JPH02125849A - 超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱間加工材の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、強度、延性および靭性が高い水準でバランス
したα＋β型チタン合金の熱間加工材の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 従来、α＋β型チタン合金の熱間加工材は、たとえば特
開昭５９−２１５４５０号公報に開示されているように
、鍛造や分塊圧延等の鍛錬を材料に予め加えた後、β−
トランザス以下の温度に加熱して仕上加工するプロセス
によって製造されている。

この明細書において、β−Ｉ・クンザスとは、β相とα
＋β相の２相域の境界温度を意味する。たとえば、Ｔｉ
−６１Ｖ−４Ｖ合金のβ−トランザスは約９８８℃であ
る。

前記従来技術によって得られるα＋β型チタン合金の熱
間加工材の組織は、材料の加熱中に析出したα粒と加熱
後の仕上加工中に析出するα粒が混在するα＋β組織と
なる。

β−トランザス以下の温度に材料を加熱した場合、材料
の加熱中に析出するα粒は、比較的大きく、−船釣に粒
径２０Ｉｌｔｎ以上であり、また、その析出量は、材料
の加熱温度によって異なる。

一方、α＋β型チタン合金をβ−トランザス以上の温度
域に加熱すると、５００μｍ近い粗大なα粒もった組織
となる。この材料を急冷すると、マルテンサイト変態を
起こし、針状組織となる。また、前記材料を徐冷すると
、旧β粒の粒界および双晶面にα相が析出する。

β域に加熱された材料をβ域で加工しても、変態後、均
一に分散した微細なα粒を有する組織を得ることはでき
ない。

一方、β域に加熱された材料を通常の加工条件で加工し
ても、α粒は微細粒としては殆ど析出せずに、旧β粒の
粒界に塊状の或はウィツトマンステラテン状のα相が出
現する。

このように、従来技術によるときは、はぼ粒径の等しい
微細なα粒が均一に分散したα＋β型チタン合金の熱間
加工材を得ることはできなかった。

（発明が解決しようとする課題） 前記の、β−トランザス以下の温度域に材料を加熱する
プロセスによって製造されるα＋β型チタン合金の熱間
加工材は、β−トランザス以上の温度域に材料を加熱す
るプロセスで得られるα＋β型チタン合金の熱間加工材
に比し、強度、延性に優れているけれども、靭性につい
ては、β−トランザス以上の温度域に材料を加熱するプ
ロセスによって得られたものの方が優れている。

本発明が解決しようとする技術的課題は、強度、延性を
高めることにより靭性が劣化する、或は、靭性を向上さ
せると強度、延性が低下する従来技術における問題を解
決することであり、本発明は、強度、延性、靭性ともに
優れたα４−β型チタン合金の熱間加工材の製造方法を
提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、αトβ型チタン合金をβ
−トランザス以上の温度に加熱した後、β−トランザス
からＢｏｏｏＣまでの平つ冷却速度を１５℃／ｓ未満と
せしめる条件下に、β−トランザスから６５０℃までの
温度域において７０％以上の加工を加えることを特徴と
するα相が平均粒径５μｍ以下の微細粒組織からなるα
＋β型チタン合金の熱間加工材の製造方法にある。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は、前記したように、強度、延性、靭性が高い水
準でバランスしているα＋β型チタン合金の熱間加工材
を得ることを目的としているが、この目的は、α相が、
平均粒径５μｍ以下の超微細粒からなるα＋β型チタン
合金の熱間加工材を製造することによって達せられる。

次に、かかるα相が平均粒径５μｍ以下の超微細粒が一
様に分散析出した組織であるα＋β型チタン合金の熱間
加工材を製造する本発明のプロセスについて、説明する
。

α＋β型チタン合金のβ→α変態は、非常にゆっくりと
進行するから、β域に材料を加熱した後材料をβ−トラ
ンザス以下の温度即ち、β−トランザスから６５０℃ま
での温度域では約１０分間程度の時間を経過させても殆
ど変態が進行しない。

このような状態にあるβ相は、熱力学的には不安定であ
るため、強い加工を加えるとβ粒内でもα相の核発生が
起こり易い。本発明は、この点に着眼してなされた。

本発明者等は、β−トランザスから６５０℃までの温度
域での材料に対する加工度と生成する粒の粒径の関係を
調べてみた。その結果、７０％以上の加工を材料に加え
ることにより、平均粒径が５μｍ以下の微細なα粒を均
一に分散析出させることができることを見出した。

また、このとき若干の帯状α相が存在していても、製品
の強度、延性、靭性を著しくは劣化せしめないことも確
かめた。

しかしながら、β−トランザスから８００℃までの材料
の平均冷却速度が、１５℃／ｓ以上になると、マルテン
サイト変態を起こし、微細なα粒を有するα＋β型チタ
ン合金を得ることができなくなる。

尚、ここで、α＋β型チタン合金とは、Ｔｉ６Ａ７−４
Ｖ合金（Ｎ＝６％、Ｖ１％、残部：Ｔｉからなる合金を
いう）に代表される、常温でα相とβ相が混在する組織
を有する合金である。上記以外には、たとえばＴｉ−６
Ａ／−６Ｖ−２Ｓｎ合金やＴｉＴｉ−６ｊＶ−２Ｓｎ−
４Ｚｒ−６合金さらにはＴｉ−８Ｍｎ合金等が挙げられ
る。

（実施例） 現在、最も汎用されているα＋β型チタン合金である、
Ｔｉ−６Ｎ−４Ｖ合金を表１に示す種々の処理条件で加
工して熱間加工材を得た。

得られた熱間加工材の組織写真を第１図に示す。

第１図Ａに示すのは、９５０“Ｃのα＋β領域に１時間
材料を加熱した後、表１にＡで示す条件で加工し、焼鈍
した熱間加工材の組織である。第１図Ａから明らかな如
く、この組織は、微細な粒の他に材料の加熱時に析出し
た２０μｍ前後の大きな粒が散在している。

第１図Ｂに示すのは、１１００℃のβ域で材料を１時間
加熱した後、表１にＢで示す加工度（５０％）で加工し
、焼鈍した熱間加工材の組織である。第１図Ｂから明ら
かな如く、微細な粒は極めて少なく、α相は塊状或いは
針状に大きく析出している。

第１図Ｃに示すのは、１１００℃のβ域で材料を１時間
加熱した後、表１にＣで示す加工度（８０％）で加工し
、焼鈍して得られた本発明による熱間加工月の組織であ
る。

第１図Ｃから明らかな如く、微細粒（平均粒径≦５μｍ
）が、均一に分散析出している。

表２に、実施例に示すプロセスによって得られた熱間加
工材の機械的性質を示す。

表２から明らかな如く、本発明により得られた熱間加工
材Ｃは、強度、延性特性ならびに靭性疲労特性が、比較
例に比し高い水準でバランスしている。

熱間加工材りの場合は、β−トランザスから８００℃ま
での平均冷却速度が速いため、熱間加工材ＢとＷ４伯の
マルテンサイｉ・組織となり、機械的性質の著しい劣化
が見られる。

（発明の効果） 本発明に従って得られたα相が、平均粒径５μｍ以下の
微細粒組織からなるα＋β型チタン合金は、強度、延性
、および靭性が高い水準でバランスした優れた機械的性
質を備えている。

また、本発明に従いα＋β型チタン合金熱間加工材を得
るときの製造条件である、β域で材料力Ｕ熱を行うこと
により、β相およびα＋β域での不安定β相の変形抵抗
がα相に比較して非常に小さいことから、小さい加工エ
ネルギで加工が可能でありさらに、材料の耳割れ等の損
傷を防止し得、エネルギコスト、製品歩留りの面でも大
きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は汎用α＋β型チタン合金であるＴｉ６Ｎ−４Ｖ
合金を表１に示す種々の処理条件で加工して得られた熱
間加工材の金属組織写真図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α＋β型チタン合金をβ−トランザス以上の温度に加熱
   した後、β−トランザスから８００℃までの平均冷却速
   度を１５℃／ｓ未満とせしめる条件下に、β−トランザ
   スから６５０℃までの温度域において７０％以上の加工
   を加えることを特徴とするα相が平均粒径５μｍ以下の
   微細粒組織からなるα＋β型チタン合金の熱間加工材の
   製造方法。