JPH0270045A - 冷間加工性の優れたα＋β型Ｔｉ合金の製造方法 - 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、冷間加工性の優れたα＋β型Ｔｉ合金の製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

α＋β型Ｔｉ合金には、Ｔｉ−６Ａρ−４Ｖ。

ｎＱａｒ−ｔｔ型とも呼ばれるＴｉ　　−６ＡＲ−２５
ｎ４Ｚｒ−２Ｍｏ等があり、これらＴｉ合金は、比強度
か高くかつ優れた耐食性を有するため、航空機用ファス
ナーやピンあるいは自動車用エンジンバルブ等の各種高
級部品に利用されている。そして、これら用途には冷間
加工されて供されることが多いので、微細な等軸α粒を
食する粒状二相組織の材料が要求される。

従来、α＋β型Ｔ１合金の線材、棒材、板材。

管材、形材等の展伸材は、鋳造されたインゴットに熱間
で鍛造または分塊圧延または鍛造と分塊圧延の双方を行
い、さらに必要に応じて熱間圧延等の加工を行って製造
されていた。

このような製造過程において、変形抵抗の小さい高温で
の熱間加工を行うために、βトランザス以上のβ領域の
温度に加熱されると、加工後の組織が針状マルテンサイ
ト組織１　ラメラ−状二相組織あるいはこれらを含む粒
状二相組織となる。

これら組織を有するＴｉ合金は冷間加工性が劣るので、
最終工程はα十β域の温度で加工されるが、温度の低下
とともに加工性が劣化し、例えば、Ｔｉ−６ＡＪ）−４
Ｖでは８００℃以下になると材料表面にクラックが発生
し易くなる。このため、βトランザス未満の温度に再加
熱して熱間加工を繰り返すことが多い。

しかし、微細な等軸α粒を有する粒状二相組織を得るた
めには、加熱と圧延の繰り返し回数を数多くする必要が
あり、生産能率か悪く、かつエネルギー原単位が高いと
いう問題を有していた。

前述のような等軸かつ均一な組織を得るために、従来種
々の試みが行われ、例えば、厚板製造における２ヒート
熱延（特公昭６３−４９１４号公報）や板製造における
熱延素材のβ加熱処理（特公昭６３４９０８号公報）等
が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

α＋β型Ｔｉ合金の展伸材を、前記特公昭６３４９１４
号公報、特公昭６３−４９０８号公報に記載された方法
で製造する場合、粒状二相組織は得られるが均一微細な
組織とはならず、十分な冷間加工性が得られるには到っ
ていない。

均一微細な等軸α粒を有する粒状二相組織をなすα＋β
型Ｔ１合金の展伸側を得るために解決すべき課題は、（
１）材料の表面温度が低下して表面り・ラックが発生す
るのを回避すること、　（２）加工発熱によって材料中
心部がβトランサス以上の温度に達するのを回避するこ
と、　（３）材料の変形抵抗を小さくして加工時の負荷
を軽減することである。

本発明は、これら課題を解決し、均一微細な等軸α粒を
有する粒状二相組織をなす冷間加工性の優れたα＋β型
Ｔｉ合金の展伸材を、高能率で製造する方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、α＋β型Ｔｉ合金の素材を加熱炉に装入し、
該素材の少なくとも表面部をβトランザス−２０℃以上
の温度に加熱したのち該炉内にて冷却し、引続き該炉内
で再加熱して該累月の表面部を中心部よりも高温でかつ
βトランサス未満の温度とし、ついで熱間圧延すること
を特徴とする。

本発明において対象とするα＋β型Ｔｉ合金としては、
Ｔｉ−６ＡΩ−４Ｖ、Ｔｊ　　−６Ａρ６Ｖ−２５ｎ等
、さらにｎｅａｒ−α型とも呼ばれるＴｉ　　−６Ａｊ
？　−２Ｓｎ　−４Ｚｒ　−２Ｍｏ　　Ｔｉ８Ａρ−Ｉ
Ｍｏ−ＩＶ等である。素材としては、鋳造材、鍛造材１
分塊圧延材、熱間圧延材等のビレット、ブルーム、スラ
ブ等である。

βトランザスとは、α十β二相がβ単相に変態する温度
であり、成分組成により異なるが、Ｔｉ−６Ａ、１）−
４Ｖ合金では約９９０　℃、Ｔｉ６Ａρ−６Ｖ−２Ｓｎ
合金では約９５０　℃、Ｔｊ６Ａ、Ｑ　−２Ｓｎ　−４
Ｚｒ　−２Ｍｏ合金では約９９００ＣＳＴｊ−８Ａρ−
ＩＭｏ−ＩＶ金合金は約１０５０℃である。また、加熱
後の熱間圧延は、線材圧延。

棒材圧延、ストリップ圧延等が対象となる。

〔作　　用〕

本発明において、素材の加熱が終了して熱間圧延を開始
する前の状態は、素材の全断面にわたってα十β温度域
にあり、かつ素材の表面部の温度が中心部の温度よりも
高温になっている。

このため、熱間圧延時に前記課題か解決され、表面にク
ラックが発生せず、中心部がβトランザス以上の高温に
ならず、軽負荷で所望のサイズに圧延でき、圧延後の組
織が均一微細な等軸α粒を有する粒状二相組織となる。

素材の加熱が終了したときの材料温度は、中心部はβト
ランサス−７０〜−１２０℃とし、表面部はβトランサ
ス−２０〜−７０℃とするのが好ましい。

素材の加熱の第１段階において、表面部または、表面部
および中心部の温度はβｌ・ランサスを超えてもよい。

この温度がβトランザス−２０°Ｃよりも低いと、材料
の変形抵抗の軽減式が少なくなり軽負荷圧延することが
困難となる。第１段階の加熱の後、炉内で冷却し引続き
第２段階の再加熱を行うことにより前述のような温度分
布となる。

第１段階の加熱の後、素材を炉から抽出して冷却すると
、表面部の温度が低下しすぎる上に、中心部の温度も低
下するので炉内で冷却する。

本発明におけるこのような加熱は、素材を加熱炉に装入
し炉温を変化させて行うほか、適正な温度分布を持たせ
た加熱炉に素材を装入し、炉内を移動させてもよい。

〔実　施　例〕

実施例　１ 表１に示す成分からなるＴｉ−６Ａβ−４Ｖ合金につい
て、１辺の長さ１０Ｂ＋ｎｍの鍛造ビレットを加熱炉に
装入し炉温を変化させて、第１図に示すヒートパターン
で加熱し、２４スタンドからなる連続熱間圧延機で圧延
し、仕上温度９１０℃（表面温度）で直径１．　］、　
、　Ｏｍｍの線材を得た。

熱間圧延時の圧延負荷は圧延機の許容範囲内の軽負荷で
あった。

表　　　１ 熱間圧延後の線材の表面部および中心部の金属組織を第
３図に示す。

白く見えるα粒は均一微細な等軸で、その間を黒く見え
るβ相が埋めた組織を呈していた。

得られた線材を、冷間で軽加工するとともに皮削りして
直径１０．２＋＋＋ｍの真円とし７５０℃で１時間再結
晶焼鈍し酸洗して直径１０．Ｏｎ＋ｍとした後、冷間引
抜加工した。

冷間加工後の機械的性質と加工率との関係を第４図に示
す。

○印は直径１０．０＋＋＋＋ｎの線材を加工した後の値
、・印は直径１０．０ｍｍの線材を４．８ｍｍまで引抜
加工した（減面率７７％）後焼鈍したものを加工した後
の値である。初期径がｉｏ、０＋ｏ＋ｎの場合は７７％
まで割れ発生なく加工でき、初期径が４．８＋ｎｍの場
合は９１％まで割れ発生なく加工できた。

実施例　２ 表２に示す成分からなるＴｉ　　−６Ａ、Ｑ　−２Ｓｎ
−４Ｚｒ−２Ｍｏ合金について、１辺の長さ１０Ｂ＋ａ
＋ｎの鍛造ビレットを加熱炉に装入し炉温を変化させて
、第２図に示すヒートパターンで加熱し、２４スタンド
からなる連続熱間圧延機で圧延し、仕上温度９２０℃（
表面温度）で直径１１．０ｍｍの線材を得た。

表　　　２ 本例の場合も熱間圧延時の負荷は圧延機の許容範囲内で
あり、圧延後の金属組織は実施例１とほぼ同様の均一微
細な等軸組織であった。また、減面率７５％以上の冷間
引抜加工を行うことができ、優れた冷間加工性を有して
いた。

〔発明の効果〕

本発明により、均一微細な等軸α粒を有する粒状二相組
織をなす冷間加工性の優れたα＋β型Ｔｉ合金の展伸材
を、高能率で製造することができ、航空機用材料等の厳
しい要求に応え得る材料を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例のヒートパターン
の説明図、第３図ａ、　　ｂは本発明の実施例の金属組
織を示す顕微鏡写真、第４図は本発明の実施例の冷間加
工性を示す図表である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫要 （り。） ■ 盟 昏 （り。） 菫 Ｗ プ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α＋β型Ｔｉ合金の素材を加熱炉に装入し、該素材の少
   なくとも表面部をβトランザス−２０℃以上の温度に加
   熱したのち該炉内にて冷却し、引き続き該炉内で再加熱
   して、該素材の表面部を中心部よりも高温でかつβトラ
   ンザス未満の温度とし、ついで熱間圧延することを特徴
   とする冷間加工性の優れたα＋β型Ｔｉ合金の製造方法
   。