JPH0559508A - β型チタン合金の加工熱処理方法 - Google Patents
β型チタン合金の加工熱処理方法Info
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- JPH0559508A JPH0559508A JP2728792A JP2728792A JPH0559508A JP H0559508 A JPH0559508 A JP H0559508A JP 2728792 A JP2728792 A JP 2728792A JP 2728792 A JP2728792 A JP 2728792A JP H0559508 A JPH0559508 A JP H0559508A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 室温では強度と延性を合わせ持ち，高温では
加工性が向上するβ型チタン合金を得る。 【構成】 β型チタン合金にα相を析出させるための時
効処理とその前後に行う圧延などの加工と微細な結晶粒
を得るための再結晶処理と高強度化のための時効処理を
組み合わせた加工熱処理を施す。
加工性が向上するβ型チタン合金を得る。 【構成】 β型チタン合金にα相を析出させるための時
効処理とその前後に行う圧延などの加工と微細な結晶粒
を得るための再結晶処理と高強度化のための時効処理を
組み合わせた加工熱処理を施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、β型チタン合金に強度
と延性を合わせ持たせる、結晶粒を微細化するための加
工熱処理方法に関するものである。
と延性を合わせ持たせる、結晶粒を微細化するための加
工熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】準安定β型チタン合金と呼ばれる急冷で
マルテンサイト変態せず、室温でβ単相であるβ型チタ
ン合金は、一般にβ変態温度と再結晶温度がほぼ一致
し、β変態温度以上の熱処理では急激に再結晶・粒成長
が起こり、β変態温度以下の熱処理ではまだ再結晶せ
ず、加工時の変形帯などに沿ってα相が析出している加
工組織のままである。従って、従来のβ型チタン合金の
再結晶処理は、β変態温度以上の温度で行われており、
その処理によって得られる結晶粒の粒径は、最も微細化
してもたかだか１５μｍ程度であった（例えば茨城大学
工学部研究集報，３７（１９８９）１５５など）。
マルテンサイト変態せず、室温でβ単相であるβ型チタ
ン合金は、一般にβ変態温度と再結晶温度がほぼ一致
し、β変態温度以上の熱処理では急激に再結晶・粒成長
が起こり、β変態温度以下の熱処理ではまだ再結晶せ
ず、加工時の変形帯などに沿ってα相が析出している加
工組織のままである。従って、従来のβ型チタン合金の
再結晶処理は、β変態温度以上の温度で行われており、
その処理によって得られる結晶粒の粒径は、最も微細化
してもたかだか１５μｍ程度であった（例えば茨城大学
工学部研究集報，３７（１９８９）１５５など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の再結晶処理
により得られる比較的大きな粒径の結晶粒を持つ合金
は、室温での延性は大きいが強度があまり大きくなく、
一般に時効処理によって高強度として使用している。し
かし時効処理を施すと、強度は１２０ｋｇ／ｍｍ2 程度
まで向上するが、延性が１０％以下と小さくなる。また
時効時間に長時間を要し実用上好ましくない。さらに高
温での成形加工においても変形抵抗が大きくなり、成形
が困難であった。
により得られる比較的大きな粒径の結晶粒を持つ合金
は、室温での延性は大きいが強度があまり大きくなく、
一般に時効処理によって高強度として使用している。し
かし時効処理を施すと、強度は１２０ｋｇ／ｍｍ2 程度
まで向上するが、延性が１０％以下と小さくなる。また
時効時間に長時間を要し実用上好ましくない。さらに高
温での成形加工においても変形抵抗が大きくなり、成形
が困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、β型チタン合金に時効処理でα相が均一
に析出できるように、時効処理前に析出サイトとなる変
形帯やすべり線を均一に分散させられる温度と加工率で
加工を行い、これにより続く時効処理によって層状のα
相を材料全体にわたって均一に析出させる。さらにこの
時効処理温度よりも低温で加工を行うことによってα相
の周囲に極度のひずみの導入と層状α相の分断を行い、
それに続く再結晶処理によりα相の粒状化および母相β
相の結晶粒微細化を図るようにした。さらにこれに続く
時効処理によって、粒状α相の成長、母相β相粒界への
α相のネットワーク状の析出およびα相量の増大を図
り、母相β相のさらなる結晶粒微細化を達成した。
にこの発明は、β型チタン合金に時効処理でα相が均一
に析出できるように、時効処理前に析出サイトとなる変
形帯やすべり線を均一に分散させられる温度と加工率で
加工を行い、これにより続く時効処理によって層状のα
相を材料全体にわたって均一に析出させる。さらにこの
時効処理温度よりも低温で加工を行うことによってα相
の周囲に極度のひずみの導入と層状α相の分断を行い、
それに続く再結晶処理によりα相の粒状化および母相β
相の結晶粒微細化を図るようにした。さらにこれに続く
時効処理によって、粒状α相の成長、母相β相粒界への
α相のネットワーク状の析出およびα相量の増大を図
り、母相β相のさらなる結晶粒微細化を達成した。
【０００５】
【作用】時効後の加工によって、層状の析出α相の周囲
に転位を極度に集積させ、これによって再結晶の駆動力
となるひずみエネルギーを増大させ、β変態温度以下で
再結晶を終了させる。この加工では層状α相は細かく分
断され、β変態温度以下で再結晶を終了させることによ
って、α相は固溶せずに粒状化するようになる。この析
出しているα相は母相β相の再結晶粒の粒成長を抑制し
微細な結晶粒が得られる。ここで、再結晶処理は完全に
母相β相が再結晶せず回復組織（亜結晶粒組織）のまま
でもα相が粒状化していれば同様な効果が得られる。再
結晶後の時効は、再結晶処理温度以下であるためα相比
は増大し、再結晶処理で粒状化したα相を核としたα粒
の成長を促し、母相β相の微細化に寄与する。この結晶
粒の微細化が高強度、高延性を達成させる。また比較的
低温での時効では母相の粒界にネットワーク状にα相が
析出し、より高強度化が可能になる。
に転位を極度に集積させ、これによって再結晶の駆動力
となるひずみエネルギーを増大させ、β変態温度以下で
再結晶を終了させる。この加工では層状α相は細かく分
断され、β変態温度以下で再結晶を終了させることによ
って、α相は固溶せずに粒状化するようになる。この析
出しているα相は母相β相の再結晶粒の粒成長を抑制し
微細な結晶粒が得られる。ここで、再結晶処理は完全に
母相β相が再結晶せず回復組織（亜結晶粒組織）のまま
でもα相が粒状化していれば同様な効果が得られる。再
結晶後の時効は、再結晶処理温度以下であるためα相比
は増大し、再結晶処理で粒状化したα相を核としたα粒
の成長を促し、母相β相の微細化に寄与する。この結晶
粒の微細化が高強度、高延性を達成させる。また比較的
低温での時効では母相の粒界にネットワーク状にα相が
析出し、より高強度化が可能になる。
【０００６】
【実施例】以下実施例によって本発明を詳述する。本発
明に使用した供試材は表１に示した化学成分を有する溶
体化処理されたβ型チタン合金である。この供試材から
次の６種類の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦを作製し
た。
明に使用した供試材は表１に示した化学成分を有する溶
体化処理されたβ型チタン合金である。この供試材から
次の６種類の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦを作製し
た。
【０００７】
【表１】
【０００８】試料Ａは、供試材に圧下率３０％の冷間圧
延（第１の加工）を施し、そして６５０℃で１時間の時
効（第１の時効処理）を行い、さらに６５０℃で圧下率
６０％の温間圧延（第２の加工）を施し、６８０℃で１
０分間再結晶処理した後、４５０℃で５時間時効処理
（第２の時効処理）した試料である。試料ＢおよびＣ
は、試料Ａと再結晶処理までは同じであり、第２の時効
処理だけそれぞれ５５０℃および６５０℃で５時間行っ
た試料である。試料Ｄは、供試材に圧下率１０％の冷間
圧延を施し、そして６５０℃で１時間の第１の時効処理
を行い、さらに６５０℃で圧下率６０％の温間圧延（第
２の加工）を施し、７００℃で１０分間再結晶処理した
後、５００℃で５時間第２の時効処理した試料である。
試料Ｅは、供試材に圧下率３０％の冷間圧延を施し、そ
して６５０℃で１時間の時効を行い、さらに６５０℃で
圧下率３０％の温間圧延を施し、７００℃で１０分間再
結晶処理した後、５００℃で５時間第２の時効処理した
試料である。試料Ｆは、供試材に圧下率３０％の冷間圧
延を施し、そして６５０℃で１時間の時効を行い、さら
に６５０℃で圧下率６０％の温間圧延を施し、７５０℃
で１０分間再結晶処理した後、５００℃で５時間第２の
時効処理した試料である。これらの加工熱処理方法をま
とめると表２のようになる。
延（第１の加工）を施し、そして６５０℃で１時間の時
効（第１の時効処理）を行い、さらに６５０℃で圧下率
６０％の温間圧延（第２の加工）を施し、６８０℃で１
０分間再結晶処理した後、４５０℃で５時間時効処理
（第２の時効処理）した試料である。試料ＢおよびＣ
は、試料Ａと再結晶処理までは同じであり、第２の時効
処理だけそれぞれ５５０℃および６５０℃で５時間行っ
た試料である。試料Ｄは、供試材に圧下率１０％の冷間
圧延を施し、そして６５０℃で１時間の第１の時効処理
を行い、さらに６５０℃で圧下率６０％の温間圧延（第
２の加工）を施し、７００℃で１０分間再結晶処理した
後、５００℃で５時間第２の時効処理した試料である。
試料Ｅは、供試材に圧下率３０％の冷間圧延を施し、そ
して６５０℃で１時間の時効を行い、さらに６５０℃で
圧下率３０％の温間圧延を施し、７００℃で１０分間再
結晶処理した後、５００℃で５時間第２の時効処理した
試料である。試料Ｆは、供試材に圧下率３０％の冷間圧
延を施し、そして６５０℃で１時間の時効を行い、さら
に６５０℃で圧下率６０％の温間圧延を施し、７５０℃
で１０分間再結晶処理した後、５００℃で５時間第２の
時効処理した試料である。これらの加工熱処理方法をま
とめると表２のようになる。
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】これらの試料の室温での引張試験を行っ
た。その結果を表３に示す。試料ＡおよびＢは、強度お
よび伸びともに大きな値となる。試料ＡおよびＢの走査
電顕組織をそれぞれ図１および２に示す。試料Ａは均一
に分散した粒状のα相と母相β相の粒界あるいは亜結晶
粒界にネットワーク状に析出したα相とからなる組織で
あり、試料Ｂは試料Ａより粒状のα相の量がかなり多
い、粒状α相のみが均一に分布した組織であった。両試
料ともα相の析出量は３０〜５０％と多く、均一である
ことがわかる。試料Ｃはα相が均一に析出しているがそ
の析出量が少ないので伸びは比較的大きいが強度があま
り高くない。試料ＤおよびＥはα相の析出分布が不均一
であり、強度は比較的高いが伸びが小さい。試料Ｆは再
結晶処理で完全にα相が固溶し、β相が粗大化している
ので、時効処理によるα相の析出量が少なく、β相粒界
近傍に主に析出がみられ、不均一な析出となっている。
したがって、強度が低い。試料Ｆは十分にα相を析出さ
せても組織的に従来技術の溶体化＋時効処理と同じであ
るので従来より大きな伸び、強度の向上は望めない。
た。その結果を表３に示す。試料ＡおよびＢは、強度お
よび伸びともに大きな値となる。試料ＡおよびＢの走査
電顕組織をそれぞれ図１および２に示す。試料Ａは均一
に分散した粒状のα相と母相β相の粒界あるいは亜結晶
粒界にネットワーク状に析出したα相とからなる組織で
あり、試料Ｂは試料Ａより粒状のα相の量がかなり多
い、粒状α相のみが均一に分布した組織であった。両試
料ともα相の析出量は３０〜５０％と多く、均一である
ことがわかる。試料Ｃはα相が均一に析出しているがそ
の析出量が少ないので伸びは比較的大きいが強度があま
り高くない。試料ＤおよびＥはα相の析出分布が不均一
であり、強度は比較的高いが伸びが小さい。試料Ｆは再
結晶処理で完全にα相が固溶し、β相が粗大化している
ので、時効処理によるα相の析出量が少なく、β相粒界
近傍に主に析出がみられ、不均一な析出となっている。
したがって、強度が低い。試料Ｆは十分にα相を析出さ
せても組織的に従来技術の溶体化＋時効処理と同じであ
るので従来より大きな伸び、強度の向上は望めない。
【００１２】第１の時効処理前後の圧延は、圧下率が大
きいほどα相の分布の均一性が向上し、再結晶後のβ相
の結晶粒も微細化することは明らかであるので、時効前
の圧延（第１の加工）は圧下率３０％以上とし、時効後
の圧延（第２の加工）は圧下率６０％以上とした。また
これらの圧延の目的は再結晶の駆動力となるひずみエネ
ルギーを増大させるためのひずみの集積にあるので、α
相が固溶せず圧延中あるいはその後に再結晶しないβ変
態温度以下の圧延とした。最初に行う時効処理の温度
は、低すぎるとそれに続く圧延が困難であるのでβ変態
温度以下１５０℃とした。再結晶温度は、再結晶時にα
相が析出していないと試料Ｆのように急激に粒成長する
のでβ変態温度以下とした。強度の向上のために最終に
行う時効処理は、低温すぎると時効時間が非常に長く実
用的でなく、あまり高温であると試料Ｃのように高強度
化が期待できない。したがって第２の時効処理は再結晶
温度以下４００℃から再結晶温度以下５０℃の範囲とし
た。
きいほどα相の分布の均一性が向上し、再結晶後のβ相
の結晶粒も微細化することは明らかであるので、時効前
の圧延（第１の加工）は圧下率３０％以上とし、時効後
の圧延（第２の加工）は圧下率６０％以上とした。また
これらの圧延の目的は再結晶の駆動力となるひずみエネ
ルギーを増大させるためのひずみの集積にあるので、α
相が固溶せず圧延中あるいはその後に再結晶しないβ変
態温度以下の圧延とした。最初に行う時効処理の温度
は、低すぎるとそれに続く圧延が困難であるのでβ変態
温度以下１５０℃とした。再結晶温度は、再結晶時にα
相が析出していないと試料Ｆのように急激に粒成長する
のでβ変態温度以下とした。強度の向上のために最終に
行う時効処理は、低温すぎると時効時間が非常に長く実
用的でなく、あまり高温であると試料Ｃのように高強度
化が期待できない。したがって第２の時効処理は再結晶
温度以下４００℃から再結晶温度以下５０℃の範囲とし
た。
【００１３】本実施例では、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３
Ｓｎ−３Ａｌ合金を用いているが、本発明は他のβ型チ
タン合金にも適用できる加工熱処理方法であることは言
うまでもない。
Ｓｎ−３Ａｌ合金を用いているが、本発明は他のβ型チ
タン合金にも適用できる加工熱処理方法であることは言
うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、β型チ
タン合金にα相を析出させるための時効処理とその前後
に行う圧延などの加工と微細な結晶粒を得るための再結
晶処理と高強度化のための時効処理を組み合わせた加工
熱処理を施すことによって、強度と延性を合わせ持った
β型チタン合金を得ることができる。また結晶粒が微細
であるので、室温での機械的性質だけでなく、高温での
加工性も向上させることができるという効果も有する。
タン合金にα相を析出させるための時効処理とその前後
に行う圧延などの加工と微細な結晶粒を得るための再結
晶処理と高強度化のための時効処理を組み合わせた加工
熱処理を施すことによって、強度と延性を合わせ持った
β型チタン合金を得ることができる。また結晶粒が微細
であるので、室温での機械的性質だけでなく、高温での
加工性も向上させることができるという効果も有する。
【図１】試料Ａの金属組織を示す図面代用写真である。
【図２】試料Ｂの金属組織を示す図面代用写真である。
Claims (5)
- 【請求項１】 β型チタン合金に第１の加工を施す工程
と、さらに第１の時効処理を行う工程と、さらに第２の
加工を施す工程と、さらに再結晶処理を行う工程と、さ
らにこれに続く第２の時効処理工程とからなることを特
徴とするβ型チタン合金の加工熱処理方法。 - 【請求項２】 前記第１の加工の加工終了温度がβ変態
温度以下、かつ加工率３０％以上であり、しかも前記第
１の時効処理後に行う前記第２の加工の加工終了温度が
時効温度以下、かつ加工率が前記第１の加工の加工率と
合わせて７０％以上であることを特徴とする請求項１記
載のβ型チタン合金の加工熱処理方法。 - 【請求項３】 前記第１の時効処理の温度が、β変態温
度からβ変態温度以下１５０℃の範囲にあることを特徴
とする請求項１記載のβ型チタン合金の加工熱処理方
法。 - 【請求項４】 前記再結晶処理の温度がβ変態温度以下
であることを特徴とする請求項１記載のβ型チタン合金
の加工熱処理方法。 - 【請求項５】 前記第２の時効処理の温度が再結晶温度
以下４００℃から再結晶温度以下５０℃の範囲であるこ
とを特徴とする請求項１記載のβ型チタン合金の加工熱
処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2728792A JP2849965B2 (ja) | 1991-06-13 | 1992-01-17 | β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14211191 | 1991-06-13 | ||
| JP3-142111 | 1991-06-13 | ||
| JP2728792A JP2849965B2 (ja) | 1991-06-13 | 1992-01-17 | β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559508A true JPH0559508A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2849965B2 JP2849965B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=26365191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2728792A Expired - Lifetime JP2849965B2 (ja) | 1991-06-13 | 1992-01-17 | β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849965B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006002182A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Daido Steel Co Ltd | β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金及びその製造方法、β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金部材 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP2728792A patent/JP2849965B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006002182A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Daido Steel Co Ltd | β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金及びその製造方法、β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金部材 |
| JP4548008B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2010-09-22 | 大同特殊鋼株式会社 | β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金及びその製造方法、β型Ｔｉ−Ｚｒ系合金部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2849965B2 (ja) | 1999-01-27 |
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