JPH0726183B2 - 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 - Google Patents
微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法Info
- Publication number
- JPH0726183B2 JPH0726183B2 JP1065982A JP6598289A JPH0726183B2 JP H0726183 B2 JPH0726183 B2 JP H0726183B2 JP 1065982 A JP1065982 A JP 1065982A JP 6598289 A JP6598289 A JP 6598289A JP H0726183 B2 JPH0726183 B2 JP H0726183B2
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- hydrogen
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- type titanium
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は機械的性質および加工性に優れたα＋β型チタ
ン合金の製造法に関するものである。
ン合金の製造法に関するものである。
［従来の技術］ チタン合金は、その比強度および耐食性に優れているこ
とから、航空機用部材を含め多くの分野で用途が拡大し
つつある。代表的チタン合金であるTi−6Al−4V合金は
α＋β型の二相合金であり、強度、延性に優れた材質を
有している。α＋β型チタン合金には、組織的にα相が
粒状である組織（等軸粒組織）と、β相域温度に加熱後
冷却されてα相とβ相が層状をなす組織（針状組織）の
２種類に大別される。特に、前者のα相が粒状である組
織は疲労強度および延性に優れているので、主に航空機
用部材として用いられる。このような用途に用いられる
材料に対しては、厳格な品質規格（例えばAMS 4967）が
あり、α粒が等軸的な組織を有するものが要求されてい
る。
とから、航空機用部材を含め多くの分野で用途が拡大し
つつある。代表的チタン合金であるTi−6Al−4V合金は
α＋β型の二相合金であり、強度、延性に優れた材質を
有している。α＋β型チタン合金には、組織的にα相が
粒状である組織（等軸粒組織）と、β相域温度に加熱後
冷却されてα相とβ相が層状をなす組織（針状組織）の
２種類に大別される。特に、前者のα相が粒状である組
織は疲労強度および延性に優れているので、主に航空機
用部材として用いられる。このような用途に用いられる
材料に対しては、厳格な品質規格（例えばAMS 4967）が
あり、α粒が等軸的な組織を有するものが要求されてい
る。
α＋β型チタン合金の板材、線材、管材、形材等の屈伸
材は、鋳造されたインゴットに熱間で鍛造または分塊圧
延または鍛造と分塊圧延の双方を行い、さらに必要に応
じて熱間圧延等の圧延加工を行って製造される。前述の
ような等軸的な組織を得るために、従来種々の試みが行
われ、例えば、厚板製造における２ヒート熱延（特公昭
63−4914号公報）や板製造における熱延素材のβ加熱処
理（特公昭63−4908号公報）等が知られている。
材は、鋳造されたインゴットに熱間で鍛造または分塊圧
延または鍛造と分塊圧延の双方を行い、さらに必要に応
じて熱間圧延等の圧延加工を行って製造される。前述の
ような等軸的な組織を得るために、従来種々の試みが行
われ、例えば、厚板製造における２ヒート熱延（特公昭
63−4914号公報）や板製造における熱延素材のβ加熱処
理（特公昭63−4908号公報）等が知られている。
［発明が解決しようとする課題］ α＋β型チタン合金の組織はα相が微細で且つ等軸的な
組織である方が、機械的性質および加工性に優れてい
る。しかし、α＋β型チタン合金の展伸材を従来の方法
で製造した場合、微細でかつ等軸的な組織のものは得ら
れ難い。
組織である方が、機械的性質および加工性に優れてい
る。しかし、α＋β型チタン合金の展伸材を従来の方法
で製造した場合、微細でかつ等軸的な組織のものは得ら
れ難い。
本発明は、α＋β型チタン合金を微細で等軸的なα粒組
織とし、強度および延性が優れた材料を提供しようとす
るものである。
織とし、強度および延性が優れた材料を提供しようとす
るものである。
［課題を解決するための手段、作用］ 本発明は、次のとおりである。
（１）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を0.02〜２
％添加した素材を、550〜900℃の温度にて断面減少率60
％超の圧延加工を行い、その後真空中で再結晶させると
ともに水素を除去することを特徴とする微細で等軸的な
組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法。
％添加した素材を、550〜900℃の温度にて断面減少率60
％超の圧延加工を行い、その後真空中で再結晶させると
ともに水素を除去することを特徴とする微細で等軸的な
