、図6(e)に示すように、被加工体110がXZ平面において、半時計方向に90゜回転すると、被加工体110の当初の底面110Aは、YZ平面と平行な側面110Aとなる。また今度は、被加工体110の当初の側面110Bが、台120(正確には、台120に埋設された被加工体配向制御手段140)と接触する。ここで、必要な場合、区画141は、Y軸を回転軸として回転し、これにより被加工体を回転させても良い。   Thereby, as shown in FIG.6 (d), the bottom face 110A of the to-be-processed object 110 is lifted in the state which made the point Q1 the rotation center. Finally, as shown in FIG. 6E, when the workpiece 110 is rotated 90 ° counterclockwise in the XZ plane, the initial bottom surface 110A of the workpiece 110 is a side surface 110A parallel to the YZ plane. It becomes. In addition, this time, the original side surface 110B of the workpiece 110 comes into contact with the table 120 (more precisely, the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120). Here, if necessary, the section 141 may rotate about the Y axis as a rotation axis, thereby rotating the workpiece.

図6(e)に示すように、この状態で、鍛造手段130により、Z方向に沿って、被加工体110の鍛造(第2パス)が行われる。   As shown in FIG. 6 (e), in this state, the forging means 130 forges (second pass) the workpiece 110 along the Z direction.

これにより、被加工体110は、図7(a)に示すような形状となる。この段階では、被加工体110の側面110B(見た目上、被加工体110の新たな底面)が台120(正確には、台120に埋設された被加工体配向制御手段140)と接触している。   Thereby, the to-be-processed object 110 becomes a shape as shown to Fig.7 (a). At this stage, the side surface 110B of the workpiece 110 (appears, the new bottom surface of the workpiece 110) is in contact with the table 120 (more precisely, the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120). Yes.

次に、図7(b)に示すように、台120に埋設された被加工体配向制御手段140の区画141のうち、被加工体110の側面110Bの一部と接触する区画141(例えば区画141Fおよび141J)、およびこれと同じY座標にある区画141(例えば、区画141B、141N)が、Z方向に緩やかに上昇する。   Next, as shown in FIG. 7B, among the sections 141 of the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120, a section 141 that contacts a part of the side surface 110 </ b> B of the workpiece 110 (for example, a section). 141F and 141J), and the section 141 (for example, sections 141B and 141N) at the same Y coordinate ascend slowly in the Z direction.

これにより、図7(c)に示すように、被加工体110の側面110Bが点Q2を回転中心とした状態で持ち上げられる。最終的に、図7(d)に示すように、被加工体110がYZ平面において、時計方向に90゜回転すると、被加工体110の側面110Bは、XZ平面と平行な新たな側面110Bとなる。また今度は、被加工体110のXZ平面と平行な側面110Cが、台120(正確には、台120に埋設された被加工体配向制御手段140)と接触するようになる。ここで、必要な場合、区画141は、X軸を回転軸として回転し、これにより被加工体を回転させても良い。   Thereby, as shown in FIG.7 (c), the side surface 110B of the to-be-processed object 110 is lifted in the state which made the point Q2 the rotation center. Finally, as shown in FIG. 7D, when the workpiece 110 is rotated 90 ° clockwise in the YZ plane, the side surface 110B of the workpiece 110 becomes a new side surface 110B parallel to the XZ plane. Become. Also, this time, the side surface 110C parallel to the XZ plane of the workpiece 110 comes into contact with the table 120 (more precisely, the workpiece orientation control means 140 embedded in the table 120). Here, if necessary, the section 141 may rotate about the X axis as a rotation axis, thereby rotating the workpiece.

図7(d)に示すように、この状態で、鍛造手段130により、Z方向に沿って、被加工体110の鍛造(第3パス)が行われる。   As shown in FIG. 7D, in this state, the forging means 130 forges the workpiece 110 (third pass) along the Z direction.

以上の工程を繰り返すことにより、装置100により、被加工体110に対して、本発明による多軸鍛造処理方法を実施することができる。   By repeating the above steps, the multi-axis forging method according to the present invention can be performed on the workpiece 110 by the apparatus 100.

