JPH04355A

JPH04355A - チタン合金の製造方法

Info

Publication number: JPH04355A
Application number: JP17529390A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Nakakura; 中倉　光康
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1992-01-06

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、微細粒α＋β組織を有するチタン合金の製造
方法に関し、詳しくは、熱間鍛造と熱処理を組み合わせ
て、金属組織を特定することにより、疲れ強さや高温強
度を改善したα＋β型チタン合金の新規な製造方法に関
する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来、
α＋β型チタン合金鍛造品等の製造は、鋳塊をβ域で鍛
造分塊し、最終仕上げ鍛造をα＋β域で行う方法が一般
的に採用されており、そして、例えば、疲れ強さを向上
する為に、初析α粒の微細化を図る等、組織の均一化や
材料特性の向上を図るために、種々の提案がなされてい
る。

これらの方法は、β変態点以上からの焼入れの後に、β
変態点以下の特定の範囲の温度において特定の条件で鍛
練を加え、α相の巨大化を抑え、微細粒α＋β組織にす
るものである。

従来提案されているいずれの方法も、β域で分塊鍛造ま
たは分塊圧延によって製造したチタン合金は、その製造
段階においてβ４寸α＋β変態点近傍温度に徐冷される
ことなとにより、β粒界に粗大粒α相が成長し、その一
部が熱間加工、熱処理後も消失することなく存在し、チ
タン合金の特性向上を困難にしていると言う問題を克服
しようとするものである。

しかしながら、従来提案されている方法においては、α
相と疲れ強さとの関連性が未だ十分に判明していなく、
また疲れ強さのバラツキも大きく、再現性の点ても問題
があり、良好な品質の鍛造品を製造する方法としては、
不十分なものであった。

一般には、疲れ強さは引張り強さと相関関係があると同
時に、ミクロ組織との関係において、結晶粒と引張強さ
とは、ホール・ペツチの関係式が当てはまる。したがっ
て、疲れ強さを改善するためには、結晶粒を微細化する
ことにより問題を解決することかできることになるか、
チタン合金においては、疲れ強さを向上させる要因は十
分に把握されていなかった。即ち、チタン合金の場合に
は、疲れ強さと引張り強さの関係にはバラツキか大きく
、単純に結晶粒を微細化するのみては、疲れ強さの向上
を図ることができなかった。

本発明は、従来の技術における上記のような実状に鑑み
てなされたものである。

即ち、本発明は、従来の欠点を解消し、組織の均−性及
び材料特性上を向上させ、α相の微細粒化を図ることが
できるα＋β型チタン合金の新規な製造方法を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明者は、疲れ強さと引張り強さの関係におけるばら
つきについて、疲れ強さ比（即ち、疲れ強さ／引張り強
さ）をパラメータとした場合に、このパラメータがα相
面積率と一定の関連があり、また、一定のα相面積率下
での初析α粒径か疲れ強さに関係があることを発見した
。そして、β域での鍛錬及びα＋β域での分塊の後、特
定の熱処理を施すことにより、疲れ強さの改善されたチ
タン合金が得られることを見出たし、本発明を完成する
に至った。

本発明は、α＋β型チタン合金を製造するにあたり、β
域での分塊及びα＋β域での分塊の後、チタン合金をβ
変態点以上の温度から焼入れを行い、次いで、β変態点
よりも低い温度で鍛錬を行い、更にβ変態点よりも少な
くとも１０℃低い温度で溶体化処理を行ない、次いて焼
鈍処理または過時効処理を行なうことにより、初析α粒
径ｄが、１２ｍ＋以下（即ち、ｄ　−”＞　９　（ｍ＋
＋＋−”’）　）であり、かっ、α相面積率が２０〜５
０％の範囲にあるα＋β型チタン合金を得ることを特徴
とする。

本発明において、対象となるチタン合金としては、Ｔ　
ｉ　−６Ａ　Ｉ　−４Ｖ、　Ｔ　ｉ　−６Ａ　Ｉ　−６
Ｖ２Ｓｎ等、公知のα＋β型チタン合金が使用できる。

β域での分塊及びα＋β域での分塊の後に行われるβ変
態点以上の温度からの焼入れは、β変態点より５００℃
低い温度までの間で６０℃／分以上の冷却速度で行うの
か好ましい。

その後の行うβ変態点より低い温度での鍛錬は、β変態
点下１０〜５０℃の温度で行うのが好ましく、また、鍛
錬の減面率は、減面率５０％以上になるように行うのが
好ましい。この鍛錬工程は、複数回繰り返して実施して
もよい。

β変態点より低い温度での鍛錬後、本発明においては、
更に溶体化処理を行うことか必要である。

この溶体化処理は、β変態点よりも少なくとも１０℃低
い温度、好ましくは１０〜５０℃低い温度で所定の時間
保持した後、水冷等により急冷することによって行われ
る。溶体化処理温度がβ変態点よりも１０℃以上低くな
いと、強度は上昇するが靭性か劣るものが得られ、また
、β変態点よりも５０℃以上低くなると、靭性は上昇す
るが強度か低いものが得られる。

溶体化処理されたチタン合金は、焼鈍処理または過時効
処理か施される。焼鈍処理及び過時効処理は、常法によ
って行われるが、例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ系チタン
合金の場合、焼鈍処理は、７９０℃〜６９０℃の温度範
囲に加熱することによって、また、過時効処理は、６９
０〜５５０℃の温度範囲に加熱することによって行われ
る。Ｔｉ　−６Ａｌ−４Ｖ系チタン合金の場合、過時効
処理の加熱温度か６９０℃よりも高くなると、強度が劣
化する傾向にあり、また、５５０℃よりも低くなると、
靭性が劣化したものになる。

以上のように加熱処理することによって、チタン合金の
組織が等軸α組織になり、そして、初析α粒径ｄがＩ２
如以下（ｄ　−”’＞　９　（關−１２））、かつ、α
相面積率が２０〜５０％の範囲にあるα＋β型チタン合
金を得ることか可能になる。

本発明によるα＋β型チタン合金において、初析α粒径
ｄか１２−よりも大きくなると、チタン合金は疲れ強さ
が低下したものになる。また、α＋β型チタン合金のα
面積率が２０よりも低くなると靭性か低下し、また、５
０９６よりも高くなると疲れ強さが低下したものになる
。

（実施例）以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

実施例ＩＴ　ｉ　−６Ａｉｌ　−４Ｖの組成からなるチタン合金
鋳塊を、常法によりβ分塊及びα＋β分塊してα＋β型
チタン合金を製造し、４００■φのサイズの丸棒を供試
材とした。このα＋β型チタン合金供試材を１０１５℃
の温度において、０．５時間β焼鈍した。

次いで、８００．８５０及び９００℃の各温度でα＋β
恒温鍛伸した。

次いで、このものを溶体化処理に付した。即ち、β変態
点９７０℃よりも低い温度の９５０℃に加熱し、２時間
保持した後、水冷によって急冷した。

更に、７０５℃で２時間焼鈍処理を行いチタン合金製品
を得た。その一つの顕微鏡写真（倍率４００）を第１図
に示す（試料番号１）。

これらの製品について疲れ強さをｉｇＦＩ定した。なお
、疲れ強さの測定は、小野式回転曲げ疲れ試験機により
、試験片として、月Ｓ　Ｚ２２７４　、平行部径８ｍｍ
を用いて行ない、１０７（サイクル数）疲れ強さ（ｋｇ
　ｒ／　ｍｔａ　）を測定した。

比較例１上記実施例において、溶体化処理を行わない以外は、上
記と同様に処理してチタン合金製品を得、同様に疲れ強
さを測定した。その顕微鏡写真（倍率４００）を第２図
に示す。（試料番号３）比較例２ β分塊後、α＋β域で鍛造を行い溶体化処理、焼鈍処理
を施し、同様に疲れ強さを測定した。

（試料番号５）それらの結果を第１表に示す。

第１表実施例２Ｔ　ｉ　−６Ａｌ　−４Ｖの組成からなるチタン合金鋳
塊を、β分塊及びα＋β分塊してα＋β型チタン合金を
製造した。このα＋β型チタン合金供試材を１０１５℃
の温度において、０５時間β焼鈍した。

次いで、８５０℃の温度でαキβ鍛伸した後、２０ｍｍ
φの試験片を切り出した。

次いで、このものを溶体化処理に付した。即ち、第２表
に示す温度に２時間保持した後、水冷によって急冷した
。

更に、第２表に示す温度で２時間加熱して焼鈍処理また
は過時効処理を行ないチタン合金試験片を得た。

この試験片について、３５０℃における０、２％耐力、
常温における引張り強さ、及び２ｍｍＶノツチを用いた
シャルピー衝撃試験機による衝撃値を測定した。それら
の結果を第２表に示す。

比較のために、溶体化処理をβ変態点９７０　℃よりも
高い温度で行なった場合について上記と同様にしてチタ
ン合金試験片を作成し、同様に試験を行なった。

それらの結果を第２表に示す。

以下余白（発明の効果）本発明は、上記の構成を有するから、上記第１表及び第
２表における比較からも明らかなように、得られるα＋
β型チタン合金は、疲れ強さが改善されたものとなり、
また、高温における０、２％耐力、常温における強度、
靭性において優れ、総合的にみて優れた特性を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例によって得られたチタン合金
の金属組織の顕微鏡写真、第２図は、比較例１によって
得られたチタン合金の金属組織の顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）α＋β型チタン合金を製造するにあたり、β域で
の分塊及びα＋β域での分塊の後、チタン合金をβ変態
点以上の温度から焼入れを行い、次いで、β変態点より
も低い温度で鍛錬を行い、更にβ変態点よりも少なくと
も１０℃低い温度で溶体化処理を行ない、次いで焼鈍処
理または過時効処理を行なうことにより、初析α粒径ｄ
が１２μｍ以下であり、かつ、α相面積率が２０〜５０
％の範囲にあるα＋β型チタン合金を得ることを特徴と
するα＋β型チタン合金の製造方法。
（２）溶体化処理を、チタン合金のβ変態点よりも１０
〜５０℃低い温度で行なうことを特徴とする請求項（１
）に記載のα＋β型チタン合金の製造方法。
（３）チタン合金がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ系合金である請
求項（１）に記載のα＋β型チタン合金の製造方法。
（４）過時効処理を６９０℃〜５５０℃の範囲で行なう
ことを特徴とする請求項（１）ないし（３）のいずれか
に記載のα＋β型チタン合金の製造方法。