JPH10216884A - 金属材料の繰り返し横鍛造加工法および成形加工法 - Google Patents
金属材料の繰り返し横鍛造加工法および成形加工法Info
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- JPH10216884A JPH10216884A JP1897497A JP1897497A JPH10216884A JP H10216884 A JPH10216884 A JP H10216884A JP 1897497 A JP1897497 A JP 1897497A JP 1897497 A JP1897497 A JP 1897497A JP H10216884 A JPH10216884 A JP H10216884A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
- B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
- B21J1/025—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間或いは冷間で大きな加工を加え、微細な
ミクロ組織を有する金属材料成形体を得る。 【解決手段】 被成形体の長さ方向に直角でかつ互いに
直角な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返しひず
みを加える際に、各パス圧縮前の素材の縦横比を４．０
以下とし、さらに１パス当たり圧縮率を５０％以下にす
ることを特徴とする素材の繰り返し横鍛造加工法。ま
た、この横鍛造法に続けて圧延工程により延伸すること
により製品形状にすることを特徴とする横鍛造成形加工
法。
ミクロ組織を有する金属材料成形体を得る。 【解決手段】 被成形体の長さ方向に直角でかつ互いに
直角な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返しひず
みを加える際に、各パス圧縮前の素材の縦横比を４．０
以下とし、さらに１パス当たり圧縮率を５０％以下にす
ることを特徴とする素材の繰り返し横鍛造加工法。ま
た、この横鍛造法に続けて圧延工程により延伸すること
により製品形状にすることを特徴とする横鍛造成形加工
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細なミクロ組織
を有する金属材料を製造するために、熱間あるいは冷間
で非常に大きな加工を材料に加える方法に関する。
を有する金属材料を製造するために、熱間あるいは冷間
で非常に大きな加工を材料に加える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、金属材料は原料を溶解精錬しこれ
を鋳造し、さらに加工成形することにより最終製品形状
にする。これには、大別して２種類あり、熱間加工後冷
却して製品とする熱間製品と、これをさらに冷間で加工
成形した冷間製品である。なお、鋳造後加工する際、鋳
造材の温度があまり下がらない内に熱間加工する場合
と、鋳造材を冷却した後再加熱して加工する場合があ
る。
を鋳造し、さらに加工成形することにより最終製品形状
にする。これには、大別して２種類あり、熱間加工後冷
却して製品とする熱間製品と、これをさらに冷間で加工
成形した冷間製品である。なお、鋳造後加工する際、鋳
造材の温度があまり下がらない内に熱間加工する場合
と、鋳造材を冷却した後再加熱して加工する場合があ
る。
【０００３】これらのいずれの方法においても、鋳造材
に加えられる加工量は製品の材質に大きく影響すること
が知られている。加工量は、特に、結晶粒などのミクロ
組織を微細にする上で有効であり、鉄鋼材料、アルミニ
ウム材料など多くの金属材料でこの方法が使用されてい
る。これは、結晶粒が微細であるほど優れた機械的性質
が得られるからである。
に加えられる加工量は製品の材質に大きく影響すること
が知られている。加工量は、特に、結晶粒などのミクロ
組織を微細にする上で有効であり、鉄鋼材料、アルミニ
ウム材料など多くの金属材料でこの方法が使用されてい
る。これは、結晶粒が微細であるほど優れた機械的性質
が得られるからである。
