JPH031091B2 - - Google Patents
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- JPH031091B2 JPH031091B2 JP57025933A JP2593382A JPH031091B2 JP H031091 B2 JPH031091 B2 JP H031091B2 JP 57025933 A JP57025933 A JP 57025933A JP 2593382 A JP2593382 A JP 2593382A JP H031091 B2 JPH031091 B2 JP H031091B2
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- Japan
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- forging
- titanium alloy
- alloy
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- phase
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、チタン合金の鍛造方法に関し、更に
詳しくは、変形抵抗が著しく低減され、且つ、従
来のチタン合金と同程度の疲労強度を有し、常温
でα＋β相を有するチタン合金の鍛造方法に関す
る。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 チタン合金は、優れた耐食性及び高い比強度
（強度／比重）を有することから、近年、大型構
造材料としての需要が増大している。しかしなが
ら、チタン合金は、軟鋼等に比べて、非常に変形
抵抗が大きいために、大型構造部材の精密鍛造を
行なうには巨大な鍛造設備を必要とし、又、複雑
な形状の部材を鍛造することが困難であるという
問題点を有している。 変形抵抗を下げるには、鍛造温度を上げればよ
いが、チタン合金の鍛造温度範囲は、一般に厳し
く制限されており、例えば、Ti−6Al−4V合金
の仕上げ鍛造温度は、950℃が上限温度である。
その理由は、Ti−6Al−4V合金のように、常温
でα＋β相組織を有する２相チタン合金を、その
β相への変態温度である約995℃以上の温度領域
或いはその近傍まで加熱すると、合金は針状組織
に変態し、これを完全な等軸組織とするために
は、変態温度以下のα＋β温度域において、鍛造
比（Forging Ratio：鍛造前の材料の断面積／鍛
造後の材料の断面積）５以上の強加工をしなけれ
ばならないからである。 又、一方では、β温度域において仕上げ鍛造を
行なう試みがなされている。しかし、β温度域に
おける鍛造材は、β相がマルテンサイト変態して
生ずる微細針状組織が粗大化して材質の低下を招
き、更に、β鍛造時の温度上昇には細心の注意を
要するために、良好な結果は得られていない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した問題点を解消し、常
温でα＋β相を有するチタン合金が本来有してい
る疲労強度等の機械的特性を何ら損なうことな
く、変形抵抗の小さいβ温度域における鍛造が可
能なチタン合金の鍛造方法を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明のチタン合金の鍛造方法は、α＋β相チ
タン合金を、該合金のβ相への変態温度以上の温
度領域で仕上げ鍛造し、直ちに水冷することを特
徴とするものである。 以下において、本発明を更に詳しく説明する。 本発明の鍛造方法は、α＋β相チタン合金を、
そのβ温度域まで加熱し、この変形抵抗が低減さ
れた領域において、仕上げ鍛造する。この仕上げ
鍛造は、通常、合金の仕上げ鍛造に用いられてい
る方法であればいかなるものでもよい。この仕上
げ鍛造したチタン合金を、次いで、直ちに水冷す
るものである。 本発明において使用されるチタン合金は、チタ
ンを主成分とし、常温においてα＋β相を有する
合金であればいかなるものでもよく、例えば、
Ti−6Al−4V、Ti−5Cr−3Al、Ti−5Al−2Cr−
1Fe、Ti−2Cr−2Fe2Mo、Ti−4Al−4Mn、Ti
−4Al−3Mo−1V、Ti−5Al−3Mn、Ti−7Al−
4Mo及びTi−5Al−1.4Cr−1.5Fe−1.2Mo合金等
が挙げられる。これらの中でも、熱処理技術、熱
間加工性、脱スケール等の点において、工業的に
多くの情報が得られており、又、良好な機械的強
度を有する鍛造物が得られるという理由から、と
りわけ、Ti−6Al−4V合金を使用することが好
ましい。 〔発明の効果〕 本発明のチタン合金の鍛造方法により得られる
鍛造物は、従来のα＋β温度域で仕上げ鍛造した
ものと同等の疲労強度を有するものである。又、
β温度域で鍛造が可能であるために、チタン合金
の変形抵抗は著しく低減されたものとなり、950
℃における変形抵抗と比較すると、1100℃ではそ
の約半分、1200℃ではその約３分の１程度のもの
である。従つて、従来は複雑な形状であるという
理由から精密鍛造が困難であつたものについて
も、極めて容易に精密鍛造することができる。更
に、α＋β温度域で仕上げ鍛造する方法と比較す
ると、その工程が極めて簡便であり、且つ、加工
が容易であるために、鍛造コストが著しく節減で
きるという利点をも有するものである。 〔発明の実施例〕 実施例 １〜４ チタン合金として、Ti−6Al−4V合金を使用
し、これを、β温度域における1050〜1200℃の温
度範囲から４点選択したそれぞれの温度におい
て、仕上げ鍛造した後、水冷して４種類の鍛造物
を得た。 これらの鍛造物から、平行部の長さ15.4mm、平
行部の直径８mm、全長80mm、チヤツク部の直径12
mmの疲労試験片を切りだし、小野式回転曲げ疲労
試験機（10Kg・ｍ、3600rpm）を使用して疲労強
度を求めた。疲労強度は、３×107回の繰り返し
数においても破断しない応力振幅とした。これら
の結果を、鍛造条件と共に表に示す。 比較例 １〜５ チタン合金として、実施例と同様にTi−6Al−
4V合金を使用し、従来のα＋β温度域で仕上げ
鍛造した後空冷したもの、及びβ温度域で仕上げ
鍛造後空冷した他は実施例とすべて同様の操作を
施した鍛造物をそれぞれ得た。 これらの鍛造物について、実施例と同様の操作
にて、それぞれ疲労強度を測定した。これらの結
果を、実施例と同時に表に示す。 尚、実施例及び比較例における鍛造後の熱処理
は、いずれも、700℃にて１時間保持後、空冷す
ることによる焼鈍である。
詳しくは、変形抵抗が著しく低減され、且つ、従
来のチタン合金と同程度の疲労強度を有し、常温
でα＋β相を有するチタン合金の鍛造方法に関す
る。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 チタン合金は、優れた耐食性及び高い比強度
（強度／比重）を有することから、近年、大型構
造材料としての需要が増大している。しかしなが
ら、チタン合金は、軟鋼等に比べて、非常に変形
抵抗が大きいために、大型構造部材の精密鍛造を
行なうには巨大な鍛造設備を必要とし、又、複雑
な形状の部材を鍛造することが困難であるという
問題点を有している。 変形抵抗を下げるには、鍛造温度を上げればよ
いが、チタン合金の鍛造温度範囲は、一般に厳し
く制限されており、例えば、Ti−6Al−4V合金
の仕上げ鍛造温度は、950℃が上限温度である。
その理由は、Ti−6Al−4V合金のように、常温
でα＋β相組織を有する２相チタン合金を、その
β相への変態温度である約995℃以上の温度領域
或いはその近傍まで加熱すると、合金は針状組織
に変態し、これを完全な等軸組織とするために
は、変態温度以下のα＋β温度域において、鍛造
比（Forging Ratio：鍛造前の材料の断面積／鍛
造後の材料の断面積）５以上の強加工をしなけれ
ばならないからである。 又、一方では、β温度域において仕上げ鍛造を
行なう試みがなされている。しかし、β温度域に
おける鍛造材は、β相がマルテンサイト変態して
生ずる微細針状組織が粗大化して材質の低下を招
き、更に、β鍛造時の温度上昇には細心の注意を
要するために、良好な結果は得られていない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した問題点を解消し、常
温でα＋β相を有するチタン合金が本来有してい
る疲労強度等の機械的特性を何ら損なうことな
く、変形抵抗の小さいβ温度域における鍛造が可
能なチタン合金の鍛造方法を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明のチタン合金の鍛造方法は、α＋β相チ
タン合金を、該合金のβ相への変態温度以上の温
度領域で仕上げ鍛造し、直ちに水冷することを特
徴とするものである。 以下において、本発明を更に詳しく説明する。 本発明の鍛造方法は、α＋β相チタン合金を、
そのβ温度域まで加熱し、この変形抵抗が低減さ
れた領域において、仕上げ鍛造する。この仕上げ
鍛造は、通常、合金の仕上げ鍛造に用いられてい
る方法であればいかなるものでもよい。この仕上
げ鍛造したチタン合金を、次いで、直ちに水冷す
るものである。 本発明において使用されるチタン合金は、チタ
ンを主成分とし、常温においてα＋β相を有する
合金であればいかなるものでもよく、例えば、
Ti−6Al−4V、Ti−5Cr−3Al、Ti−5Al−2Cr−
1Fe、Ti−2Cr−2Fe2Mo、Ti−4Al−4Mn、Ti
−4Al−3Mo−1V、Ti−5Al−3Mn、Ti−7Al−
4Mo及びTi−5Al−1.4Cr−1.5Fe−1.2Mo合金等
が挙げられる。これらの中でも、熱処理技術、熱
間加工性、脱スケール等の点において、工業的に
多くの情報が得られており、又、良好な機械的強
度を有する鍛造物が得られるという理由から、と
りわけ、Ti−6Al−4V合金を使用することが好
ましい。 〔発明の効果〕 本発明のチタン合金の鍛造方法により得られる
鍛造物は、従来のα＋β温度域で仕上げ鍛造した
ものと同等の疲労強度を有するものである。又、
β温度域で鍛造が可能であるために、チタン合金
の変形抵抗は著しく低減されたものとなり、950
℃における変形抵抗と比較すると、1100℃ではそ
の約半分、1200℃ではその約３分の１程度のもの
である。従つて、従来は複雑な形状であるという
理由から精密鍛造が困難であつたものについて
も、極めて容易に精密鍛造することができる。更
に、α＋β温度域で仕上げ鍛造する方法と比較す
ると、その工程が極めて簡便であり、且つ、加工
が容易であるために、鍛造コストが著しく節減で
きるという利点をも有するものである。 〔発明の実施例〕 実施例 １〜４ チタン合金として、Ti−6Al−4V合金を使用
し、これを、β温度域における1050〜1200℃の温
度範囲から４点選択したそれぞれの温度におい
て、仕上げ鍛造した後、水冷して４種類の鍛造物
を得た。 これらの鍛造物から、平行部の長さ15.4mm、平
行部の直径８mm、全長80mm、チヤツク部の直径12
mmの疲労試験片を切りだし、小野式回転曲げ疲労
試験機（10Kg・ｍ、3600rpm）を使用して疲労強
度を求めた。疲労強度は、３×107回の繰り返し
数においても破断しない応力振幅とした。これら
の結果を、鍛造条件と共に表に示す。 比較例 １〜５ チタン合金として、実施例と同様にTi−6Al−
4V合金を使用し、従来のα＋β温度域で仕上げ
鍛造した後空冷したもの、及びβ温度域で仕上げ
鍛造後空冷した他は実施例とすべて同様の操作を
施した鍛造物をそれぞれ得た。 これらの鍛造物について、実施例と同様の操作
にて、それぞれ疲労強度を測定した。これらの結
果を、実施例と同時に表に示す。 尚、実施例及び比較例における鍛造後の熱処理
は、いずれも、700℃にて１時間保持後、空冷す
ることによる焼鈍である。
【表】
実施例及び比較例の鍛造物の疲労強度は、小野
式回転曲げ疲労試験により、繰り返し数３×107
回の使用を行なつた後でも破断しない応力を有し
ていることを示している。 表から明らかなように、従来品である比較例１
を基準にして考えると、本発明の鍛造方法により
得られたものは、いずれも、変形抵抗が著しく低
減されている。又、比較例２〜５のβ温度域で鍛
造後、空冷したものは、従来のものと比較して、
疲労強度が著しく劣るものである。これらに対
し、本発明の鍛造方法により得られた鍛造物は、
従来のものと比較して、何ら遜色ない疲労強度を
有するものであることが確認された。
式回転曲げ疲労試験により、繰り返し数３×107
回の使用を行なつた後でも破断しない応力を有し
ていることを示している。 表から明らかなように、従来品である比較例１
を基準にして考えると、本発明の鍛造方法により
得られたものは、いずれも、変形抵抗が著しく低
減されている。又、比較例２〜５のβ温度域で鍛
造後、空冷したものは、従来のものと比較して、
疲労強度が著しく劣るものである。これらに対
し、本発明の鍛造方法により得られた鍛造物は、
従来のものと比較して、何ら遜色ない疲労強度を
有するものであることが確認された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ α＋β相チタン合金を、該合金のβ相への変
態温度以上の温度領域で仕上げ鍛造し、直ちに水
冷することを特徴とするチタン合金の鍛造方法。 ２ α＋β相チタン合金が、Ti−6Al−4V合金
である特許請求の範囲第１項記載のチタン合金の
鍛造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2593382A JPS58145323A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | チタン合金の鍛造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2593382A JPS58145323A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | チタン合金の鍛造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58145323A JPS58145323A (ja) | 1983-08-30 |
| JPH031091B2 true JPH031091B2 (ja) | 1991-01-09 |
Family
ID=12179573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2593382A Granted JPS58145323A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | チタン合金の鍛造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58145323A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6468454A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-14 | Honda Motor Co Ltd | Method for removing strain of titanium or titanium alloy at the time of forging |
| JPH0741292B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1995-05-10 | 住友金属工業株式会社 | チタン継目無管の製造方法 |
| FR2936172B1 (fr) * | 2008-09-22 | 2012-07-06 | Snecma | Procede de forgeage d'une piece thermomecanique en alliage de titane |
| RU2468882C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ |
| CN102581188B (zh) * | 2012-02-29 | 2014-07-30 | 湖南金天钛业科技有限公司 | 一种tc4-dt钛合金大规格厚板锻件加工方法 |
| CN104226722B (zh) * | 2014-09-05 | 2016-01-27 | 湖南金天钛业科技有限公司 | 一种航天电爆阀用tb3棒材加工方法 |
| CN109112451B (zh) * | 2018-09-26 | 2021-07-06 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种提高tc25钛合金大规格棒材组织均匀性的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5263809A (en) * | 1975-11-21 | 1977-05-26 | Hitachi Ltd | Titanium alloy for using at extremely low temperature and process for production |
-
1982
- 1982-02-22 JP JP2593382A patent/JPS58145323A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5263809A (en) * | 1975-11-21 | 1977-05-26 | Hitachi Ltd | Titanium alloy for using at extremely low temperature and process for production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58145323A (ja) | 1983-08-30 |
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