組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法。
（２）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を0.02〜25
添加した素材を、β変態点以上の温度に加熱し冷却した
後、550〜900℃の温度にて圧延加工を行い、その後真空
中で再結晶させるとともに水素を除去することを特徴と
する微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合
金の製造方法。
添加した素材を、β変態点以上の温度に加熱し冷却した
後、550〜900℃の温度にて圧延加工を行い、その後真空
中で再結晶させるとともに水素を除去することを特徴と
する微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合
金の製造方法。
本発明における素材は、鋳造材、鍛造材、分塊材、板お
よびこれらの製造方法を組み合わせた材料である。本発
明の圧延加工は、鍛造、ダイス押出し、ロール圧延等に
より断面積を減少させて延伸する加工である。また、断
面減少率は、加工前後の断面積の減少率（リダクショ
ン）である。水素を添加する手段としては、インゴット
溶解時に添加する方法、あるいはインゴット、スラブお
よびビレット、板等を水素雰囲気加熱して添加する方法
等がある。
よびこれらの製造方法を組み合わせた材料である。本発
明の圧延加工は、鍛造、ダイス押出し、ロール圧延等に
より断面積を減少させて延伸する加工である。また、断
面減少率は、加工前後の断面積の減少率（リダクショ
ン）である。水素を添加する手段としては、インゴット
溶解時に添加する方法、あるいはインゴット、スラブお
よびビレット、板等を水素雰囲気加熱して添加する方法
等がある。
請求項（１）は、水素を添加した素材を、圧延、抽出お
よび鍛造などの方法で熱間加工する。
よび鍛造などの方法で熱間加工する。
請求項（２）は、水素を添加した素材をβ変態点以上の
温度に加熱し冷却して微細な組織とした後に、圧延、押
出および鍛造などの方法で熱間加工する。β変態点は、
α＋β相の二相からβ相の一相に変わる温度である。
温度に加熱し冷却して微細な組織とした後に、圧延、押
出および鍛造などの方法で熱間加工する。β変態点は、
α＋β相の二相からβ相の一相に変わる温度である。
一般に、組織を微細にするためには、比較的低温で熱間
加工して再結晶させる方法が採られている。しかし、チ
タン合金、例えばTi−6Al−4V合金では通常900℃以上β
変態点（990℃）以下の高温度域で熱間加工している。
そのため粒成長によりα粒が大きくなる。
加工して再結晶させる方法が採られている。しかし、チ
タン合金、例えばTi−6Al−4V合金では通常900℃以上β
変態点（990℃）以下の高温度域で熱間加工している。
そのため粒成長によりα粒が大きくなる。
本発明法においては、水素の添加によりβ変態点が低下
して、従来よりも低温域での熱間加工が可能となる。
して、従来よりも低温域での熱間加工が可能となる。
本発明者は、水素を添加したα＋β型チタン合金の素材
を、β変態点以上の温度に加熱し冷却するか、あるい
は、このような加熱冷却をせずに、比較的低温で熱間加
工し、これを真空焼鈍で再結晶させるとともに材料中の
水素を除去することによって、延性に富み微細でかつ等
軸的なα粒をもつ組織が得られることを見出した。この
ことに基づいて、組織の微細化に必要な水素添加量、加
熱温度、加工温度および断面減少率を様々なレベルで実
験した結果、本発明法を完成させた。
を、β変態点以上の温度に加熱し冷却するか、あるい
は、このような加熱冷却をせずに、比較的低温で熱間加
工し、これを真空焼鈍で再結晶させるとともに材料中の
水素を除去することによって、延性に富み微細でかつ等
軸的なα粒をもつ組織が得られることを見出した。この
ことに基づいて、組織の微細化に必要な水素添加量、加
熱温度、加工温度および断面減少率を様々なレベルで実
験した結果、本発明法を完成させた。
まず水素添加量については、0.02％以上でないと加工後
の真空焼鈍によって微細組織を得ることが難しい。ま
た、水素が多いほど低温域まで加工が容易となり、組織
の微細化効果も大きい。その上限は適正加工温度領域を
考慮すると２％であり、これを越えると微細化効果が飽
和してくる。その適正加工温度領域の下限は550℃であ
り、この温度より低いと加工割れ等が発生する。適正加
工温度領域の上限は900℃で、これを越えるとα粒が成
長して組織の微細化効果があまり認められない。従っ
て、水素添加量を0.02〜２％とし、加工温度を550〜900
℃とした。
の真空焼鈍によって微細組織を得ることが難しい。ま
た、水素が多いほど低温域まで加工が容易となり、組織
の微細化効果も大きい。その上限は適正加工温度領域を
考慮すると２％であり、これを越えると微細化効果が飽
和してくる。その適正加工温度領域の下限は550℃であ
り、この温度より低いと加工割れ等が発生する。適正加
工温度領域の上限は900℃で、これを越えるとα粒が成
長して組織の微細化効果があまり認められない。従っ
て、水素添加量を0.02〜２％とし、加工温度を550〜900
℃とした。
請求項（１）における断面減少率については、加工後の
真空焼鈍で微細再結晶粒を得るためには60％超が必要で
ある。
真空焼鈍で微細再結晶粒を得るためには60％超が必要で
ある。
請求項（２）においては、水素を添加した素材をβ変態
点以上の温度に加熱し冷却することによって、素材は微
細な組織となるので、これを圧延する場合の断面減少率
は60％以下でも、その後の真空焼鈍で微細再結晶粒を得
ることができる。その効果は断面減少率20％以上におい
て顕著である。この場合のβ変態点以上に加熱後の冷却
速度は炉冷、空冷、水冷のいずれでもよいが、冷却速度
は早い方が望ましい。また、冷却終了温度はβ変態点よ
り300℃程度低い温度であれば、微細な組織が得られ
る。β変態点以上に加熱後は、添加水素量に応じて、適
当な温度に冷却保持したのち熱間加工し冷却する。しか
るのち、真空焼鈍で微細な再結晶粒を得ることができ
る。
点以上の温度に加熱し冷却することによって、素材は微
細な組織となるので、これを圧延する場合の断面減少率
は60％以下でも、その後の真空焼鈍で微細再結晶粒を得
ることができる。その効果は断面減少率20％以上におい
て顕著である。この場合のβ変態点以上に加熱後の冷却
速度は炉冷、空冷、水冷のいずれでもよいが、冷却速度
は早い方が望ましい。また、冷却終了温度はβ変態点よ
り300℃程度低い温度であれば、微細な組織が得られ
る。β変態点以上に加熱後は、添加水素量に応じて、適
当な温度に冷却保持したのち熱間加工し冷却する。しか
るのち、真空焼鈍で微細な再結晶粒を得ることができ
る。
ここでいう断面減少率とは、１回あるいはそれ以上の回
数で行われる加工の全断面減少率を表す。
数で行われる加工の全断面減少率を表す。
真空中での焼鈍では、再結晶させるとともに水素を除去
する。もし、一定量以上の水素が残存していると、再結
晶させて微細かつ等軸的な組織になっても脆化の原因と
なり製品特性としてよくない。
する。もし、一定量以上の水素が残存していると、再結
晶させて微細かつ等軸的な組織になっても脆化の原因と
なり製品特性としてよくない。
［実施例］ （１）0.01,0.05,0.2,0.5,0.9,1.5,2.2％ の水素を添加したTi−6Al−4V合金のスラブを500,600,7
00,800,950℃に加熱し、断面減少率を40,60,70,80％と
して熱間圧延した。熱延後、真空中で700℃で１時間の
焼鈍を行った。
00,800,950℃に加熱し、断面減少率を40,60,70,80％と
して熱間圧延した。熱延後、真空中で700℃で１時間の
焼鈍を行った。
熱延し真空焼鈍した材料の組織観察結果を表１〜６に示
す。水素量0.05,0.2,0.5,0.9,1.5％、加熱温度600,700
および800℃、断面減少率70および80％での熱延・焼鈍
材は微細でかつ等軸な組織を示した。
す。水素量0.05,0.2,0.5,0.9,1.5％、加熱温度600,700
および800℃、断面減少率70および80％での熱延・焼鈍
材は微細でかつ等軸な組織を示した。
代表例として水素量0.2％の材料を750℃に加熱し断面減
少率80％の圧延加工を行った後、700℃で１時間真空焼
鈍した材料の金属組織写真を第１図に示す。但し、水素
量2.2％の材料は熱間加工後、室温に冷却した際極めて
脆く、その後の真空焼鈍ができなかった。
少率80％の圧延加工を行った後、700℃で１時間真空焼
鈍した材料の金属組織写真を第１図に示す。但し、水素
量2.2％の材料は熱間加工後、室温に冷却した際極めて
脆く、その後の真空焼鈍ができなかった。
比較例として、従来法により製造した材料、つまり水素
を添加してしないTi−6Al−4V合金を加熱温度950℃、断
面減少率80％の圧延加工後、焼鈍した材料の金属組織を
第２図に示す。
を添加してしないTi−6Al−4V合金を加熱温度950℃、断
面減少率80％の圧延加工後、焼鈍した材料の金属組織を
第２図に示す。
本発明法により製造した材料は、従来法により製造した
材料に比べて微細でかつ等軸的な組織である。
材料に比べて微細でかつ等軸的な組織である。
（２）0.2％の水素を添加したTi−6Al−4V合金のスラブ
を、この水素量におけるβ変態点以上の850,950℃に加
熱し室温まで空冷した後、500,600,700,750,800,950℃
に再加熱し、断面減少率22,40,60,80％の圧延加工を行
った。その後、700℃で１時間の真空焼鈍した材料の組
織観察結果を表7,8に示す。熱間圧延加工の加熱温度60
0,700,750および800℃のものは、どの断面減少率の圧延
加工でも焼鈍材で 微細でかつ等軸的な組織を示した。
を、この水素量におけるβ変態点以上の850,950℃に加
熱し室温まで空冷した後、500,600,700,750,800,950℃
に再加熱し、断面減少率22,40,60,80％の圧延加工を行
った。その後、700℃で１時間の真空焼鈍した材料の組
織観察結果を表7,8に示す。熱間圧延加工の加熱温度60
0,700,750および800℃のものは、どの断面減少率の圧延
加工でも焼鈍材で 微細でかつ等軸的な組織を示した。
上記実施例（１）および（２）と同様な効果は、線、
棒、板圧延、熱間押出加工さらに鍛造加工でも認められ
た。
棒、板圧延、熱間押出加工さらに鍛造加工でも認められ
た。
［発明の効果］ 本発明は、今後ますます需要の増加が予想される航空機
用材料をはじめとする各種分野で使用される材料とし
て、従来得られていなかった優れた組織および材質を有
するチタン合金の製造法を提供するものであり、工業的
価値は大きい。
用材料をはじめとする各種分野で使用される材料とし
て、従来得られていなかった優れた組織および材質を有
するチタン合金の製造法を提供するものであり、工業的
価値は大きい。
第１図は本発明法により製造したα＋βチタン合金の金
属組織の写真、第２図は従来法により製造したα＋βチ
タン合金の金属組織の写真、である。
属組織の写真、第２図は従来法により製造したα＋βチ
タン合金の金属組織の写真、である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正之 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 ▲高▼村 仁一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第１技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】α＋β型チタン合金に重量％にて水素を0.
02〜２％添加した材料を、550〜900℃の温度にて断面減
少率60％超の圧延加工を行い、その後真空中で再結晶さ
せるとともに水素を除去することを特徴とする微細でか
つ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方
法。 - 【請求項２】α＋β型チタン合金に重量％にて水素を0.
02〜２％添加した材料を、β変態点以上の温度に加熱し
冷却した後、550〜900℃の温度にて圧延加工を行い、そ
の後真空中で再結晶させるとともに水素を除去すること
を特徴とする微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型
チタン合金の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065982A JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
| US07/494,754 US5092940A (en) | 1989-03-20 | 1990-03-16 | Process for production of titanium and titanium alloy material having fine equiaxial microstructure |
| EP90105106A EP0388830A1 (en) | 1989-03-20 | 1990-03-19 | Process for production of titanium and titanium alloy materials having fine equiaxial microstructure |
| CN90102119A CN1019205B (zh) | 1989-03-20 | 1990-03-20 | 细等轴显微组织钛和钛合金材的制备方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-329431 | 1988-12-28 | ||
| JP32943188 | 1988-12-28 | ||
| JP1065982A JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02258959A JPH02258959A (ja) | 1990-10-19 |
| JPH0726183B2 true JPH0726183B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=26407145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065982A Expired - Lifetime JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726183B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484804B (zh) * | 2013-09-25 | 2015-06-17 | 西北有色金属研究院 | 一种钛丝的除氢热处理方法 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1065982A patent/JPH0726183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02258959A (ja) | 1990-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322 Year of fee payment: 14 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |