JP3297011B2 - 冷延性に優れた高強度チタン合金 - Google Patents
冷延性に優れた高強度チタン合金Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度で且つ冷間
加工性に優れた新規なチタン合金に関し、特にチタン合
金の中でも最も汎用されているＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
に匹敵し若しくはそれを上回る強度を有すると共に、そ
の欠点である冷間加工性を高めたチタン合金に関するも
のである。
加工性に優れた新規なチタン合金に関し、特にチタン合
金の中でも最も汎用されているＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
に匹敵し若しくはそれを上回る強度を有すると共に、そ
の欠点である冷間加工性を高めたチタン合金に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】チタン合金は、軽量で且つ強度、靱性、
耐食性に優れたものであることから、近年、航空宇宙産
業や化学工業等の分野で広く使用されている。しかしな
がらチタン合金は元々加工性の悪い材料であり、それゆ
え成形加工のためのコストが他の材料に比較して著しく
高くつくという大きな欠点がある。例えば代表的なα＋
β型チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は難加工
材であって冷間加工性が極めて悪く、冷間圧延法による
板材の製造は実質的に不可能とされている。
耐食性に優れたものであることから、近年、航空宇宙産
業や化学工業等の分野で広く使用されている。しかしな
がらチタン合金は元々加工性の悪い材料であり、それゆ
え成形加工のためのコストが他の材料に比較して著しく
高くつくという大きな欠点がある。例えば代表的なα＋
β型チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は難加工
材であって冷間加工性が極めて悪く、冷間圧延法による
板材の製造は実質的に不可能とされている。
【０００３】そこでＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金を板状に加
工する際には、パック圧延と呼ばれる手法が採用されて
いる。即ちパック圧延とは、熱間圧延によって得たＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖ合金板を層状に重ね合わせて軟鋼製の箱
に入れ、所定の温度より下がらない様に保温しつつ熱間
圧延により薄板を製造する方法である。
工する際には、パック圧延と呼ばれる手法が採用されて
いる。即ちパック圧延とは、熱間圧延によって得たＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖ合金板を層状に重ね合わせて軟鋼製の箱
に入れ、所定の温度より下がらない様に保温しつつ熱間
圧延により薄板を製造する方法である。
【０００４】ところがこの方法では、パックを製造する
ための軟鋼カバーやパック溶接が必要になる他、チタン
合金板の拡散接合を阻止するための離型剤の塗布など、
冷間圧延に比べて作業が極めて煩雑で多大な費用を要す
る上に、熱間圧延に適した温度域が限られているため加
工上の制約も多い。
ための軟鋼カバーやパック溶接が必要になる他、チタン
合金板の拡散接合を阻止するための離型剤の塗布など、
冷間圧延に比べて作業が極めて煩雑で多大な費用を要す
る上に、熱間圧延に適した温度域が限られているため加
工上の制約も多い。
【０００５】これに対し特開平３−２７４２３８号公報
や同３−１６６３５０号公報には、Ｔｉ母材中のＡｌ，
ＶおよびＭｏの含有量を規定し且つ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｒから選ばれる少なくとも一種の合金元素を適量
含有させることによって、上記Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
並みの強度を有すると共に、超塑性加工性や製造時の熱
間加工性においてもＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金よりも優れ
たチタン合金が得られると記述されている。
や同３−１６６３５０号公報には、Ｔｉ母材中のＡｌ，
ＶおよびＭｏの含有量を規定し且つ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｒから選ばれる少なくとも一種の合金元素を適量
含有させることによって、上記Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
並みの強度を有すると共に、超塑性加工性や製造時の熱
間加工性においてもＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金よりも優れ
たチタン合金が得られると記述されている。
【０００６】しかしながら加工温度域にもよるが、一般
に超塑性加工性が優れるということは加工温度において
変形抵抗が低いということであり、上記公開公報に開示
されたチタン合金の高温域における強度はＴｉ−６Ａｌ
−４Ｖ合金に比較して不十分であることが懸念される。
に超塑性加工性が優れるということは加工温度において
変形抵抗が低いということであり、上記公開公報に開示
されたチタン合金の高温域における強度はＴｉ−６Ａｌ
−４Ｖ合金に比較して不十分であることが懸念される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】化学工業分野を始めと
する様々の分野においては、チタン合金を高温条件下で
用いられることも多いので、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に
匹敵し或いはこれを上回る常温強度を有すると共に高温
強度にも優れ、且つ加工コスト低減のため冷間加工性を
一段と高めることは、最近のチタン合金分野における大
きな課題となっている。
する様々の分野においては、チタン合金を高温条件下で
用いられることも多いので、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に
匹敵し或いはこれを上回る常温強度を有すると共に高温
強度にも優れ、且つ加工コスト低減のため冷間加工性を
一段と高めることは、最近のチタン合金分野における大
きな課題となっている。
【０００８】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖと同
等もしくはそれ以上の常温強度と高温強度を有すると共
に、優れた冷間加工性を兼ね備えたチタン合金を提供し
ようとすることにある。
たものであって、その目的は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖと同
等もしくはそれ以上の常温強度と高温強度を有すると共
に、優れた冷間加工性を兼ね備えたチタン合金を提供し
ようとすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る高強度チタン合金とは、質量％で
Ａｌ：３．５〜５．５％、Ｍｏ：３．５〜５．５％、Ｃ
ｒ：０．３〜１．５％、Ｆｅ：０．２〜１．０％、を含
み、もしくは更に他の元素としてＯ：０．２５％以下
（０％を含まない）、あるいは更に、Ｓｉ：０．５％以
下（０％を含まない）を含み、残部が実質Ｔｉからなる
ところに特徴を有している。
のできた本発明に係る高強度チタン合金とは、質量％で
Ａｌ：３．５〜５．５％、Ｍｏ：３．５〜５．５％、Ｃ
ｒ：０．３〜１．５％、Ｆｅ：０．２〜１．０％、を含
み、もしくは更に他の元素としてＯ：０．２５％以下
（０％を含まない）、あるいは更に、Ｓｉ：０．５％以
下（０％を含まない）を含み、残部が実質Ｔｉからなる
ところに特徴を有している。
【００１０】このチタン合金はその優れた冷間加工性と
高い常温および高温強度を活かして様々の用途に活用で
きるが、中でも熱交換器用プレート材としての用途は、
本発明合金の特徴を最も活かした代表的な用途として推
奨される。
高い常温および高温強度を活かして様々の用途に活用で
きるが、中でも熱交換器用プレート材としての用途は、
本発明合金の特徴を最も活かした代表的な用途として推
奨される。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記の様に本発明では、優れた常
温強度と高温強度を有すると共に冷間加工性にも優れた
チタン合金を提供するもので、具体的にはＴｉ中に含有
させる合金元素の種類と各含有率を厳密に規定したとこ
ろに特徴を有している。
温強度と高温強度を有すると共に冷間加工性にも優れた
チタン合金を提供するもので、具体的にはＴｉ中に含有
させる合金元素の種類と各含有率を厳密に規定したとこ
ろに特徴を有している。
【００１２】周知の通りα＋βチタン合金は、六方晶の
結晶構造を持つα相と、体心立方晶の結晶構造を持つβ
相との２相混合組織からなるものであるが、このうちα
相は加工による塑性変形時の滑り面がβ相より少なく、
冷間加工性に劣る。Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の冷間加工
性が劣る原因は、該α相の体積比率が高いためであり、
従ってβ相の体積比率を相対的に多くすることで、冷間
加工性を改善することが可能と思われる。
結晶構造を持つα相と、体心立方晶の結晶構造を持つβ
相との２相混合組織からなるものであるが、このうちα
相は加工による塑性変形時の滑り面がβ相より少なく、
冷間加工性に劣る。Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の冷間加工
性が劣る原因は、該α相の体積比率が高いためであり、
従ってβ相の体積比率を相対的に多くすることで、冷間
加工性を改善することが可能と思われる。
【００１３】そこで本発明者らは、チタン合金中のα相
の体積比率を下げるためα安定化元素の添加量を抑え、
且つチタン中のβ相の体積比率を大きくするためβ安定
化元素を増大する方向で研究を進めた。その結果、α安
定化元素であるＡｌ量やＯ量と、β安定化元素であるＭ
ｏ、Ｃｒの含有量を適正にコントロールしてやれば、冷
間加工性および延性が高められると共に、これらの元素
がＴｉ母材中に固溶して固溶強化効果を発揮し、その結
果としてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖと同等以上の常温強度と優
れた冷間加工性を兼ね備えたチタン合金が得られること
を知り、上記本発明に想到したものである。
の体積比率を下げるためα安定化元素の添加量を抑え、
且つチタン中のβ相の体積比率を大きくするためβ安定
化元素を増大する方向で研究を進めた。その結果、α安
定化元素であるＡｌ量やＯ量と、β安定化元素であるＭ
ｏ、Ｃｒの含有量を適正にコントロールしてやれば、冷
間加工性および延性が高められると共に、これらの元素
がＴｉ母材中に固溶して固溶強化効果を発揮し、その結
果としてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖと同等以上の常温強度と優
れた冷間加工性を兼ね備えたチタン合金が得られること
を知り、上記本発明に想到したものである。
【００１４】尚高温強度は、常温強度と同様Ｔｉ母材中
に合金元素が固溶して強化されることによって高められ
るが、これに加えて、高温で曝露されたときに結晶粒が
粗大化しないことが大切である。ちなみに、高温曝露に
より結晶粒が粗大化するとチタン合金が脆化し、高温で
の延性が低下するため所望の高温特性が得られなくな
る。
に合金元素が固溶して強化されることによって高められ
るが、これに加えて、高温で曝露されたときに結晶粒が
粗大化しないことが大切である。ちなみに、高温曝露に
より結晶粒が粗大化するとチタン合金が脆化し、高温で
の延性が低下するため所望の高温特性が得られなくな
る。
【００１５】そのため本発明では、高温曝露において結
晶粒が粗大化しない様に適量のＦｅが添加される。即ち
適量のＦｅは結晶粒界に析出し、高温時における結晶粒
の成長を抑制して延性低下を抑える作用を発揮するので
ある。
晶粒が粗大化しない様に適量のＦｅが添加される。即ち
適量のＦｅは結晶粒界に析出し、高温時における結晶粒
の成長を抑制して延性低下を抑える作用を発揮するので
ある。
【００１６】また適量のＳｉの添加は、冷間加工性への
悪影響を殆ど生じることなく高温における耐酸化性を高
めて高温強度を向上させる作用を発揮する。
悪影響を殆ど生じることなく高温における耐酸化性を高
めて高温強度を向上させる作用を発揮する。
【００１７】本発明では、上記の様な観点から合金元素
の含有量を規定するが、個々の含有元素の好適含有率範
囲を更に詳細に説明すると、次の通りである。
の含有量を規定するが、個々の含有元素の好適含有率範
囲を更に詳細に説明すると、次の通りである。
【００１８】Ａｌ：３．５〜５．５％ Ａｌは、α安定化元素として強度向上に寄与する元素で
あり、Ａｌ含有量が３．５％未満ではチタン合金が強度
不足となる。しかし、Ａｌ含有量が５．５％を超えると
冷間加工性が低下し、所定の厚さに圧延するまでの冷延
および焼鈍回数が増えるためコストの上昇につながる。
強度と冷間加工性の兼ね合いを考慮してより好ましいＡ
ｌ含有量の下限は４．０％、より好ましい上限は５．０
％である。
あり、Ａｌ含有量が３．５％未満ではチタン合金が強度
不足となる。しかし、Ａｌ含有量が５．５％を超えると
冷間加工性が低下し、所定の厚さに圧延するまでの冷延
および焼鈍回数が増えるためコストの上昇につながる。
強度と冷間加工性の兼ね合いを考慮してより好ましいＡ
ｌ含有量の下限は４．０％、より好ましい上限は５．０
％である。
【００１９】Ｍｏ：３．５〜５．５％ Ｍｏは、前述の如くβ安定化元素であってβ相の体積比
を増加させると共に、β相に固溶して強度上昇に寄与す
る。また、チタン中に固溶して微細な等軸晶組織を作り
易くする性質もあり、強度・延性バランス向上の観点か
らも極めて重要な元素である。こうしたＭｏの作用を有
効に発揮させるには３．５％以上、より好ましくは４．
０％以上含有させるべきである。
を増加させると共に、β相に固溶して強度上昇に寄与す
る。また、チタン中に固溶して微細な等軸晶組織を作り
易くする性質もあり、強度・延性バランス向上の観点か
らも極めて重要な元素である。こうしたＭｏの作用を有
効に発揮させるには３．５％以上、より好ましくは４．
０％以上含有させるべきである。
【００２０】しかしながらＭｏ量が多過ぎると、焼鈍時
に生成する酸化スケールやαケースと呼ばれる酸素固溶
層の耐食性が高まり、その除去が困難になる。即ち本発
明のチタン合金を冷間圧延するに当たっては、該冷延の
前もしくは冷延の途中で大気雰囲気下の軟化焼鈍が行な
われ、該焼鈍工程でチタン合金板表面に酸化スケールや
αケースが生成し、それらはその後の圧延工程や加工工
程で表面割れ等を起こす原因になるばかりでなく、外観
劣化の原因になるので、いずれにしても除去しなければ
ならないが、Ｍｏ含有量が多くなり過ぎると、常温での
延性が低下するほか、チタン合金表層部の上記酸化スケ
ールやαケースの除去が困難になり、酸洗などのデスケ
ーリングが困難になって加工性を却って悪くするのであ
る。
に生成する酸化スケールやαケースと呼ばれる酸素固溶
層の耐食性が高まり、その除去が困難になる。即ち本発
明のチタン合金を冷間圧延するに当たっては、該冷延の
前もしくは冷延の途中で大気雰囲気下の軟化焼鈍が行な
われ、該焼鈍工程でチタン合金板表面に酸化スケールや
αケースが生成し、それらはその後の圧延工程や加工工
程で表面割れ等を起こす原因になるばかりでなく、外観
劣化の原因になるので、いずれにしても除去しなければ
ならないが、Ｍｏ含有量が多くなり過ぎると、常温での
延性が低下するほか、チタン合金表層部の上記酸化スケ
ールやαケースの除去が困難になり、酸洗などのデスケ
ーリングが困難になって加工性を却って悪くするのであ
る。
【００２１】しかもＭｏ含有量が多くなり過ぎると、チ
タン合金全体の密度を増大し、チタン合金が本来有して
いる高比強度特性が損なわれるので、５．５％以下、よ
り好ましくは５．０％以下に抑えるべきである。
タン合金全体の密度を増大し、チタン合金が本来有して
いる高比強度特性が損なわれるので、５．５％以下、よ
り好ましくは５．０％以下に抑えるべきである。
【００２２】Ｃｒ：０．３〜１．５％ Ｃｒも、β相安定化元素であってβ相の体積比率の増大
に寄与する他、主にβ相に固溶して強度を高める作用を
有しており、これらの作用を有効に発揮させるには０．
３％以上、より好ましくは０．５％以上含有させなけれ
ばならない。しかしながらＣｒ含有量が多くなり過ぎる
と延性が低下し、本発明で意図する優れた強度／延性バ
ランスが保てなくなるので、１．５％以下、より好まし
くは１．２％以下に抑えるべきである。
に寄与する他、主にβ相に固溶して強度を高める作用を
有しており、これらの作用を有効に発揮させるには０．
３％以上、より好ましくは０．５％以上含有させなけれ
ばならない。しかしながらＣｒ含有量が多くなり過ぎる
と延性が低下し、本発明で意図する優れた強度／延性バ
ランスが保てなくなるので、１．５％以下、より好まし
くは１．２％以下に抑えるべきである。
【００２３】Ｆｅ: ０．２〜１．０％ Ｆｅは加工時の変形抵抗を下げる効果があり、冷間加工
性に寄与する他、結晶粒界に析出して高温時の結晶粒の
粗大化を抑制し、チタン合金の脆化を防ぐ作用を有して
おり、こうした作用を有効に発揮させるには０．２％以
上、より好ましくは０．４％以上のＦｅを含有させるべ
きである。しかしながら、Ｆｅ含有量が多くなり過ぎる
と、常温での延性が低下すると共に鋳塊製造時の偏析が
顕著になって品質安定性を阻害する原因になるので、
１．０％以下、より好ましくは０．８％以下に抑えるべ
きである。
性に寄与する他、結晶粒界に析出して高温時の結晶粒の
粗大化を抑制し、チタン合金の脆化を防ぐ作用を有して
おり、こうした作用を有効に発揮させるには０．２％以
上、より好ましくは０．４％以上のＦｅを含有させるべ
きである。しかしながら、Ｆｅ含有量が多くなり過ぎる
と、常温での延性が低下すると共に鋳塊製造時の偏析が
顕著になって品質安定性を阻害する原因になるので、
１．０％以下、より好ましくは０．８％以下に抑えるべ
きである。
【００２４】本発明にかかるチタン合金における必須の
合金元素は上記の４種であり、残部は実質的にＴｉであ
るが、次に示すような理由から更に他の元素として少量
のＳｉやＯ( 酸素) を含有させることも有効である。
合金元素は上記の４種であり、残部は実質的にＴｉであ
るが、次に示すような理由から更に他の元素として少量
のＳｉやＯ( 酸素) を含有させることも有効である。
【００２５】Ｓｉ：０．５％以下 チタン合金中に少量のＳｉを含有させると、冷間加工性
に殆ど悪影響を及ぼすことなく、高温における耐酸化性
が向上して高温強度が高められるので、特に高温用途に
適用する場合は適量のＳｉを含有させることが望まし
い。しかしながら、Ｓｉ量が多くなり過ぎると冷間加工
性に悪影響が現れてくるので、０．５％以下、より好ま
しくは０．３％程度以下に抑えるべきである。
に殆ど悪影響を及ぼすことなく、高温における耐酸化性
が向上して高温強度が高められるので、特に高温用途に
適用する場合は適量のＳｉを含有させることが望まし
い。しかしながら、Ｓｉ量が多くなり過ぎると冷間加工
性に悪影響が現れてくるので、０．５％以下、より好ま
しくは０．３％程度以下に抑えるべきである。
【００２６】Ｏ：０．２５％以下 Ｏはα安定化元素でありα相内に固溶して強度上昇に寄
与するが、多過ぎると冷間加工性を劣化させるので、
０．２５％以下、より好ましくは０．１５％程度以下に
抑えるべきである。
与するが、多過ぎると冷間加工性を劣化させるので、
０．２５％以下、より好ましくは０．１５％程度以下に
抑えるべきである。
【００２７】本発明のチタン合金には、前述した特性を
阻害しない範囲で許容される元素もしくは不可避不純物
元素として上記以外の元素が微量混入してくることがあ
るが、上記本発明チタン合金の特性を阻害しない限りそ
れら元素の微量の含有は許容される。
阻害しない範囲で許容される元素もしくは不可避不純物
元素として上記以外の元素が微量混入してくることがあ
るが、上記本発明チタン合金の特性を阻害しない限りそ
れら元素の微量の含有は許容される。
【００２８】かくして得られる本発明のチタン合金は、
常温および高温においてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に匹敵
し若しくはそれを上回る強度を有すると共に冷間加工性
においても優れたものであり、鋳造後通常の分塊圧延お
よび熱間圧延の後冷間圧延を行なうことによって、薄板
状、波板状、棒状、管状など任意の形状に成形加工する
ことができ、様々の用途に広く活用できる。
常温および高温においてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に匹敵
し若しくはそれを上回る強度を有すると共に冷間加工性
においても優れたものであり、鋳造後通常の分塊圧延お
よび熱間圧延の後冷間圧延を行なうことによって、薄板
状、波板状、棒状、管状など任意の形状に成形加工する
ことができ、様々の用途に広く活用できる。
【００２９】なお冷間加工は、通常一回当りの圧下率４
０〜８０％程度で行なわれ、この程度の加工率であれば
一回の加工で目標厚さにまで加工できる。加工率を更に
高めたい場合は、冷間加工の途中で７００〜８５０℃程
度で３〜１２０分程度の軟化焼鈍処理を１回乃至複数回
行なうことにより、目標厚さまで加工を行なえばよい。
即ち本発明のチタン合金は、前述の如く優れた冷間加工
性を有しているので、従来のチタン合金の様に煩雑なパ
ック圧延などを要することなく冷間圧延によって目標厚
さとサイズにまで加工することができ、加工コストを大
幅に低減できると共に加工効率も飛躍的に高めることが
可能となる。
０〜８０％程度で行なわれ、この程度の加工率であれば
一回の加工で目標厚さにまで加工できる。加工率を更に
高めたい場合は、冷間加工の途中で７００〜８５０℃程
度で３〜１２０分程度の軟化焼鈍処理を１回乃至複数回
行なうことにより、目標厚さまで加工を行なえばよい。
即ち本発明のチタン合金は、前述の如く優れた冷間加工
性を有しているので、従来のチタン合金の様に煩雑なパ
ック圧延などを要することなく冷間圧延によって目標厚
さとサイズにまで加工することができ、加工コストを大
幅に低減できると共に加工効率も飛躍的に高めることが
可能となる。
【００３０】従って本発明のチタン合金は、優れた強度
特性と耐食性および加工性を活用し、ゴルフクラブヘッ
ド素材や熱交換器用のプレートフィン材等として極めて
有効に利用できる。特に、熱交換器用の素材としては、
従来より耐食性に優れ且つ加工性の良好なステンレス鋼
やアルミニウム合金が汎用されており、チタン合金につ
いては加工が困難であるという理由からあまり利用され
ていないが、本発明のチタン合金は、常温および高温強
度や耐食性、比強度等においてはステンレス鋼やアルミ
ニウム合金を凌駕する特性を有しているので、特に強度
特性の要求される高温高圧用途に適用される素材、例え
ば熱交換器用素材として使用することにより、設備寿命
等の一段と優れた熱交換器の製造を可能にする。
特性と耐食性および加工性を活用し、ゴルフクラブヘッ
ド素材や熱交換器用のプレートフィン材等として極めて
有効に利用できる。特に、熱交換器用の素材としては、
従来より耐食性に優れ且つ加工性の良好なステンレス鋼
やアルミニウム合金が汎用されており、チタン合金につ
いては加工が困難であるという理由からあまり利用され
ていないが、本発明のチタン合金は、常温および高温強
度や耐食性、比強度等においてはステンレス鋼やアルミ
ニウム合金を凌駕する特性を有しているので、特に強度
特性の要求される高温高圧用途に適用される素材、例え
ば熱交換器用素材として使用することにより、設備寿命
等の一段と優れた熱交換器の製造を可能にする。
【００３１】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成と作用効
果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって制限を受ける訳ではなく、前・後記の趣旨
に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能
であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含さ
れる。
果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって制限を受ける訳ではなく、前・後記の趣旨
に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能
であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含さ
れる。
【００３２】実施例 表１に示した成分組成のチタン合金鋳塊( 直径１００ｍ
ｍ）を真空アーク溶解で製造し、次にβ温度域（１００
０〜１０５０℃) で厚さ１５ｍｍの板に分塊圧延した
後、β温度域（１０００〜１０５０℃）で約３０分間保
持してから空冷する。次いでβ変態点以下のα＋β温度
域（約８５０℃）で熱間圧延し、厚さ５．７ｍｍの熱延
板を製造した。その後、再びα＋β温度域（約７６０
℃）で５分間焼鈍した後、ショットブラスト処理および
酸洗を行なって表面の酸化層を除去し、これを冷延素材
とした。冷延は、１パス当たり圧下量０．２ｍｍとし、
板エッヂの割れが発生するまで冷延を続けて冷延性を評
価した。この間、圧延率４０％の時点でサンプリング
し、これをα＋β域（約７２０℃) で５分間焼鈍してか
ら、常温および高温（４００℃）で引張試験を行なっ
た。なお試験片は、供試板の表面を機械加工し、標点間
距離５０ｍｍ、平行部の巾を１２．５ｍｍに加工した。
ｍ）を真空アーク溶解で製造し、次にβ温度域（１００
０〜１０５０℃) で厚さ１５ｍｍの板に分塊圧延した
後、β温度域（１０００〜１０５０℃）で約３０分間保
持してから空冷する。次いでβ変態点以下のα＋β温度
域（約８５０℃）で熱間圧延し、厚さ５．７ｍｍの熱延
板を製造した。その後、再びα＋β温度域（約７６０
℃）で５分間焼鈍した後、ショットブラスト処理および
酸洗を行なって表面の酸化層を除去し、これを冷延素材
とした。冷延は、１パス当たり圧下量０．２ｍｍとし、
板エッヂの割れが発生するまで冷延を続けて冷延性を評
価した。この間、圧延率４０％の時点でサンプリング
し、これをα＋β域（約７２０℃) で５分間焼鈍してか
ら、常温および高温（４００℃）で引張試験を行なっ
た。なお試験片は、供試板の表面を機械加工し、標点間
距離５０ｍｍ、平行部の巾を１２．５ｍｍに加工した。
【００３３】なお上記試験を行なう際に、冷延限界が４
０％に満たなかった供試板については、冷延限界到達時
のものを流用した。また従来合金であるＴｉ−６Ａｌ−
４Ｖ合金としては、市販の板を用いた。結果を表２に示
す。
０％に満たなかった供試板については、冷延限界到達時
のものを流用した。また従来合金であるＴｉ−６Ａｌ−
４Ｖ合金としては、市販の板を用いた。結果を表２に示
す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】表１，２より次の様に考察できる。 合金Ｎｏ．１：従来のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金であり、
性能評価の基準とする。
性能評価の基準とする。
【００３７】合金Ｎｏ．２，３：本発明の規定要件を満
たす実施例であり、冷延限界が６０％以上で優れた冷延
性を有しており、しかも冷延・焼鈍後の常温および高温
時の強度特性が良好で優れた強度（ＴＳ）−伸び（Ｅ
ｌ）バランスを有している。
たす実施例であり、冷延限界が６０％以上で優れた冷延
性を有しており、しかも冷延・焼鈍後の常温および高温
時の強度特性が良好で優れた強度（ＴＳ）−伸び（Ｅ
ｌ）バランスを有している。
【００３８】合金Ｎｏ. ４：Ａｌ含有量が不足する比較
材であり、冷延性は良好であるが、冷延・焼鈍後の常温
および高温強度が不足する。
材であり、冷延性は良好であるが、冷延・焼鈍後の常温
および高温強度が不足する。
【００３９】合金Ｎｏ. ５：Ａｌ含有量が多過ぎる比較
材であり、強度は良好であるが伸び率が低く冷延性が悪
い。
材であり、強度は良好であるが伸び率が低く冷延性が悪
い。
【００４０】合金Ｎｏ. ６：Ｍｏ含有量が不足するため
固溶強化効果が不十分であり、冷延・焼鈍後の常温およ
び高温強度が不足する。
固溶強化効果が不十分であり、冷延・焼鈍後の常温およ
び高温強度が不足する。
【００４１】合金Ｎｏ. ７：Ｍｏ含有量が多過ぎる比較
材であり、固溶強化効果が大き過ぎるため常温での延性
が乏しい。
材であり、固溶強化効果が大き過ぎるため常温での延性
が乏しい。
【００４２】合金Ｎｏ. ８：Ｃｒ含有量が不足する比較
材であり、冷延・焼鈍後の常温および高温強度が不足す
る。
材であり、冷延・焼鈍後の常温および高温強度が不足す
る。
【００４３】合金Ｎｏ. ９：Ｃｒ含有量が多過ぎる比較
材であり、強度は良好であるが、伸び率が低く冷間加工
性が悪い。
材であり、強度は良好であるが、伸び率が低く冷間加工
性が悪い。
【００４４】合金Ｎｏ. １０：Ｆｅ含有量が不足する比
較材であり、強度が良好でかつ常温における伸び率も良
好であるが、高温強度が低く高温用途への適合性に欠け
る。
較材であり、強度が良好でかつ常温における伸び率も良
好であるが、高温強度が低く高温用途への適合性に欠け
る。
【００４５】合金Ｎｏ. １１：Ｆｅ含有量が多過ぎる比
較材であり、常温での延性が不足する。
較材であり、常温での延性が不足する。
【００４６】合金Ｎｏ. １２：Ｓｉ量が多過ぎる比較材
であり、強度、特に高温強度が不足する。
であり、強度、特に高温強度が不足する。
【００４７】合金Ｎｏ. １３：酸素含有量が多過ぎる比
較材であり、常温および高温における強度と高温時の伸
び率も良好であるが、常温時の伸び率が低く冷延性に欠
ける。
較材であり、常温および高温における強度と高温時の伸
び率も良好であるが、常温時の伸び率が低く冷延性に欠
ける。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、チ
タン中に含有させる合金元素としてＡｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，
Ｆｅの各含有率を規定し、或いは更に適量のＳｉやＯ
（酸素）を含有させることによって、最も汎用されてい
るチタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に勝るとも
劣らない常温および高温強度を有すると共に、該合金に
欠けている冷延性を改善し、成形加工性と強度特性を兼
ね備えたチタン合金を提供し得ることになった。そして
このチタン合金は、その優れた冷間加工性と機械的特性
を生かして様々の用途に広く活用できるが、特にその優
れた耐食性、軽量性、伝熱特性を活かし、且つその優れ
た冷延性を活用することにより、例えば熱交換器用のプ
レートフィン素材などとして極めて有効に利用できる。
タン中に含有させる合金元素としてＡｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，
Ｆｅの各含有率を規定し、或いは更に適量のＳｉやＯ
（酸素）を含有させることによって、最も汎用されてい
るチタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に勝るとも
劣らない常温および高温強度を有すると共に、該合金に
欠けている冷延性を改善し、成形加工性と強度特性を兼
ね備えたチタン合金を提供し得ることになった。そして
このチタン合金は、その優れた冷間加工性と機械的特性
を生かして様々の用途に広く活用できるが、特にその優
れた耐食性、軽量性、伝熱特性を活かし、且つその優れ
た冷延性を活用することにより、例えば熱交換器用のプ
レートフィン素材などとして極めて有効に利用できる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−3645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−166350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−29212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 - 49/14 F28F 21/08
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で Ａｌ：３．５〜５．５％、 Ｍｏ：３．５〜５．５％、 Ｃｒ：０．３〜１．５％、 Ｆｅ：０．２〜１．０％、 を含み、残部が実質的にＴｉからなることを特徴とする
