JPH0261042A - 高疲労強度β型チタン合金線材の製造方法 - Google Patents
高疲労強度β型チタン合金線材の製造方法Info
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- JPH0261042A JPH0261042A JP21175788A JP21175788A JPH0261042A JP H0261042 A JPH0261042 A JP H0261042A JP 21175788 A JP21175788 A JP 21175788A JP 21175788 A JP21175788 A JP 21175788A JP H0261042 A JPH0261042 A JP H0261042A
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Landscapes
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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。
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、自動車用スプリング類やロープ等の素材とし
て用いられる、高疲労強度のβ型チタン合金線材の製造
方法に関する。
て用いられる、高疲労強度のβ型チタン合金線材の製造
方法に関する。
周知のごとく、チタン合金は一般にα型、α＋β型、β
型に分けることができる。このうち、α＋β型のチタン
合金は冷間加工性が悪く、高加工度の冷間引抜き伸線は
困難であるのに対し、α型チタン合金やβ型チタン合金
は冷間加工性がよく、高加工度の冷間伸線が可能である
。
型に分けることができる。このうち、α＋β型のチタン
合金は冷間加工性が悪く、高加工度の冷間引抜き伸線は
困難であるのに対し、α型チタン合金やβ型チタン合金
は冷間加工性がよく、高加工度の冷間伸線が可能である
。
ところで、伸線に際し、鉄鋼の場合には、リン酸亜鉛潤
滑処理を使用するのが普通である。しかしα型チタン合
金（紙チタンを含む）の場合には上記処理ができず、代
りに、大気中で、４００〜６５０℃で加熱することによ
って、表面に潤滑性能を有する酸化皮膜を生成させ、こ
れを下地としてさらにその上に潤滑剤を付与した後、伸
線することが行われている。
滑処理を使用するのが普通である。しかしα型チタン合
金（紙チタンを含む）の場合には上記処理ができず、代
りに、大気中で、４００〜６５０℃で加熱することによ
って、表面に潤滑性能を有する酸化皮膜を生成させ、こ
れを下地としてさらにその上に潤滑剤を付与した後、伸
線することが行われている。
他方、変形能を増大させるため溶体化処理したβ型チタ
ン合金または熱延のままのβチタン合金の場合、４００
〜６５０℃の大気中で加熱を長時間行うと、β相中にα
相が析出して、材料が硬化してしまい、冷間伸線性が著
しく悪化する。この析出を避けるため、β変態点以上の
、例えば８００℃程度の温度で長時間大気中で加熱し急
冷すればα相の析出はない代りに、表面層に酸素が富化
した層ができ、加工性が悪くなり、かつ、伸線のまま材
の疲労強度および時効材の疲労強度も低かった、これは
、たとえ加熱時間が短かくともβ変態点以上で生成した
酸化スケールは潤滑性に乏しく、伸線時に焼付が生ずる
からである。
ン合金または熱延のままのβチタン合金の場合、４００
〜６５０℃の大気中で加熱を長時間行うと、β相中にα
相が析出して、材料が硬化してしまい、冷間伸線性が著
しく悪化する。この析出を避けるため、β変態点以上の
、例えば８００℃程度の温度で長時間大気中で加熱し急
冷すればα相の析出はない代りに、表面層に酸素が富化
した層ができ、加工性が悪くなり、かつ、伸線のまま材
の疲労強度および時効材の疲労強度も低かった、これは
、たとえ加熱時間が短かくともβ変態点以上で生成した
酸化スケールは潤滑性に乏しく、伸線時に焼付が生ずる
からである。
そこで最近、特開昭６２−１４９８５９号公報において
、４００〜６５０℃の大気中での低温加熱によって酸化
皮膜を生成させた後、さらに真空中又は不活性ガス中で
β変態点以上に加熱して溶体化処理した後、冷間引抜き
伸線する方法が開示された。
、４００〜６５０℃の大気中での低温加熱によって酸化
皮膜を生成させた後、さらに真空中又は不活性ガス中で
β変態点以上に加熱して溶体化処理した後、冷間引抜き
伸線する方法が開示された。
しかしながら、上記公報に起重の技術では、大気中加熱
と真空中又は不活性ガス中加熱の２回加熱となるため加
熱コストが非常に高く、実用化上問題であった。
と真空中又は不活性ガス中加熱の２回加熱となるため加
熱コストが非常に高く、実用化上問題であった。
さらに、β変態点以上に加熱することによって完全に前
冷間加工での冷間歪が消えてしまうため、高引張り強度
の線材にはなりにくい欠点があった。
冷間加工での冷間歪が消えてしまうため、高引張り強度
の線材にはなりにくい欠点があった。
そこで本発明の目的は、完全軟化を避けることができ、
また時効硬化を生じず、かつ酸素富化層が殆んど生じな
い酸化性雰囲気下で、伸線性良好な、母材を疵つけない
薄い酸化皮膜を生成させ、伸線ままおよび時効処理した
最終製品の引張強度および疲労強度が優れるβ型チタン
合金線材を低コストで得ることができる製造方法を提供
することにある。
また時効硬化を生じず、かつ酸素富化層が殆んど生じな
い酸化性雰囲気下で、伸線性良好な、母材を疵つけない
薄い酸化皮膜を生成させ、伸線ままおよび時効処理した
最終製品の引張強度および疲労強度が優れるβ型チタン
合金線材を低コストで得ることができる製造方法を提供
することにある。
上記課題を解決するための本発明は、脱スケールされた
β型チタン合金素材を、酸化可能な雰囲気中で６００℃
以上でかつβ変態点未満の温度で加熱して、表面に０．
１〜３μｍ厚の酸化皮膜を形成し、次いで、後熱処理す
ることなく冷間引抜き伸線することを特徴とするもので
ある。
β型チタン合金素材を、酸化可能な雰囲気中で６００℃
以上でかつβ変態点未満の温度で加熱して、表面に０．
１〜３μｍ厚の酸化皮膜を形成し、次いで、後熱処理す
ることなく冷間引抜き伸線することを特徴とするもので
ある。
ここで酸化皮膜厚さとは、線材断面を端面がダレないよ
うにしてミクロ検鏡し、走査型電子顕微鏡又は光学顕微
鏡で観察して、明らかにチタン合金素地と区別できる酸
化皮膜部分の厚さをいう。
うにしてミクロ検鏡し、走査型電子顕微鏡又は光学顕微
鏡で観察して、明らかにチタン合金素地と区別できる酸
化皮膜部分の厚さをいう。
本発明では、β型チタン合金線材を酸化可能な雰囲気中
で６００℃以上β変態点未満の温度で加熱するものであ
り、この範囲では該線材は完全には溶体化しないので、
前加工の影響が残り、高強度の伸線材となる。特にβチ
タン合金において高加工度の高強度線であるほど、時効
後に微細α相を析出しやすく高強度、高疲労強度線とな
る。この点前述の特開昭６２−１４９８５９号記載方法
のように、完全に溶体化を行う方法では、前加工度が消
えてしまうため、高加工歪とはならず、時効時間が長時
間となったり、強度があまり高くならないという欠点を
有していた。
で６００℃以上β変態点未満の温度で加熱するものであ
り、この範囲では該線材は完全には溶体化しないので、
前加工の影響が残り、高強度の伸線材となる。特にβチ
タン合金において高加工度の高強度線であるほど、時効
後に微細α相を析出しやすく高強度、高疲労強度線とな
る。この点前述の特開昭６２−１４９８５９号記載方法
のように、完全に溶体化を行う方法では、前加工度が消
えてしまうため、高加工歪とはならず、時効時間が長時
間となったり、強度があまり高くならないという欠点を
有していた。
他方、上記温度範囲内で形成される酸化皮膜の厚さを０
．１〜３μｍとすることにより、高度の潤滑性が付与さ
れるとともに、伸線時にその皮膜に小さな割れが生じた
としても、母材表面には影響を与えることがない。また
母材表層の酸素富化層は浅いので、伸線後の母材表面は
滑らかで、伸線ままおよび時効後の引張強度および疲労
強度を高くすることができる。なお、ダイスによる冷間
伸線時にはダイス前潤滑剤、例えばステアリン酸系、フ
ッ素樹脂等、を用いることが望ましい。
．１〜３μｍとすることにより、高度の潤滑性が付与さ
れるとともに、伸線時にその皮膜に小さな割れが生じた
としても、母材表面には影響を与えることがない。また
母材表層の酸素富化層は浅いので、伸線後の母材表面は
滑らかで、伸線ままおよび時効後の引張強度および疲労
強度を高くすることができる。なお、ダイスによる冷間
伸線時にはダイス前潤滑剤、例えばステアリン酸系、フ
ッ素樹脂等、を用いることが望ましい。
以下本発明をさらに具体的に詳説する。
本発明の対象となるβ型チタン合金とは、β域からの急
冷によって常温でもβ単一相となる合金で、適正な時効
条件によって微細なα相を析出し、時効硬化する系をい
う。成分組成例としては、Ｔｉ−３ＡＩ！ −８Ｖ −
６Ｃｒ−４Ｍｏ −４Ｚｒ、 Ｔｉ −１５Ｖ −３Ｃ
ｒ −３Ｓｎ−３Ａ１． Ｔｉ −１３Ｖ −１１Ｃｒ
−３Ａ１等が対象となる。
冷によって常温でもβ単一相となる合金で、適正な時効
条件によって微細なα相を析出し、時効硬化する系をい
う。成分組成例としては、Ｔｉ−３ＡＩ！ −８Ｖ −
６Ｃｒ−４Ｍｏ −４Ｚｒ、 Ｔｉ −１５Ｖ −３Ｃ
ｒ −３Ｓｎ−３Ａ１． Ｔｉ −１３Ｖ −１１Ｃｒ
−３Ａ１等が対象となる。
上記合金はβ変態点以上の温度で熱間圧延され線材素材
となる。この素材を酸洗やピーリング加工等によって脱
スケールし、熱間圧延での圧延疵、スケール、酸素富化
層を除去することが必要である。
となる。この素材を酸洗やピーリング加工等によって脱
スケールし、熱間圧延での圧延疵、スケール、酸素富化
層を除去することが必要である。
本発明の主要工程は、脱スケール後の熱間圧延又は溶体
化した後の素材を、冷間引抜きにより伸線する前に、酸
化可能な雰囲気中で６００℃以上でかつβ変態点未満の
温度で加熱し、該線材表面に０．１〜３μｍの厚さの酸
化皮膜を形成させる工程である。
化した後の素材を、冷間引抜きにより伸線する前に、酸
化可能な雰囲気中で６００℃以上でかつβ変態点未満の
温度で加熱し、該線材表面に０．１〜３μｍの厚さの酸
化皮膜を形成させる工程である。
温度範囲を上記の範囲に限定したのは、６００℃未満で
は所定の酸化皮膜が形成される前に微細なα相が析出し
、時効硬化するため、冷間加工性が劣化する。また、β
変態点以上では、加熱時間を調整しても、生成した酸化
皮膜は母材との密着性が悪く、潤滑性を持たない。また
、完全に溶体化するため、前加工の歪を強化に利用でき
ない。
は所定の酸化皮膜が形成される前に微細なα相が析出し
、時効硬化するため、冷間加工性が劣化する。また、β
変態点以上では、加熱時間を調整しても、生成した酸化
皮膜は母材との密着性が悪く、潤滑性を持たない。また
、完全に溶体化するため、前加工の歪を強化に利用でき
ない。
なお、前冷間加工（ローラーダイス伸線や孔型圧延等）
があると、本発明温度範囲においても数十秒の加熱であ
っても粗大なα相が析出することがあるが、硬化はせず
、かえって回復により軟化するので、冷間伸線性には影
響はない。
があると、本発明温度範囲においても数十秒の加熱であ
っても粗大なα相が析出することがあるが、硬化はせず
、かえって回復により軟化するので、冷間伸線性には影
響はない。
他方、線材表面に０．１〜３μｍの酸化皮膜を形成させ
るのは、０．１μｍ未満の厚さでは、通常の引抜き伸線
用ダイスを使用して引抜き加工しても、ダイスとの間に
焼付を生じ、安定した伸線ができないからである。また
、３μｍを超えて酸化皮膜を生成させると、伸線時にお
けるスケールの大きな割れに伴って母材表面にも疵が生
じたり、母材表面の酸化皮膜、酸素富化層も深くなり、
疲労強度低下の原因となるからである。
るのは、０．１μｍ未満の厚さでは、通常の引抜き伸線
用ダイスを使用して引抜き加工しても、ダイスとの間に
焼付を生じ、安定した伸線ができないからである。また
、３μｍを超えて酸化皮膜を生成させると、伸線時にお
けるスケールの大きな割れに伴って母材表面にも疵が生
じたり、母材表面の酸化皮膜、酸素富化層も深くなり、
疲労強度低下の原因となるからである。
上記スケール厚を生成するために要する加熱時間は、例
えば大気中では２０分以下、通常、０．５〜７分である
。この際、加熱炉の酸素分圧が変動する場合は加熱時間
が異なるので時間を調整する必要がある。
えば大気中では２０分以下、通常、０．５〜７分である
。この際、加熱炉の酸素分圧が変動する場合は加熱時間
が異なるので時間を調整する必要がある。
本発明での加熱に用いる加熱炉は、酸化皮膜が線材全体
に均一につく構造であれば、バッチ式、連続式を問わな
いが、線材を１本ずつ通しながら大気加熱する連続加熱
炉が好ましい。また、大気加熱後の冷却は空冷以上であ
れば問題ない。
に均一につく構造であれば、バッチ式、連続式を問わな
いが、線材を１本ずつ通しながら大気加熱する連続加熱
炉が好ましい。また、大気加熱後の冷却は空冷以上であ
れば問題ない。
本発明は、スケールをつけないで伸線可能なローラーダ
イス伸線ののちの寸法精度を向上させるために行うダイ
ス伸線に利用するのが最も望ましい。
イス伸線ののちの寸法精度を向上させるために行うダイ
ス伸線に利用するのが最も望ましい。
次に実施例により本発明の効果を明らかにする。
β型チタン合金として第１表に示す化学組成のＴｉ−３
Ａ１−８ Ｖ −６Ｃｒ −４Ｍｏ −４Ｚｒ合金（β
変態点ニア９３℃）のφ６．４の熱間圧延線材を製造し
た。
Ａ１−８ Ｖ −６Ｃｒ −４Ｍｏ −４Ｚｒ合金（β
変態点ニア９３℃）のφ６．４の熱間圧延線材を製造し
た。
次いで、この線材の酸化皮膜および酸素富化層をビーリ
ング加工によって除去した後、ローラーダイス伸線によ
って得られたφ３．５の線材を素線として本発明法を適
用し、途中で再酸化皮膜付与処理なしでφ３．０に２バ
ス（φ３．５−φ３．２５−φ３．０）で伸線した。ダ
イス前潤滑剤としてコーシンＹ１０７ （共栄社油脂側
製）を用い得られた線材について、伸線ままおよび時効
後（大気中にて、５００℃×２時間）にそれぞれ中村式
疲労試験を行った結果を第り表に示す。なお、中村式疲
労試験前には酸化スケールはエメリーペーパーにより除
去している。また、第２表には、比較例として本発明の
温度範囲外の加熱条件でスケーリングし、伸線を行った
場合の伸線結果および疲労強度の測定結果を示した。さ
らに、従来例として、５５０℃と６００℃で酸化皮膜処
理後に真空溶体化処理し、つづいてＡｒによる急冷後、
伸線した場合の伸線結果および疲労強度測定結果を示し
た。
ング加工によって除去した後、ローラーダイス伸線によ
って得られたφ３．５の線材を素線として本発明法を適
用し、途中で再酸化皮膜付与処理なしでφ３．０に２バ
ス（φ３．５−φ３．２５−φ３．０）で伸線した。ダ
イス前潤滑剤としてコーシンＹ１０７ （共栄社油脂側
製）を用い得られた線材について、伸線ままおよび時効
後（大気中にて、５００℃×２時間）にそれぞれ中村式
疲労試験を行った結果を第り表に示す。なお、中村式疲
労試験前には酸化スケールはエメリーペーパーにより除
去している。また、第２表には、比較例として本発明の
温度範囲外の加熱条件でスケーリングし、伸線を行った
場合の伸線結果および疲労強度の測定結果を示した。さ
らに、従来例として、５５０℃と６００℃で酸化皮膜処
理後に真空溶体化処理し、つづいてＡｒによる急冷後、
伸線した場合の伸線結果および疲労強度測定結果を示し
た。
第２表より、本発明による条件下で、酸化処理し、伸線
した線材の、伸線ままおよび時効の両条件での疲労強度
は比較例、従来例に比べて格段に優れていることが明ら
かとなった。例えば比較例９では酸素富化層の影響のた
め疲労強度が低くなっている。また、従来例では溶体化
されてしまうため疲労強度が低くなっていることがわか
る。
した線材の、伸線ままおよび時効の両条件での疲労強度
は比較例、従来例に比べて格段に優れていることが明ら
かとなった。例えば比較例９では酸素富化層の影響のた
め疲労強度が低くなっている。また、従来例では溶体化
されてしまうため疲労強度が低くなっていることがわか
る。
以上の通り、本発明によれば、引張強度、疲労強度に優
れたβ型チタン合金線材を得ることができる。
れたβ型チタン合金線材を得ることができる。
Claims (1)
- （１）脱スケールされたβ型チタン合金素材を、酸化可
能な雰囲気中で６００℃以上でかつβ変態点未満の温度
で加熱して、表面に０．１〜３μｍ厚の酸化皮膜を形成
し、次いで、後熱処理することなく冷間引抜き伸線する
ことを特徴とする高疲労強度β型チタン合金線材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21175788A JPH0261042A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 高疲労強度β型チタン合金線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21175788A JPH0261042A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 高疲労強度β型チタン合金線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261042A true JPH0261042A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16611076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21175788A Pending JPH0261042A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 高疲労強度β型チタン合金線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0261042A (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003055749A (ja) * | 2001-08-15 | 2003-02-26 | Kobe Steel Ltd | 高強度および低ヤング率のβ型Ｔｉ合金並びにその製造方法 |
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-
1988
- 1988-08-26 JP JP21175788A patent/JPH0261042A/ja active Pending
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