JPH0696759B2 - 組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒および線の製造方法 - Google Patents
組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒および線の製造方法Info
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- JPH0696759B2 JPH0696759B2 JP12872989A JP12872989A JPH0696759B2 JP H0696759 B2 JPH0696759 B2 JP H0696759B2 JP 12872989 A JP12872989 A JP 12872989A JP 12872989 A JP12872989 A JP 12872989A JP H0696759 B2 JPH0696759 B2 JP H0696759B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、α結晶粒が等軸でかつ微細な組織を有するα
＋β型チタン合金棒および線の圧延方法に関するもので
ある。
＋β型チタン合金棒および線の圧延方法に関するもので
ある。
［従来の技術］ チタン合金は、金属材料の中では比強度が大きく耐食性
が著しく優れていることから、宇宙航空機用、自動車の
特殊部品用、苛酷な腐食条件で使用される大型化学工業
用構造物等に使用されている。これらの用途では、棒や
線あるいは厚板の形状で製造された素材を熱間ないし冷
間で鍛造したり、切削加工をして部品に加工するのが通
常である。従って素材は、優れた加工性や被削性ととも
に、加工方向によらず部品の品質が一定範囲に管理可能
であること、すなわち異方性が少ないことが要求され
る。鍛造における加工性の改善は延性の改善であり、こ
のためには均一でかつ微細な結晶粒組織であることが要
求される。
が著しく優れていることから、宇宙航空機用、自動車の
特殊部品用、苛酷な腐食条件で使用される大型化学工業
用構造物等に使用されている。これらの用途では、棒や
線あるいは厚板の形状で製造された素材を熱間ないし冷
間で鍛造したり、切削加工をして部品に加工するのが通
常である。従って素材は、優れた加工性や被削性ととも
に、加工方向によらず部品の品質が一定範囲に管理可能
であること、すなわち異方性が少ないことが要求され
る。鍛造における加工性の改善は延性の改善であり、こ
のためには均一でかつ微細な結晶粒組織であることが要
求される。
また異方性の低減には、結晶粒が微細であるとともに、
特にα粒が圧延方向によらず一定の形状を呈しているこ
と即ち等軸であることが必要である。本発明は、結晶粒
が微細でα粒が等軸である異方性の少ない加工性の優れ
たα＋β型チタン合金棒および線の圧延による製造方法
を提示するものである。
特にα粒が圧延方向によらず一定の形状を呈しているこ
と即ち等軸であることが必要である。本発明は、結晶粒
が微細でα粒が等軸である異方性の少ない加工性の優れ
たα＋β型チタン合金棒および線の圧延による製造方法
を提示するものである。
α＋β型チタン合金は、難加工材料のひとつであるため
に、従来棒や線では主として鍛造で製造されてきた。そ
の製造方法に関しては、例えば特開昭53−1617号公報に
示されているように、鍛造での加工条件と冷却方法を含
めた熱処理との組合せの適正化に腐心されてきた。
に、従来棒や線では主として鍛造で製造されてきた。そ
の製造方法に関しては、例えば特開昭53−1617号公報に
示されているように、鍛造での加工条件と冷却方法を含
めた熱処理との組合せの適正化に腐心されてきた。
しかし、鍛造による素材の製造は圧延に比べて圧倒的に
生産性やコストの点で劣る。しかるに、圧延による棒や
線は、特に中心部で結晶粒が粗大化しやすくしかもα粒
が圧延方向に著しく延伸する傾向があるため、加工用素
材としては著しく品質の劣る材料しか製造できなかっ
た。これに対して、特開昭58−25421号公報には50％以
上の加工度の熱間圧延後に高温での熱処理を施す方法
が、また特開昭58−100663号公報には、β域で加工しつ
いでα＋β域で圧延する方法が開示されている。しか
し、これらの方法では、熱間圧延後に高温での熱処理工
程が不可欠であったり、太い棒線材では熱間加工中にβ
域からα＋β域の温度に冷却するために圧延ライン上に
長時間放置する必要があり生産性の低下を招くのみなら
ず、表層と中心部の大きな温度差に基づく新たな異方性
が発生する等、実用上適用はできなかった。また、圧延
後の熱処理で微細化、等軸粒化を図る方法では、再結晶
の促進のために圧延温度をできる限り低温とし、圧下さ
れる粒内に多くの変形歪を残すよう指向されている。こ
のため、加工が益々困難となり、圧延疵が増加してその
後の精整処理に苦慮する状況を生む結果となっている。
生産性やコストの点で劣る。しかるに、圧延による棒や
線は、特に中心部で結晶粒が粗大化しやすくしかもα粒
が圧延方向に著しく延伸する傾向があるため、加工用素
材としては著しく品質の劣る材料しか製造できなかっ
た。これに対して、特開昭58−25421号公報には50％以
上の加工度の熱間圧延後に高温での熱処理を施す方法