なお、図5に示した装置、および図6,図7に示した工程は、一例であって、別の構成の装置、および別の工程により、被加工体110に対して、本発明による方法を実施しても良いことは、明らかであろう。   Note that the apparatus shown in FIG. 5 and the steps shown in FIGS. 6 and 7 are examples, and the method according to the present invention is applied to the workpiece 110 by another apparatus and another process. It will be clear that this may be implemented.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
表1に示す組成のAZ系のマグネシウム合金材料(大阪冨士工業株式会社製:AZ61)を準備した。合金材料の寸法は、縦(X方向)20mm×横(Y方向)20mm×高さ(Z方向)20mmである。平均結晶粒径は、約62μmであった。
Example 1
An AZ-based magnesium alloy material (Osaka Fuji Industrial Co., Ltd .: AZ61) having the composition shown in Table 1 was prepared. The dimensions of the alloy material are 20 mm long (X direction) × 20 mm wide (Y direction) × 20 mm high (Z direction). The average crystal grain size was about 62 μm.

次に、この合金材料を用いて、多軸鍛造処理を実施した。まず最初に、室温(300K)で、合金材料の第1の方向(X方向)に沿って、合金材料を鍛造した(第1パス)。第1パスにより導入される歪み量εは、0.1とした。次に、合金材料の第2の方向(Y方向)に沿って、合金材料を鍛造した(第2パス)。第2パスにより導入される歪み量εは、0.1とした。次に、合金材料の第3の方向(Z方向)に沿って、合金材料を鍛造した(第3パス)。第3パスにより導入される歪み量εは、0.1とした。以上のサイクルを1サイクルとし、合金材料を最大13サイクル鍛造した(総パス数は、39)。以上の多軸鍛造工程により、合金材料には、最大3.9の累積歪みΣεが導入された。各パスにおいて、歪み速度は、いずれも3×10−3/secとした。 Next, the multi-axis forging process was implemented using this alloy material. First, the alloy material was forged at the room temperature (300 K) along the first direction (X direction) of the alloy material (first pass). The strain amount ε introduced by the first pass was set to 0.1. Next, the alloy material was forged along the second direction (Y direction) of the alloy material (second pass). The strain amount ε introduced by the second pass was set to 0.1. Next, the alloy material was forged along the third direction (Z direction) of the alloy material (third pass). The strain amount ε introduced by the third pass was set to 0.1. The above cycle was defined as one cycle, and the alloy material was forged for a maximum of 13 cycles (the total number of passes was 39). Through the above multi-axis forging process, a maximum cumulative strain of 3.9 was introduced into the alloy material. In each pass, the strain rate was 3 × 10 −3 / sec.

図8には、38パスまでの累積歪み量Σεと真応力σ(MPa)の関係を示した。   FIG. 8 shows the relationship between the cumulative strain amount Σε and the true stress σ (MPa) up to 38 passes.

次に、パス数が4回(サイクル数1+1/3)の合金材料サンプル(総歪み量0.4)と、パス数が38回(サイクル数12+2/3)の合金材料サンプル(総歪み量3.8)とを用いて、多軸鍛造処理後の組織の観察を行った。   Next, an alloy material sample with 4 passes (cycle number 1 + 1/3) (total strain amount 0.4) and an alloy material sample with 38 passes (cycle number 12 + 2/3) (total strain amount 3) 8) was used to observe the structure after the multi-axis forging process.

図9には、各サンプルの光学顕微鏡の写真を示す。図において、(a)は、鍛造前の組織を示している。また、(b)および(c)は、それぞれ、パス数が4回および38回のサンプルにおける組織を示している。   In FIG. 9, the photograph of the optical microscope of each sample is shown. In the figure, (a) shows the structure before forging. Also, (b) and (c) show the tissue in the samples with 4 and 38 passes, respectively.

図9の(a)および(b)の比較では、組織間に巨視的な差異は認められないが、図9の(c)では、結晶粒径が判別し難いほど、結晶が微細化していることがわかる。また、図10には、結晶方位分散分析装置を用いて、パス数が4回のサンプルの組織を観察した結果を示す。この図から、組織内には、変形双晶が多数形成されていること(右上の斜め方向に延在する灰色線状組織)、およびキンク帯(中央部の黒色線状部分)による結晶粒の分断が生じていることがわかる。従って、微視的には、パス数が4回のサンプルにおいても、鍛造前のサンプルに比べて、大きな組織変化が生じていると言える。すなわち、難加工材の一つであるMg合金に本発明を適用することにより、室温での巨大歪み加工が可能となった。また、その結果、変形双晶等の結晶粒微細化機構の働きにより、結晶粒が微細化した。   In the comparison between (a) and (b) in FIG. 9, no macroscopic difference is observed between the tissues, but in (c) in FIG. 9, the crystal is so fine that it is difficult to discriminate the crystal grain size. I understand that. FIG. 10 shows the result of observing the structure of a sample with four passes using a crystal orientation dispersion analyzer. From this figure, a large number of deformation twins are formed in the structure (gray linear structure extending diagonally in the upper right), and the crystal grains due to the kink band (black linear part in the center) It turns out that the division has occurred. Therefore, microscopically, it can be said that even in the sample with four passes, a large structural change occurs compared to the sample before forging. That is, by applying the present invention to an Mg alloy that is one of difficult-to-process materials, it has become possible to perform a large strain processing at room temperature. As a result, the crystal grains were refined by the action of the grain refinement mechanism such as deformation twins.

図11には、累積歪み量Σεとサンプルの硬度Hvの関係を示す。この結果から、累積歪み量Σε、すなわち鍛造のパス数を増加させるほど、硬度が上昇する傾向にあることがわかる。特に、鍛造のパス数が40に近づき、累積歪み量Σεが4に近くになると、合金材料の硬度は、1200MPaという、マグネシウム合金としては異例の、極めて高い値に達することが予想される。   FIG. 11 shows the relationship between the cumulative strain amount Σε and the hardness Hv of the sample. From this result, it is understood that the hardness tends to increase as the cumulative strain amount Σε, that is, the number of forging passes is increased. In particular, when the forging pass number approaches 40 and the cumulative strain amount Σε approaches 4, the hardness of the alloy material is expected to reach an extremely high value of 1200 MPa, which is unusual for a magnesium alloy.

(実施例2)
次に、以下の方法で、各種サンプルを調製し、マグネシウム合金材料の材料特性について評価した。
(Example 2)
Next, various samples were prepared by the following method, and the material characteristics of the magnesium alloy material were evaluated.

(サンプルA群)
まず、前述の実施例1と同様の方法により、マグネシウム合金材料に対して多軸鍛造処理を実施し、パス数、すなわち累積歪みΣεが異なる多数のサンプルを調製した(以下、サンプルA群と称する)。多軸鍛造処理により、マグネシウム合金材料には、最大で2.0の累積歪みΣεが導入された。特に、累積歪みΣεが1.0のマグネシウム合金材料をサンプルA1と称し、累積歪みΣεが2.0のマグネシウム合金材料をサンプルA2と称する。
(Sample A group)
First, a multi-axis forging process was performed on the magnesium alloy material by the same method as in Example 1 described above to prepare a number of samples having different numbers of passes, that is, cumulative strain Σε (hereinafter referred to as Sample A group). ). Through the multi-axis forging process, a maximum cumulative strain Σε of 2.0 was introduced into the magnesium alloy material. In particular, a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 1.0 is referred to as sample A1, and a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 2.0 is referred to as sample A2.

(サンプルB群)
サンプルA2に対して、403Kで1時間の時効処理を行った。さらに、時効処理後に、再度、このサンプルに対して、多軸鍛造処理を行った。2回目の多軸鍛造処理は、1回目の多軸鍛造処理と同条件で実施した。これにより、2回目の多軸鍛造処理のパス数、すなわち累積歪みΣεが異なる多数のサンプルを調製した(以下、サンプルB群と称する)。特に、2回目の多軸鍛造処理での累積歪みΣεが0.2のマグネシウム合金材料をサンプルB2と称する。また、2回目の多軸鍛造処理を実施していないマグネシウム合金材料をサンプルB1と称する。
(Sample B group)
Sample A2 was subjected to an aging treatment at 403K for 1 hour. Furthermore, after the aging treatment, the multi-axis forging treatment was again performed on this sample. The second multi-axis forging process was performed under the same conditions as the first multi-axis forging process. Thus, a number of samples having different numbers of passes of the second multi-axis forging process, that is, cumulative strain Σε were prepared (hereinafter referred to as sample B group). In particular, a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 0.2 in the second multi-axis forging process is referred to as sample B2. A magnesium alloy material that has not been subjected to the second multi-axis forging process is referred to as sample B1.

(サンプルC群)
まず最初に時効処理を行ってから、各パス数の多軸鍛造処理を実施することにより、累積歪みΣεが異なる多数のサンプルを調製した(以下、サンプルC群と称する)。時効処理の条件は、403K、1時間である。
(Sample C group)
First, after performing an aging treatment, a number of samples with different cumulative strains Σε were prepared by performing a multi-axis forging treatment for each number of passes (hereinafter referred to as a sample group C). The condition of the aging treatment is 403K and 1 hour.

多軸鍛造処理により、マグネシウム合金材料には、最大で1.7の累積歪みΣεが導入された。特に、累積歪みΣεが0.5のマグネシウム合金材料をサンプルC1と称し、累積歪みΣεが1.0のマグネシウム合金材料をサンプルC2と称し、累積歪みΣεが1.7のマグネシウム合金材料をC3と称する。   Through the multi-axis forging process, a maximum cumulative strain Σε of 1.7 was introduced into the magnesium alloy material. In particular, a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 0.5 is referred to as sample C1, a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 1.0 is referred to as sample C2, and a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 1.7 is referred to as C3. Called.

(サンプルD群)
まずサンプルA群と同様の条件で、多軸鍛造処理を行い、1.0の累積歪みΣεを導入した。次に、このマグネシウム合金材料を時効処理した。時効処理の条件は、403K、1時間である。さらに、このマグネシウム合金材料に対して、2回目の多軸鍛造処理を行い、累積歪みΣεが異なる多数のサンプルを調製した(以下、サンプルD群と称する)。
(Sample D group)
First, a multi-axis forging process was performed under the same conditions as in Sample A group, and a cumulative strain Σε of 1.0 was introduced. Next, this magnesium alloy material was aged. The condition of the aging treatment is 403K and 1 hour. Furthermore, a second multi-axis forging process was performed on the magnesium alloy material to prepare a number of samples having different cumulative strains Σε (hereinafter referred to as sample D group).

特に、2回目の多軸鍛造処理での累積歪みΣεが0.4のマグネシウム合金材料をサンプルD1と称し、2回目の多軸鍛造処理での累積歪みΣεが0.8のマグネシウム合金材料をサンプルD2と称し、2回目の多軸鍛造処理での累積歪みΣεが1.0のマグネシウム合金材料をサンプルD3と称する。また、2回目の多軸鍛造処理を実施していないマグネシウム合金材料をサンプルD0と称する。   In particular, a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 0.4 in the second multi-axis forging process is referred to as sample D1, and a magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 0.8 in the second multi-axis forging process is sampled. A magnesium alloy material having a cumulative strain Σε of 1.0 in the second multi-axis forging process is referred to as sample D3. A magnesium alloy material that has not been subjected to the second multi-axis forging process is referred to as sample D0.

図12には、各サンプル群における累積歪みΣεと硬度の関係を示す。   FIG. 12 shows the relationship between cumulative strain Σε and hardness in each sample group.

この図から、時効処理を実施していないサンプルA群に比べて、時効処理を行った各サンプルB群〜D群では、いずれも硬度が向上していることがわかる。   From this figure, it can be seen that the hardness is improved in each of the groups B to D subjected to the aging treatment as compared with the sample A group not subjected to the aging treatment.

この原因として、(1)時効による析出物が転位の移動を妨げ、これにより変形抵抗が向上したこと、ならびに(2)変形抵抗が上昇して、転位の移動がより困難になることにより、変形双晶が多数発生したことが考えられる。   This is because (1) precipitates due to aging hinder the movement of dislocations, thereby improving the deformation resistance, and (2) the deformation resistance is increased and the movement of dislocations becomes more difficult. It is thought that many twins were generated.

次に、各サンプルを用いて引張試験を行った。引張試験は、室温で、歪み速度10−3/秒で実施した。 Next, a tensile test was performed using each sample. The tensile test was performed at room temperature and a strain rate of 10 −3 / sec.

図13には、サンプルA1およびA2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示す。図には、比較のため、焼鈍処理のままのマグネシウム合金材料サンプル(A0)の結果を同時に示した。   FIG. 13 shows the relationship between stress and strain obtained by the tensile test of samples A1 and A2. In the figure, for comparison, the results of the magnesium alloy material sample (A0) as it is annealed are shown at the same time.