【０００４】熱間製品においては、ひずみ速度を大きく
し大ひずみを加えることにより動的再結晶状態になり、
ひずみ速度が大きいほど結晶粒が小さくなる。また、冷
間製品では冷間における加工量が大きいほどその後に続
く焼鈍工程における再結晶粒の大きさを小さくできる。
以上のように、大ひずみを加える手段は各種金属材料で
利用されているが、通常の手段ではその加工量に限界が
あった。すなわち、通常の加工法である圧延や鍛造で
は、鋳造材から出発して製品形状に至るまでのひずみ量
には限界があった。たとえば、圧延法で加工する場合、
板幅は圧延により大きくは変化しないので、圧延は板幅
方向ひずみが０の平面ひずみ変形であると考えると相当
ひずみは次式になる。
し大ひずみを加えることにより動的再結晶状態になり、
ひずみ速度が大きいほど結晶粒が小さくなる。また、冷
間製品では冷間における加工量が大きいほどその後に続
く焼鈍工程における再結晶粒の大きさを小さくできる。
以上のように、大ひずみを加える手段は各種金属材料で
利用されているが、通常の手段ではその加工量に限界が
あった。すなわち、通常の加工法である圧延や鍛造で
は、鋳造材から出発して製品形状に至るまでのひずみ量
には限界があった。たとえば、圧延法で加工する場合、
板幅は圧延により大きくは変化しないので、圧延は板幅
方向ひずみが０の平面ひずみ変形であると考えると相当
ひずみは次式になる。
【０００５】
【数１】
【０００６】なお、相当ひずみとはひずみ比が異なる変
形のひずみを相対比較できる量であり、金属学的には転
位密度に相当するものである。相当ひずみの定義式はた
とえば「金属塑性加工の力学」（コロナ社）など普通の
塑性力学の教科書に記載されている。
形のひずみを相対比較できる量であり、金属学的には転
位密度に相当するものである。相当ひずみの定義式はた
とえば「金属塑性加工の力学」（コロナ社）など普通の
塑性力学の教科書に記載されている。
【０００７】（１）式からわかるように圧延の場合の相
当ひずみは素材厚さと製品厚さの比で決まる。したがっ
て、加えることのできるひずみ量には限界がある。鍛造
の場合、ひずみ状態は単軸圧縮から平面ひずみ圧縮の間
である。単軸圧縮の場合の相当ひずみは次式となる。
当ひずみは素材厚さと製品厚さの比で決まる。したがっ
て、加えることのできるひずみ量には限界がある。鍛造
の場合、ひずみ状態は単軸圧縮から平面ひずみ圧縮の間
である。単軸圧縮の場合の相当ひずみは次式となる。
【０００８】
【数２】
【０００９】この場合でも相当ひずみはオーダーとして
は平面ひずみの場合と同じである。したがって、鍛造の
場合でも加えることのできるひずみ量には限界がある。
なお、通常の熱間製品の場合、このひずみは圧下を何回
かに分けて達成されるものなので、そのパス間で回復や
再結晶が起こり一気に（１）や（２）のひずみを加えた
場合より達成される結晶粒は大きくなる。
は平面ひずみの場合と同じである。したがって、鍛造の
場合でも加えることのできるひずみ量には限界がある。
なお、通常の熱間製品の場合、このひずみは圧下を何回
かに分けて達成されるものなので、そのパス間で回復や
再結晶が起こり一気に（１）や（２）のひずみを加えた
場合より達成される結晶粒は大きくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように通常の加
工法では、鋳造材の厚さと製品の厚さで決まるひずみ以
上のひずみを加えることができない。この限界ひずみを
越えるひずみを加えることのできる方法の提供は大きな
課題であった。鉄鋼材料では、合金元素が少なくて結晶
粒が数ミクロンからサブミクロンの鋼が得られれば安価
な高強度構造材料となる。これは他の銅やアルミニウム
などの非鉄材料でも同様である。本発明はこのようなミ
クロ組織を得るための手段として、各種金属の製造工程
中の適切な箇所で非常に大きな加工を加える方法を提供
する。また、電子材料分野では集積回路チップの基板と
して用いられる銅板は電気特性は優れているが、強度を
より一層向上させる必要がある。これに対して銅合金を
用いる試みもあるが電気伝導特性が劣化する。そこで、
純銅の強度をあげる方法として加工ひずみを加える方法
が考えられるが、通常の加工手段で達成できる加工量に
は限界がある。本発明は、このような用途に対しても適
