JPH01284448A - Ｔｉ合金の制御鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、Ｔｉ合金からなる被鍛造材を鍛造するに際
し、前記被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複数方
向から金敷により同時に圧下して゛当該被鍛造材をスェ
ージングにより鍛伸（ｍ径孔、テーバ化等）し、当該Ｔ
ｉ合金からなる被鍛造材の性質を向上させるのに利用さ
れるＴｉ合金の制御鍛造方法に関するものである。 〔従来の技術〕 Ｔｉ合金は、軽量（比重４．５〜４．６）かつ高強度（
３５〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ’）であって、＊食性にも優
れているという特長を有していることから、宇宙航空機
器や化学工業装置をはじめとして多岐にわたって使用さ
れている。 このＴ１合金には、ＡＭ、Ｓｎなどのα安定型元素と、
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ　、Ｖ、Ｍｏ。 Ｎｂ、Ｔａなどのβ安定型元素とを適宜添加することに
よって、α型Ｔｉ合金、β型Ｔｉ合金およびα＋β型Ｔ
ｉ合金がある。 これらのうち、α型Ｔｉ合金は常にβ→α変態が完了し
ているため変態温度以下の高温では安定であり、また、
α＋β型Ｔｉ合金にみられるようなω脆性のおそれがな
く安定したものである。また、β型ＴＩ合金は、加工性
に富んでいるため二次加工が容易であるが、β領域を常
温まで広げるにはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏなどのβ安定型
元素をかなり多量に添加する必要があるため、比重が大
きくなり、Ｔ１合金の軽量であるという特徴が失われる
おそれがある。さらに、α＋β型Ｔｉ合金は、α安定型
元素としてＡ文を数％加えてチタンの固溶強化をはかり
、さらに第３元素としてβ安定型元素を加えてβ基地の
固溶強化をはかるとともに屯ヨβ変態を調節して熱処理
性を付与したものであり、とくに、Ｔｉ−６Ａ又−４Ｖ
系Ｔｉ合金は製造の際の加工性が良好であるため、各種
の形状会寸法に成形しやすく、加工歩留りも良好である
と共に溶接性も良好であり、強度も大きいため展伸材、
′Ｗｉ造材として多く使用されている。 このようなＴｌ−６Ａ１−４Ｖ系に代表されるα＋β型
Ｔｉ合金からなる被鍛造材の鍛造を行うに際しては、固
定の下部金敷と昇降可能にした」二部ポンチとを備えた
鍛造でレスを用い、前記Ｔｉ合金からなる被鍛造材（イ
ンゴット）峙約１１５０℃テノβ分塊瞬約９５０’（、
ｃ’（７）　Ｃａ＋β）分塊時的１０１０°Ｃでのβ焼
鈍瞬約９５０　”０での（α＋β）加工時的９５０”Ｃ
での（α＋β）焼鈍時的９５０°０での（α＋β）仕上
げ、の工程を経るようにしていた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような例えばＴ　ｔ　−６Ａ文−４
Ｖ系α＋β型Ｔｉ合金からなる被鍛造材の鍛造を行うに
際しては、上述したごとくインゴットの分塊から仕、Ｅ
げまでの間で少なくとも６ヒートを要する工程となって
いたため、工程が煩雑であると共に分塊かも仕上げまで
にかなりの時間を要し、さらには、熱エネルギーをも多
く必要とし、コスト高につきやすいものになっていると
いう課題を有していた。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題にがんがみてなされた
もので、Ｔ１合金からなる被鍛造材のインゴット段階で
の分塊から仕上げまでの間での必要ヒート回数を低減し
、前記分塊から仕上げまでの工程を短時間のうちに行う
ことが可能であり、鍛造の間における温度の変化幅を極
力小さなものにして品質のより優れたものとすることが
可能であり、かつまた、省エネルギーをも実現すること
が可能であるＴｉ合金の鍛造方法を提供することを目的
としているものである。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） この発明に係るＴｉ合金の制御鍛造方法は、Ｔｉ合金か
らなる被鍛造材を鍛造するに際し、前記被鍛造材をその
軸方向に対し直角方向の複数方向から金敷により同時に
圧下して当該被鍛造材をスェージングにより鍛伸し、前
記Ｔ１合金からなる被鍛造材のパスサイズに対応した１
パスあたりのサイズ変化量および／または送り速度を設
定することにより当該被鍛造材の加工発熱量をｔＥ整し
、前記被鍛造材の加工発熱量と放熱量とのバランスによ
り加工および／または熱処理温度を当該Ｔｉ合金からな
る被鍛造材に適した値にして鍛造を行うようにしたこと
を特徴としており、このようなＴｉ合金に対する制御鍛
造方法を上記した従来の課題を解決するための手段とし
たものである。 第１図はこの発明に係るＴｉ合金の制御鍛造方法の実施
態様を例示しており、加熱炉１内〒所定の鍛造温度に加
熱されたＴ１合金からなる被鍛造材２は、前部マニピュ
レータ３に把持され、片持ちにより浮いた状態で鍛造装
置４に送り込まれる。この被鍛造材２に対しては、後に
詳述するように、その幅方向に対し直角方向の複数方向
から金敷（４ａ）、４ｂ、（４ｃ）、４ｄにより同時に
圧下して当該被鍛造材２をスェージングにより鍛伸し、
この鍛伸の間において被鍛造材２は前部マニピュレータ
３と後部マニピュレータ５によって適宜例えば交互に片
持ち状態で把持され、鍛伸を終えたあとの軸状鍛造材は
後部マニピュレータ５によって把持されたあと鍛造ライ
ンから搬出される。 第２図および第３図は、第１図の鍛造装置４の原理的構
造を例示するもので、被鍛造材２の軸方向（第３図の左
右方向）に対し直角方向（第２図の上下および左右方向
）でかつ９０″の間隔で配設した四つの金敷４ａ、４ｂ
、４ｃ、４ｄを用い、前記被鍛造材２を前部マニピュレ
ータ３または後部マニピュレータ５によって片持ちで保
持した状態にして、まず、被鍛造材２の軸方向に対し直
角方向の四方向から各金敷４ａ〜４ｄを同時に求心方向
に移動させることにより当該被鍛造材１を圧下し、次い
で各金敷４ａ〜４ｄを同時に遠心方向に引込ませたのち
、あるいは引込ませる過程で、被鍛造材２を第２図の矢
印Ａ方向に角度θだけ回転させ、次いで再び被鍛造材２
の軸方向に対し直角方向の四方向から６金！ｅ４ａ〜４
ｄを同時に求心方向に移動させることにより当該被鍛造
材２を圧下し、続いて再び各金敷４ａ〜４ｄを同時に引
込ませたのち、あるいは引込ませる過程で、被鍛造材２
を第２図の矢印入方向にさらに角度０だけ回転させ、か
くして各金敷４ａ〜４ｄによる１回の圧下毎に被鍛造材
２を角度θだけ回転させそして被鍛造材２を適宜その軸
方向（第３図の矢印Ｂ方向）に送るという圧下舎回転φ
送りを繰返゛シ、被鍛造材２の軸方向に何回かのパスを
行うことによって鍛伸（スェージング）することにより
、被鍛造材２を所望の大きさまで細径化した軸状鍛造材
とする。 このように、被鍛造材２をその軸方向に対し直角方向の
例えば四方向から金敷４ａ〜４ｄにより同時に圧下して
当該被鍛造材２をスェージングにより鍛伸する過程にお
いては、前記被鍛造材２の１パスあたりのサイズ変化量
（鍛伸率、減面率）および／または送り速度をある程度
大きなものとすることによって、被鍛造材２はその塑性
加工量に対応した加工発熱を生ずる。そして、この際の
加工発熱は、被鍛造材２の変形抵抗、パスサイズ、減面
率、送り速度、金敷４ａ〜４ｄとの接触面状などによっ
て影響される。 そこで、この発明においては、前記した例えば四方向高
速鍛造時に生ずる被鍛造材２の加工発熱を利用し、前記
被鍛造材２のパスサイズに対応したｌパスあたりのサイ
ズ変化量および／または送り速度を設定することによっ
て当該被鍛造材２の加工発熱量を調整し、前記被鍛造材
２の加工発熱量と放熱量とのバランスにより加工および
／または熱処理温度を第４図に例示するように当該被鍛
造材２に適した値となるようにして、被鍛造材２をその
軸方向に対し直角方向の例えば四方向から金敷４ａ〜４
ｄにより同時に圧下して当該被鍛造材２をスェージング
により鍛伸する。 この鍛伸において８現在の加工および／または熱処理温
度が、次の加工および／または熱処理温度よりも低いど
きには、第４図の線工で示すように、四方向高速鍛造時
における加工発熱量が放熱量を上回るように１パスあた
りのサイズ変化量および／または送り速度を設定し、反
対に、現在の加工および／または熱処理温度が、次の加
工および／または熱処理温度よりも高いときには、第４
図の線■で示すように、四方向高速鍛造時における加工
発熱量が放熱量を下回るように１パスあたりのサイズ変
化量および／または送り速度を設定し、あるいは鍛造す
ることなく放冷により次の加工および／または熱処理温
度まで降下させる。このとき、被鍛造材２の制御鍛造に
よる各パス毎の温度変化幅は、±２５℃以内、さらには
±１５℃以内となるようにすることがより望ましい。 （作用） この発明に係るＴｉ合金の制御鍛造方法では、被鍛造材
をその軸方向に対し直角方向の複数方向から金敷により
同時に圧下して当該被鍛造材をスェージングにより鍛伸
するようにしているので、従来の固定した下部金敷と昇
降可能な上部ポンチとを備えた鍛造プレスを用いた鍛造
に比べて、被鍛造材の鍛伸加工がより高速で行われるよ
うになり、また鍛伸加工時にはその際のサイズ変化量お
よび／または送り速度を選定することによって被鍛造材
が加工発熱する。 したがって、被鍛造材のパスサイズに対応したｌパスあ
たりのサイズ変化量および／または送り速度を設定する
ことによって当該被鍛造材の加工発熱量を調整し、被鍛
造材の加工発熱量と放熱量とのバランスにより加工およ
び／または熱処理温度を当該被鍛造材に適した値にして
鍛造を行うようにすることによって実施され、従来のよ
うに各工程毎に別途加熱が必要となることなく、すなわ
ちヒート回数を多く必要とすることなく、次の加工およ
び／または熱処理が連続して実施されるようになり、全
工程中におけるヒート回数を著しく少なくした状態で実
施されるようになる。 （実施例） この実施例においては、Ｔｉ−６％八文−４％Ｖの組成
をもつα＋β型Ｔｉ合金よりなる被鍛造材２を用いた。 この被鍛造材２を加熱炉１内で約１１５０℃位に加熱し
てインゴットの加工性を改善したのち、前部マニピュレ
ータ３に片持ち状態で把持させ、鍛造装ｆａ４において
、被鍛造材２の軸方向（第３図の左右方向）に対し直角
方向（ｍ２図の上下および左右方向）でかつ９０’の間
隔で配設した四つの金敷４ａ〜４ｄを同時に求心方向に
移動させることにより前記被鍛造材２を圧下し、次いで
金敷４ａ〜４ｄを同時に遠心方向に引込ませるとともに
被鍛造材２を第２図の矢印Ａ方向に角度θ（０＝約１３
°）だけ回転させ、次いで再び被鍛造材２の軸方向に対
し直角方向の四方向から金敷４ａ〜４ｄを同時に求心方
向に移動させることにより前記被鍛造材２を圧下し、続
いて再び金敷４ａ〜４ｄを同時に引込ませるとともに被
鍛造材２を第２図の矢印Ａ方向に角度０（θ＝約１３°
）だけ回転させ、かくして金ｇ１．４ａ〜４ｄによる１
回の圧下毎に被鍛造材２を角度θ（０＝＝約１３°）だ
け回転させそして被鍛造材２をその軸方向（第３図矢印
Ｂ方向）に送りながらスェージングによる鍛伸を行い、
ｌバスあたりのサイズ変化量（減面率／パス）および送
り速度を調整しながら被鍛造材２の加工発熱量が放熱量
を下回るように、すなわち第５図に示すように次第に温
度が降下するように加工発熱量をコントロールしてβ分
塊を行うことにより結晶粒を細かくし、β分塊の終了時
には９００℃位となるように加工発熱量を調整した。 次いで、α＋β分塊に入り、この前段階においては加工
発熱量と放熱量とがほぼ等しくなるように、すなわち第
５図に示すように温度が９００℃位に保持されるように
加工発熱量をコントロールしてα＋β分塊の前半部分を
実施し、α＋β分塊の後半部分においては加工発熱量が
放熱量を上回るように、すなわちｍ５図に示すように温
度が次第に上昇するように加工発熱量を増大させながら
歪を加えて、温度を１ｏｉｏ℃まで高めてα＋β分塊の
後半部分を終了し、引続いて１０１０℃の温度において
極く短時間のβ焼鈍を行った。 次いで、この短時間のうちにβ粒が再結晶微細化するβ
焼鈍を行った後に冷却し、９００℃位に降下したところ
で、鍛造装置４を再作動させてα＋β加工を開始し、こ
の間加工発熱量と放熱量とがほぼ等しくなるように、す
なわち第５図に示すように温度が９００℃位に保持され
るように加工発熱量をコントロールしてα＋β加工を行
い、歪を多量に加えたα＋β加工後には炉戻しを行った
。 次いで、炉戻しを行うことによって９５０℃位に温度を
上昇させた被鍛造材２に対してα＋β焼鈍を行うことに
よりα粒を整細粒化し、続いて軽度のスキンバスを実施
して制御鍛造を終了した。 このように、上記実施例に示すＴｉ合金の制御鍛造方法
では、インゴットを１１５０℃に加熱したのち、α＋β
加工までを行う場合、および鍛造材を９５０℃に加熱し
たのちスキンパスを行う場合の２ヒートしか必要とせず
、従来の６ヒートを必要とする場合に比べてヒート回数
を大幅に低減することができた。 なお、上述した実施例では、Ｔｉ合金がＴｉ　−６％Ａ
１−４％Ｖである場合を例にとって示したが、このよう
なＴｉ合金にのみ限定されないことはいうまでもない。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明に係るＴｉ合金の制
御鍛造方法では、Ｔ１合金からなる被鍛造材を鍛造する
に際し、前記被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複
数方向から金敷により同時に圧下して当該被鍛造材をス
ェージングにより鍛伸し、前記Ｔｉ合金からなる被鍛造
材のパスサイズに対応した１バスあたりのサイズ変化量
および／または送り速度を設定することにより当該被鍛
造材の加工発熱量を調整し、前記被鍛造材の加工発熱量
と放熱量とのバランスにより加工および／または熱処理
温度を当該Ｔｉ合金からなる被鍛造材に適した値にして
鍛造を行うようにしたから、Ｔｉ合金からなる被鍛造材
のインゴット段階での分塊から仕上げまでの間での必要
ヒート回数を著しく低減することができ、前記分塊から
仕上げまでの工程を従来に比べて著しく短時間のうちに
行うことが可能であり、鍛造の間における温度の変化幅
を極力小さなものにして品質のより優れたものとするこ
とが可能であり、加熱炉内での再加熱回数を著しく低減
することができるため省エネルギー化をも実現すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＴ１合金の制御鍛造方法の実施
態様を例示する鍛造ラインの概略説明図、第２図および
第３図は第１図の鍛造装置の原理的構造を例示する各々
被鍛造材の軸直角方向説明図および被鍛造材の軸方向説
明図、第４図はこの発明の実施態様における被鍛造材の
時間経過による温度変化の概略を示すグラフ、第５図は
この発明の実施例における被鍛造材の時間経過による温
度変化を工程と共に示すグラフである。 ２・・・被鍛造材。 ４・・・鍛造装置、 ４ａ〜４ｄ・・・金敷。 特許出願人　　大同特殊鋼株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ合金からなる被鍛造材を鍛造するに際し、前
   記被鍛造材をその軸方向に対し直角方向の複数方向から
   金敷により同時に圧下して当該被鍛造材をスエージング
   により鍛伸し、前記Ｔｉ合金からなる被鍛造材のパスサ
   イズに対応した１パスあたりのサイズ変化量および／ま
   たは送り速度を設定することにより当該被鍛造材の加工
   発熱量を調整し、前記被鍛造材の加工発熱量と放熱量と
   のバランスにより加工および／または熱処理温度を当該
   Ｔｉ合金からなる被鍛造材に適した値にして鍛造を行う
   ことを特徴とするＴｉ合金の制御鍛造方法。