JPS61159564A - 等軸細粒の（α＋β）２相組織を有するチタン合金材の製造方法 - Google Patents
等軸細粒の（α＋β）２相組織を有するチタン合金材の製造方法Info
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- JPS61159564A JPS61159564A JP60785A JP60785A JPS61159564A JP S61159564 A JPS61159564 A JP S61159564A JP 60785 A JP60785 A JP 60785A JP 60785 A JP60785 A JP 60785A JP S61159564 A JPS61159564 A JP S61159564A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はチタン合金材、特にＴｉ −６％ Ａ／ −４
％Ｖ合金材の製造方法に関するものである。
％Ｖ合金材の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
一般にチタン合金はすぐれた耐食性を示すと共に高温度
まで高い比強度（強度を密度で割った値）を示す交め、
航空機、潜水船はもちろん化学反応容器、熱交換器や低
圧力タービン翼材等広範囲に部用されつつある。本発明
で扱うＴｉ−６％Ａ／ −４チｖ合金はチタン合金の内
でも強度・延性等で代表される機械的性質や、溶接性、
加工性等に優れている之めに最も使用頻度の高い合金の
一つである。
まで高い比強度（強度を密度で割った値）を示す交め、
航空機、潜水船はもちろん化学反応容器、熱交換器や低
圧力タービン翼材等広範囲に部用されつつある。本発明
で扱うＴｉ−６％Ａ／ −４チｖ合金はチタン合金の内
でも強度・延性等で代表される機械的性質や、溶接性、
加工性等に優れている之めに最も使用頻度の高い合金の
一つである。
しかしながら、このチタン合金は常温でα相（ｈ、ｃ−
ｐ ）とβ相（ｂ、ｃ、ｅ ）との２相組織を有し、そ
の２相の割合と組織形態、および微細化の程度が機械的
性質を決定している。例えば高強度でかつ良好な延性を
示す組織としては等軸の（α＋β）組織でα粒の大きさ
は約１０μｍ以下の粒径が望ましいとされており、この
組織を得る几めには９９５℃（βｔｒａｎａｕ＠： （
α＋β）からβへの変態温度）から９００℃に亘る狭ま
い温度域で５０％以上の強加工を必要とすることが報告
されている。（木村啓造：チタニウム・ジルコニウム２
９ （１９８１）Ａ２．ｐ９０）また、特開昭５８−２
５４２１号公報においてはβ域加工に加えて（α＋β）
２相城で加工後、８００℃から９５０℃で保定処理を施
し、放冷するかまたは保定せずに放冷した後、８００〜
９５０℃に再加熱し、再度放冷することにより等軸の微
細粒を得ることが示されている。
ｐ ）とβ相（ｂ、ｃ、ｅ ）との２相組織を有し、そ
の２相の割合と組織形態、および微細化の程度が機械的
性質を決定している。例えば高強度でかつ良好な延性を
示す組織としては等軸の（α＋β）組織でα粒の大きさ
は約１０μｍ以下の粒径が望ましいとされており、この
組織を得る几めには９９５℃（βｔｒａｎａｕ＠： （
α＋β）からβへの変態温度）から９００℃に亘る狭ま
い温度域で５０％以上の強加工を必要とすることが報告
されている。（木村啓造：チタニウム・ジルコニウム２
９ （１９８１）Ａ２．ｐ９０）また、特開昭５８−２
５４２１号公報においてはβ域加工に加えて（α＋β）
２相城で加工後、８００℃から９５０℃で保定処理を施
し、放冷するかまたは保定せずに放冷した後、８００〜
９５０℃に再加熱し、再度放冷することにより等軸の微
細粒を得ることが示されている。
また、特公昭５０−３７００４号公報によると（α＋β
）域に加熱保持し、その後空冷あるいはそれよりも早い
冷却速度（水冷を含む）で冷却し、ついで安定化焼鈍を
行うことなどが報告されている。
）域に加熱保持し、その後空冷あるいはそれよりも早い
冷却速度（水冷を含む）で冷却し、ついで安定化焼鈍を
行うことなどが報告されている。
さらに、４！開昭５９−１６６０号公報によれば（α＋
β）域加工に際して２回の繰返し加熱が有効なことなど
も報告されている。
β）域加工に際して２回の繰返し加熱が有効なことなど
も報告されている。
これらのいずれの報告もβ変態温度直下の２相域温度に
おいて微妙な加工熱処理を施し組織微細化を行ない、材
質特性の向上を折々わんとしているものである、 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、広幅の厚板材等寸法の大きな材料の製造
において、材料全面に亘って微細な等軸組織を得ること
によりバラフキの少ない均質な材料？得ることは難しく
、特に大型品の場合には材質のバラフキが大きく、従う
て飛行機部品等比較的小型寸法の製品に限られかつ鍛造
と熱処理の繰返しにより組？＆の均一化全達成している
のが実情である。ま九、それ故に環造価格も高く、貴意
化の道が閉ざされていた。
おいて微妙な加工熱処理を施し組織微細化を行ない、材
質特性の向上を折々わんとしているものである、 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、広幅の厚板材等寸法の大きな材料の製造
において、材料全面に亘って微細な等軸組織を得ること
によりバラフキの少ない均質な材料？得ることは難しく
、特に大型品の場合には材質のバラフキが大きく、従う
て飛行機部品等比較的小型寸法の製品に限られかつ鍛造
と熱処理の繰返しにより組？＆の均一化全達成している
のが実情である。ま九、それ故に環造価格も高く、貴意
化の道が閉ざされていた。
（間頃点を解決するための手段）
本発明者等は本合金の製造性を容易にしてかつ安定し友
材質特性を得る之めの量産型製造方法に関して長年研究
を進めてき九結果、次のような羨遣方法ｔ−開発しｔ６ すなわち、第１図（ｂｌに示すように１０００〜１１０
０℃のβ相域で４０俤以上の熱間圧延を行ない、８５０
〜９５０℃の２相域でさらに４０％以上の熱間圧延を施
し、その温度ないしは８００℃までの温度区間で３０分
以上２時間以内の保定処理を施し、その温度から５℃／
３６Ｃ以上の冷却速度で４５０〜５５０′Ｃまで冷却し
、室温に冷却することなくその温度で最高２０時間まで
の時効処理を施すことを特徴とする等細細粒の（α＋β
）２相組織を有するＴＩ −６％Ａ／、−４％Ｖ合金材
の製造方法である。な訃第１図（、）は従来法を示す説
明図である。
材質特性を得る之めの量産型製造方法に関して長年研究
を進めてき九結果、次のような羨遣方法ｔ−開発しｔ６ すなわち、第１図（ｂｌに示すように１０００〜１１０
０℃のβ相域で４０俤以上の熱間圧延を行ない、８５０
〜９５０℃の２相域でさらに４０％以上の熱間圧延を施
し、その温度ないしは８００℃までの温度区間で３０分
以上２時間以内の保定処理を施し、その温度から５℃／
３６Ｃ以上の冷却速度で４５０〜５５０′Ｃまで冷却し
、室温に冷却することなくその温度で最高２０時間まで
の時効処理を施すことを特徴とする等細細粒の（α＋β
）２相組織を有するＴＩ −６％Ａ／、−４％Ｖ合金材
の製造方法である。な訃第１図（、）は従来法を示す説
明図である。
以下に本発明の製造条件の限定理由を述べる。
先ず鋳塊は真空アーク溶解炉によるのが普通で、鋳塊形
状は丸型円筒状である。従って熱間圧延用１次スラブは
鍛造によって製作されていた。しかしながら、繰返し加
熱しながらの鍛造加工は生産性が悪くコスト高になって
いた。本発明者等はビレット支持に工夫をこらして分塊
圧延機によるβ域加熱圧延に成功した。
状は丸型円筒状である。従って熱間圧延用１次スラブは
鍛造によって製作されていた。しかしながら、繰返し加
熱しながらの鍛造加工は生産性が悪くコスト高になって
いた。本発明者等はビレット支持に工夫をこらして分塊
圧延機によるβ域加熱圧延に成功した。
すなわち、１０００〜］１００’Ｃのβ相域で４０チ以
上の圧下を加えることにより鳥造組織の破砕が可能とな
った。１１００℃以上の加熱、圧延では酸化が著しく組
織の粗大化も容易に起るためβ域での圧延は出来る限り
低温域が望ましい。
上の圧下を加えることにより鳥造組織の破砕が可能とな
った。１１００℃以上の加熱、圧延では酸化が著しく組
織の粗大化も容易に起るためβ域での圧延は出来る限り
低温域が望ましい。
またβ域での圧下率が４０チ以下では加工の効果が生じ
にぐい。１パスの圧下率も高い程よい効果を生じる。こ
のβ域圧延に引き続いて変態点直下から８５０℃の〔α
＋β〕２相域で圧下率４０慢以上の熱間圧延を施す。β
相域から連続して熱間圧延を施してもかまわないが２相
域圧延を行りた場合、加工熱くより材料温度が５０℃以
上高温になる場合があり、２相域圧延効果を出す目的で
も材料がβ単相に昇温し圧延効果が薄れる場合があるの
で、（α＋β）２相域圧延の上限温度を９５０℃とした
。
にぐい。１パスの圧下率も高い程よい効果を生じる。こ
のβ域圧延に引き続いて変態点直下から８５０℃の〔α
＋β〕２相域で圧下率４０慢以上の熱間圧延を施す。β
相域から連続して熱間圧延を施してもかまわないが２相
域圧延を行りた場合、加工熱くより材料温度が５０℃以
上高温になる場合があり、２相域圧延効果を出す目的で
も材料がβ単相に昇温し圧延効果が薄れる場合があるの
で、（α＋β）２相域圧延の上限温度を９５０℃とした
。
（α＋β）２相域の圧延は前述した通り、等軸の細粒組
織を得るためには最も重要な工程である。
織を得るためには最も重要な工程である。
圧下量は高温根太きく、低温程少なくてよい。これはこ
の温度域におけるα相とβ相の摺割合いと変形抵抗の兼
ね合いで決まる。第２図にはα相の本積分率と熱間圧延
相当の歪速度（ｇ＝５／５ｅｅ）での引張強さの温度依
存性を示す。現行の実機圧延機で熱間圧延可能な材料の
変形応力（引張強さ）は約２８ ｋｇ ／ ｔｍ２であ
り、この図から求めたＴＩ −６％Ａｔ−４％Ｖ合金の
圧延可能な下限温度は約８５０℃となる。一方詳細な組
織検討結果からα相の等細則粒組織を得るためにはα相
分率の高い低温側で圧延して加工歪を導入することが有
利であるとの結論を得た。すなわち９５０℃仕上げ圧延
の場合にはこの２相域で約５０チの圧下を行ない８５０
℃で１時間の保定を行うことによりα粒径は約１０μｍ
直径のものが得られるが、８５０℃仕上げの場合には約
３５％の圧下で同一粒度が８５０℃Ｘ２０分の保定で実
現出来る。圧延により導入される加工歪Ｅは圧下率Ｃと
圧延仕上げ温度Ｔとの関数で Ｔｊ：、ｏｃ （／Ｔ
となり、さらにその後の保定で再結晶細粒化が生ずる
。Ｅが大なる程低温短時間保定で細粒化し、その反対に
Ｅが小さい場合には長時間保定しても細粒化しにくいこ
とが判明した。したがって、圧延後の保定条件は圧延条
件と密接に関連しており、８５０℃で約３５俤の臣下を
行ない８００℃で保定した場合には３０分でα粒径は約
７踊のものが得られた。８００℃保定が加工再結晶させ
るための下限温度で、それ以下の＠度では未再結晶組織
が残存し、機械的性質のバラツキをもたらすことになる
。また、同一温度で２時間以上の保定を行うことは実用
的見地から有用でなくなる。
の温度域におけるα相とβ相の摺割合いと変形抵抗の兼
ね合いで決まる。第２図にはα相の本積分率と熱間圧延
相当の歪速度（ｇ＝５／５ｅｅ）での引張強さの温度依
存性を示す。現行の実機圧延機で熱間圧延可能な材料の
変形応力（引張強さ）は約２８ ｋｇ ／ ｔｍ２であ
り、この図から求めたＴＩ −６％Ａｔ−４％Ｖ合金の
圧延可能な下限温度は約８５０℃となる。一方詳細な組
織検討結果からα相の等細則粒組織を得るためにはα相
分率の高い低温側で圧延して加工歪を導入することが有
利であるとの結論を得た。すなわち９５０℃仕上げ圧延
の場合にはこの２相域で約５０チの圧下を行ない８５０
℃で１時間の保定を行うことによりα粒径は約１０μｍ
直径のものが得られるが、８５０℃仕上げの場合には約
３５％の圧下で同一粒度が８５０℃Ｘ２０分の保定で実
現出来る。圧延により導入される加工歪Ｅは圧下率Ｃと
圧延仕上げ温度Ｔとの関数で Ｔｊ：、ｏｃ （／Ｔ
となり、さらにその後の保定で再結晶細粒化が生ずる
。Ｅが大なる程低温短時間保定で細粒化し、その反対に
Ｅが小さい場合には長時間保定しても細粒化しにくいこ
とが判明した。したがって、圧延後の保定条件は圧延条
件と密接に関連しており、８５０℃で約３５俤の臣下を
行ない８００℃で保定した場合には３０分でα粒径は約
７踊のものが得られた。８００℃保定が加工再結晶させ
るための下限温度で、それ以下の＠度では未再結晶組織
が残存し、機械的性質のバラツキをもたらすことになる
。また、同一温度で２時間以上の保定を行うことは実用
的見地から有用でなくなる。
次にこの温度から４５０１：ないしは５５０℃温度区間
への急冷効果について述べる。（α＋β）２相域温度で
の圧延保定により再結晶細粒化を達成した後は■その後
の冷却中に粒成長を抑制すること、■（α＋β）ラメラ
−組織への変態を抑制するかないし、（α＋β）ラメラ
−間隔を狭まいものにすること、訃よび［相］α相中に
Ａｔを過飽和罠固溶させておくことを目的として冷却速
度を５℃／ａｅｅ以上とした。それ以下の遅い冷却速度
の場合には上述したーずれの効果も半減してしまう。
への急冷効果について述べる。（α＋β）２相域温度で
の圧延保定により再結晶細粒化を達成した後は■その後
の冷却中に粒成長を抑制すること、■（α＋β）ラメラ
−組織への変態を抑制するかないし、（α＋β）ラメラ
−間隔を狭まいものにすること、訃よび［相］α相中に
Ａｔを過飽和罠固溶させておくことを目的として冷却速
度を５℃／ａｅｅ以上とした。それ以下の遅い冷却速度
の場合には上述したーずれの効果も半減してしまう。
また４５０〜５５０℃で保定することにより冷却中に生
成したマルテンサイトの微細粒は焼戻されるとともにα
相中には過飽和に固溶していたＡｔが微細析出をする。
成したマルテンサイトの微細粒は焼戻されるとともにα
相中には過飽和に固溶していたＡｔが微細析出をする。
５５００以上の温度では過時効現象が生じ、４５０℃以
下の温度では析出が生じにくぐなるので上限を５５０’
Ｃ１下限温度を４５０℃とした。
下の温度では析出が生じにくぐなるので上限を５５０’
Ｃ１下限温度を４５０℃とした。
以上、本発明方法に関して限定理由を詳述したが、高馬
力の熱間圧延ミルを用いることにより、高強度でかつ高
延性の（α＋β〕等軸微細粒組織の厚板製品が材質のバ
ラツキもなく製造することができ、従りて貴意化が可能
となった。
力の熱間圧延ミルを用いることにより、高強度でかつ高
延性の（α＋β〕等軸微細粒組織の厚板製品が材質のバ
ラツキもなく製造することができ、従りて貴意化が可能
となった。
（実施例）
次に本発明の実施例を示す。
実施例１
＠１表に示す成分＋７）ＴＩ−６％Ａｔ−４＊Ｖ合金を
真空溶解炉で溶解し九鋳塊より１４０ｍ＋厚の鋳片を切
出し、本発明方法および従来法〔圧延後８００〜９５０
℃で保定した後、常温で放冷し第１図（ａ）の■、■の
焼鈍逃埋を施す（これをＡｎｎ処理と称する）か、また
は８００〜９５０’Ｃに再加熱し水煉入れ（■〕し、５
５０〜６００℃で時効処理（■）（これをＳＴＡ処理と
称する）を施した場合〕とを対比して第２表に示す。な
お第３表に従来法による材料の特性を示した。
真空溶解炉で溶解し九鋳塊より１４０ｍ＋厚の鋳片を切
出し、本発明方法および従来法〔圧延後８００〜９５０
℃で保定した後、常温で放冷し第１図（ａ）の■、■の
焼鈍逃埋を施す（これをＡｎｎ処理と称する）か、また
は８００〜９５０’Ｃに再加熱し水煉入れ（■〕し、５
５０〜６００℃で時効処理（■）（これをＳＴＡ処理と
称する）を施した場合〕とを対比して第２表に示す。な
お第３表に従来法による材料の特性を示した。
この結果から明らかなように本発明方法により製造した
チタン合金材は直径１０μｍ以下のα粒径をもつ等軸２
相組織を有し、かつ強度、延性も従来付以上のものであ
ることが判る＠ （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば強度および延性の優
れたＴｌ−６％Ａｔ−４１Ｖ合ｅをｅ産することができ
、実用上の効果は極めて大きい。
チタン合金材は直径１０μｍ以下のα粒径をもつ等軸２
相組織を有し、かつ強度、延性も従来付以上のものであ
ることが判る＠ （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば強度および延性の優
れたＴｌ−６％Ａｔ−４１Ｖ合ｅをｅ産することができ
、実用上の効果は極めて大きい。
第１表 供試材の化学組成（ｖｔ％）
第１図（ａ）は従来方法によるＴ ｌ −６Ａｔ−４Ｖ
合金の製造方法を、（ｂ）は本発明方法を示す説明図、
第２図はＴｌ−６Ａｔ−４Ｖ合金の引張強さおよびα相
率の温度依存性を示す図表である。
合金の製造方法を、（ｂ）は本発明方法を示す説明図、
第２図はＴｌ−６Ａｔ−４Ｖ合金の引張強さおよびα相
率の温度依存性を示す図表である。
Claims (1)
- １０００〜１１００℃のβ相域で４０％以上の加工を施
し、８５０〜９５０℃の（α＋β）２相域で４０％以上
の加工を施し、その温度ないしは８００℃までの温度区
間で３０分以上２時間以内の保定処理を行い、その温度
から５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で４５０〜５５０℃ま
で冷却し、その温度で最高２０時間までの時効処理を施
すことを特徴とする等軸細粒の（α＋β）２相組織を有
するチタン合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60785A JPH0663076B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 等軸細粒の（α＋β）２相組織を有するチタン合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60785A JPH0663076B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 等軸細粒の（α＋β）２相組織を有するチタン合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159564A true JPS61159564A (ja) | 1986-07-19 |
| JPH0663076B2 JPH0663076B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=11478418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60785A Expired - Fee Related JPH0663076B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 等軸細粒の（α＋β）２相組織を有するチタン合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663076B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02187212A (ja) * | 1989-01-11 | 1990-07-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン極細線の製造方法 |
| WO2001092589A1 (fr) * | 2000-05-29 | 2001-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Alliage de titane presentant une excellente ductilite, resistance a la fatigue et rigidite et son procede de production |
| CN103320734A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 医用细晶钛/钛合金棒材的生产方法 |
| CN104264086A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-01-07 | 清华大学深圳研究生院 | 利用脉冲电流促进两相钛合金带材相变强韧化方法及带材 |
| CN116987992A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种大厚度钛合金板坯的加热方法 |
-
1985
- 1985-01-07 JP JP60785A patent/JPH0663076B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02187212A (ja) * | 1989-01-11 | 1990-07-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン極細線の製造方法 |
| WO2001092589A1 (fr) * | 2000-05-29 | 2001-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Alliage de titane presentant une excellente ductilite, resistance a la fatigue et rigidite et son procede de production |
| EP1295955A1 (en) * | 2000-05-29 | 2003-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Titanium alloy excellent in ductility, fatigue strength and rigidity and method for producing the same |
| EP1295955A4 (en) * | 2000-05-29 | 2004-05-12 | Sumitomo Metal Ind | TITANIUM ALLOY WITH EXCELLENT DUCTILITY, DURABILITY AND STIFFNESS, AND PRODUCTION METHOD FOR IT |
| CN103320734A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 医用细晶钛/钛合金棒材的生产方法 |
| CN104264086A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-01-07 | 清华大学深圳研究生院 | 利用脉冲电流促进两相钛合金带材相变强韧化方法及带材 |
| CN116987992A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种大厚度钛合金板坯的加热方法 |
| CN116987992B (zh) * | 2023-09-27 | 2024-02-02 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种大厚度钛合金板坯的加热方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0663076B2 (ja) | 1994-08-17 |
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