用できる方法を提供する。
工法では、鋳造材の厚さと製品の厚さで決まるひずみ以
上のひずみを加えることができない。この限界ひずみを
越えるひずみを加えることのできる方法の提供は大きな
課題であった。鉄鋼材料では、合金元素が少なくて結晶
粒が数ミクロンからサブミクロンの鋼が得られれば安価
な高強度構造材料となる。これは他の銅やアルミニウム
などの非鉄材料でも同様である。本発明はこのようなミ
クロ組織を得るための手段として、各種金属の製造工程
中の適切な箇所で非常に大きな加工を加える方法を提供
する。また、電子材料分野では集積回路チップの基板と
して用いられる銅板は電気特性は優れているが、強度を
より一層向上させる必要がある。これに対して銅合金を
用いる試みもあるが電気伝導特性が劣化する。そこで、
純銅の強度をあげる方法として加工ひずみを加える方法
が考えられるが、通常の加工手段で達成できる加工量に
は限界がある。本発明は、このような用途に対しても適
用できる方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、このひずみの限
界を越えることのできる加工法について種々検討した結
果、金属被成形体の長さ方向に直角で、かつ互いに直角
な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返しひずみを
加える際に、各パス圧縮前の金属被成形体の縦横比を
４．０以下とし、さらに１パス当たり圧縮率を５０％以
下にする金属被成形体の繰り返し圧縮方法が有効である
ことを明らかにした。このように金属被成形体の長さ方
向に対して直角であり、かつ互いに直角な２方向を圧縮
鍛造する方法を横鍛造法と称することとする。また、こ
の横鍛造加工の後、圧延加工により圧下することにより
延伸させ、累積ひずみを増加させるとともに製品形状に
成形加工を施すことが有効であることを明らかにした。
ただし、金属被成形体の縦横比とは、被成形体の長さ方
向に直角で、かつ互いに直角な２方向の寸法の比をい
う。
界を越えることのできる加工法について種々検討した結
果、金属被成形体の長さ方向に直角で、かつ互いに直角
な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返しひずみを
加える際に、各パス圧縮前の金属被成形体の縦横比を
４．０以下とし、さらに１パス当たり圧縮率を５０％以
下にする金属被成形体の繰り返し圧縮方法が有効である
ことを明らかにした。このように金属被成形体の長さ方
向に対して直角であり、かつ互いに直角な２方向を圧縮
鍛造する方法を横鍛造法と称することとする。また、こ
の横鍛造加工の後、圧延加工により圧下することにより
延伸させ、累積ひずみを増加させるとともに製品形状に
成形加工を施すことが有効であることを明らかにした。
ただし、金属被成形体の縦横比とは、被成形体の長さ方
向に直角で、かつ互いに直角な２方向の寸法の比をい
う。
【００１２】通常の一方向加工法のように単一のひずみ
経路だと加えることのできる累積ひずみに限界がある
が、本発明のように金属被成形体の異なった方向に繰り
返し交互に圧縮加工を加える方法では、ひずみ経路を逆
戻りあるいは変更するので非常に大きなひずみを累積さ
せることができる。各パス圧縮前の金属被成形体の縦横
比および圧縮率を制限しているのは、後で説明するよう
に金属被成形体の長さ方向不均一変形を少なくするため
と圧縮時に金属被成形体側面に入り込み疵が発生するの
を防止するためである。
経路だと加えることのできる累積ひずみに限界がある
が、本発明のように金属被成形体の異なった方向に繰り
返し交互に圧縮加工を加える方法では、ひずみ経路を逆
戻りあるいは変更するので非常に大きなひずみを累積さ
せることができる。各パス圧縮前の金属被成形体の縦横
比および圧縮率を制限しているのは、後で説明するよう
に金属被成形体の長さ方向不均一変形を少なくするため
と圧縮時に金属被成形体側面に入り込み疵が発生するの
を防止するためである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下この方法について図面を用い
て詳細に説明する。なお、以下の説明においては金属被
成形体の長さ方向に直角でかつ互いに直角な２方向のう
ち１つを厚さ方向、他方を幅方向として表す。図１は金
属被成形体１を模式的に示したもので、図１においてＴ
は厚さ、Ｗは幅、Ｌは長さを表している。ＦＷおよびＦ
ＴはそれぞれＷおよびＴを減少する方向に圧縮する際に
工具が材料におよぼす力を示している。このＦＷおよび
ＦＴを交互に作用させることにより長さＬは増加する。
しかし、この長さの増加割合はＬが大きくなるほど小さ
くなるので、工具の材料との接触長さの増加には限界が
ある。これは図２の実験結果から明らかである。図２は
立方体から出発しＴ，Ｗ交互に各パスの圧縮後厚さが一
定になるように多数回圧縮を行った場合の相対長さ比の
推移を示したものである。相対長さ比とはＬを（Ｔ＋
Ｗ）／２で割った値で定義される。図２は初回パス圧縮
率３５％の場合であるが、２０パス程度で相対長さ比は
ほぼ２．０になる。
て詳細に説明する。なお、以下の説明においては金属被
成形体の長さ方向に直角でかつ互いに直角な２方向のう
ち１つを厚さ方向、他方を幅方向として表す。図１は金
属被成形体１を模式的に示したもので、図１においてＴ
は厚さ、Ｗは幅、Ｌは長さを表している。ＦＷおよびＦ
ＴはそれぞれＷおよびＴを減少する方向に圧縮する際に
工具が材料におよぼす力を示している。このＦＷおよび
ＦＴを交互に作用させることにより長さＬは増加する。
しかし、この長さの増加割合はＬが大きくなるほど小さ
くなるので、工具の材料との接触長さの増加には限界が
ある。これは図２の実験結果から明らかである。図２は
立方体から出発しＴ，Ｗ交互に各パスの圧縮後厚さが一
定になるように多数回圧縮を行った場合の相対長さ比の
推移を示したものである。相対長さ比とはＬを（Ｔ＋
Ｗ）／２で割った値で定義される。図２は初回パス圧縮
率３５％の場合であるが、２０パス程度で相対長さ比は
ほぼ２．０になる。
【００１４】図３は２０パス後の金属被成形体の形状比
の平均圧縮率依存性を示している。被金属成形体の形状
比とは図４に示したように、任意パス圧縮後の被成形体
幅Ｗ２とＷ１の比である。すなわち、被成形体の長さ方
向に直角でかつ圧縮方向と直角な方向における被成形体
の長さ方向端部と中央部の寸法の比である。なお、Ｗ１
は長さ方向端部の幅、Ｗ２は長さ方向中央部の幅であ
る。図中の矢印は圧縮方向を示している。多数回圧縮の
場合の各パスの圧縮後の厚さＴを一定にした場合には、
第２パス以降の圧縮率は当然第１パス圧縮率より大きく
なる。平均圧縮率は全パスの圧縮率の平均である。金属
被成形体の形状比があまり大きくなると各パスの長手方
向の不均一な圧縮率分布（ひずみ分布）が生じるので好
ましくない。この形状比が１．３以上になるとパス回数
を重ねるごとに形状が悪化してくる。このため平均圧縮
率は５０％以下に抑える方が望ましい。
の平均圧縮率依存性を示している。被金属成形体の形状
比とは図４に示したように、任意パス圧縮後の被成形体
幅Ｗ２とＷ１の比である。すなわち、被成形体の長さ方
向に直角でかつ圧縮方向と直角な方向における被成形体
の長さ方向端部と中央部の寸法の比である。なお、Ｗ１
は長さ方向端部の幅、Ｗ２は長さ方向中央部の幅であ
る。図中の矢印は圧縮方向を示している。多数回圧縮の
場合の各パスの圧縮後の厚さＴを一定にした場合には、
第２パス以降の圧縮率は当然第１パス圧縮率より大きく
なる。平均圧縮率は全パスの圧縮率の平均である。金属
被成形体の形状比があまり大きくなると各パスの長手方
向の不均一な圧縮率分布（ひずみ分布）が生じるので好
ましくない。この形状比が１．３以上になるとパス回数
を重ねるごとに形状が悪化してくる。このため平均圧縮
率は５０％以下に抑える方が望ましい。
【００１５】圧縮前の金属被成形体の縦横比は図５の任
意パス前の金属被成形体形状図に示したように圧縮方向
高さＴ（あるいはＷ）をそれに直角方向の長さＷ（ある
いはＴ）で割った値（Ｗ／ＴあるいはＴ／Ｗ）で定義さ
れる。種々実験を行った結果この値が４．０を超える
と、圧縮時に座屈変形による形状不良が生じたり、ま
た、このため繰返し圧縮加工が困難になることがあるこ
とが判明した。
意パス前の金属被成形体形状図に示したように圧縮方向
高さＴ（あるいはＷ）をそれに直角方向の長さＷ（ある
いはＴ）で割った値（Ｗ／ＴあるいはＴ／Ｗ）で定義さ
れる。種々実験を行った結果この値が４．０を超える
