JPH03240939A - 高延性、高靭性チタン合金の製造方法 - 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、高強度、高延性を有すると共に靭性にも優れ
たチタン合金の製造方法に関する。

（従来の技術） Ｎｅａｒβ型チタン型金タフ合金ち少量のα相を含み大
部分がβ相からなる合金は時効により高強度化が可能で
あり、同し強度のα＋β型チタン合金に比べ高い靭性が
得られると共に、７００〜８００″Ｃの温度範囲での変
形抵抗がα＋β型チタン合金よりも小さく、恒温鍛造に
通した材料であるという優れた特徴を有している。しか
し、Ｎｅａｒβ型チタン型金タフ合金型チタン合金に比
べ伸び、絞り等の延性が低いという問題点が有った。

この問題点に対し、本発明者等はα＋β域で十分な加工
を行うことによりβ結晶粒を細粒化し、延性を改善する
ことが可能であることを明らかにした（鉄と鋼、Ｖｏｌ
、７３（１９８７）、５１５２３）。

（発明が解決しようとする課Ｎ） しかしながら、上記のα＋β域で加工を行う方法では高
強度、高延性が得られるが、十分高い靭性値が得られる
とはいえなかった。

本発明の目的は、強度、延性、靭性のバランスが良く、
かついずれも高い値が得られるＮｅａｒβ型チタン合金
の製造方法を提供することにある。

本発明の具体的な目標は、溶体化処理材の場合は引張強
さ９０ｋｇｆ／−謬２以上、伸び２０％以上、ＫＩＣ値
３００ｋｇｆ／ｓ＋ｓ””以上であり、溶体化処理材の
場合は引張強さ１２０ｋｇｆ／ｓｖ＋”以上、伸び１０
％以上、ＫＩＣ値１８０ｋｇｆ／ａｍ””以上であるＮ
ｅａｒβ型チタン型合２フ （課題を解決するための手段） Ｎｅａｒβ型チタン型合２フ 針状晶であることが望ましいことが知られている。

本発明者等が提案した前記の製造方法（α＋β域で十分
な加工を行う）において十分高い靭性値が得られなかっ
た原因は、α十β加工によりβ結晶粒は細粒化したもの
の、初析αが再結晶し等軸化したことにあると考えられ
る。

そこで、本発明者等はβ結晶粒を細粒化し、かつ針状晶
の初析αが得られれば高延性、高靭性のＮｅａｒβ型チ
タン型合２フ え方のもとに種々検討を重ね、Ｎｅａｒβ型チタン型合
２フ β域で一定量の加工を行うことにより、上記の組織を得
ることができ、高強度でかつ高延性と高靭性を両立させ
得ることを見出した０本発明は上記の知見に基づくもの
で、その要旨は下記■および■のチタン合金の製造方法
にある。

■　Ｎｅａｒβ型チタン型合２フ 変態点＋１００℃）の温度域で、一回の加熱での加工率
が４０％以上となり、かつ歪み速度が１０−１〜１Ｏ−
４７ｓｅｃの範囲となるように加工を加え、その後さら
にβ変態点以下の温度で加工率が１５〜５０％で、かつ
歪み速度が５Ｘ１０−２〜１０−　’／ｓｅｃの範囲と
なるように加工を加え、β変態点〜（β変態点−７０℃
）の温度域で溶体化処理を行うことを特徴とする高延性
、高靭性チタン合金の製造方法。

■　前記の溶体化処理の後、４００〜６５０℃の温度域
で時効処理を行う前記■記載の高延性、高靭性チタン合
金の製造方法。

本発明の製造方法は、Ｔｉ　−　５＾１−２Ｓｎ−１−
２Ｓｎ−２Ｚｒ４，　Ｔｉ−８Ｍｏ−８　Ｖ−２Ｆｅ−
３＾１１Ｔｉ−１１．５Ｍｏ　−　６Ｚｒ−４．５Ｓｎ
のような種々のＮｅａｒβ型チタン型合２フ つ恒温鍛造性に優れるＴｉ　　ＩＯＶ　　２Ｐｅ　　３
＾１合金に適用すれば、それらの特徴を有する上にさら
に靭性にも優れた合金とすることができる。

なお、前記■、■の加工方法を適用する前の素材は、鋳
造のまま、β域で鍛造したもの、α＋β域で加工したも
の等である。

（作用） 本発明方法において、最初の加工時の温度（加工温度）
をβ変態点〜（β変態点＋１００℃）の温度域としてい
るのは、β変態点より低い温度での加工では、α相に加
工歪が加わり、後のβ変態点以下の温度での加工及び溶
体化処理の工程でα相が再結晶し等軸化することにより
高靭性が得られなくなり、一方、β変態点＋１００℃を
超える温度域での加工では、β相の細粒化が達成されず
高延性が得られなくなるためである。

β変態点〜（β変態点＋１００℃）の温度域での１回の
加熱での加工率が４０％以上となるように加工を加える
こととしているのは、これより小さい加工率ではβ結晶
の細粒化が得られないためである。

最初の加工時の歪み速度を１Ｏ−１〜１０−’／ｓｅｃ
の範囲に規定しているのは、１０−Ｉ／ｓｅｃを超える
歪み速度ではβ結晶の細粒化が得られず、１０−’／ｓ
ｅｃより小さい歪み速度では加工歪みの蓄積が十分でな
（、やはりβ結晶の細粒化が得られないためである。

さらにβ変態点以下の温度で加工率が１５〜５０％とな
るように加工を加えることとしているのは、加工率が１
５％未満ではβ結晶の細粒化を達成できず、加工率が５
０％を超えると再結晶し、等軸化して靭性が低下するか
らである。

また、β変態点以下の温度での加工の歪み速度を５　Ｘ
ｌ０−”−１０−’／ｓｅｃに規定しているのも、上記
と同様にこの範囲外ではβ結晶を細粒化することができ
ないためである。

加工後β変態点〜（β変態点−７０℃）の温度域で溶体
化処理を行うこととしているのは、加工組織を回復させ
、細粒のβ組織を得るためである．β変態点を超える温
度での溶体化処理では細粒のβ組織が得られず、β変態
点−７０℃よりも低い温度域での溶体化処理では加工組
織の回復が十分に行われない。

本発明の■の方法において、溶体化処理後時効処理を行
うのは、微細なα相を析出させて合金を強化するためで
ある０時効処理の温度範囲を４００〜６５０″Ｃとして
いるのは、４００℃より低い温度での時効ではω相の析
出による脆化が起こり、６５０℃を超える温度での時効
では粗大なα粒が析出し強化に寄与しないことによる。

（実施例） 第１表に示す組成のＴｉ−１０Ｖ　　２Ｆｅ　−３Ａｊ
！相当合金およびＴｉ−１１，５Ｍｏ　−６Ｚｒ−４，
５Ｓｎ合金をＶＡＲ（真空アーク二重溶解法）で溶製し
、直径１５０ｍ＋−のインゴントを作り、これをβ域で
鍛造して直径８０ａｍのビレットとした後、第２表およ
び第３表に示す種々の条件で鍛造による加工ならびに熱
処理を行った。第２表は溶体化処理材（第１発明）、第
３表は溶体化時効材（第２発明）に関する製造条件と引
張性質ならびに破壊靭性値を示したものである。同表に
おいて、０．２％耐力、引張強さ、伸びおよび絞りの測
定はＪＩＳ　Ｚ　２２４１に規定された方法に、また、
Ｋ１．（破壊靭性）の測定はＡＳＴＭＥ３９９に規定さ
れた方法に準じて行った。

第２表において、製造条件が本発明の範囲にあるＮｏ、
　ｌおよび２はいずれも前記の目標値に達しているが、
本発明の範囲を外れているＮｏ、　３は目標値に達して
いないことがわかる。この場合の目標値は、強度水準を
代表的なα＋β型合金であるＴｉ−６Ａｊ！−４Ｖと同
じ水準とし、伸びおよび破壊靭性を大幅に高くすること
であるが、本発明方法により達成できることが確認でき
た。

第３表の場合の目標は、伸びおよび絞りを前記のＴｉ　
−６Ａｊ２−４　Ｖと同じ水準とし、強度と破壊靭性を
大幅に高くすることである０本発明方法による場合は目
標値に達しているが、本発明の条件を外れた場合は特に
伸びおよび絞りの低下が著しい 以上の結果より明らかなように、強度、延性、靭性、の
いずれの値も良好なチタン合金を得るのに、本発明方法
は極めて有効であるといえる。

（発明の効果） 本発明は、高強度、高延性であって、かつ高靭性のＮｅ
ａｒβ型チタン型金タフ合金法を提供するものである。

本発明方法により、強度、延性および靭性のバランスが
良く、かつそのいずれにおいても高い値が得られるＮｅ
ａｒβ型チタン型金タフ合金ることができる。これによ
って、Ｎｅａｒβ型チタン型金タフ合金、航空機用部品
を始めとして自動車用部品等へさらに拡大することが可
能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｅａｒβ型チタン合金に対し、β変態点〜（β
   変態点＋１００℃）の温度域で、一回の加熱での加工率
   が４０％以上となり、かつ歪み速度が１０＾−＾１〜１
   ０＾−＾４／ｓｅｃの範囲となるように加工を加え、そ
   の後さらにβ変態点以下の温度で加工率が１５〜５０％
   で、かつ歪み速度が５×１０＾−＾２〜１０＾−＾４／
   ｓｅｃの範囲となるように加工を加え、β変態点〜（β
   変態点−７０℃）の温度域で溶体化処理を行うことを特
   徴とする高延性、高靭性チタン合金の製造方法。
2. （２）溶体化処理の後、４００〜６５０℃の温度域で時
   効処理を行う請求項（１）記載の高延性、高靭性チタン
   合金の製造方法。