JP7372532B2 - Titanium alloy round rod and connecting rod - Google Patents

Titanium alloy round rod and connecting rod Download PDF

Info

Publication number
JP7372532B2
JP7372532B2 JP2019192238A JP2019192238A JP7372532B2 JP 7372532 B2 JP7372532 B2 JP 7372532B2 JP 2019192238 A JP2019192238 A JP 2019192238A JP 2019192238 A JP2019192238 A JP 2019192238A JP 7372532 B2 JP7372532 B2 JP 7372532B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
less
titanium alloy
round bar
alloy round
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.)
Active
Application number
JP2019192238A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021066925A (en
Inventor
秀徳 岳辺
知徳 國枝
元気 塚本
哲 川上
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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 Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2019192238A priority Critical patent/JP7372532B2/en
Publication of JP2021066925A publication Critical patent/JP2021066925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7372532B2 publication Critical patent/JP7372532B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、チタン合金丸棒およびコネクティングロッドに関する。 The present invention relates to a titanium alloy round bar and a connecting rod.

チタン合金は、良好な引張強さと伸びとを有し、かつ軽量な合金である。このため、燃費性向上の観点から、自動車等のエンジンを構成する、コネクティングロッドと呼ばれる部品に使用されることがある。軽量な点で、チタン合金はコネクティングロッドの素材に適している。しかしながら、チタン合金をコネクティングロッドに使用する上で問題になる点がある。チタン合金は、引張強さは高いものの、たわみやすく、比較的、ヤング率が低い点である。 Titanium alloys have good tensile strength and elongation, and are lightweight alloys. Therefore, from the viewpoint of improving fuel efficiency, it is sometimes used in parts called connecting rods that constitute engines of automobiles and the like. Titanium alloy is suitable as a material for connecting rods because of its light weight. However, there are some problems when using titanium alloys for connecting rods. Although titanium alloy has high tensile strength, it is flexible and has a relatively low Young's modulus.

ヤング率が低いと、変形しやすく、エンジンの安全性の面で問題が生じる場合がある。したがって、ヤング率を担保するため、部品厚を厚くすることが必要になり、チタン合金の軽量性という利点が十分に活かされていなかった。 If the Young's modulus is low, it is easy to deform, which may cause problems in terms of engine safety. Therefore, in order to ensure the Young's modulus, it is necessary to increase the thickness of the part, and the advantage of light weight of titanium alloys has not been fully utilized.

特開2010-7166号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-7166

特許文献1には、Alを5.5~7.0%含有した鋳造用チタン合金が開示されている。特許文献1のように、Alを含有させることで、強度が向上し、ヤング率も向上すると考えられる。 Patent Document 1 discloses a titanium alloy for casting containing 5.5 to 7.0% Al. It is thought that by including Al as in Patent Document 1, the strength is improved and the Young's modulus is also improved.

その一方、Alを添加した場合、熱間加工性が低下し、鋳造により部品の形状に成形を行う必要が生じる。コネクティングロッドは、ピストンにより生じた駆動力によって繰り返し荷重を受ける。このため、鋳造欠陥が残存しやく、疲労強度が低下しやすい鋳造加工より、例えば、丸棒などの形状から鍛造加工を行うのが望ましい。しかしながら、Alを含有させた場合には、部品の成形に必要な鍛造加工に耐えうる十分な熱間加工性を得ることができないという課題がある。 On the other hand, when Al is added, hot workability decreases and it becomes necessary to mold the part into the shape of the part by casting. The connecting rod is repeatedly loaded by the driving force generated by the piston. For this reason, it is preferable to perform forging from a shape such as a round bar, for example, rather than casting, which tends to leave casting defects and reduce fatigue strength. However, when Al is contained, there is a problem that sufficient hot workability to withstand the forging process required for forming parts cannot be obtained.

本発明は、上記課題を解決し、良好な引張強さと延性とを備え、さらに、高いヤング率と熱間加工性とを有するチタン合金丸棒およびコネクティングロッドを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and provide a titanium alloy round bar and connecting rod that have good tensile strength and ductility, as well as high Young's modulus and hot workability.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のチタン合金丸棒おコネクティングロッドを要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and its gist is the following titanium alloy round bar connecting rod.

(1)一方向に延びたチタン合金丸棒であって、
化学組成が、質量%で、
Al:7.0~9.0%、
O:0.20%以下、
N:0.010%以下、
C:0.010%以下、
H:0.013%以下、
Nb:0~2.00%、
Si:0~0.30%、
Fe:0~2.00%、
Cr:0~2.00%、
残部:Tiおよび不純物であり、
下記(i)~(iii)式を満足し、
金属組織において、面積率で、85.0%以上のα相を有し、
α相結晶粒の等軸化率が70%以上であり、
前記チタン合金丸棒の長手方向と、α相結晶格子のc軸方向とのなす角をθとした場合に、測定される全てのα相結晶粒に対して、θが0°以上45°以下であるα相結晶粒の割合が、15.0%以上であるチタン合金丸棒。
Al+10×O≦10.5 ・・・(i)
0.50≦Nb+10×Si ・・・(ii)
1.00≦2×Fe+5×Cr ・・・(iii)
但し、上記式中の各元素記号は、チタン合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) A titanium alloy round bar extending in one direction,
The chemical composition is in mass%,
Al: 7.0-9.0%,
O: 0.20% or less,
N: 0.010% or less,
C: 0.010% or less,
H: 0.013% or less,
Nb: 0 to 2.00%,
Si: 0 to 0.30%,
Fe: 0-2.00%,
Cr: 0-2.00%,
The remainder: Ti and impurities,
The following formulas (i) to (iii) are satisfied,
In the metal structure, the area ratio has an α phase of 85.0% or more,
The equiaxed ratio of α-phase crystal grains is 70% or more,
When θ is the angle between the longitudinal direction of the titanium alloy round rod and the c-axis direction of the α-phase crystal lattice, θ is 0° or more and 45° or less for all α-phase crystal grains to be measured. A titanium alloy round bar in which the proportion of α-phase crystal grains is 15.0% or more.
Al+10×O≦10.5...(i)
0.50≦Nb+10×Si...(ii)
1.00≦2×Fe+5×Cr...(iii)
However, each element symbol in the above formula represents the content (mass %) of each element contained in the titanium alloy, and is zero if it is not contained.

(2)上記(1)に記載のチタン合金丸棒を用いたコネクティングロッド。 (2) A connecting rod using the titanium alloy round bar described in (1) above.

本発明によれば、良好な引張強さと延性とを備え、さらに、高いヤング率と熱間加工性とを有するチタン合金丸棒およびコネクティングロッドを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a titanium alloy round bar and connecting rod that have good tensile strength and ductility, as well as high Young's modulus and hot workability.

図1はhcp構造においてc軸方向を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the c-axis direction in the hcp structure. 図2は合金丸棒の長手方向とc軸方向とのなす角θを、模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the angle θ between the longitudinal direction of the alloy round bar and the c-axis direction.

本発明者らは、良好な引張強さと延性とを備え、さらに、高いヤング率と熱間加工性とを有するチタン合金を得るため種々の検討を行った。その結果、以下の(a)~(d)の知見を得た。 The present inventors conducted various studies in order to obtain a titanium alloy having good tensile strength and ductility, as well as high Young's modulus and hot workability. As a result, the following findings (a) to (d) were obtained.

(a)チタン合金にAlを含有させることで、ヤング率を向上させることができる。加えて、Alは軽量な金属であり、密度を低下させるため、軽量化の点からも望ましい。その一方、Alは、熱間加工時の変形抵抗を増加させることから、Alを含有させた場合、必然的に、熱間加工温度を高温化させる必要が生じる。 (a) Young's modulus can be improved by including Al in the titanium alloy. In addition, Al is a lightweight metal and reduces density, so it is desirable from the viewpoint of weight reduction. On the other hand, since Al increases deformation resistance during hot working, when Al is included, it is inevitably necessary to increase the hot working temperature.

この場合、著しい酸化が生じ、素材表面で割れが発生したり、酸化スケールが発生したりするといったように、熱間加工性が低下する場合がある。また、チタン合金は、hcp構造を有し、異方性が強いため、熱間加工時の歩留まりが悪い。このため、異方性を低減し、歩留まりを向上させることも、熱間加工性の観点から要求される。 In this case, significant oxidation occurs, and hot workability may deteriorate, such as cracks or oxide scales occurring on the surface of the material. Further, titanium alloy has an hcp structure and has strong anisotropy, so the yield during hot working is poor. Therefore, it is also required from the viewpoint of hot workability to reduce anisotropy and improve yield.

(b)そこで、Al含有量を所定量に制限する必要がある。加えて、同様の効果を有するOについても、含有量を一定量に制限する必要がある。また、Alを含有させることで、高温化した熱間加工温度に対し、Nbおよび/またはSiを所定量含有させることで耐酸化性を向上させることが望ましい。 (b) Therefore, it is necessary to limit the Al content to a predetermined amount. In addition, it is also necessary to limit the content of O, which has similar effects, to a certain amount. Furthermore, it is desirable to improve the oxidation resistance by containing a predetermined amount of Nb and/or Si at high hot working temperatures by containing Al.

(c)加えて、高いヤング率を確保するため、α相の形成量を所定値以上とする必要がある。一方、熱間加工性を担保するため、チタン合金の金属組織中にβ相が一定量含まれるような成分設計とする。β相は、ヤング率を低下させるが、熱間加工性を向上させるためである。すなわち、チタン合金の金属組織を調整するよう、チタン合金の化学組成および製造条件を制御する必要がある。 (c) In addition, in order to ensure a high Young's modulus, it is necessary to make the amount of α phase formed equal to or greater than a predetermined value. On the other hand, in order to ensure hot workability, the composition is designed such that a certain amount of β phase is included in the metal structure of the titanium alloy. This is because the β phase reduces Young's modulus but improves hot workability. That is, it is necessary to control the chemical composition and manufacturing conditions of the titanium alloy so as to adjust the metal structure of the titanium alloy.

(d)さらに、熱間加工性を向上させるためには、チタン合金の結晶粒を等軸化するとともに、異方性を低減するのが好ましい。このためには、製造時において、溶体化処理条件を制御することで、β相からα相への変態時に形成する結晶粒を制御するのが好ましい。 (d) Furthermore, in order to improve hot workability, it is preferable to make the crystal grains of the titanium alloy equiaxed and to reduce anisotropy. For this purpose, it is preferable to control the crystal grains formed during the transformation from the β phase to the α phase by controlling the solution treatment conditions during production.

本発明に係るチタン合金丸棒は、上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The titanium alloy round bar according to the present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be explained in detail.

本発明に係るチタン合金丸棒は、一方向に延びた形状を有する。 The titanium alloy round bar according to the present invention has a shape extending in one direction.

1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In addition, in the following description, "%" regarding content means "mass %".

Al:7.0~9.0%
Alは、高温強度を向上させ、高温域までα相を安定化させる効果を有する。また、ヤング率を向上させる効果も有する。Alを含有させることで、良好なヤング率と低密度化を実現することができる。このため、Al含有量は7.0%以上とし、7.5%以上とするのが好ましい。しかしながら、Al含有量が過剰になると、脆化相であるであるα相(TiAl相)が析出するようになり、延性が低下する場合がある。このため、Al含有量は9.0%以下とし、8.5%以下とするのが好ましい。
Al: 7.0-9.0%
Al has the effect of improving high temperature strength and stabilizing the α phase up to a high temperature range. It also has the effect of improving Young's modulus. By containing Al, good Young's modulus and low density can be achieved. For this reason, the Al content is set to 7.0% or more, preferably 7.5% or more. However, when the Al content becomes excessive, α 2 phase (Ti 3 Al phase), which is a brittle phase, begins to precipitate, and ductility may decrease. For this reason, the Al content is 9.0% or less, preferably 8.5% or less.

O:0.20%以下
Oは、チタン合金に含有される不純物元素であり、強度を向上させる効果を有する。このため、O含有量を所定量に制限することで、強度を調整することができる。しかしながら、O含有量が過剰であると、脆化相であるα相の析出を促進させる。また、室温での延性が低下する。このため、O含有量は、0.20%以下とする。O含有量は0.18%以下とするのが好ましく、0.15%以下とするのがより好ましい。一方、O含有量の過度な低減は、製造コストを増加させるため、O含有量は0.01%以上とするのが好ましい。
O: 0.20% or less O is an impurity element contained in the titanium alloy, and has the effect of improving strength. Therefore, the strength can be adjusted by limiting the O content to a predetermined amount. However, excessive O content promotes precipitation of α2 phase, which is a brittle phase. Also, the ductility at room temperature decreases. Therefore, the O content is set to 0.20% or less. The O content is preferably 0.18% or less, more preferably 0.15% or less. On the other hand, excessive reduction in O content increases manufacturing costs, so it is preferable that O content is 0.01% or more.

ここで、AlおよびOは、両元素とも強度の向上に寄与する元素である。その一方、両元素は、ともに過剰に含有させると、脆化相であるα相が析出しやすくなることから、下記(i)式を満足する必要がある。 Here, both Al and O are elements that contribute to improving the strength. On the other hand, if both elements are contained in excess, the α2 phase, which is a brittle phase, tends to precipitate, so it is necessary to satisfy the following formula (i).

Al+10×O≦10.5 ・・・(i)
(i)式左辺値が10.5を超えると、脆化相であるα相が析出し、熱間加工性を低下させる。このため、(i)式左辺値は10.5以下とする。(i)式左辺値は、10.0以下とするのが好ましく、9.5以下とするのがより好ましい。(i)式左辺値の下限は、特に定めないが、通常、7.1以上になると考えられる。
Al+10×O≦10.5...(i)
When the value on the left side of equation (i) exceeds 10.5, α2 phase, which is a brittle phase, precipitates, reducing hot workability. Therefore, the value on the left side of equation (i) is set to 10.5 or less. The left-hand side value of equation (i) is preferably 10.0 or less, more preferably 9.5 or less. The lower limit of the value on the left side of equation (i) is not particularly determined, but is generally considered to be 7.1 or more.

N:0.010%以下
C:0.010%以下
NおよびCは、チタン合金に含有される不純物であり、機械的特性を低下させる場合がある。N含有量は0.010%以下とする。また、C含有量は0.010%以下とする。NおよびC含有量は、極力低減するのが好ましい。
N: 0.010% or less C: 0.010% or less N and C are impurities contained in the titanium alloy, and may reduce mechanical properties. The N content shall be 0.010% or less. Further, the C content is 0.010% or less. It is preferable to reduce the N and C contents as much as possible.

H:0.013%以下
Hは、チタン合金に含有される不純物元素であり、脆化を引き起こす場合がある。このため、H含有量は0.013%以下とする。H含有量は0.010%以下とするのが好ましく、0.008%以下とするのがより好ましい。
H: 0.013% or less H is an impurity element contained in titanium alloys and may cause embrittlement. Therefore, the H content is set to 0.013% or less. The H content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.008% or less.

Nb:0~2.00%
Si:0~0.30%
NbおよびSiは、いずれもβ安定化元素であり、耐酸化性を向上させる効果を有する。本発明に係るチタン合金丸棒では、Alを含有させることで、ヤング率を向上させており、熱間加工温度を上昇させる必要が生じる。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nbを過剰に含有させると、製造コストが増加する。このため、Nb含有量は、2.00%以下とする。また、Siを過剰に含有させると、金属間化合物が形成し、疲労強度が低下する。このため、Si含有量は0.30%以下とする。
Nb: 0-2.00%
Si: 0-0.30%
Nb and Si are both β-stabilizing elements and have the effect of improving oxidation resistance. In the titanium alloy round bar according to the present invention, the Young's modulus is improved by containing Al, and it becomes necessary to increase the hot working temperature. Therefore, it may be included if necessary. However, when Nb is contained excessively, manufacturing costs increase. Therefore, the Nb content is set to 2.00% or less. Moreover, when Si is contained excessively, intermetallic compounds are formed and the fatigue strength is reduced. Therefore, the Si content is set to 0.30% or less.

加えて、チタン合金は酸化しやすく、上述した熱間加工温度の上昇により、歩留まりの低下が生じる。歩留まりの低下は、具体的には、加工時の酸化スケールの押し込みが生じる、酸化スケール直下に形成する硬化層が厚くなり、除去が不十分にできない等に起因すると考えられる。このため、本発明に係るチタン合金丸棒においては、NbおよびSi含有量が下記(ii)式を満足する。 In addition, titanium alloys are easily oxidized, and the above-mentioned increase in hot working temperature causes a decrease in yield. Specifically, the decrease in yield is considered to be due to the fact that the oxide scale is pushed in during processing, the hardened layer formed directly under the oxide scale becomes thicker, and it cannot be removed sufficiently. Therefore, in the titanium alloy round bar according to the present invention, the Nb and Si contents satisfy the following formula (ii).

0.50≦Nb+10×Si ・・・(ii)
(ii)式右辺値が0.50未満であると、熱間加工温度の上昇に耐えうる耐酸化性を得ることができない。このため、(ii)式右辺値は0.50以上とするのが好ましく、0.80以上とするのがより好ましい。
0.50≦Nb+10×Si...(ii)
If the value on the right side of formula (ii) is less than 0.50, oxidation resistance that can withstand increases in hot working temperature cannot be obtained. Therefore, the value on the right side of equation (ii) is preferably 0.50 or more, more preferably 0.80 or more.

Fe:0~2.00%
Cr:0~2.00%
Feは共析型のβ安定化元素であり、β相を安定化させる効果を有する。そして、Feを含有させることで、β相を確保し、熱間加工性を向上させることができる。さらに、Feはα相中への分配が少ないため、α相の高温での高強度化を抑制できる。任意添加元素として一般的なVおよびMoは、全率固溶型の元素であるが、これら元素と比較しても元素熱間加工性の改善に有効であり、安価でもある。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Feを過剰に含有させると、インゴット中で偏析を生じる場合がある。このため、Fe含有量は2.00%以下とする。
Fe: 0-2.00%
Cr: 0-2.00%
Fe is a eutectoid β-stabilizing element and has the effect of stabilizing the β phase. By containing Fe, the β phase can be ensured and hot workability can be improved. Furthermore, since Fe is less distributed in the α phase, it is possible to suppress the increase in strength of the α phase at high temperatures. V and Mo, which are commonly used as optionally added elements, are completely solid solution type elements, but compared to these elements, they are effective in improving elemental hot workability and are also inexpensive. Therefore, it may be included if necessary. However, if Fe is contained excessively, segregation may occur in the ingot. Therefore, the Fe content is set to 2.00% or less.

Crも、Feと同様に、共析型のβ安定化元素であり、β相を顕著に安定化させる効果を有する。このため、Crを必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Crを過剰に含有させると、Feと同様、インゴット中で偏析を生じる場合がある。このため、Cr含有量は2.00%以下とする。 Like Fe, Cr is also a eutectoid β-stabilizing element and has the effect of significantly stabilizing the β phase. For this reason, Cr may be contained as necessary. However, if Cr is contained excessively, segregation may occur in the ingot, similar to Fe. Therefore, the Cr content is set to 2.00% or less.

また、FeとCrとは、複合添加することで、β相を一定量形成させることができる。このため、本発明に係るチタン合金丸棒においては、FeまたはCrの少なくとも一方を含有させ、FeおよびCr含有量が下記(iii)式を満足する。 Further, by adding Fe and Cr in combination, a certain amount of β phase can be formed. Therefore, in the titanium alloy round bar according to the present invention, at least one of Fe and Cr is contained, and the Fe and Cr contents satisfy the following formula (iii).

1.00≦2×Fe+5×Cr ・・・(iii)
(iii)式右辺値が1.00未満であると、β相を十分確保できず、良好な熱間加工性、および延性を得ることができない。このため、(iii)式右辺値は1.00以上とする。(iii)式右辺値は、1.50以上とするのが好ましく、2.50以上とするのがより好ましい。
1.00≦2×Fe+5×Cr...(iii)
If the right-hand side value of formula (iii) is less than 1.00, sufficient β phase cannot be ensured, and good hot workability and ductility cannot be obtained. Therefore, the value on the right side of equation (iii) is set to 1.00 or more. The value on the right side of formula (iii) is preferably 1.50 or more, more preferably 2.50 or more.

なお、上記(i)~(iii)式中の各元素記号は、チタン合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。 Note that each element symbol in the above formulas (i) to (iii) represents the content (mass %) of each element contained in the titanium alloy, and is zero if it is not contained.

本発明の化学組成において、残部はTiおよび不純物である。ここで「不純物」とは、上記のO、N、C、H等の元素に加え、チタンを工業的に製造する際に、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。特に、原料にスクラップを使用する場合は、V、Sn、Zr、Mn、Mo、Cu等の元素が不純物として混入する場合がある。これらの元素については、各含有量が0.1%以下であり、かつ総含有量が0.3%以下であれば、不純物として許容される。 In the chemical composition of the present invention, the remainder is Ti and impurities. In addition to the above-mentioned elements such as O, N, C, and H, "impurities" refer to components that are mixed in when titanium is manufactured industrially due to raw materials such as scrap and various factors in the manufacturing process. It means what is permissible within a range that does not adversely affect the present invention. In particular, when scrap is used as a raw material, elements such as V, Sn, Zr, Mn, Mo, and Cu may be mixed in as impurities. These elements are allowed as impurities if each content is 0.1% or less and the total content is 0.3% or less.

2.金属組織
2-1.α相面積率
本発明に係るチタン合金丸棒の金属組織は、面積率で、85.0%以上のα相を有する。α相が、面積率で、85.0%未満であると、良好なヤング率を得ることができない。このため、α相は、面積率で85.0%以上とし、90.0%以上とするのが好ましい。一方、α相が過剰になる、すなわち、β相が少なすぎると、熱間加工性を確保することができない。このため、α相は、面積率で、99.0%以下とするのが好ましい。
2. Metal structure 2-1. α Phase Area Ratio The metal structure of the titanium alloy round bar according to the present invention has an α phase of 85.0% or more in terms of area ratio. If the area ratio of the α phase is less than 85.0%, a good Young's modulus cannot be obtained. Therefore, the area ratio of the α phase is 85.0% or more, preferably 90.0% or more. On the other hand, if the α phase is excessive, that is, if the β phase is too small, hot workability cannot be ensured. Therefore, it is preferable that the area ratio of the α phase is 99.0% or less.

なお、α相の面積率は、EBSD法を利用した結晶方位解析を行うことで測定することができる。具体的には、SEM(走査型電子顕微鏡)により、L断面(丸棒長手方向に平行な断面)の中央部を1000倍で観察し、測定領域を100μm×100μmの領域とし、測定ピッチを0.2μmとし、測定を行う。測定した結果に基づき、結晶方位解析を行い、α相とβ相とを同定する。上記測定を任意の3か所で行い、平均値算出し、α相の面積率とする。なお、結晶方位解析では、解析ソフトのOIM-analysisを用い、Phase-Mapから算出すればよい。 Note that the area ratio of the α phase can be measured by performing crystal orientation analysis using the EBSD method. Specifically, the central part of the L cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the round bar) was observed at 1000 times using an SEM (scanning electron microscope), the measurement area was set to 100 μm x 100 μm, and the measurement pitch was set to 0. .2 μm and perform the measurement. Based on the measured results, crystal orientation analysis is performed to identify the α phase and the β phase. The above measurement is performed at three arbitrary locations, the average value is calculated, and this is taken as the area ratio of the α phase. In addition, in the crystal orientation analysis, calculation may be made from Phase-Map using the analysis software OIM-analysis.

2-2.等軸化率
本発明に係るチタン合金丸棒は、強度、熱間加工性、および室温から温間の温度域での延性を確保するため、α相の等軸化率を規定する。チタン合金丸棒が加工等で変形される際、各結晶粒は、周囲の結晶粒と連続的に変形する必要がある。このため、等軸化されていない圧延組織のような細長い結晶粒が多いと、周囲の結晶粒と接する長さが長くなり、変形抵抗が大きくなると考えられる。この結果、延性が低下する。
2-2. Equiaxed Ratio In order to ensure strength, hot workability, and ductility in the temperature range from room temperature to warm temperature range, the titanium alloy round bar according to the present invention defines the equiaxed ratio of the α phase. When a titanium alloy round bar is deformed by processing or the like, each crystal grain needs to deform continuously with the surrounding crystal grains. For this reason, it is thought that if there are many elongated crystal grains such as those in a rolled structure that is not equiaxed, the length of contact with surrounding crystal grains becomes long, and the deformation resistance increases. This results in reduced ductility.

したがって、α相の等軸化率を70%以上とする。等軸化率とは、観察される全てのα相に対する等軸粒の割合のことをいい、結晶粒の形状に関し、等方性の度合いを示す指標である。また、等軸粒とは、アスペクト比、すなわち長軸長さ/短軸長さが、3.3以下であることをいう。 Therefore, the equiaxed ratio of the α phase is set to 70% or more. The equiaxed ratio refers to the ratio of equiaxed grains to all α phases observed, and is an index indicating the degree of isotropy regarding the shape of crystal grains. Further, equiaxed grains mean that the aspect ratio, that is, the length of the major axis/length of the minor axis, is 3.3 or less.

α相の等軸化率が70%未満であると、良好な熱間加工性および室温から温間の温度域での延性を確保することができない。また、所望する強度も得ることができない。このため、α相の等軸化率は70%以上とする。α相の等軸化率は80%以上とするのが好ましく、85%以上とするのが好ましい。 If the equiaxed ratio of the α phase is less than 70%, good hot workability and ductility in the temperature range from room temperature to warm cannot be ensured. Moreover, the desired strength cannot be obtained. Therefore, the equiaxed ratio of the α phase is set to 70% or more. The equiaxed ratio of the α phase is preferably 80% or more, and preferably 85% or more.

なお、等軸化率については、以下の手順で観察を行う。具体的には、チタン合金丸棒のC断面(長手方向に垂直な断面)の中心部が観察面となるように、組織観察を行う。観察倍率は200~300倍とし、光学顕微鏡またはSEMを用いる。この組織観察により、アスペクト比が3.3以下となる結晶粒の面積を測定し、全体のα相の面積で除し、百分率で表記し、等軸化率とする。アスペクト比は、結晶粒を楕円相当として、長軸および短軸を算出すればよい。 Note that the equiaxedization rate is observed using the following procedure. Specifically, the structure is observed such that the center of the C cross section (a cross section perpendicular to the longitudinal direction) of the titanium alloy round bar serves as the observation surface. The observation magnification is 200 to 300 times, and an optical microscope or SEM is used. Through this microstructure observation, the area of crystal grains with an aspect ratio of 3.3 or less is measured, divided by the area of the entire α phase, expressed as a percentage, and taken as the equiaxed ratio. The aspect ratio may be calculated by assuming that the crystal grain is equivalent to an ellipse and calculating the long axis and short axis.

2-3.チタン合金丸棒長手方向のα相結晶粒の配向
α相の結晶構造は、図1に示すようなhcp構造(六方最密充填構造)である。α相においては、hcp格子の底面に垂直な方向(以下、単に「c軸方向」ともいう。)が、ヤング率が高い方向となる。通常、加工等を考慮し、コンロッドに用いられる丸棒では、長手方向のヤング率が重要になる。このため、合金丸棒の長手方向と、α相のhcp格子のc軸方向とが極力平行になるのが望ましい。すなわち、図2に示すように、チタン合金丸棒の長手方向と、α相の結晶格子のc軸方向とのなす角をθとした場合に、θが0°になるのが最も望ましい。
2-3. Orientation of α-phase crystal grains in the longitudinal direction of the titanium alloy round rod The crystal structure of the α-phase is an hcp structure (hexagonal close-packed structure) as shown in FIG. In the α phase, the direction perpendicular to the bottom surface of the hcp lattice (hereinafter also simply referred to as the "c-axis direction") is the direction in which the Young's modulus is high. Normally, in consideration of processing and other factors, Young's modulus in the longitudinal direction is important for round bars used for connecting rods. For this reason, it is desirable that the longitudinal direction of the alloy round rod and the c-axis direction of the hcp lattice of the α phase be as parallel as possible. That is, as shown in FIG. 2, when θ is the angle between the longitudinal direction of the titanium alloy round bar and the c-axis direction of the α-phase crystal lattice, it is most desirable that θ be 0°.

そして、本発明に係るチタン合金丸棒では、測定される全てのα相結晶粒に対し、θが0°以上45°以下であるα相結晶粒の割合(以下、単に「c軸配向α相率」と記載する。)が、15.0%以上とする。c軸配向α相率は、17.5%以上とするのが好ましく、20.0%以上とするのが好ましい。なお、c軸配向α相率の上限は特に設けない。 In the titanium alloy round bar according to the present invention, the proportion of α-phase crystal grains with θ of 0° or more and 45° or less (hereinafter simply referred to as “c-axis oriented α-phase ) shall be 15.0% or more. The c-axis orientation α phase ratio is preferably 17.5% or more, and preferably 20.0% or more. Note that there is no particular upper limit to the c-axis orientation α phase ratio.

c軸配向α相率は、EBSD法を利用した結晶方位解析を行うことで測定することができる。具体的には、SEM(走査型電子顕微鏡)により、L断面(丸棒長手方向に平行な断面)の中央部を100倍で観察し、測定領域を1000μm×1000μmの領域とし、測定ピッチを2μmとし、測定を行う。測定した結果に基づき、結晶方位解析を行い、α相を同定する。上記測定を任意の3か所で行い、θが0°以上45°以下であるα相結晶粒を抽出し、測定される全α相結晶粒に対する割合(%)を算出する。なお、結晶方位解析では、解析ソフトのOIM-analysisを用いればよい。 The c-axis orientation α phase ratio can be measured by performing crystal orientation analysis using the EBSD method. Specifically, the central part of the L cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the round bar) was observed at 100 times using an SEM (scanning electron microscope), and the measurement area was set to 1000 μm x 1000 μm, and the measurement pitch was 2 μm. and take measurements. Based on the measured results, crystal orientation analysis is performed to identify the α phase. The above measurement is performed at three arbitrary locations, α-phase crystal grains with θ of 0° or more and 45° or less are extracted, and the ratio (%) to all α-phase crystal grains to be measured is calculated. Note that in the crystal orientation analysis, analysis software OIM-analysis may be used.

3.目標とする特性値
本発明に係るチタン合金丸棒においては、長手方向のヤング率が115GPa以上である場合をヤング率が良好であると評価する。また、引張強さが950MPa以上である場合を引張強さが良好であると評価し、破断伸びが15%以上である場合を、延性が良好であると評価する。さらに、熱間加工性については、酸化増量を評価指標とし、酸化増量が10.0mg/cm以下である場合を熱間加工性が良好であると評価する。なお、本発明に係るチタン合金丸棒においては、良好な比強度を得る上で、低密度であるという効果も得ることができる。そして、密度が4.40g/cm以下である場合を、良好な値として評価する。
3. Targeted Characteristic Values In the titanium alloy round bar according to the present invention, a case where the Young's modulus in the longitudinal direction is 115 GPa or more is evaluated as having a good Young's modulus. Furthermore, when the tensile strength is 950 MPa or more, the tensile strength is evaluated to be good, and when the elongation at break is 15% or more, the ductility is evaluated to be good. Furthermore, regarding hot workability, oxidation weight gain is used as an evaluation index, and when the oxidation weight gain is 10.0 mg/cm 2 or less, hot workability is evaluated as good. In addition, in the titanium alloy round bar according to the present invention, in addition to obtaining good specific strength, it is also possible to obtain the effect of low density. A case where the density is 4.40 g/cm 3 or less is evaluated as a good value.

4.製造方法
本発明に係るチタン合金丸棒およびコネクティングロッドの好ましい製造方法について説明する。本発明に係るチタン合金丸棒は、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。
4. Manufacturing Method A preferred method for manufacturing the titanium alloy round bar and connecting rod according to the present invention will be described. Regardless of the manufacturing method, the titanium alloy round bar according to the present invention can obtain the effects as long as it has the above-mentioned configuration. However, for example, it cannot be stably manufactured by the following manufacturing method. can.

4-1.鋳塊製造工程
所定の化学組成の鋳塊を電子ビーム溶解、真空アーク溶解、プラズマアーク溶解などの方法で製造するのが好ましい。鋳塊のサイズは特に制限しない。しかしながら、真空アーク溶解では鋳塊が大きくなると偏析が著しくなるため、真空アーク溶解の場合は小さい鋳塊の方が好ましい。また、FeおよびCrを含有させる場合は、これらの元素が偏析しやすいため、電子ビーム溶解を用い、小さな鋳塊を製造するのが好ましい。
4-1. Ingot manufacturing process It is preferable to manufacture an ingot with a predetermined chemical composition by a method such as electron beam melting, vacuum arc melting, plasma arc melting, or the like. The size of the ingot is not particularly limited. However, in vacuum arc melting, as the ingot becomes larger, segregation becomes more pronounced, so in the case of vacuum arc melting, smaller ingots are preferable. Furthermore, when Fe and Cr are contained, it is preferable to use electron beam melting to produce a small ingot because these elements tend to segregate.

4-2.分塊工程
得られた鋳塊は、凝固欠陥を含む凝固組織である。凝固組織は、熱間加工性を低下させるため、好ましくない。このため、必要に応じて、得られた鋳塊を分塊してもよい。分塊は、鍛造、圧延いずれで行ってもよい。
4-2. Blossoming process The obtained ingot has a solidified structure including solidification defects. A solidified structure is undesirable because it reduces hot workability. Therefore, the obtained ingot may be subjected to blooming, if necessary. The blooming may be performed by forging or rolling.

分塊工程においては、加熱温度はβ変態点(℃)以上1150℃以下とするのが好ましい。加熱温度がβ変態点未満であると、十分に凝固組織を解消することができない。このため、加熱温度は、β変態点以上とするのが好ましく、β変態点+50℃以上とするのがより好ましい。なお、加工途中にβ変態点を下回ってもよい。また、再加熱する場合はβ変態点以上に加熱するのが好ましい。一方、加熱温度が1150℃を超えると、鋳塊が著しく酸化する。このため、加熱温度は1150℃以下とするのが好ましい。 In the blooming step, the heating temperature is preferably higher than the β transformation point (°C) and lower than 1150°C. If the heating temperature is below the β-transus point, the solidified structure cannot be sufficiently eliminated. Therefore, the heating temperature is preferably at least the β transformation point, more preferably at least 50° C. above the β transformation point. Note that the β transformation point may be lowered during processing. Moreover, when reheating, it is preferable to heat to the β transformation point or higher. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1150°C, the ingot is significantly oxidized. For this reason, the heating temperature is preferably 1150°C or less.

分塊工程において、総断面減少率が20%以上の加工、すなわち粗鍛造を行うのが好ましい。総断面減少率が20%未満であると、十分、鋳造組織を解消することができないからである。 In the blooming process, it is preferable to perform processing with a total cross-sectional reduction rate of 20% or more, that is, rough forging. This is because if the total cross-sectional reduction rate is less than 20%, the cast structure cannot be sufficiently eliminated.

4-3.β溶体化・加工工程
続いて、β変態点以上に再度加熱し、β単相域で断面減少率が5~30%の加工を加え、その後、急冷を行う工程(以下、単に「β溶体化・加工工程」と記載する。)をするのが好ましい。β変態点以下においては、β相からα相への変態が生じる。このため、β単相域で加熱、加工した後の冷却において、当該変態が生じることになる。
4-3. β solution processing/processing process Next, heating is performed again to above the β transformation point, processing is performed to reduce the area reduction rate from 5 to 30% in the β single phase region, and then rapid cooling is carried out (hereinafter simply referred to as "β solution processing").・It is preferable to do the following. Below the β transformation point, transformation from β phase to α phase occurs. Therefore, the transformation occurs during cooling after heating and processing in the β single phase region.

この変態により形成するα相が、変態前のβ相の粒界に沿って形成する場合は、熱間加工性が低下する。このような粒界周辺でのα相の析出は、合金元素が増えるほど、顕著に生じるが、チタン合金丸棒の等軸化を阻害し、強度、延性等を低下させる場合がある。したがって、変態により形成するα相は、変態前のβ相の粒内に形成するのが好ましい。 If the α phase formed by this transformation is formed along the grain boundaries of the β phase before transformation, hot workability will be reduced. Such precipitation of α phase around grain boundaries occurs more significantly as the alloying element increases, but it may inhibit equiaxedization of the titanium alloy round bar and reduce strength, ductility, etc. Therefore, the α phase formed by transformation is preferably formed within the grains of the β phase before transformation.

変態の際、α相を粒内に形成させるためには、粒内で析出核となるひずみを導入し、粒界周辺での析出を抑制するのが好ましい。このため、断面減少率が5%以上の加工を加えるのが好ましい。一方、過剰にひずみを導入すると、粒内での析出核としては機能せず、再結晶の駆動力として組織内に蓄積される。このため、断面減少率が30%以下の加工を加えるのが好ましい。 In order to form the α phase within the grains during transformation, it is preferable to introduce strain that becomes a precipitation nucleus within the grains and to suppress precipitation around the grain boundaries. For this reason, it is preferable to perform processing such that the area reduction rate is 5% or more. On the other hand, if excessive strain is introduced, the strain will not function as precipitation nuclei within the grains, but will accumulate within the structure as a driving force for recrystallization. For this reason, it is preferable to perform processing such that the area reduction rate is 30% or less.

また、加熱および加工後に、β相単域から急冷するのが好ましい。急冷は、加工後の断面積が100cm(10000mm)以下となるような形状で、水冷または強制空冷で行うのが好ましい。断面積が100cm超となるような形状で、水冷または強制空冷より冷却速度が低い冷却方法を用いた場合では、十分速い冷却速度で急冷を行うことができないからである。 Further, after heating and processing, it is preferable to rapidly cool the β phase alone. The quenching is preferably carried out by water cooling or forced air cooling in such a shape that the cross-sectional area after processing is 100 cm 2 (10000 mm 2 ) or less. This is because if the shape has a cross-sectional area of more than 100 cm 2 and a cooling method with a lower cooling rate than water cooling or forced air cooling is used, rapid cooling cannot be performed at a sufficiently high cooling rate.

なお、分塊工程における加工と、溶体化・加工工程における加工を一緒に行ってもよい。この場合、分解工程および溶体化・加工の一連の工程を通し、β変態点以上で行い、総断面減少率が25~50%の加工を行った後、上記急冷を行うことになる。 Note that processing in the blooming step and processing in the solution treatment/processing step may be performed together. In this case, the rapid cooling described above is performed after a series of decomposition steps, solution treatment, and processing are carried out at a temperature above the β transformation point, and the processing is carried out at a total area reduction rate of 25 to 50%.

4-4.仕上圧延工程
続いて、仕上圧延を行う。仕上圧延では、加熱温度をβ変態点未満とし、断面減少率を85%以上で圧延するのが好ましい。仕上圧延における加熱温度がβ変態点以上であると、変態が生じ、金属組織を等軸化がすることができない。このため、仕上圧延における加熱温度は、β変態点未満とするのが好ましい。仕上圧延における加熱温度は、β変態点-20℃とするのがより好ましく、β変態点-30℃とするのがさらに好ましい。また、仕上圧延の断面減少率が85%未満である場合も同様に、金属組織を等軸化がすることができない。このため、仕上圧延の断面減少率が85%以上とするのが好ましい。ここで、断面減少率は仕上圧延工程開始時の断面積を基準にしたものである。
4-4. Finish rolling process Next, finish rolling is performed. In finish rolling, it is preferable to set the heating temperature to less than the β-transus point and roll with a reduction in area of 85% or more. If the heating temperature in finish rolling is higher than the β transformation point, transformation occurs and the metal structure cannot be made equiaxed. For this reason, it is preferable that the heating temperature in finish rolling be less than the β transformation point. The heating temperature in finish rolling is more preferably -20°C, β transformation point, and even more preferably -30°C, β transformation point. Similarly, when the area reduction rate in finish rolling is less than 85%, the metal structure cannot be made equiaxed. For this reason, it is preferable that the area reduction rate in finish rolling is 85% or more. Here, the area reduction rate is based on the cross-sectional area at the start of the finish rolling process.

4-5.熱処理工程
仕上圧延後に、機械的特性を調整するために、必要に応じて、熱処理を行ってもよい。ここで、熱処理温度は、β変態点-50℃以下で行うのが好ましい。熱処理温度がβ変態点-50℃を超えると、得られた等軸組織を維持することができず、等軸α粒の割合が減少する。
4-5. Heat Treatment Step After finish rolling, heat treatment may be performed as necessary to adjust mechanical properties. Here, the heat treatment temperature is preferably below the β transformation point -50°C. If the heat treatment temperature exceeds the β transformation point -50°C, the obtained equiaxed structure cannot be maintained and the proportion of equiaxed α grains decreases.

4-6.脱スケール工程
表面性状を良好にする必要があるためには、必要に応じて、脱スケールを行ってもよい。脱スケールは、機械研磨、ショットブラスト、酸洗等、特に制限されない。
4-6. Descaling Step If necessary, descaling may be performed to improve the surface quality. Descaling may be performed by mechanical polishing, shot blasting, pickling, etc., but is not particularly limited.

4-7.コネクティングロッドへの製造
得られたチタン合金丸棒について、熱間型鍛造、打ち抜き、切削加工等を行い、コネクティングロッドの形状にするのが好ましい。必要に応じて、脱スケール、表面処理等を施してもよい。
4-7. Manufacture into Connecting Rod The obtained titanium alloy round bar is preferably subjected to hot die forging, punching, cutting, etc. to form a connecting rod shape. If necessary, descaling, surface treatment, etc. may be performed.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

表1に記載の化学組成を有するチタン合金丸棒を製造した。化学組成については、金属元素は、ICP分析により、Oは不活性ガス溶融赤外線吸収法、Nは不活性ガス溶融熱伝導度法、Cは高周波燃焼赤外線吸収法により測定した。分析試料は、丸棒中心から径の1/2の位置までの範囲から採取した。ここで、所定の化学組成を有する鋳塊(直径120~140mm)を表2に記載した条件で、丸棒を製造した。得られた丸棒は、直径25~38mmであった。 A titanium alloy round bar having the chemical composition shown in Table 1 was manufactured. Regarding the chemical composition, metal elements were measured by ICP analysis, O by inert gas melt infrared absorption method, N by inert gas melt thermal conductivity method, and C by high frequency combustion infrared absorption method. The analysis sample was taken from a range from the center of the round bar to a position 1/2 of the diameter. Here, a round bar was manufactured using an ingot (diameter 120 to 140 mm) having a predetermined chemical composition under the conditions listed in Table 2. The resulting round bar had a diameter of 25 to 38 mm.

Figure 0007372532000001
Figure 0007372532000001

Figure 0007372532000002
Figure 0007372532000002

得られたチタン合金丸棒について、以下の値を測定または算出した。 The following values were measured or calculated for the obtained titanium alloy round bar.

(α相面積率)
α相の面積率は、EBSD法を利用した結晶方位解析を行った。具体的には、SEM(日本電子社製JSM-6500F)により、L断面(丸棒長手方向に平行な断面)の中央部を1000倍で観察し、測定領域を100μm×100μmの領域とし、測定ピッチを0.2μmとし、測定した。測定した結果に基づき、結晶方位解析を行い、α相とβ相とを同定した。上記測定を任意の3か所で行い、平均値を算出し、α相の面積率とした。なお、結晶方位解析では、解析ソフトのOIM-analysisを用い、Phase-Mapから算出した。
(α phase area ratio)
The area ratio of the α phase was determined by crystal orientation analysis using the EBSD method. Specifically, the central part of the L cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the round bar) was observed at 1000 times using a SEM (JSM-6500F manufactured by JEOL Ltd.), and the measurement area was set as an area of 100 μm x 100 μm. The pitch was set to 0.2 μm and measurements were taken. Based on the measured results, crystal orientation analysis was performed and α phase and β phase were identified. The above measurements were performed at three arbitrary locations, and the average value was calculated, which was taken as the area ratio of the α phase. In the crystal orientation analysis, calculations were made from Phase-Map using analysis software OIM-analysis.

(等軸化率)
等軸化率については、以下の手順で観察を行った。具体的には、チタン合金丸棒のC断面(長手方向に垂直な断面)の中心部が観察面となるように、組織観察を行った。観察倍率は200~300倍とし、測定機器はNikon社製ECLIPSE LV150Nを用いた。この組織観察により、アスペクト比が3.3以下となる結晶粒の面積を測定し、全体の面積で除し、百分率で表記し、等軸化率とした。
(Equiaxed rate)
The equiaxed ratio was observed using the following procedure. Specifically, the structure was observed so that the center of the C cross section (cross section perpendicular to the longitudinal direction) of the titanium alloy round bar was the observation surface. The observation magnification was 200 to 300 times, and the measuring device used was ECLIPSE LV150N manufactured by Nikon. Through this microstructure observation, the area of crystal grains with an aspect ratio of 3.3 or less was measured, divided by the total area, expressed as a percentage, and defined as the equiaxed ratio.