と、圧縮時に座屈変形による形状不良が生じたり、ま
た、このため繰返し圧縮加工が困難になることがあるこ
とが判明した。
【００１６】従って、本発明の方法においては、各パス
前の被成形体の縦横比は４．０以下となるように被成形
体の形状或いは各パスの圧縮量を選定する必要がある。
以上の説明では金属被成形体は直方体形状として説明し
たが、棒状体であってもよい。その場合は金属被成形体
断面の幅や厚さの断面内平均値をとれば上記の議論およ
びデータがそのまま使用できる。
前の被成形体の縦横比は４．０以下となるように被成形
体の形状或いは各パスの圧縮量を選定する必要がある。
以上の説明では金属被成形体は直方体形状として説明し
たが、棒状体であってもよい。その場合は金属被成形体
断面の幅や厚さの断面内平均値をとれば上記の議論およ
びデータがそのまま使用できる。
【００１７】また、本発明の横鍛造法によって直接成形
してもよいが、横鍛造を行った後に圧延、引抜き、鍛造
などの他の適切な加工を加え、比成形体をさらに成形加
工することによって強度の優れた成形加工品を得ること
が可能である。
してもよいが、横鍛造を行った後に圧延、引抜き、鍛造
などの他の適切な加工を加え、比成形体をさらに成形加
工することによって強度の優れた成形加工品を得ること
が可能である。
【００１８】
〈実施例１〉成分がＣｕ：９９．９２％，Ｏ：０．０３
％のタフピッチ銅の原板（１００mmW ，１００mmT ，５
００mmL ）を使用し、通常の加工手段である圧延とその
圧延工程の前に本願で提案する横鍛造を施す方法により
中厚板（厚さ１０mm）を作製した。
％のタフピッチ銅の原板（１００mmW ，１００mmT ，５
００mmL ）を使用し、通常の加工手段である圧延とその
圧延工程の前に本願で提案する横鍛造を施す方法により
中厚板（厚さ１０mm）を作製した。
【００１９】両者の場合の圧下スケジュールとひずみを
以下に示す。 （１）圧延法 冷間圧延：４パス（１００mm→５０mm→２５mm→１２．５mm→１０mm）Ｔ方 向を圧縮。これによるひずみは、（１）式で計算し絶対値で表示 すると 第１パス〜第３パス：０．８０ 第４パス ：０．２６ 各パスのひずみを合計すると、２．６６となる。 （２）横鍛造＋圧延法 横鍛造：１００mmW 方向をＷ方向、１００mmT 方向をＴ
方向として、Ｗ方向圧縮（１００mm→８０mm）→Ｔ方向
圧縮（１２５mm→８０mm）→ＷあるいはＴ方向圧縮（１
２５mm→８０mm）→・・・・・・＋最終パス（１２５mm
→１００mm）と圧縮を２０回繰り返した。
以下に示す。 （１）圧延法 冷間圧延：４パス（１００mm→５０mm→２５mm→１２．５mm→１０mm）Ｔ方 向を圧縮。これによるひずみは、（１）式で計算し絶対値で表示 すると 第１パス〜第３パス：０．８０ 第４パス ：０．２６ 各パスのひずみを合計すると、２．６６となる。 （２）横鍛造＋圧延法 横鍛造：１００mmW 方向をＷ方向、１００mmT 方向をＴ
方向として、Ｗ方向圧縮（１００mm→８０mm）→Ｔ方向
圧縮（１２５mm→８０mm）→ＷあるいはＴ方向圧縮（１
２５mm→８０mm）→・・・・・・＋最終パス（１２５mm
→１００mm）と圧縮を２０回繰り返した。
【００２０】これによるひずみは、 ０．２６×２＋０．５２×１８＝９．８８ となる。なお、この計算で長さは不変と仮定している。 圧延加工：繰り返し横鍛造により得られた被成形体の形
状は、上記（１）の圧延法の原板形状と同じなので、こ
れを（１）の圧延法と同じパスで冷間圧延した。この場
合最終の板厚を同じにするので冷間圧延による加工量は
やはり、２．６６となる。
状は、上記（１）の圧延法の原板形状と同じなので、こ
れを（１）の圧延法と同じパスで冷間圧延した。この場
合最終の板厚を同じにするので冷間圧延による加工量は
やはり、２．６６となる。
【００２１】全加工量：この方法によるひずみのトータ
ルは、９．８８＋２．６６＝１２．５４となる。 原板の結晶粒径は３０μｍであった。（１）の方法によ
り得られた結晶粒は圧延方向に伸びた伸長粒であり、結
晶粒径は測定しにくかったが、板厚方向の平均粒径は２
〜３μｍであった。（２）の方法により得られた結晶粒
は非常に微細であり１μｍ以下であった。得られた強度
（引張り強さ）は、原板の２００MPa に対して、（１）