冷延性に優れた高強度チタン合金。 - 【請求項２】 更に他の元素としてＯ：０．２５％以下
（０％を含まない）を含むものである請求項１に記載の
高強度チタン合金。 - 【請求項３】 更に他の元素としてＳｉ：０．５％以下
（０％を含まない）を含有するものである請求項１また
は２に記載の高強度チタン合金。 - 【請求項４】 熱交換器用プレート材として使用される
ものである請求項１〜３のいずれかに記載の高強度チタ
ン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14455998A JP3297011B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 冷延性に優れた高強度チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14455998A JP3297011B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 冷延性に優れた高強度チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335758A JPH11335758A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3297011B2 true JP3297011B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15365087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14455998A Expired - Fee Related JP3297011B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 冷延性に優れた高強度チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297011B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110484772A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-22 | 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 | 一种高性能低成本钛合金的制备工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7195455B2 (en) * | 2004-08-17 | 2007-03-27 | General Electric Company | Application of high strength titanium alloys in last stage turbine buckets having longer vane lengths |
| JP5183911B2 (ja) * | 2006-11-21 | 2013-04-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 曲げ性および張り出し性にすぐれたチタン合金板およびその製造方法 |
| WO2013125038A1 (ja) | 2012-02-24 | 2013-08-29 | 新日鐵住金株式会社 | ゴルフクラブフェース用チタン合金 |
| CN105890433B (zh) * | 2016-04-25 | 2018-03-13 | 江苏金源腾峰换热设备有限公司 | 一种双金属空气冷却器用钛合金翅片及其处理工艺 |
| KR102318721B1 (ko) * | 2019-08-08 | 2021-10-29 | 한국재료연구원 | 고강도 고성형성 베타 타이타늄 합금 |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP14455998A patent/JP3297011B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110484772A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-22 | 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 | 一种高性能低成本钛合金的制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11335758A (ja) | 1999-12-07 |
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