(c軸配向α相率)
c軸配向α相率は、EBSD法を利用した結晶方位解析を行うことで測定した。具体的には、SEM(走査型電子顕微鏡)により、L断面(丸棒長手方向に平行な断面)の中央部を100倍で観察し、測定領域を1000μm×1000μmの領域とし、測定ピッチを2μmとし、測定を行った。測定した結果に基づき、結晶方位解析を行い、α相を同定した。上記測定を任意の3か所で行い、θが0°以上45°以下であるα相結晶粒を抽出し、測定される全α相に対する割合(%)を算出した。なお、結晶方位解析では、解析ソフトのOIM-analysisを用い、測定機器は、日本電子社製JSM-6500Fを用いた。
(c-axis orientation α phase ratio)
The c-axis orientation α phase ratio was measured by performing crystal orientation analysis using the EBSD method. Specifically, the central part of the L cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the round bar) was observed at 100 times using an SEM (scanning electron microscope), and the measurement area was set to 1000 μm x 1000 μm, and the measurement pitch was 2 μm. Then, measurements were taken. Based on the measured results, crystal orientation analysis was performed and the α phase was identified. The above measurements were performed at three arbitrary locations, α phase crystal grains with θ of 0° or more and 45° or less were extracted, and the proportion (%) to the total α phase measured was calculated. In the crystal orientation analysis, the analysis software OIM-analysis was used, and the measuring instrument was JSM-6500F manufactured by JEOL.

(引張強さおよび破断伸び)
得られたチタン合金丸棒について、引張試験を行い、引張強さ、破断伸びを算出した。引張試験では、引張試験速度を1mm/minとし、試験片が破断に至るまで実施した。破断伸びは突合せ法により、算出した。引張試験片は、ASTM E8 サブサイズ引張試験片(平行部φ6.25mm、平行部長さ28mm、標点間距離25mm)を用い、試験片表面は、#400研磨仕上以上の平滑表面とした。
(Tensile strength and elongation at break)
A tensile test was conducted on the obtained titanium alloy round bar, and the tensile strength and elongation at break were calculated. The tensile test was conducted at a tensile test speed of 1 mm/min until the test piece broke. The elongation at break was calculated by the butt method. The tensile test piece used was an ASTM E8 sub-size tensile test piece (parallel part φ6.25 mm, parallel part length 28 mm, distance between gauges 25 mm), and the test piece surface was smooth with a #400 polishing finish or higher.

(ヤング率および密度)
ヤング率は、共振法を用い、測定を行った。なお、試験片形状は、60mm×10mm×3mmとし、試験片の表面は#600仕上とした。径中央から採取した。15mm×15mm×20mmの試験片を用いてN≧3(Nは試験片の数)とし、試験片寸法および質量から密度を算出し、その平均値を密度の値とした。
(Young's modulus and density)
Young's modulus was measured using a resonance method. The shape of the test piece was 60 mm x 10 mm x 3 mm, and the surface of the test piece was finished with #600. It was taken from the center of the diameter. Using test pieces of 15 mm x 15 mm x 20 mm, N≧3 (N is the number of test pieces), density was calculated from the test piece dimensions and mass, and the average value was taken as the density value.

(酸化増量)
800℃で100h保持し、保持前後の質量変化を表面積で除した値を酸化増量として測定した。試験片は、5mm×20mm×40mmの大きさの試験片を用い、表面は#600研磨仕上とした。この際、上記温度における保持の間で、剥離したスケールについても質量変化分に含めた。以下、結果をまとめて表3に示す。
(oxidation increase)
The sample was held at 800° C. for 100 hours, and the value obtained by dividing the change in mass before and after the holding by the surface area was measured as the oxidation weight gain. A test piece with a size of 5 mm x 20 mm x 40 mm was used, and the surface was polished to #600. At this time, the scale that was peeled off during the holding at the above temperature was also included in the mass change. The results are summarized in Table 3 below.

Figure 0007372532000003
Figure 0007372532000003

本発明の規定を満足する、No.1、2、5、6、9、11、13、19、20、25、28~31、34および35は、良好な特性を示した。その一方、本発明の規定を満足しない例は、各特性値の少なくとも一つが劣る結果となった。 No. 1, which satisfies the provisions of the present invention. Nos. 1, 2, 5, 6, 9, 11, 13, 19, 20, 25, 28-31, 34 and 35 showed good characteristics. On the other hand, examples that did not satisfy the provisions of the present invention had poor results in at least one of each characteristic value.

No.3は、Al含有量が本発明で規定する含有量を満足せず、c軸配α相率が低下し、長手方向のヤング率が低下した。また、密度の値も大きくなった。No.4は、Al含有量が本発明で規定する含有量を満足せず、等軸化率が低下し、延性(破断伸び)が低下した。No.7は、Fe含有量が本発明で規定する含有量を満足せず、c軸配向α相率が低下し、長手方向のヤング率が低下した。 No. In No. 3, the Al content did not satisfy the content specified by the present invention, the c-axis α phase ratio decreased, and the Young's modulus in the longitudinal direction decreased. In addition, the density value also increased. No. In No. 4, the Al content did not satisfy the content specified by the present invention, the equiaxed ratio decreased, and the ductility (elongation at break) decreased. No. In No. 7, the Fe content did not satisfy the content specified by the present invention, the c-axis orientation α phase ratio decreased, and the Young's modulus in the longitudinal direction decreased.

No.8は、化学組成が(iii)式を満足せず、破断伸びが低下した。No.10は、Si含有量が本発明で規定する含有量を満足せず、破断伸びが低下した。No.12は、Cr含有量が本発明で規定する含有量を満足せず、α相面積率が低下し、長手方向のヤング率が低下した。 No. In No. 8, the chemical composition did not satisfy formula (iii), and the elongation at break was decreased. No. In No. 10, the Si content did not satisfy the content specified by the present invention, and the elongation at break was decreased. No. In No. 12, the Cr content did not satisfy the content defined by the present invention, the α phase area ratio decreased, and the Young's modulus in the longitudinal direction decreased.

No.14~17は、O、N、C、Hのいずれかの元素が本発明で規定する含有量を満足せず、破断伸びが低下した。No.18は、化学組成が(i)式の規定を満足せず、破断伸びが低下した。No.21は、化学組成が(ii)式の規定を満足せず、酸化増量が増加した。No.32は、化学組成が、Al含有量および(ii)式の規定を満足しなかった。このため、c軸配向α相率の規定を満足せず、引張強さ、および長手方向のヤング率が低下し、さらに、密度および酸化増量も高くなった。No.33は、化学組成が、Al含有量、(ii)式、および(iii)式の規定を満足しなかった。このため、c軸配向α相率の規定を満足せず、長手方向のヤング率が低下し、密度および酸化増量も高い値となった。 No. In samples Nos. 14 to 17, the content of any one of the elements O, N, C, and H did not satisfy the content specified by the present invention, and the elongation at break decreased. No. In No. 18, the chemical composition did not satisfy the formula (i), and the elongation at break was decreased. No. In No. 21, the chemical composition did not satisfy the requirements of formula (ii), and the weight gain by oxidation increased. No. No. 32 had a chemical composition that did not satisfy the Al content and the formula (ii). For this reason, the regulation of the c-axis orientation α phase ratio was not satisfied, the tensile strength and Young's modulus in the longitudinal direction were reduced, and the density and oxidation weight gain were also increased. No. No. 33 had a chemical composition that did not satisfy the specifications of Al content, formula (ii), and formula (iii). For this reason, the regulation of the c-axis orientation α phase ratio was not satisfied, the Young's modulus in the longitudinal direction was reduced, and the density and oxidation weight gain were also high.

No.22は、β溶体化・加工工程を実施しなかったため、等軸化率が低下し、破断伸びが低下した。No.23は、β溶体化温度がβ変態点より低かったため、等軸化率が低下し、破断伸びが低下した。No.24は、β溶体化・加工後の冷却速度が遅かったため、等軸化率が低下し、破断伸びが低下した。No.26は仕上圧延の加熱温度がβ変態点以上であったため、等軸化率が低下し、破断伸びが低下した。No.27は、熱処理工程の熱処理温度がβ変態点より高かったため、等軸化率が低下し、破断伸びが低下した。 No. In No. 22, the β-solution treatment/processing step was not performed, so the equiaxedization rate decreased and the elongation at break decreased. No. In No. 23, the β solution temperature was lower than the β transformation point, so the equiaxedization rate decreased and the elongation at break decreased. No. In No. 24, the cooling rate after β-solution treatment and processing was slow, so the equiaxedization rate decreased and the elongation at break decreased. No. In No. 26, the heating temperature during finish rolling was higher than the β transformation point, so the equiaxedization rate decreased and the elongation at break decreased. No. In No. 27, the heat treatment temperature in the heat treatment step was higher than the β transformation point, so the equiaxedization rate decreased and the elongation at break decreased.

Claims (2)

一方向に延びたチタン合金丸棒であって、
化学組成が、質量%で、
Al:7.0~9.0%、
O:0.20%以下、
N:0.010%以下、
C:0.010%以下、
H:0.013%以下、
Nb:0~2.00%、
Si:0~0.30%、
Fe:0~2.00%、
Cr:0~2.00%、
残部:Tiおよび不純物であり、
下記(i)~(iii)式を満足し、
金属組織において、面積率で
85.0%以上99.0%以下のα相を有し、
結晶粒を楕円相当としたときの長軸長さ/短軸長さである、アスペクト比が、3.3以下である場合を等軸粒とし、観察される全てのα相に対する等軸粒の割合を等軸化率とした場合に、α相結晶粒の等軸化率が70%以上であり、
前記チタン合金丸棒の長手方向と、α相結晶格子のc軸方向とのなす角をθとした場合に、測定される全てのα相結晶粒に対して、θが0°以上45°以下であるα相結晶粒の割合が、15.0%以上であるチタン合金丸棒。
Al+10×O≦10.5 ・・・(i)
0.50≦Nb+10×Si ・・・(ii)
1.00≦2×Fe+5×Cr ・・・(iii)
但し、上記式中の各元素記号は、チタン合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を
表し、含有されない場合はゼロとする。
A titanium alloy round bar extending in one direction,
The chemical composition is in mass%,
Al: 7.0-9.0%,
O: 0.20% or less,
N: 0.010% or less,
C: 0.010% or less,
H: 0.013% or less,
Nb: 0 to 2.00%,
Si: 0 to 0.30%,
Fe: 0-2.00%,
Cr: 0-2.00%,
The remainder: Ti and impurities,
The following formulas (i) to (iii) are satisfied,
In the metallographic structure, the area ratio is
having an α phase of 85.0% or more and 99.0% or less ,
If the aspect ratio (major axis length/minor axis length) of a crystal grain is equivalent to an ellipse is 3.3 or less, it is considered an equiaxed grain. When the ratio is taken as the equiaxed rate, the equiaxed rate of α phase crystal grains is 70% or more,
When θ is the angle between the longitudinal direction of the titanium alloy round rod and the c-axis direction of the α-phase crystal lattice, θ is 0° or more and 45° or less for all α-phase crystal grains to be measured. A titanium alloy round bar in which the proportion of α-phase crystal grains is 15.0% or more.
Al+10×O≦10.5...(i)
0.50≦Nb+10×Si...(ii)
1.00≦2×Fe+5×Cr...(iii)
However, each element symbol in the above formula represents the content (mass %) of each element contained in the titanium alloy, and is zero if it is not contained.
請求項1に記載のチタン合金丸棒を用いたコネクティングロッド。 A connecting rod using the titanium alloy round bar according to claim 1.
JP2019192238A 2019-10-21 2019-10-21 Titanium alloy round rod and connecting rod Active JP7372532B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019192238A JP7372532B2 (en) 2019-10-21 2019-10-21 Titanium alloy round rod and connecting rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019192238A JP7372532B2 (en) 2019-10-21 2019-10-21 Titanium alloy round rod and connecting rod

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021066925A JP2021066925A (en) 2021-04-30
JP7372532B2 true JP7372532B2 (en) 2023-11-01

Family

ID=75638222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019192238A Active JP7372532B2 (en) 2019-10-21 2019-10-21 Titanium alloy round rod and connecting rod

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7372532B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010275606A (en) 2009-05-29 2010-12-09 Daido Steel Co Ltd Titanium alloy
WO2011068247A1 (en) 2009-12-02 2011-06-09 新日本製鐵株式会社 α+β TITANIUM ALLOY PART AND METHOD OF MANUFACTURING SAME
JP2019157250A (en) 2018-03-16 2019-09-19 日本製鉄株式会社 Titanium alloy sheet and golf club head

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010275606A (en) 2009-05-29 2010-12-09 Daido Steel Co Ltd Titanium alloy
WO2011068247A1 (en) 2009-12-02 2011-06-09 新日本製鐵株式会社 α+β TITANIUM ALLOY PART AND METHOD OF MANUFACTURING SAME
JP2019157250A (en) 2018-03-16 2019-09-19 日本製鉄株式会社 Titanium alloy sheet and golf club head

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021066925A (en) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101501295B1 (en) High-strength aluminum-base alloy products and process for production thereof
JP6090725B2 (en) Method for manufacturing plastic processed product made of aluminum alloy
JP6273158B2 (en) Aluminum alloy plate for structural materials
JP5335056B2 (en) Aluminum alloy wire for bolt, bolt and method for producing the same
JP5276341B2 (en) Aluminum alloy material for high pressure gas containers with excellent hydrogen embrittlement resistance
JP2017155251A (en) Aluminum alloy forging material excellent in strength and ductility and manufacturing method therefor
JP7448776B2 (en) Titanium alloy thin plate and method for producing titanium alloy thin plate
KR101643838B1 (en) Resource-saving titanium alloy member having excellent strength and toughness, and method for manufacturing same
WO2016204043A1 (en) High strength aluminum alloy hot-forged material
JP2012097321A (en) High-strength aluminum alloy forged product excellent in stress corrosion cracking resistance and forging method for the same
JP7119840B2 (en) α+β type titanium alloy extruded shape
JP2021130861A (en) PRODUCTION METHOD OF α+β TYPE TITANIUM ALLOY BAR MATERIAL
JP7448777B2 (en) Production method of α+β type titanium alloy bar and α+β type titanium alloy bar
JP2022511276A (en) High-strength fastener material made of forged titanium alloy and its manufacturing method
JP7144840B2 (en) Titanium alloy, method for producing the same, and engine parts using the same
JP2019157250A (en) Titanium alloy sheet and golf club head
JP7077477B2 (en) Ferritic stainless steel rod-shaped steel
JP7372532B2 (en) Titanium alloy round rod and connecting rod
WO2019155553A1 (en) Titanium alloy material
JP7180782B2 (en) Titanium alloy plate and automobile exhaust system parts
TWI701343B (en) Titanium alloy plate and golf club head
JP5421873B2 (en) High strength α + β type titanium alloy plate excellent in strength anisotropy and method for producing high strength α + β type titanium alloy plate
JP6536317B2 (en) α + β-type titanium alloy sheet and method of manufacturing the same
JP7303434B2 (en) Titanium alloy plates and automotive exhaust system parts
JP7459496B2 (en) Manufacturing method for aluminum alloy forgings

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230904

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230919

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231002

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7372532

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151