JPS61110756A - チタン合金板の圧延方法 - Google Patents

チタン合金板の圧延方法

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JPS61110756A
JPS61110756A JP23134384A JP23134384A JPS61110756A JP S61110756 A JPS61110756 A JP S61110756A JP 23134384 A JP23134384 A JP 23134384A JP 23134384 A JP23134384 A JP 23134384A JP S61110756 A JPS61110756 A JP S61110756A
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JP
Japan
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transformation point
rolling
titanium alloy
slab
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP23134384A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Sakuyama
秀夫 作山
Ichiro Sawamura
一郎 澤村
Michio Hanaki
花木 道夫
Yuhei Masuyama
増山 雄平
Yasuyuki Naba
那波 泰行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は均質な等軸α晶組織を有し、機械的特性に優れ
たチタン合金圧延板の製造方法に関する。
一般にチタン合金板の製、造にあたってはチタン合金鋳
塊を製造したのち熱間圧延又は分塊圧延によるインゴッ
トブレイクダウン後、α+β域で大きな加工度をとって
圧延し、その後再結晶させることにより等軸α晶組織と
することが行なわれている。
例えば特開昭58−25423においては表面温度を9
80℃〜700℃に制御しつつ70%以上の加工度をと
シ、その後再結晶させることが記載されている。このよ
うにα+β域で加工を行いその後再結晶させる際にα+
β域での加工度を大きくとれはそれだけ組織は均質な等
軸晶となると考えられていた。しかしながらこの加工度
の大きさには製造段階における制限があり、またいくら
加工度を大きくとっても等軸α晶とならない組織が残存
し、機械的特性を充分に向上させることができなかった
本発明者らはこの点の研究の結果、最後まで等軸α晶組
纏とならずに残存するα相は前記インゴットブレイクダ
ウンの工程で生じる粒界α相や粗大α+β1aonel
lar  相に起因することを知った。
インゴットブレイクダウンは一般に鍜造又は分塊圧延に
よって行なわれるがチタン合金インゴットの鋳造組織を
破壊し、また変形抵抗を小さくするためにβ変態点以上
に加熱し、とのβ変態点以上の領域で前記鍜造又は分塊
圧延などの加工が行なわれる。そして加工の終了後又は
加工の途中においてβ域からβ変態点を通過してα+β
域にまで冷却される。このインゴットブレイクダウンの
鍜造又は分塊圧延後あるいは途中の冷却の段階で翫]目
β粒界にそってネットワーク状の粗大粒界α相が析出し
、また旧β粒内にはα+βlamellar  相組織
(板状のα相とβ相の層状組織)が粗大化する。これら
の粒界α相や粗大α+βlamellar  相はその
後に行なわれるα+β域での圧延および熱処理によって
も完全には消失せず、等軸晶とならないα相の原因とな
っていた。
そこで本発明者らは優れた等軸α相組織を有し、かつ機
械特性に優れたチタン合金板を製造する丸めに (1)  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は分
塊圧延″によりスラブを製造し、該スラブをα+β域に
おいて断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれを
β変態点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷す
ることを特徴とするチタン合金板の製造方法 (2ン  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は分
塊圧延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域にお
いて断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ
変態点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、
さらにこれをα+β域において断面減少率40%以上で
圧延を行うことを特徴とするチタン合金板の製造方法 (3)  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は分
塊圧延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域にお
いて断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ
変態点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、
さらにこれをα+β域において断面減少率40%以上で
圧延を行い、続いてこの圧延後焼鈍、溶体化時効処理等
の熱処理を行うことを特徴とするチタン合金板の製造方
法(4)  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は
分塊圧延によりスラブを製造し、該スラブをβ変態点−
30℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率
20%以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃
〜β変態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/ 
rnln以上の冷却速度で冷却を行い、さらにこれをβ
変態点−30℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断
面減少率70%以上の圧延を行うことを特徴とするチタ
ン合金板の製造方法 (5)  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は分
塊圧延によルスラプを製造し、該スラブをα+β域にお
いて断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ
変態点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、
さらにこれをα+β域において断面減少率40%以上で
圧延を行い、続いてこの圧延後690〜950℃の間で
003〜8時間の焼鈍を行うことを特徴とするチタン合
金板の製造方法 (6ン  α+β型チタン合金イ′ンゴットの鍜造又は
分塊圧延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域に
おいて断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれを
β変態点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し
、さらにこれをα+β域において断面減少率40%以上
で圧延を行い、続いてこの圧延後840〜1030℃の
間でα17〜2時間の溶体化処理を行い、その後水焼き
入れし、更に460〜700℃で2〜24時間の時効処
理を行うことを特徴とするチタン合金板の製造方法(7
)  α+β型チタン合金インゴットの鍜造又は分塊圧
延によりスラブを製造し、該スラブをβ変態点−30℃
〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率20%
以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃〜β変
態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/min以
上の冷却速度で冷却を行い、さらにこれをβ変態点−5
0”C〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率
70%以上の圧延を行い絖いてこの圧延後690〜95
0℃の間でcLaS〜8時間の焼鈍を行うことを特徴と
するチタン合金板の製造方法 (8)  α+β+1クチタフインゴットの鍜造又は分
塊圧延によルスラプを製造し、該スラブをβ変態点−5
0℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率2
0%以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃〜
β変態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/ m
In以上の冷却速度で冷却を行い、さらにとれをβ変態
点−30℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減
少率70%以上の圧延を行い続いてこの圧延後840〜
1030℃の間で117〜2時間の溶体化処理を行い、
その後水焼き入れし、更に460〜700℃の間で2〜
24時間の時効処理を行うことを特徴とするチタン合金
板の製造方法 を開発した。
前記においてスラブをα+β域において断面減少率10
%以上の圧延を行う工程及びその後β変態点〜β変態点
+150℃に加熱保持した後、急冷する工程は、インゴ
ットブレイクダウンの工程で生じた粒界α相や粗大a+
β1am611ar  相を消失させる工程である。す
なわちα+β域で断面減少率10%以上の圧延により内
部歪をたくわえ、この内部歪をたくわえた状態でβ変態
点〜β変態点+150℃に加熱保持後急冷して粒界α相
や粗大α+βlaml!1lar  相を消失させる。
前記のようにα+β域で断面減少率10%以上の加工を
行なわなけれは、次のβ変態点以上の加熱でβ相の微細
化がなされず、以降の工程で粒界α相が析出する。
加工温度はα+β域であれば特に限定する必要はないが
、低温程効果は大きい。しかしあt)温度が低いと表面
割れを生ずるおそれ、があるためβ変態点−30℃〜β
変態点−250℃程度の範囲が好ましい。
最初のα+β域における圧延後β変態点以上に加熱する
ことが必要なわけであるが、この温度が高すぎるとβ粒
の粗大化が起きるためβ変態点〜β変慈点+150℃に
加熱保持する必要がある・好ましくはβ変態点+20℃
〜β変態点+80℃である0この加熱保持後の冷却にお
いて、徐冷すると粒界α相や粗大α+βlamella
r  相が発達するので、これらを防止するために急冷
する必要がある。本研究によれば実用上問題とならない
ような組織を得るためには20℃/m1n以上の冷却速
度で冷却する必要があることが分った。前記α+β域に
おける10%以上の圧延およびβ変態点〜β変態点+1
50℃の加熱保持ならびに急冷を終了した段階でチタン
合金材の組織はマルテンサイト(α′)組織又は微細な
α+βlamellar F!I組織となる。このよう
な組織は次の工程であるα+β域の圧延とその後の熱処
理により容易に均質な等@aα晶織となる。この工程に
おける圧延温度はα+β域であれば特に限定する必要は
ないが、変態点直下では加工熱によって圧延中にβ変態
点以上となる可能性があ)、また温度が低すぎると割れ
を生ずるためβ変態点−30′C〜β変態点−250″
C程度の範囲が好ましい。等軸α晶組織化のメカニズム
としては、前記圧延工程において内部歪をたくわえ、こ
れをドライビングフォースとしてさらに次の熱処理で再
結晶させるものである。均質な等軸α晶組織を得るため
には前記圧延の加工度を断面減少率40%以上とする必
要がihシ、そして好ましくは断面減少率70〜90%
の圧延を行う。
熱処理としては圧延後6900〜950℃の間でα03
〜8時間の焼鈍を行うか又は840〜1030℃の間で
117〜2時間の溶体化処理後水焼入れし、更に46(
1〜700℃の間で2〜24時間の溶体化処理が行なわ
れる。
以上の本発明の方法により、従来の単にα+β域で大き
な加工度をとる場合に比べて、ミクロ組織は均質微細化
し、等軸α晶とならない組織は殆んど消失し、さらに旧
β粒径も微細化する。
この結果、機械特性において、強度面、延性面いずれも
改善された。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例 代表的なα+β型チタン合金であるTl−6人1−4v
合金における本発明の実施例及び他工程の比較結果を第
1表に示す。
試験材のβ変態点は1000℃であった。550−Sの
インゴットよシ分塊圧延によl) j 7 Q m t
のスラブを製造した。このスラブよ)第1表に示し九人
〜Cの一連の工程による圧延を行った。圧延後の熱処理
(aT人処塩)は、12鵡(t)X1251m1k(J
) X 60■←)の板で行つ九。引張試片は平行部5
L 75whl x GL S 5mlのものを用いた
・非等軸α晶の発生率は、圧延平行断面(L−Z面)に
おいて、任意に70ケ所のミクロ組織写真を撮影し、そ
の中で明らかに等軸となっていないα晶が観察され九写
真の割合で示した。
第1表中の工程&1.2は本発明工程によるものであシ
、工程MS、4.5の比較工程は、いずれかの点で本発
明工程を満足していないものである。
第1表から明らかなように、本発明方法による工程A1
.2については、比較法(工程A3.4、5)と比べて
、非等軸α晶の発生率が大巾に低く、強度及び延性面で
優れている。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域において
    断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ変態
    点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷すること
    を特徴とするチタン合金板の製造方法。
  2. (2)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域において
    断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ変態
    点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、さら
    にこれをα+β域において断面減少率40%以上で圧延
    を行うことを特徴とするチタン合金板の製造方法。
  3. (3)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域において
    断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ変態
    点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、さら
    にこれをα+β域において断面減少率40%以上で圧延
    を行い、続いてこの圧延後焼鈍、溶体化時効処理等の熱
    処理を行うことを特徴とするチタン合金板の製造方法。
  4. (4)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをβ変態点−30℃
    〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率20%
    以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃〜β変
    態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/min以
    上の冷却速度で冷却を行い、さらにこれをβ変態点−3
    0℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率7
    0%以上の圧延を行うことを特徴とするチタン合金板の
    製造方法。
  5. (5)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域において
    断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ変態
    点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、さら
    にこれをα+β域において断面減少率40%以上で圧延
    を行い、続いてこの圧延後690〜950℃の間で0.
    03〜8時間の焼鈍を行うことを特徴とするチタン合金
    板の製造方法。
  6. (6)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをα+β域において
    断面減少率10%以上で圧延を行い、次にこれをβ変態
    点〜β変態点+150℃に加熱保持した後急冷し、さら
    にこれをα+β域において断面減少率40%以上で圧延
    を行い、続いてこの圧延後840〜1030℃の間で0
    .17〜2時間の溶体化処理を行い、その後水焼き入れ
    し、更に460〜700℃で2〜24時間の時効処理を
    行うことを特徴とするチタン合金板の製造方法。
  7. (7)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをβ変態点−30℃
    〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率20%
    以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃〜β変
    態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/min以
    上の冷却速度で冷却を行い、さらにこれをβ変態点−3
    0℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率7
    0%以上の圧延を行い続いてこの圧延後690〜950
    ℃の間で0.03〜8時間の焼鈍を行うことを特徴とす
    るチタン合金板の製造方法。
  8. (8)α+β型チタン合金インゴツトの鍜造又は分塊圧
    延によりスラブを製造し、該スラブをβ変態点−30℃
    〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率20%
    以上の圧延を行い、次にこれをβ変態点+20℃〜β変
    態点+80℃の間に加熱保持した後、20℃/min以
    上の冷却速度で冷却を行い、さらにこれをβ変態点−3
    0℃〜β変態点−250℃の間の温度にて断面減少率7
    0%以上の圧延を行い続いてこの圧延後840〜103
    0℃の間で0.17〜2時間の溶体化処理を行い、その
    後水焼き入れし、更に460〜700℃の間で2〜24
    時間の時効処理を行うことを特徴とするチタン合金板の
    製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01222038A (ja) * 1988-02-29 1989-09-05 Mitsubishi Metal Corp 高強度および高靭性を有するα+β型Ti合金部材の製造法
US7708845B2 (en) * 2003-08-25 2010-05-04 The Boeing Company Method for manufacturing thin sheets of high strength titanium alloys description
CN104526289A (zh) * 2014-12-02 2015-04-22 芜湖福司精密模具有限公司 一种抽水机传动轴的制造方法
JP2021028408A (ja) * 2019-08-09 2021-02-25 日本製鉄株式会社 チタン合金板及び自動車用排気系部品

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