の場合が３５０MPa 、（２）の場合が４４０MPa であっ
た。（２）の場合に得られた強度は鉄鋼に匹敵する値で
あり、銅を建築用として用いることができることを示し
ている。これは、繰り返し横鍛造により加工ひずみが大
幅に累積されたことにより結晶粒が非常に微細になった
ためである。 〈実施例２〉成分がＣｕ：９９．９２％、Ｏ：０．０３
％のタフピッチ銅の原板（１００mmW ，１００mmT ，５
００mmL ）に対して、以下のように繰り返し横鍛造のみ
による加工を加えた。
ルは、９．８８＋２．６６＝１２．５４となる。 原板の結晶粒径は３０μｍであった。（１）の方法によ
り得られた結晶粒は圧延方向に伸びた伸長粒であり、結
晶粒径は測定しにくかったが、板厚方向の平均粒径は２
〜３μｍであった。（２）の方法により得られた結晶粒
は非常に微細であり１μｍ以下であった。得られた強度
（引張り強さ）は、原板の２００MPa に対して、（１）
の場合が３５０MPa 、（２）の場合が４４０MPa であっ
た。（２）の場合に得られた強度は鉄鋼に匹敵する値で
あり、銅を建築用として用いることができることを示し
ている。これは、繰り返し横鍛造により加工ひずみが大
幅に累積されたことにより結晶粒が非常に微細になった
ためである。 〈実施例２〉成分がＣｕ：９９．９２％、Ｏ：０．０３
％のタフピッチ銅の原板（１００mmW ，１００mmT ，５
００mmL ）に対して、以下のように繰り返し横鍛造のみ
による加工を加えた。
【００２２】１００mmW 方向をＷ方向、１００mmT 方向
をＴ方向として、Ｗ方向圧縮（１００mm→８０mm）→Ｔ
方向圧縮（１２５mm→８０mm）→ＷあるいはＴ方向圧縮
（１２５mm→８０mm）→・・・・・・＋最終パス（１２
５mm→１００mm）と圧縮を２５回繰り返した。 これによるひずみは、 ０．２６×２＋０．５２×２３＝１２．４８ となる。
をＴ方向として、Ｗ方向圧縮（１００mm→８０mm）→Ｔ
方向圧縮（１２５mm→８０mm）→ＷあるいはＴ方向圧縮
（１２５mm→８０mm）→・・・・・・＋最終パス（１２
５mm→１００mm）と圧縮を２５回繰り返した。 これによるひずみは、 ０．２６×２＋０．５２×２３＝１２．４８ となる。
【００２３】原板の結晶粒径は３０μｍであったが、こ
の加工後の被成形体の結晶粒は非常に微細であり１μｍ
以下であった。 〈実施例３〉 成分がＣ：０．１０％，Ｓｉ：０．２０％，Ｍｎ：１．
０％の鋼の原板（１００mm幅（Ｗ）、１００mm厚さ
（Ｔ）、５００mm長さ（Ｌ））を使用し、通常の加工手
段である熱間圧延とその圧延工程の前に本願で提案する
横鍛造加工を施す２つの方法により中厚板（厚さ１０m
m）を作製した。なお、熱間圧延はアダマイトロールを
使用する通常の圧延、横鍛造加工では工具材質は熱間工
具鋼であるＳＫＤ６１を使用した。
の加工後の被成形体の結晶粒は非常に微細であり１μｍ
以下であった。 〈実施例３〉 成分がＣ：０．１０％，Ｓｉ：０．２０％，Ｍｎ：１．
０％の鋼の原板（１００mm幅（Ｗ）、１００mm厚さ
（Ｔ）、５００mm長さ（Ｌ））を使用し、通常の加工手
段である熱間圧延とその圧延工程の前に本願で提案する
横鍛造加工を施す２つの方法により中厚板（厚さ１０m
m）を作製した。なお、熱間圧延はアダマイトロールを
使用する通常の圧延、横鍛造加工では工具材質は熱間工
具鋼であるＳＫＤ６１を使用した。
【００２４】両者の場合の圧縮下スケジュールとひずみ
を以下に示す。 （１）熱間圧延法 熱間圧延：加熱温度９５０℃ ロール周速度：１０ｍ／sec ４パス圧延（１００mm→５０mm→２５mm→１２．５mm→１０mm 、Ｔ方向圧下） これによるひずみは、（１）式で計算し絶対値で表示すると 第１パス〜第３パス：０．８０ 第４パス ：０．２６ 各パスのひずみを合計すると、２．６６となる。
を以下に示す。 （１）熱間圧延法 熱間圧延：加熱温度９５０℃ ロール周速度：１０ｍ／sec ４パス圧延（１００mm→５０mm→２５mm→１２．５mm→１０mm 、Ｔ方向圧下） これによるひずみは、（１）式で計算し絶対値で表示すると 第１パス〜第３パス：０．８０ 第４パス ：０．２６ 各パスのひずみを合計すると、２．６６となる。
