JPS6053099B2 - 熱間加工されたチタン製品の製造方法 - Google Patents

熱間加工されたチタン製品の製造方法

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JPS6053099B2
JPS6053099B2 JP50117778A JP11777875A JPS6053099B2 JP S6053099 B2 JPS6053099 B2 JP S6053099B2 JP 50117778 A JP50117778 A JP 50117778A JP 11777875 A JP11777875 A JP 11777875A JP S6053099 B2 JPS6053099 B2 JP S6053099B2
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間加工されたチタン製品の製造方法に関す
る。
ここで「チタン」とは、特に付記しない限り、Ti−5
A]−2.5Sn9Ti−6Al−2Cb−lTa−O
、8Mo、Ti−6A1−4V9Ti−簡』−lMo−
IV9Ti−6A1−2Sn−4Zr−ハ拓等で、Si
を添加した又はしない、チタンベースの各種の合金と商
業的に純粋なチタン金属を意味する。
又、ここで述べられる比率は全て重量比である。金属を
加工するときは、インゴットからビレツトヘ、又は、ビ
レツトからバー(棒)又はスラブ(板用鋼片)へ変形さ
せる際の加工量を、断面積、の減じた度合で表示するこ
とが慣習となつている。
例えば、断面が直径91.4cmの円形のインゴットを
加工して、50.8C?!を×76.2(りの短形断面
のビレツトとすると、面積は約6568平方センチから
4645平方センチに減小し、加工量は約29%として
表示される。加工体が軸方向に縦圧されたとき、又は、
スラブがプレート又はシート状に圧延されたときは、断
面積の変化は微少であるので、高さ又は厚さの減小した
割合で加工量を表示することが慣習である。例えば、加
工体力氾98cmから3.81dに縦圧されると加工量
は45%となる。ここで1加工率ョとは、(a)インゴ
ットをビレツトへ、又は、ビレツトをバー又はスラブに
加工するときは、加工体の断面積の減少度を%で示した
ものを、(b)加工体を軸方向に縦圧するとき、又は、
スラブをプレート又はシート状に圧延するときは、加工
体の高さ又は厚さの減小度を%で示したものを意味する
。チタンの熱間加工は、通常加工体を炉内で926℃乃
至1260℃の範囲の適宜の温度に加熱し、引き続き、
最終形状にするための鍛造又は圧延の間に数回の再加熱
が行われる。
インゴットの最初の加工は通常最も難かしい加工ステッ
プである。各加工ステップは加工体の結晶構造が精錬さ
れてゆくにつれて容易となる傾向がある。上記の温度に
加熱されたチタンインゴットは、再加熱なしで最初の加
工ステップにおいて約15乃至20%を越えて加工され
るとクラック(割れ目)を生じる。このため、直径91
.4dのチタンインゴットを12.1cmの厚一さのス
ラブに鍛造するときは、鍛造ステップの間で少くとも3
回は最初の加熱温度迄再加熱することが必要である。後
の加工ステップは容易ではあるが、再加熱なしでの加工
率は極めて限定されている。通常、中間の寸法のところ
で、表面のクラーツクを除去するため、幾分広範囲に渉
つての表面研磨が必要である。この研磨は費用のかかる
作業で、かつ価値のある物質をむだにするという難点が
あり、また全加工プロセスに長期間を要する。従つて、
本発明の目的は、加工ステップの間に3再加熱の必要が
なく、かつ又製品の表面にクラックの発生もなく、熱間
加工チタン製品を製造できる方法を提供することである
。本発明の他の目的は、溶融チャージに加工性増強剤を
極く微量添加し、引き続いて加工体を少な4くとも約3
0%再加熱なしに最初の加工ステップにおいて熱間加工
し、しかも製品に問題となるような表面クラックを生ず
ることのない熱間加工チタン製品の製造方法を提供する
ことである。
本発明に係る熱間加工されたチタン製品の製造方法は、
上記目的を達成するため、CA)(a)チタンあるいは
チタン基合金、及び(b)金属自体又は化合物の形態に
あるイツトリ ユーム金属、原子番号57〜71の希土
類元素及びこれらの混合物からなる群から選択され、
チャージに対する重量比が金属重量基準で0.001%
乃至0.03%未満の割合の加工性増強剤)によりチャ
ージを形成し、 (B)該チャージを溶融しかつ鋳造してインゴットを形
成し、(C)該インゴットを926℃乃至1260℃の
範囲の温度に加熱し、(2)次いで再加熱なしにかつ問
題となるようなりラックの発生なしに最初の加工ステッ
プにおいて少なくとも30%の加工率に達するようにイ
ンゴットを熱間加工することを特徴とするものである。
加工性増強剤は、イツトリユーム金属、原子番号57か
ら71の希土類元素、又はこれらの組み合わせ、例えば
混合金属の如きものでもよい。
増強剤は、これらの金属の一つ若しくはそれ以上の酸化
物の形で使用するのが望ましいが、金属自体、又は化合
物中の他の成分が製品に悪影響を与えないものである限
り或は許容される限度内にある限り、他の化合物の形で
使用することができる。増強剤は、増強剤中の金属の重
量を基準として、製品の重量比で0.03%より少ない
割合で加えられる。適切な含量は合金の種類によつて異
るが、通常は0.001%乃至0.03%未満の範囲で
ある。加工性における効果は、増強剤の含量が上記の適
切な範囲を越えるにつれて減じる。而して、溶融チャー
ジが、海綿チタン、くずチタン、適宜の合金元素、及び
0.03%未満の少量の加工性増強剤からつくられる。
消耗電極法、電子ビーム法等によりチャージは溶かされ
てインゴットとなる。インゴットを周知の如く二重溶融
又は三重溶融することは効果的である。インゴットを型
から取り外した後、炉で適切な温度、通常は約926℃
乃至1260℃の範囲の温度まで加熱する。しかる後に
再加熱することなく、通常の装置により少なくとも30
%加工率となるように、最初の加工ステップで鍛造又は
圧延する。再加熱することなく、増強剤を含んでいるチ
タン加工体を90%の加工率迄、問題となるようなりラ
ックを生ずることなく、加工することが可能である。又
、研磨を必要とする表面の範囲を減少させ得ることが認
められた。本発明によつて得られる効果を示すために、
直径10.2cmの実験室用サイズのインゴット、及び
直径91.4c!nと直径76.2Cr1Lの商業用サ
イズのインゴットについて以下に実施例を示す。
実施例1 公称組成がTi−いj−2.5Snと、これに各種添加
量のイツトリア(Y2O3)又は1つの例ではイツトリ
ユーム金属を加えた合金からなる消耗電極法で二重溶融
された直径10.2cm1重量2.27k9のインゴッ
トを準備し、その表面の欠陥を除くため研磨を行い、再
加熱なしで、最初の炉温度である1093℃から鍛造を
行つて4.45C71の厚さのプレートを得た。
次にプレートにサンドブラスト及び研磨を施した。プレ
ートから4.45×4.45×6.9Bcmの片を切り
とり、炉温度871℃に加熱し、その温度で30分間の
均熱を行つた後、再加熱なしで6.98dから3.81
c!nへブレス鍛造で縦圧した。その結果は次の通りで
ある。第1図乃至第4図は、上記表の最初の4つの縦圧
鍛造品の結果を示すものである。第1図はイツトリユー
ムを添加しなかつた鍛造品を示し、縦圧鍛造によりひど
いクラックを生じた。第2図乃至第4図は、夫々0.0
01%,0.04%,0.10%のイツトリユームに相
当するイツトリア当量を加えた鍛造品を示す。第2図に
示した鍛造品はクラックがなく、第3図及ひ第4図に示
した鍛造品はイツトリユームの含量に応じて増大するク
ラックが示されている。この場合の適切なイツトリユー
ム含量は約0.001%である。
加熱陥.24020のものとNO.24257のものは
、異る形で同量のイツトリユームを添加したものである
が、同様の性質を示したことは注目されるべきである。
実施例 ■公称組成がTi−6A1−2Cb−1Ta−
0.8M0に合金で実施例1と同様のインゴットをつく
り、炉の再加熱温度を1010℃とし、かつ、均熱時間
を4時間としたことを除いて、実施例1と同じ工程をイ
ンゴットに施した。
結果は次の通りである。第5図乃至第8図は上記表の鍛
造品の写真てある。
第5図はイツトリユームを添加しなかつたもので鍛造に
よりひどいクラックを生じた。第6図乃至第8図は、夫
々イツトリユームを0.02%,0.04%,0.06
%添加したものである。第6図のものはクラックがなく
、第7図及び第8図のものはイツトリユームの含量の増
大に応じてクラックが増えていることを示す。この場合
の適切なイツトリユーム含量は約0.02%である。実
施例 ■ 公称組成がTi−6.2A]−4Vの、現在最も広範に
使用されているチタンベースの合金で、実施例1と同様
のインゴットをつくり、炉の再加熱温度を89CfCと
したことを除いて実施例1と同一の工程をインゴットに
施した。
結果は次の通りである。第9図乃至第13図は、上記表
の鍛造品の写真である。第9図はイツトリユームを添加
しなかつたもので鍛造によりひどいクラックを生じた。
第10乃至第13図は、イツトリユームを夫々、0.0
08%,0.016%,0.024%,0.04%添加
したものを示す。第10図に示すものはクラックがなく
、第11図及び第12図に示すものもほぼ同様である。
第13図に示すものはクラックが増えている。この場合
のイツトリユームの適切な含量は0.008%である。
実施例 ■ 直径が10.1cwtで重量が2.27kgの、Ti−
5AI−2.5Snの組成の合金のインゴットを実施例
1の場合と同様に製造した。
但し、イツトリユームの代りに、ネオジム、セリユーム
、ランタン等の希土類の酸化物が添加された。インゴッ
トに対し実施例1と同様の加工が施された。結果は次の
通りである。更に、サマリユーム、プラセオジム、エル
ビユーム、ガドリニユーム、ジスプロシユーム、及び混
合金属やセリユームを含まない混合金属の如き混合物を
含む希土類を添加したチタンの小さい融成片についても
実験を行った。
実験の結果、他の希土類でも効果を奏することが確認さ
れた。本発明は、本出願人の米国特許第3679403
号又はボーダルの米国特許第3622406号に記載さ
れた発明を混同されるべきではない。前者の米国特許は
、商業的に純粋なチタンには適用できないチタンベース
の合金のマクロ組織の改良に関するものであり、0.0
3乃至0.40%のイツトリユームが合金に添加される
。そのような量のイツトリユームは製の引張り強さを弱
くするが、これを酸素や窒素等の強化剤の量を通常より
わずかに増すことによつて補償している。ボーダルの特
許は、チタン及び0.1乃至6%の固体チタンには不溶
て溶融チタンには可溶の分散質から構成される物質に関
するもので、イツトリユーム及び希土類が可能な分散質
として記述されている。分散質は溶融チタンに溶解し、
微細なショット又は薄片として凝固し、後で粉末冶金で
用いられる技術によつて固められる。分散質はクリープ
特性を改良すると共に、熱塩侵食(HOT−SAl.T
CORROSION)によるクラックに耐する抵抗力を
改善すると云われている。両特許とも、加工体の熱間加
工性を改良する上限の値を越えてイツトリユーム又は希
土類を使用している。従つて、必然的に、両特許共イツ
トリユーム又は希土類の添加による熱間加工性の改良に
ついては認識していないものといえる。又、両特許共、
熱間加工の間における再加熱の省略については何等示唆
するところはない。以上の説明により、本発明が加工ス
テップの間に再加熱する必要なしに、しかも製品に問題
となるようなりラックを生ずることなしに、チクン加工
体を徹底的に熱間加工することを可能とするという予期
されざる効果を奏するものであることが明らかである。
本発明は再加熱に要する費用の節〔約及び処理速度にお
いて極めて重要なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は、Ti−5A1−2.5Snの組成
の合金で、かつ、夫々異つた割合の加工性増強剤を添加
した鍛造品断面の図面代用写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1(A)(a)チタンあるいはチタン基合金、及び(b
    )金属自体又は化合物の形態にあるイツトリユーム金属
    、原子番号57〜71の希土類元素及びこれらの混合物
    からなる群から選択され、チャージに対する重量比が金
    属重量基準で0.001%乃至0.03%未満の割合の
    加工性増強剤によりチャージを形成し、(B)該チャー
    ジを溶融しかつ鋳造してインゴットを形成し、(C)該
    インゴットを926℃乃至1260℃の範囲の温度に加
    熱し、(D)次いで再加熱なしにかつ問題となるような
    クラックの発生なしに最初の加工ステップにおいて少な
    くとも30%の加工率に達するようにインゴットを熱間
    加工することを特徴とする熱間加工されたチタン製品の
    製造方法。
JP50117778A 1974-10-02 1975-10-01 熱間加工されたチタン製品の製造方法 Expired JPS6053099B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US511566 1974-10-02
US05/511,566 US3963525A (en) 1974-10-02 1974-10-02 Method of producing a hot-worked titanium product

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JPS5166214A JPS5166214A (ja) 1976-06-08
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FR (1) FR2286887A1 (ja)
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