が、また特開昭58−100663号公報には、β域で加工しつ
いでα＋β域で圧延する方法が開示されている。しか
し、これらの方法では、熱間圧延後に高温での熱処理工
程が不可欠であったり、太い棒線材では熱間加工中にβ
域からα＋β域の温度に冷却するために圧延ライン上に
長時間放置する必要があり生産性の低下を招くのみなら
ず、表層と中心部の大きな温度差に基づく新たな異方性
が発生する等、実用上適用はできなかった。また、圧延
後の熱処理で微細化、等軸粒化を図る方法では、再結晶
の促進のために圧延温度をできる限り低温とし、圧下さ
れる粒内に多くの変形歪を残すよう指向されている。こ
のため、加工が益々困難となり、圧延疵が増加してその
後の精整処理に苦慮する状況を生む結果となっている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、圧延によるα＋β型チタン合金棒および線の
製造において、新たなあるいは特殊な工程を必要とせず
に、結晶粒が微細でα粒が等軸である製造方法を開示す
るものである。
製造において、新たなあるいは特殊な工程を必要とせず
に、結晶粒が微細でα粒が等軸である製造方法を開示す
るものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、圧延によるα粒の変形挙動とその後の再
結晶挙動について種々検討した結果、圧延時のα粒の量
を制御しかつ圧下率を制御して圧延後ないし冷却時の再
結晶を促進させることによって、後熱処理による等軸粒
化処理を行うことなく、α粒の微細化と等軸粒化を達成
し得ることを見出し、本発明を成し遂げた。
結晶挙動について種々検討した結果、圧延時のα粒の量
を制御しかつ圧下率を制御して圧延後ないし冷却時の再
結晶を促進させることによって、後熱処理による等軸粒
化処理を行うことなく、α粒の微細化と等軸粒化を達成
し得ることを見出し、本発明を成し遂げた。
α粒の高温での変形抵抗は、β粒に比べて約３倍ほど高
い値を示す。β粒の中にわずかにα粒が存在する材料を
圧下すると、主として軟質なβ粒が圧下延伸し、硬いα
粒の圧下延伸は少ない。従って、本発明ではα粒の少な
い高温での圧下を指向した。
い値を示す。β粒の中にわずかにα粒が存在する材料を
圧下すると、主として軟質なβ粒が圧下延伸し、硬いα
粒の圧下延伸は少ない。従って、本発明ではα粒の少な
い高温での圧下を指向した。
第１図は、6Al-4Vチタン合金（βトランザス995℃）の
鍛造ビレットを950℃および850℃に加熱後84％の減面率
で圧下し空冷した棒材のＬ断面光学顕微鏡組織である。
α粒の少ない950℃加熱材｛同図（ａ）｝はα粒の多い8
50℃加熱材｛（同図（ｂ）｝に比べて、圧下冷却後のα
粒が微細でかつ等軸であることが判る。
鍛造ビレットを950℃および850℃に加熱後84％の減面率
で圧下し空冷した棒材のＬ断面光学顕微鏡組織である。
α粒の少ない950℃加熱材｛同図（ａ）｝はα粒の多い8
50℃加熱材｛（同図（ｂ）｝に比べて、圧下冷却後のα
粒が微細でかつ等軸であることが判る。
以上の知見に基づき、加熱温度および圧下条件を検討し
た結果、本発明を完成した。すなわち、本発明の根幹を
なす技術は、α＋β型チタン合金圧延棒および線を製造
する工程において、ビレットを900℃以上βトランザス
−20℃未満の温度に加熱し、全減面率を60％以上95％以
下、900℃以上の温度域での減面率が50％以上、850℃未
満の温度域での減面率が30％以下とし熱間圧延すること
を特徴とする組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒お
よび線の製造方法である。
た結果、本発明を完成した。すなわち、本発明の根幹を
なす技術は、α＋β型チタン合金圧延棒および線を製造
する工程において、ビレットを900℃以上βトランザス
−20℃未満の温度に加熱し、全減面率を60％以上95％以
下、900℃以上の温度域での減面率が50％以上、850℃未
満の温度域での減面率が30％以下とし熱間圧延すること
を特徴とする組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒お
よび線の製造方法である。
次に本発明の加熱温度の限定理由を示す。
加熱温度は、圧下前のα粒の含有率から限定される。90
0℃未満の加熱では、α含有率が大きいために、圧下可
能な減面率が小さくなり、後述するβ粒の再結晶に必要
な圧下率を確保できないので、900℃を下限とした。
0℃未満の加熱では、α含有率が大きいために、圧下可
能な減面率が小さくなり、後述するβ粒の再結晶に必要
な圧下率を確保できないので、900℃を下限とした。
加熱時のα粒を極限まで減少することを狙い、βトラン
ザス−20℃を超える温度に加熱し圧延すると、α粒が極
度に減少するためにほとんどα粒の変形に惑わされるこ
とはなくなる。しかし、冷却後にβ粒からマルテンサイ
ト的な針状組織が発生し、異方性が拡大するのみなら
ず、耐疲労特性が著しく劣化する。これを避けるために
は、冷却途中のα粒が多量に存在するα＋β域での強加
工（この理由については研究中であるが、硬いα相の存
在の結果生ずるβ粒内の剪断歪により針状組織への変態
が防止されるものと考えられる。）が有効であるが、そ
の際α粒が延伸するために、実用化は不可能である。従
って、加熱温度の上限をβトランザス−20℃とした。
ザス−20℃を超える温度に加熱し圧延すると、α粒が極
度に減少するためにほとんどα粒の変形に惑わされるこ
とはなくなる。しかし、冷却後にβ粒からマルテンサイ
ト的な針状組織が発生し、異方性が拡大するのみなら
ず、耐疲労特性が著しく劣化する。これを避けるために
は、冷却途中のα粒が多量に存在するα＋β域での強加
工（この理由については研究中であるが、硬いα相の存
在の結果生ずるβ粒内の剪断歪により針状組織への変態
が防止されるものと考えられる。）が有効であるが、そ
の際α粒が延伸するために、実用化は不可能である。従
って、加熱温度の上限をβトランザス−20℃とした。
次に減面率の限定理由を述べる。
β粒主体の変形を行っても、厳密にはα粒の変形を防止
することは不可能である。全減面率が95％を超えると、
α粒の変形も大きくなり圧下冷却後のＬ方向とＴ方向の
長さの比が５倍を超えるため、95％を上限とした。ま
た、減面率が60％未満では冷却後β粒から針状組織が生
成するため、60％を下限とした。
することは不可能である。全減面率が95％を超えると、
α粒の変形も大きくなり圧下冷却後のＬ方向とＴ方向の
長さの比が５倍を超えるため、95％を上限とした。ま
た、減面率が60％未満では冷却後β粒から針状組織が生
成するため、60％を下限とした。
本発明においては、β粒主体の変形を行うことがポイン
トであるために、加熱温度を900℃以上とするだけでな
く、900℃以上の温度域での圧下減面率を50％以上と
し、またα粒が多くなる850℃未満の温度域での圧下減
面率を30％以下とすることで、できる限りα粒の変形を
抑制することが必要である。
トであるために、加熱温度を900℃以上とするだけでな
く、900℃以上の温度域での圧下減面率を50％以上と
し、またα粒が多くなる850℃未満の温度域での圧下減
面率を30％以下とすることで、できる限りα粒の変形を
抑制することが必要である。
本発明が適用できるα＋β型チタン合金は代表的なTi-6
Al-4V,Ti-6Al-6V-2Sn,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
Al-4V,Ti-6Al-6V-2Sn,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
［作用］ 本発明において加熱温度を900℃以上にすることで、圧
下される際の粒内のα粒を限定する効果を生ぜしめ、さ
らに全減面率で95％以下、900℃以上の温度域での減面
率が50％以上、850℃未満の温度域での減面率が30％以
下の圧下を加えることで、α粒の変形をできる限り小さ
くし等軸のまま温存することに寄与している。また、全
減面率を60％以上に限定することで、圧下冷却後のβ粒
から微細なα粒への変態を促進している。
下される際の粒内のα粒を限定する効果を生ぜしめ、さ
らに全減面率で95％以下、900℃以上の温度域での減面
率が50％以上、850℃未満の温度域での減面率が30％以
下の圧下を加えることで、α粒の変形をできる限り小さ
くし等軸のまま温存することに寄与している。また、全
減面率を60％以上に限定することで、圧下冷却後のβ粒
から微細なα粒への変態を促進している。
以上の高温加熱圧延の結果、変形抵抗の低い条件での圧
延となり、加工が容易となるだけでなく、表面疵の発生
が著しく減少し、後工程の精整負荷が非常に軽減する効
果も得られている。
延となり、加工が容易となるだけでなく、表面疵の発生
が著しく減少し、後工程の精整負荷が非常に軽減する効
果も得られている。
［実施例］ 次に実施例を挙げてさらに説明する。
Ti-6Al-4V合金を常法により真空アーク溶解し、熱間鍛
造および表面精整を行い120mmφのビレットを製造し
た。このビレットを連続孔型圧延機により87mmφ,55mm
φおよび25mmφの丸棒に圧延した。更に一部の材料は熱
処理を施した。これらの圧延冷却後のあるいは熱処理後
の丸棒のＬ断面中心部の光学顕微鏡組織から測定したα
粒のＬ方向とＴ方向の軸長さ比およびα粒のＴ方向粒径
を第１表に示した。表から明らかなように本発明による
圧延棒は、等軸微細組織であることがわかる。
造および表面精整を行い120mmφのビレットを製造し
た。このビレットを連続孔型圧延機により87mmφ,55mm
φおよび25mmφの丸棒に圧延した。更に一部の材料は熱
処理を施した。これらの圧延冷却後のあるいは熱処理後
の丸棒のＬ断面中心部の光学顕微鏡組織から測定したα
粒のＬ方向とＴ方向の軸長さ比およびα粒のＴ方向粒径
を第１表に示した。表から明らかなように本発明による
圧延棒は、等軸微細組織であることがわかる。
［発明の効果］ 以上示したように、本発明により、圧延途中で保定した
り冷却を促進したりする特殊な圧延方法を用いることな
く、また圧延後に熱処理を実施することなく、α粒が微
細で等軸な組織を有するα＋β型チタン合金圧延棒およ
び線の製造が可能となった。また、この発明により、難
加工材料であるα＋β型チタン合金圧延棒および線の圧
延において疵などの発生を回避することも可能となり、
製造が容易になった。この結果、比強度と耐食性の優れ
た特徴に加えて異方性が少ないα＋β型チタン合金棒お
よび線の製造コストが低減することから、経済的効果は
大きいものということができる。
り冷却を促進したりする特殊な圧延方法を用いることな
く、また圧延後に熱処理を実施することなく、α粒が微
細で等軸な組織を有するα＋β型チタン合金圧延棒およ
び線の製造が可能となった。また、この発明により、難
加工材料であるα＋β型チタン合金圧延棒および線の圧
延において疵などの発生を回避することも可能となり、
製造が容易になった。この結果、比強度と耐食性の優れ
た特徴に加えて異方性が少ないα＋β型チタン合金棒お
よび線の製造コストが低減することから、経済的効果は
大きいものということができる。
第１図は、6Al-4Vチタン合金（βトランザス995℃）の
鍛造ビレットを950℃（ａ）および850℃（ｂ）に加熱後
84％の減面率で圧下し空冷した棒材のＬ断面光学顕微鏡
の金属組織の写真である。
鍛造ビレットを950℃（ａ）および850℃（ｂ）に加熱後
84％の減面率で圧下し空冷した棒材のＬ断面光学顕微鏡
の金属組織の写真である。
Claims (1)
- 【請求項１】α＋β型チタン合金圧延棒および線を製造
する工程において、ビレットを900℃以上βトランザス
−20℃未満の温度に加熱し、全減面率を60％以上95％以
下で、この内900℃以上の温度域での減面率が50％以
上、850℃未満の温度域での減面率が30％以下とし熱間
圧延することを特徴とする組織の良好なα＋β型チタン
合金圧延棒および線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12872989A JPH0696759B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒および線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12872989A JPH0696759B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒および線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310348A JPH02310348A (ja) | 1990-12-26 |
| JPH0696759B2 true JPH0696759B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=14992007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12872989A Expired - Fee Related JPH0696759B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 組織の良好なα＋β型チタン合金圧延棒および線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696759B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108580577A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-09-28 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | 一种弹簧用高强β钛合金丝材的制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103722042B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-01-20 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | Ti6Al4V合金扁丝的制备装置及方法 |
| CN104878245B (zh) * | 2015-04-23 | 2017-04-19 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种生物医用高强韧性Ti‑6Al‑4V钛合金棒材及其制备方法 |
| CN114178310B (zh) * | 2021-12-02 | 2023-12-22 | 昆明理工大学 | 一种采用多道次轧制钛合金棒线材的方法 |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP12872989A patent/JPH0696759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108580577A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-09-28 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | 一种弹簧用高强β钛合金丝材的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02310348A (ja) | 1990-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |