JP2822643B2 - チタン合金燒結体の熱間鍛造法 - Google Patents
チタン合金燒結体の熱間鍛造法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チタン燒結合金を熱間鍛造する方法に関す
る。
る。
［従来の技術と課題］ 溶製チタン合金の熱間鍛造は機械的性質の低下を招く
結晶粒の粗大化を防ぐため、特に最終鍛造ではβ変態温
度以下の領域で行われる。
結晶粒の粗大化を防ぐため、特に最終鍛造ではβ変態温
度以下の領域で行われる。
一方、チタン合金燒結体は、溶製合金と同様に最終製
品の形状を得るために熱間鍛造を行う場合に加え、燒結
体の機械強度を向上させるために熱間鍛造を行う場合が
ある。つまり、後者は、チタン合金燒結体には微小な空
孔が分布しているため、そのまゝでは機械部品として使
用するとき、機械的強度が不足する場合がある。この対
策として熱間鍛造によりチタン合金燒結体を高密度化す
ることにより、燒結体より優れた機械強度を付与するた
めのものである。
品の形状を得るために熱間鍛造を行う場合に加え、燒結
体の機械強度を向上させるために熱間鍛造を行う場合が
ある。つまり、後者は、チタン合金燒結体には微小な空
孔が分布しているため、そのまゝでは機械部品として使
用するとき、機械的強度が不足する場合がある。この対
策として熱間鍛造によりチタン合金燒結体を高密度化す
ることにより、燒結体より優れた機械強度を付与するた
めのものである。
しかし、溶製材で行われているβ変態温度未満の熱間
鍛造では、チタン合金燒結体は、微小空孔を起点として
鍛造割れが生じ易く、歩留の低下をまねくとともに、割
れ部分の切削加工による仕上げ加工を必要とすることか
ら、製造コストが増大する。さらにβ変態温度以下の熱
間鍛造では、α晶の体積率が増大することからチタン合
金燒結体の変形抵抗が急激に高くなるので、大容量の鍛
造プレスが必要となり、また金型の寿命も短くなること
から製造コストが増大する。
鍛造では、チタン合金燒結体は、微小空孔を起点として
鍛造割れが生じ易く、歩留の低下をまねくとともに、割
れ部分の切削加工による仕上げ加工を必要とすることか
ら、製造コストが増大する。さらにβ変態温度以下の熱
間鍛造では、α晶の体積率が増大することからチタン合
金燒結体の変形抵抗が急激に高くなるので、大容量の鍛
造プレスが必要となり、また金型の寿命も短くなること
から製造コストが増大する。
また、燒結体の高密度化による機械的特性の向上は、
熱間等方プレス（HIP）によりβ変態温度以下の温度領
域で割れの発生なしに実現可能であるが、コストがかか
る他、量産には適さないので、実用的ではない。
熱間等方プレス（HIP）によりβ変態温度以下の温度領
域で割れの発生なしに実現可能であるが、コストがかか
る他、量産には適さないので、実用的ではない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、β領域
の温度で鍛造を行い、割れの発生を防ぐとともに、結晶
粒が細粒であって機械的強度に優れ、また量産に向くチ
タン燒結合金を熱間鍛造する方法を提供しようとするも
のである。
の温度で鍛造を行い、割れの発生を防ぐとともに、結晶
粒が細粒であって機械的強度に優れ、また量産に向くチ
タン燒結合金を熱間鍛造する方法を提供しようとするも
のである。
［問題点を解決するための手段、作用］ 本発明によるチタン合金燒結体の熱間鍛造法は、チタ
ン合金燒結体を熱間鍛造する方法において、チタン合金
燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで表したとき、Ｔβ
乃至1.25Tβの温度で鍛造すること及びＴβ乃至1.25Tβ
の温度で鍛造した後、0.90Tβ乃至0.99Tβの温度で焼鈍
することを特徴とする。
ン合金燒結体を熱間鍛造する方法において、チタン合金
燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで表したとき、Ｔβ
乃至1.25Tβの温度で鍛造すること及びＴβ乃至1.25Tβ
の温度で鍛造した後、0.90Tβ乃至0.99Tβの温度で焼鈍
することを特徴とする。
チタン合金燒結体をβ変態温度Ｔβ以上の温度領域で
熱間鍛造を行った場合、変形抵抗が低減され、鍛造割れ
の発生が低減されるとともに、燒結体全体に分布してい
る微小空孔のピンニング効果により熱間鍛造におけるβ
粒の粗大化を抑制する。しかし、鍛造温度が1.25Tβを
超えるとチタン合金燒結体に液相が生じ、機械的特性が
低下する。
熱間鍛造を行った場合、変形抵抗が低減され、鍛造割れ
の発生が低減されるとともに、燒結体全体に分布してい
る微小空孔のピンニング効果により熱間鍛造におけるβ
粒の粗大化を抑制する。しかし、鍛造温度が1.25Tβを
超えるとチタン合金燒結体に液相が生じ、機械的特性が
低下する。
熱間鍛造後に焼鈍を施すと、β粒が微細なため生成す
るα晶のアスペクト比が低く、非常に微細な組織が出現
し、その結果機械強度が向上される。焼鈍温度が0.90T
β未満では、α晶の成長が十分ではなく、0.99Tβ超で
はβ粒が成長し、針状αが出現して機械強度の低下を招
く虞がある。
るα晶のアスペクト比が低く、非常に微細な組織が出現
し、その結果機械強度が向上される。焼鈍温度が0.90T
β未満では、α晶の成長が十分ではなく、0.99Tβ超で
はβ粒が成長し、針状αが出現して機械強度の低下を招
く虞がある。
［実施例］ 実施例（１） 添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について
説明する。第１図は、円柱圧縮試験を示す図で、
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ圧縮前、圧縮後の状態を示す
図である。図中、１は円柱状のチタン合金燒結体、２は
上パンチ、３はプレス台、４は鍛造後に生じる割れを示
す。第１表は第１図に示した圧縮試験により、燒結体と
溶製材の結晶粒径を示したもので、鍛造材料はTi−6Al
−4V、鍛造温度は1.05Tβ（1326゜K,1053℃）、形状は2
0mmφ×30mmHの円柱で、圧下率はいずれも20％である。
またこの材料の摂氏で表したβ変態温度Ｔβは990℃で
ある。この表に示されているように、燒結体の粒径は20
μｍ以下で、その機械的強度は十分実用に耐えるもので
ある。また、鍛造温度を高くして、変形抵抗を小さくし
たので、鍛造における割れの発生も低減される。
説明する。第１図は、円柱圧縮試験を示す図で、
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ圧縮前、圧縮後の状態を示す
図である。図中、１は円柱状のチタン合金燒結体、２は
上パンチ、３はプレス台、４は鍛造後に生じる割れを示
す。第１表は第１図に示した圧縮試験により、燒結体と
溶製材の結晶粒径を示したもので、鍛造材料はTi−6Al
−4V、鍛造温度は1.05Tβ（1326゜K,1053℃）、形状は2
0mmφ×30mmHの円柱で、圧下率はいずれも20％である。
またこの材料の摂氏で表したβ変態温度Ｔβは990℃で
ある。この表に示されているように、燒結体の粒径は20
μｍ以下で、その機械的強度は十分実用に耐えるもので
ある。また、鍛造温度を高くして、変形抵抗を小さくし
たので、鍛造における割れの発生も低減される。
比較例として第１表に示した溶製材の場合、前記粒径
は1mmにも達し、延性の低下が顕著になる。
は1mmにも達し、延性の低下が顕著になる。
上記のとおり、燒結体はピンニング効果により変形抵
抗が低減される比較的高温の領域においても、β粒が粗
大化せず、また割れの発生も低減されることを知見した
ので、以下に鍛造温度と割れ、圧下率、機械的性質との
関係について、詳細に検討した結果について説明する。
試験条件は第１表の結果を得たときと同様としてある。
抗が低減される比較的高温の領域においても、β粒が粗
大化せず、また割れの発生も低減されることを知見した
ので、以下に鍛造温度と割れ、圧下率、機械的性質との
関係について、詳細に検討した結果について説明する。
試験条件は第１表の結果を得たときと同様としてある。
鍛造温度と鍛造時に発生する割れとの関係を検討し結
果が第２表である。第２表において、鍛造温度を本発明
の範囲であるＴβ〜1.25Tβを代表して1.05Tβ（1326゜
K、1053℃）とした本実施例と、0.95Tβ（1200゜K、927
℃）とした比較例について、鍛造の際の圧下率を変化さ
せて割れの発生を見たものである。
果が第２表である。第２表において、鍛造温度を本発明
の範囲であるＴβ〜1.25Tβを代表して1.05Tβ（1326゜
K、1053℃）とした本実施例と、0.95Tβ（1200゜K、927
℃）とした比較例について、鍛造の際の圧下率を変化さ
せて割れの発生を見たものである。
第２表で、○、△およびｘはそれぞれ割れなし、軽度
の割れ発生および重度の割れ発生を示すもので、鍛造温
度が本実施例に示されるβ変態温度以上では鍛造による
割れの発生は実用に耐える程度に軽度のものである。し
かし比較例の低温では、鍛造にによる割れは重度のもの
で実用に耐えるものではない。
の割れ発生および重度の割れ発生を示すもので、鍛造温
度が本実施例に示されるβ変態温度以上では鍛造による
割れの発生は実用に耐える程度に軽度のものである。し
かし比較例の低温では、鍛造にによる割れは重度のもの
で実用に耐えるものではない。
次に、鍛造温度と機械的性質との関係を検討した結果
を説明する。第２図に第１表の本実施例、比較例の引張
り強さを示す。ここで、燒結体は、燒結のままで鍛造し
ない場合について比較のため示したものである。鍛造し
たものは、いずれも燒結のままのものに比較して引張り
強さが向上されており、本実施例においては特に優れた
効果が認められる。
を説明する。第２図に第１表の本実施例、比較例の引張
り強さを示す。ここで、燒結体は、燒結のままで鍛造し
ない場合について比較のため示したものである。鍛造し
たものは、いずれも燒結のままのものに比較して引張り
強さが向上されており、本実施例においては特に優れた
効果が認められる。
実施例（２） 実施例（１）と同様に鍛造した。鍛造は温度1.20Tβ
（1243℃）について、圧下率は20％で行った。鍛造後の
焼鈍温度と機械的性質との関係について説明する。第３
図に焼鈍温度と引張り強さとの関係、第４図に焼鈍温度
と伸びおよび絞りとの関係を示す。
（1243℃）について、圧下率は20％で行った。鍛造後の
焼鈍温度と機械的性質との関係について説明する。第３
図に焼鈍温度と引張り強さとの関係、第４図に焼鈍温度
と伸びおよび絞りとの関係を示す。
本実施例の材料であるTi−6Al−4Vの焼鈍温度は図
中、横軸斜線で示した864〜977℃が0.90〜0.99Tβに対
応する。第３図および第４図に示されるように、焼鈍温
度が0.99Tβ超では引張り強さ、伸びおよび絞りはいず
れも低下し、0.90Tβ未満では伸びおよび絞りが低下す
る。
中、横軸斜線で示した864〜977℃が0.90〜0.99Tβに対
応する。第３図および第４図に示されるように、焼鈍温
度が0.99Tβ超では引張り強さ、伸びおよび絞りはいず
れも低下し、0.90Tβ未満では伸びおよび絞りが低下す
る。
第５図乃至第７図に、燒結のまま、熱間鍛造後焼鈍前
および焼鈍後の機械的性質をそれぞれ、引張り強度、伸
びおよび絞りについて示す。
および焼鈍後の機械的性質をそれぞれ、引張り強度、伸
びおよび絞りについて示す。
第４図乃至第７図に示されるように、焼鈍後、引張り
強度はやや低下するが、伸び、絞りは熱間鍛造によって
低下された値が回復されて燒結のままより向上されてい
る。
強度はやや低下するが、伸び、絞りは熱間鍛造によって
低下された値が回復されて燒結のままより向上されてい
る。
［発明の効果］ 本発明によるチタン合金燒結体の熱間鍛造法は、チタ
ン合金燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで表したと
き、Ｔβ乃至1.25Tβの温度で鍛造することと、鍛造し
た後0.90Tβ乃至0.99Tβの温度で焼鈍するので、量産に
適した方法によって機械的性質の優れたチタン合金燒結
体を得ることができる。
ン合金燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで表したと
き、Ｔβ乃至1.25Tβの温度で鍛造することと、鍛造し
た後0.90Tβ乃至0.99Tβの温度で焼鈍するので、量産に
適した方法によって機械的性質の優れたチタン合金燒結
体を得ることができる。
第１図は本実施例の試験装置を示す説明図、第２図は引
張り強さの値を燒結のままの燒結体、燒結後鍛造を行っ
た本実施例と比較例について示した図、第３図は焼鈍温
度と引張り強さとの関係を示す図、第４図は焼鈍温度と
伸び、絞りとの関係を示す図、第５図乃至第７図はそれ
ぞれ引張り強さ、伸び、絞りの値を燒結のまま、鍛造の
ままおよび鍛造後焼鈍を行った本実施例について示した
図である。 １……燒結体、２……上パンチ、３……プレス台、４…
…割れ。
張り強さの値を燒結のままの燒結体、燒結後鍛造を行っ
た本実施例と比較例について示した図、第３図は焼鈍温
度と引張り強さとの関係を示す図、第４図は焼鈍温度と
伸び、絞りとの関係を示す図、第５図乃至第７図はそれ
ぞれ引張り強さ、伸び、絞りの値を燒結のまま、鍛造の
ままおよび鍛造後焼鈍を行った本実施例について示した
図である。 １……燒結体、２……上パンチ、３……プレス台、４…
…割れ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−109261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−104233（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21J 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】チタン合金燒結体を熱間鍛造する方法にお
いて、チタン合金燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで
表したとき、Ｔβ乃至1.25Tβの鍛造温度で鍛造するこ
とを特徴とするチタン合金燒結体の鍛造法。 - 【請求項２】チタン合金燒結体を熱間鍛造する方法にお
いて、チタン合金燒結体のβ変態温度を絶対温度Ｔβで
表したとき、Ｔβ乃至1.25Tβの温度で鍛造した後、0.9
0Tβ乃至0.99Tβの温度で焼鈍することを特徴とするチ
タン合金燒結体の熱間鍛造法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-221122 | 1989-08-28 | ||
| JP22112289 | 1989-08-28 | ||
| JP22516289 | 1989-08-31 | ||
| JP1-225162 | 1989-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03155427A JPH03155427A (ja) | 1991-07-03 |
| JP2822643B2 true JP2822643B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=26524099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22608290A Expired - Fee Related JP2822643B2 (ja) | 1989-08-28 | 1990-08-28 | チタン合金燒結体の熱間鍛造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2822643B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3559717B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2004-09-02 | トヨタ自動車株式会社 | エンジンバルブの製造方法 |
| US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
| CN104099547B (zh) * | 2014-06-30 | 2016-08-24 | 贵州安大航空锻造有限责任公司 | Tc11钛合金复杂截面环形件的超塑性成形方法 |
| US10094003B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-10-09 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
| CN105983701A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-10-05 | 安徽蓝博旺机械集团精密液压件有限责任公司 | 一种叉车发动机凸轮轴的粉末锻造方法 |
| US12344918B2 (en) | 2023-07-12 | 2025-07-01 | Ati Properties Llc | Titanium alloys |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP22608290A patent/JP2822643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03155427A (ja) | 1991-07-03 |
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|---|---|---|---|
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