この図から、サンプルA1およびA2では、焼鈍処理のままのサンプルA0に比べて、最大応力および降伏応力が増大していることがわかる。これは、変形抵抗の向上によるものである。   From this figure, it can be seen that the maximum stress and the yield stress are increased in the samples A1 and A2 compared to the sample A0 as it is annealed. This is due to an improvement in deformation resistance.

図14には、サンプルB1およびB2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示す。この図から明らかなように、いずれのサンプルにおいても、高い最大応力および降伏応力が得られていることがわかる。また、時効処理後の多軸鍛造処理により、最大強度がさらに向上することがわかる。   FIG. 14 shows the relationship between stress and strain obtained by the tensile test of samples B1 and B2. As is clear from this figure, it can be seen that high maximum stress and yield stress are obtained in any of the samples. It can also be seen that the maximum strength is further improved by the multi-axis forging treatment after the aging treatment.

図15には、サンプルC1およびC2の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示す。図には、比較のため、時効処理のままのマグネシウム合金材料サンプル(C0)の結果を同時に示した。   FIG. 15 shows the relationship between stress and strain obtained by the tensile test of samples C1 and C2. In the figure, for comparison, the result of the magnesium alloy material sample (C0) as it was subjected to the aging treatment is also shown.

この図から、サンプルC1およびC2では、時効処理のままのサンプルC0に比べて、最大応力および降伏応力が増大していることがわかる。また、2回目の多軸鍛造処理のパス数を増やすことにより、最大強度がさらに向上することがわかる。   From this figure, it can be seen that the maximum stress and the yield stress are increased in the samples C1 and C2 as compared with the sample C0 that is still in the aging treatment. It can also be seen that the maximum strength is further improved by increasing the number of passes in the second multi-axis forging process.

図16には、サンプルD0〜D3の引張試験によって得られた応力と歪みの関係を示す。   FIG. 16 shows the relationship between stress and strain obtained by the tensile test of samples D0 to D3.

この結果から、いずれのサンプルにおいても、高い最大応力および降伏応力が得られていることがわかる。また、2回目の多軸鍛造処理のパス数を増やすことにより、最大強度がさらに向上することがわかる。   From this result, it can be seen that high maximum stress and yield stress are obtained in any sample. It can also be seen that the maximum strength is further improved by increasing the number of passes in the second multi-axis forging process.

このように、本発明による方法により、マグネシウム合金のような難加工性金属材料の材料特性が向上することが確認された。また、全伸びも焼鈍剤A0と同等か半分程度であり、巨大ひずみ加工によっても伸びは損なわれていない。これは、鍛造毎の加工ひずみ量が小さく、集合組織が形成されにくいためと考えられる。特に、時効処理と多軸鍛造処理とを組み合わせた場合、多軸鍛造処理の少ないパス数で、材料特性(最大強度、降伏応力、伸び等)を有意に向上させることが可能となる。   Thus, it was confirmed that the material characteristics of the hard-to-work metal material such as magnesium alloy are improved by the method according to the present invention. Further, the total elongation is equal to or about half that of the annealing agent A0, and the elongation is not impaired by the giant strain processing. This is presumably because the amount of processing strain for each forging is small and the texture is difficult to form. In particular, when the aging treatment and the multiaxial forging treatment are combined, the material properties (maximum strength, yield stress, elongation, etc.) can be significantly improved with a small number of passes in the multiaxial forging treatment.

以上のように、本発明による多軸鍛造処理方法の適用により、難加工性金属材料内に多量の歪みが導入されることが確認された。また、これにより、難加工性金属材料の結晶粒が微細化され、材料の各特性が有意に向上することが明らかとなった。   As described above, it was confirmed that a large amount of strain was introduced into the difficult-to-work metal material by applying the multi-axis forging method according to the present invention. Moreover, it became clear by this that the crystal grain of a difficult-to-work metal material was refined | miniaturized and each characteristic of material improved significantly.

本発明は、マグネシウム合金など、難加工性金属材料の加工方法に適用することができる。   The present invention can be applied to a method for processing difficult-to-work metal materials such as magnesium alloys.

4 被加工体
100 装置
110 被加工体
110A 当初の底面
110B 当初の側面
110C 当初の側面
120 台
130 鍛造手段
140 被加工体配向制御手段
141 区画
200 組織
210(210A〜210C) n次変形双晶(ただしnは1以上)
220(220A〜220C) (n+1)次変形双晶(ただしnは1以上)
4 Workpiece 100 Device 110 Workpiece 110A Original bottom 110B Original side 110C Original side 120 120 Forging means 140 Workpiece orientation control means 141 Section 200 Structure 210 (210A to 210C) n-order deformation twins ( N is 1 or more)
220 (220A to 220C) (n + 1) Deformation twin (where n is 1 or more)

Claims (13)

難加工性金属材料を多軸鍛造処理する方法であって、
(a)難加工性金属材料からなる被加工体を準備するステップと、
(b)前記被加工体を、相互に直交する3つの鍛造方向に沿って順次鍛造する処理を、1サイクル以上実施するステップと、
を有し、
前記ステップ(b)は、最大100℃以下の温度環境において、各1回の鍛造で導入される歪み量が0.01〜0.2の範囲となるように行われることを特徴とする方法。
A multi-axis forging method for a difficult-to-work metal material,
(A) preparing a workpiece made of a difficult-to-work metal material;
(B) carrying out a process of sequentially forging the workpiece along three forging directions orthogonal to each other for at least one cycle;
Have
The step (b) is performed in a temperature environment of a maximum of 100 ° C. or less so that the amount of strain introduced in each forging is in the range of 0.01 to 0.2.
前記ステップ(b)は、室温の環境下で実施されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein step (b) is performed in a room temperature environment. 前記ステップ(b)は、2サイクル〜40サイクル実施されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the step (b) is performed for 2 to 40 cycles. 前記ステップ(b)において、1回の鍛造は、3×10−3/sec〜10/secの範囲の歪み速度で実施されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。 4. The method according to claim 1, wherein in the step (b), one forging is performed at a strain rate in a range of 3 × 10 −3 / sec to 10 / sec. 5. the method of. 前記ステップ(b)は、前記被加工体に、0.5〜6.4の範囲の総歪み量が導入されるまで繰り返されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。   The step (b) is repeated until a total strain amount in a range of 0.5 to 6.4 is introduced into the workpiece. the method of. 前記難加工性金属材料は、マグネシウム合金、チタン合金および銅合金からなる群中から選定された材料であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the hard-to-work metal material is a material selected from the group consisting of a magnesium alloy, a titanium alloy, and a copper alloy. さらに、前記ステップ(b)の後、
(c)前記被加工体を時効処理するステップ
を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
Furthermore, after the step (b),
The method according to claim 1, further comprising: (c) aging the workpiece.
前記時効処理するステップは、
前記被加工体を、373K〜473Kの温度範囲で時効処理するステップを有することを特徴とする請求項7に記載の方法。
The aging treatment step includes:
The method according to claim 7, further comprising the step of aging the workpiece in a temperature range of 373K to 473K.
難加工性金属材料を多軸鍛造処理する装置であって、
前記請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法を実施することの可能な装置。
An apparatus for multi-axis forging of difficult-to-work metal materials,
Apparatus capable of performing the method according to any one of the preceding claims.
難加工性金属材料を多軸鍛造処理する装置であって、
難加工性金属材料からなる被加工体を支持する台と、
一つの鍛造方向に沿って前記被加工体を鍛造する鍛造手段と、
前記被加工体の前記鍛造手段に対する配向方向を調整することの可能な、被加工体配向制御手段と、
を有し、
前記鍛造手段は、最大100℃以下の温度環境において、1回の鍛造で、前記一つの鍛造方向に沿って前記被加工体に、0.01〜0.2の範囲の歪み量を導入することができることを特徴とする装置。
An apparatus for multi-axis forging of difficult-to-work metal materials,
A stand for supporting a workpiece made of a difficult-to-work metal material;
Forging means for forging the workpiece along one forging direction;
A workpiece orientation control means capable of adjusting an orientation direction of the workpiece with respect to the forging means;
Have
The forging means introduces a strain amount in the range of 0.01 to 0.2 into the workpiece along the one forging direction by one forging in a temperature environment of 100 ° C. or less at maximum. A device characterized by being able to.
前記鍛造手段の前記一つの鍛造方向は、鉛直方向であって、
前記被加工体配向制御手段は、前記被加工体の鍛造される表面が上面となるように動作することを特徴とする請求項10に記載の装置。
The one forging direction of the forging means is a vertical direction,
The apparatus according to claim 10, wherein the workpiece orientation control means operates such that a forged surface of the workpiece is an upper surface.
前記被加工体配向制御手段は、1回の鍛造の後に、前記被加工体の前記台との接触面が前記被加工体の側面の一つとなり、前記被加工体の側面の一つが前記台との接触面となるように、前記被加工体を回転させることを特徴とする請求項11に記載の装置。   In the workpiece orientation control means, after one forging, the contact surface of the workpiece with the platform becomes one of the side surfaces of the workpiece, and one of the side surfaces of the workpiece is the platform. The apparatus according to claim 11, wherein the workpiece is rotated so as to be a contact surface. 組織内に、
少なくとも3つの異なる方向に延在する、幅が5μm以下の第1の変形双晶を複数含み、
少なくとも一つの前記第1の変形双晶の中には、より微細な第2の変形双晶が形成されていることを特徴とする金属材料。
Within the organization
Including a plurality of first deformation twins extending in at least three different directions and having a width of 5 μm or less,
A metal material, wherein a finer second deformation twin is formed in at least one of the first deformation twins.
JP2010253042A 2009-11-11 2010-11-11 Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material Pending JP2011121118A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010253042A JP2011121118A (en) 2009-11-11 2010-11-11 Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material
PCT/JP2011/055361 WO2012063504A1 (en) 2010-11-11 2011-03-08 Method for subjecting difficult-to-process metal material to multiaxial forging, device for carrying out said method, and metal material

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257954 2009-11-11
JP2009257954 2009-11-11
JP2010253042A JP2011121118A (en) 2009-11-11 2010-11-11 Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011121118A true JP2011121118A (en) 2011-06-23

Family

ID=46052330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010253042A Pending JP2011121118A (en) 2009-11-11 2010-11-11 Method and equipment for multidirectional forging of difficult-to-work metallic material, and metallic material

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2011121118A (en)
WO (1) WO2012063504A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013002082A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 国立大学法人電気通信大学 Method for producing high-strength magnesium alloy material and rod produced from magnesium alloy
CN105441840A (en) * 2014-09-10 2016-03-30 中国科学院金属研究所 Hammer-forging cogging method for high-strength heatproof magnesium alloy ingot
JP2017109224A (en) * 2015-12-16 2017-06-22 しのはらプレスサービス株式会社 Manufacturing method of metal product using new forging processing method
CN111438317A (en) * 2020-02-28 2020-07-24 哈尔滨工业大学(威海) Preparation method for forging and forming high-strength high-toughness β -type titanium alloy forging
CN112743022A (en) * 2020-12-28 2021-05-04 安徽企盈汽配股份有限公司 Automobile wheel hub bearing forges forming device

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040221929A1 (en) 2003-05-09 2004-11-11 Hebda John J. Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby
US7837812B2 (en) 2004-05-21 2010-11-23 Ati Properties, Inc. Metastable beta-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging
US10053758B2 (en) 2010-01-22 2018-08-21 Ati Properties Llc Production of high strength titanium
US9255316B2 (en) 2010-07-19 2016-02-09 Ati Properties, Inc. Processing of α+β titanium alloys
US9206497B2 (en) 2010-09-15 2015-12-08 Ati Properties, Inc. Methods for processing titanium alloys
US8613818B2 (en) 2010-09-15 2013-12-24 Ati Properties, Inc. Processing routes for titanium and titanium alloys
US10513755B2 (en) 2010-09-23 2019-12-24 Ati Properties Llc High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock
US8652400B2 (en) 2011-06-01 2014-02-18 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys
US9050647B2 (en) * 2013-03-15 2015-06-09 Ati Properties, Inc. Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys
US9869003B2 (en) 2013-02-26 2018-01-16 Ati Properties Llc Methods for processing alloys
US9192981B2 (en) 2013-03-11 2015-11-24 Ati Properties, Inc. Thermomechanical processing of high strength non-magnetic corrosion resistant material
US9777361B2 (en) 2013-03-15 2017-10-03 Ati Properties Llc Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys
US11111552B2 (en) 2013-11-12 2021-09-07 Ati Properties Llc Methods for processing metal alloys
US10094003B2 (en) 2015-01-12 2018-10-09 Ati Properties Llc Titanium alloy
US10502252B2 (en) 2015-11-23 2019-12-10 Ati Properties Llc Processing of alpha-beta titanium alloys
JP6499571B2 (en) * 2015-12-16 2019-04-10 しのはらプレスサービス株式会社 Manufacturing method of metal products using new shear punching method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5050199B2 (en) * 2006-03-30 2012-10-17 国立大学法人電気通信大学 Magnesium alloy material manufacturing method and apparatus, and magnesium alloy material
JPWO2007114439A1 (en) * 2006-04-03 2009-08-20 国立大学法人 電気通信大学 Material having ultrafine grain structure and method for producing the same
JP2009138218A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Nissan Motor Co Ltd Titanium alloy member and method for manufacturing titanium alloy member

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013002082A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 国立大学法人電気通信大学 Method for producing high-strength magnesium alloy material and rod produced from magnesium alloy
CN103619506A (en) * 2011-06-28 2014-03-05 国立大学法人电气通信大学 Method for producing magnesium alloy material and rod produced from magnesium alloy
JP2016026887A (en) * 2011-06-28 2016-02-18 国立大学法人電気通信大学 Method for producing high-strength magnesium alloy material and rod made of magnesium alloy
US9574259B2 (en) 2011-06-28 2017-02-21 The University Of Electro-Communications Method for producing high-strength magnesium alloy material and magnesium alloy rod
CN105441840A (en) * 2014-09-10 2016-03-30 中国科学院金属研究所 Hammer-forging cogging method for high-strength heatproof magnesium alloy ingot
JP2017109224A (en) * 2015-12-16 2017-06-22 しのはらプレスサービス株式会社 Manufacturing method of metal product using new forging processing method
CN111438317A (en) * 2020-02-28 2020-07-24 哈尔滨工业大学(威海) Preparation method for forging and forming high-strength high-toughness β -type titanium alloy forging
CN111438317B (en) * 2020-02-28 2021-11-30 哈尔滨工业大学(威海) Preparation method for forging and forming high-strength high-toughness near-beta type titanium alloy forging
CN112743022A (en) * 2020-12-28 2021-05-04 安徽企盈汽配股份有限公司 Automobile wheel hub bearing forges forming device
CN112743022B (en) * 2020-12-28 2023-11-03 安徽企盈汽配股份有限公司 Forging forming device for automobile hub bearing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012063504A1 (en) 2012-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012063504A1 (en) Method for subjecting difficult-to-process metal material to multiaxial forging, device for carrying out said method, and metal material
Zhao et al. Strategies for improving tensile ductility of bulk nanostructured materials
JP5795030B2 (en) Expanded material made of Cu-Al-Mn alloy material with excellent stress corrosion resistance
JP5187713B2 (en) Metal material refinement processing method
WO2005087957A1 (en) Copper alloy and method for production thereof
JP5885169B2 (en) Ti-Mo alloy and manufacturing method thereof
JP2005298931A (en) Copper alloy and its production method
KR101590242B1 (en) Cu-Ni-Si ALLOY WIRE HAVING EXCELLENT BENDABILITY
JP5461467B2 (en) Titanium copper excellent in strength, electrical conductivity and bending workability and its manufacturing method
JP2017025354A (en) Alloy material for probe pin and manufacturing method therefor
JP6080823B2 (en) Titanium copper for electronic parts
WO2016152985A1 (en) Ni-BASED SUPER HEAT-RESISTANT ALLOY AND TURBINE DISK USING SAME
JP2013032564A (en) Cu-Co-Si-BASED ALLOY EXCELLENT IN BENDABILITY
JP7141098B2 (en) Materials for probe pins and probe pins
JP2014114465A (en) PROBE PIN CONSISTING OF Ag BASE ALLOY
Huang et al. On the role of thermal exposure on the stress controlled fatigue behaviour of a high strength titanium–aluminum alloy
KR20200126058A (en) Large ring forged 7XXX alumium alloy and its aging treatment method
KR102349545B1 (en) Copper alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP5160660B2 (en) Molybdenum material
JP5540306B2 (en) Method for producing a magnesium alloy material
KR101158477B1 (en) Method for producing high strength and high ductility titanium alloy
Wu et al. The growth and tensile deformation behavior of the silver solid solution phase with zinc
JP5578991B2 (en) High strength copper alloy wire
JP5382518B2 (en) Titanium material
JP2010007159A (en) Copper alloy material and electrode member of welding equipment