【００２５】仕上げ温度は８５０℃であった。 （２）横鍛造法＋熱間圧延法 横鍛造 ：加熱温度１１００℃ 圧縮速度：５０ｍ／sec １００mmW 方向をＷ方向、１００mmT 方向をＴ方向として、Ｗ方 向圧縮（１００mm→８０mm）→Ｔ方向圧縮（１２５mm→８０mm） →Ｗ方向圧縮（１２５mm→８０mm）→・・・・・・＋最終パス（ １２５mm→１００mm）と交互に圧縮を２０回繰り返した。
【００２６】これによる全相当ひずみは、 ０．２６×２＋０．５２×１８＝９．８８ となる。なお、この計算で長さは不変と仮定している。 圧延加工：繰り返し横鍛造加工終了後、直ちに熱間圧延
した。
した。
【００２７】ロール周速度：１０ｍ／sec ４パス圧延（１００mm→５０mm→２５mm→１２．５mm→
１０mm、Ｔ方向圧下） 繰り返し横鍛造により得られた被加工材の形状は、上記
（１）の圧延法の原板形状と同じなので、最終の板厚を
同じにすると加工量はやはり、２．６６となる。
１０mm、Ｔ方向圧下） 繰り返し横鍛造により得られた被加工材の形状は、上記
（１）の圧延法の原板形状と同じなので、最終の板厚を
同じにすると加工量はやはり、２．６６となる。
【００２８】仕上温度は８５０℃であった。 全加工量：この方法によるひずみのトータルは、９．８
８＋２．６６＝１２．５４となる。 原板の結晶粒径は５０μｍであった。（１）の方法によ
り得られた結晶粒は圧延方向に伸びた伸長粒であり、板
厚方向の平均粒径は１０〜２０μｍであった。（２）の
方法により得られた結晶粒は非常に微細であり１μｍ以
下であった。得られた強度（引張り強さ）は、原板の４
００MPa に対して、（１）の場合が４５０MPa 、（２）
の場合が６００MPa であった。この強度は通常は合金鋼
でしか得られないものである。
８＋２．６６＝１２．５４となる。 原板の結晶粒径は５０μｍであった。（１）の方法によ
り得られた結晶粒は圧延方向に伸びた伸長粒であり、板
厚方向の平均粒径は１０〜２０μｍであった。（２）の
方法により得られた結晶粒は非常に微細であり１μｍ以
下であった。得られた強度（引張り強さ）は、原板の４
００MPa に対して、（１）の場合が４５０MPa 、（２）
の場合が６００MPa であった。この強度は通常は合金鋼
でしか得られないものである。
【００２９】
【発明の効果】本方式によれば、通常の圧延や鍛造など
の加工方法で得られる加工ひずみを大きくうわまわる加
工ひずみが達成できるので、結晶粒径が１μｍ以下の超
微細粒を得ることができる。
の加工方法で得られる加工ひずみを大きくうわまわる加
工ひずみが達成できるので、結晶粒径が１μｍ以下の超
微細粒を得ることができる。
【図１】横鍛造用被加工材を示す図。
【図２】圧縮パス回数と相対長さ比の関係を示す図。
【図３】平均圧縮率と被加工材形状比の関係を示す図。
【図４】圧縮後の被加工材形状を示す図。
【図５】圧縮前の金属被成形体の形状を示す図。
１…鍛造用素材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３ ６８５ ６８５Ｚ ６９４ ６９４Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 金属被成形体の長さ方向に直角で、かつ
互いに直角な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返
しひずみを加える際に、各圧縮パス前の被成形体の縦横
比を４．０以下とし、さらに１圧縮パス当たりの圧縮率
を５０％以下にすることを特徴とする金属材料の繰り返
し横鍛造加工法。 - 【請求項２】 金属被成形体の長さ方向に直角で、かつ
互いに直角な２方向を工具により交互に圧縮し、繰り返
しひずみを加える際に、各圧縮パス前の被成形体の縦横
比を４．０以下とし、さらに１圧縮パス当たりの圧縮率
を５０％以下とする圧縮加工を行った後、この金属被成
形体に圧延により加工を行うことを特徴とする金属材料
の成形加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1897497A JPH10216884A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 金属材料の繰り返し横鍛造加工法および成形加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1897497A JPH10216884A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 金属材料の繰り返し横鍛造加工法および成形加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10216884A true JPH10216884A (ja) | 1998-08-18 |
Family
ID=11986619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1897497A Withdrawn JPH10216884A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 金属材料の繰り返し横鍛造加工法および成形加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10216884A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002307102A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-22 | Daido Steel Co Ltd | 連続鋳造鋼塊の分塊圧延方法 |
| KR100522418B1 (ko) * | 1999-02-26 | 2005-10-19 | 카가쿠기쥬쯔죠 킨조쿠자이료 기쥬쯔켄큐쇼죠가 대표하는 일본국 | 초미세조직강의 제조방법 |
| KR100536827B1 (ko) * | 1997-09-22 | 2006-02-28 | 카가쿠기쥬쯔죠 킨조쿠자이료 기쥬쯔켄큐죠 | 초미세조직강과그제조방법 |
| JP2010065252A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Mitsubishi Materials Corp | 微細結晶粒銅材料の製造方法、微細結晶粒銅材料及びスパッタリングターゲット |
| WO2010049949A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Tata Steel Limited | A method to process interstitial-free (if) steels by adapting multi-axial |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP1897497A patent/JPH10216884A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100536827B1 (ko) * | 1997-09-22 | 2006-02-28 | 카가쿠기쥬쯔죠 킨조쿠자이료 기쥬쯔켄큐죠 | 초미세조직강과그제조방법 |
| KR100522418B1 (ko) * | 1999-02-26 | 2005-10-19 | 카가쿠기쥬쯔죠 킨조쿠자이료 기쥬쯔켄큐쇼죠가 대표하는 일본국 | 초미세조직강의 제조방법 |
| JP2002307102A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-22 | Daido Steel Co Ltd | 連続鋳造鋼塊の分塊圧延方法 |
| JP2010065252A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Mitsubishi Materials Corp | 微細結晶粒銅材料の製造方法、微細結晶粒銅材料及びスパッタリングターゲット |
| WO2010049949A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Tata Steel Limited | A method to process interstitial-free (if) steels by adapting multi-axial |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |