JPS613873A - 六方晶金属冷延板の製造方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、幹耳割れ口や１表面割れ”を生ずることの
ない、六方晶金属冷延板の安定した製造方法に関するも
のである。

く背景技術〉 近年、航空機産業や宇宙産業の著し℃・発展にともない
、それらに使用される機器部材には更なる１生能向」二
を目指した厳しい要求がなされるように、よっており、
また一方では、各種化学装置類或いま原子力機器類の高
性能化要求も一段と激しさを曽し、その使用条件は苛酷
の度合を益々高めつつある。

このような状況の下で、特有の優れた耐食性、比強度並
びに高温クリープ特性等を兼備した六方晶金属材料の需
要が飛躍的な伸びを見せているが、Ｔｉで代表される前
記六方晶（α相が）金属材料はその他の新たな用途の開
発が期待されることもあり、工業用材料として極めて重
要な位置を占めるようになってきた。そして、その要望
も、これまでの熱延材に留まらず、次第に冷延薄板材に
まで及ぷようになってきた。

ところで、今後更に大幅な需要増が期待されろ六方晶金
属冷延板は、従来、仕上温度＝６５０〜５００℃程度の
熱間圧延で得られた熱延板に軟化焼鈍を施し、これを冷
間圧延して製造されている。

しかルながら、Ｔｉ　、　Ｚｒ、　Ｊ（ｆ等の六方晶金
属は元々延性が十分でない材料であるが、特て冷延性能
に劣っていて、冷間１モ延時の圧延変形抵抗が非常に高
く、■−かも圧延中に板Ｈのエツジ部や表面に割れを発
生１−やすいと言う問題を抱えており、性状の良好な全
延板を安定してＮＡｉてることが極めて困難たったので
ある。

〈発明の目的〉 この発明は、上述のような状況の下でなされたものであ
り、その主たる目的は、′Ｉ゛１又はＺｒ、或いは更に
そ」１らを基金属とした合金省、六方晶金属６てみら、
ｌする圧延変形抵抗を低減し、冷間圧延時に発生しがち
な　゛耳側れ”□や゛表面割れ゛を防止して、高品質の
冷延板を安定して量産Ｔ７得る方法を提供することにあ
る。

〈発明の構成）・ 本発明者鍮は、この発明をなｆＫあたり、まず前記六方
晶金属の冷間圧延時に発生する割れ原因を解明すべく取
り組んだ基礎的な研究の段階で、伸びが３０〜４０％と
言う高い値を示す純Ｔｌにおいても割れの発生がみもれ
ろことがらして、［）ｉ＋記割れ発生原因が、従来から
言われている°“延性不足ｉ即ちＩＩ伸゛び不足い　に
あるとするだけでは十分に説明できないとの結論を得、
熱延加熱条件、熱間圧延条例、焼鈍条件及び冷間圧延条
件等について様々な観点からの総合的な検討を加えなが
ら、六方晶金属における変形抵抗の動向を更て詳細に研
究した結果、以下ｆａ）〜（Ｃ）に示される如き知見を
得たのである。即ち、 ＋ａ＋　　六方晶金属り熱間圧延を７００℃以上の高温
度域で実施才ろと、この高温熱延によって基本型（Ｂａ
５ａｌｔｙｐｅ　）の集合組織が破壊され、不規則結晶
組織又は横型（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｔｙｐｅ　）の
集合組織となって°゛すベリ変形”を生じやすくなるこ
と、 （ｂ）　　六方晶金属の冷間圧延では、通常、加工熱に
よって被圧延材の温度が１００℃を越えて２００℃近＜
Ｋ−１：で上昇するが、この温度を１００℃以下に調整
すると、被圧延材の′□双晶変形”　が著しく促進され
ること、 （Ｃ）　　従って、六方晶金属冷延板を製造″１−ろに
際し、熱間圧延を７００　℃以上の高温度域で終了する
とともに、冷間圧延時の被圧延材温度を１００℃以下に
調整すると、冷間圧延時の変形抵抗が著しく低下して、
被圧延材エツジ部の１耳割れｌや表面の割ねを安定・確
実に防・止できること。

即ち、一般に金属の塑性変形は「′１−ベリ変形」と「
双晶変形」によって行わ′Ａする。そして、どちらの変
形が優先するかは、幾可学的要因〔結晶構造２外力の方
位〕、材料学的要因〔合金組成（ミクロ的な揺らぎ）、
不純物元素（Ｃ，Ｎ、Ｏ）。

結晶粒界、析出粒子の大きさや分布、集合組織〕、及び
変形条件〔変形温度、変形速度、予歪の有無〕によって
決まるものである。

ところで、六方晶金属であるＴｉのすべり変形を考えろ
と、主すべり系は第３図に示すように、（０００１［１
，１２０：）、（１０１，０１（１１２０）。

（］、　ＯＴ　］、　ｌ　Ｃ１１乏０〕のみであり、す
べり方向がすべてＣ１１２ｏ〕と底面内にあるため、Ｃ
軸方向の変形に寄与できないことがわがろ。従って、第
２図で示されろ如き基本型集合組織を持つ場合には、圧
延変形力ような板厚減少が主体となる変形を行うと高い
変形抵抗を示し、変形能が著しく低下する。

これに対して、基本型集合組織からずれている不規則結
晶組織或いは横型集合組織〔Ｃ軸が圧延方向（ＲＤ）と
直角な方向（ＴＤ）を向いた第３図で示されるようなも
の〕の場合には、すべり変形が生じや１−＜なって変形
抵抗が減少する。

このように、六方晶金属において圧延変形抵抗を下げ、
冷間圧延におけろ変形を容易に−（ろためには、冷間圧
延に供する熱延板が不規則結晶組織或いは横型集合組織
を有していることが望ましいが、熱間圧延を７００℃未
満で終了したものは基本型集合組織となっているのに対
して、７００℃以上で熱間圧延を終了すると横型の集合
組織となり、圧延終了温度を更に冒くすると不規則結晶
組織に近くなることが確認されたのである。

一方、Ｔ１の双晶変形を考えると、変形双晶を発生させ
る要因として、筒純度化、歪量の増大、結晶粒度の粗大
化、変形温度の低温化、歪速度の上昇及び冷間での予歪
の付与等をあげることができるが、この中でも変形温度
の低下が変形双晶発生に特に大きく寄与するものであり
、すべり変形が発生し得ない基本型集合組織を有するも
のの変形の場合には極めて重要な因子、となり得るとの
確認もなされたのである。

この発明は、上記知見（で基づいてなされたものであり
、 熱間圧延と冷間圧延とによって六方晶金属冷延板を製造
するに際して、熱間圧延を７００℃以上で終了するとと
もに、この後の焼鈍に続いて行われる冷間圧延を、被圧
延材温度が１００℃を越えない温度にて実施することに
より、”耳割れ１・やｎ表面割れ１を生ずることなく、
品質の良好な製品を安定して量産し得るようにした点、
に特徴を有するものである。

なお、前記「六方晶金属」としては’ｌ’　１　、Ｚｒ
　＋　Ｈｆ　。

及びこからの合金等があげられるが、これに限定される
ものでなく、結晶構造が六方晶を呈する絋ののいずれも
が対象となることは言う、までもない。

次いで、この発明Ｗおいて、熱間圧延の終止温度、及び
冷間圧延時の被圧延材温度を前記の如くに限定した理由
を説明する。

ａ）熱間圧延終止温度 熱間圧延の終止温度は、冷間圧延時の素材の変形能に及
ぼす影響が最も大きい因子であり、該温度が７００℃を
下回ると冷間圧延時に被圧延材の”耳割れ゛　を発生す
るようになることから、熱間圧延終止温度を７００℃以
上と定めた。なお、より一層安定して高品質の冷延コイ
ルを得るためには、熱間圧延終止温度を８００℃以上と
するのが好ましい。

熱間圧延終止温度ニア００℃以上を確保するための工業
的手段としては、連続スタンドのタンデム熱延Ｃコイル
フオーム）の場合では、加熱炉から粗圧延スタンドまで
の間の保温、圧延中のエツジ部温度低下防止策〔エツジ
ヒータの設置等〕、粗圧延から仕上圧延までの間の遅延
（ディレィ）　　　　′時間の短縮化、圧延スピードを
上げることによ、る圧延時間の短縮化、圧延中に発生す
る加工熱を利用して温度低下を軽減する方法等を組合せ
るのが良い。なお、コイル圧延の場合にはステツケルミ
ルを採用するのが好適である。一方、Ｔｉ合金等によく
採用されろシートフオームの圧延では、軟鋼等を上下に
挟んだ重ね圧延１．或いは更に周囲を拘束したパック圧
延が望ましい。

ｂ）冷間圧延時の被圧延材温度 冷間圧延温度については、従来、これが冷延板品質に大
きな影響を及ぼ１−との認識がなかったこともあって、
加工熱が発生するＫまかせて冷間圧延を実施しており、
圧延途中では最高２００℃にまで達していた。

しかしながら、冷間圧延時の被圧延材の温度が１００℃
を越えた状態で圧延を続けると冷延割れが目立って増え
るのに対して、被圧延材の温度を１００℃以下に抑制し
た場合には高温熱延とも絡んで冷延割れが著しく減少す
ることがら、該温度が１００℃を越えない温度で冷間圧
延を実施することと定めた。

冷間圧延時力被圧延拐温度を１００℃以下に抑制御−る
工業的手段としては、冷却効果の大き見・圧延油を用い
たり、各パス間で空冷、ガス冷却或いは水冷却を行った
りする方法が推奨される。

なお、熱延加熱温度は、六方晶金属の変形抵抗に直接的
な影響を与えるものではないが、例えば純Ｔｌの場合、
９００℃を越−えて加熱すると酸化が著しくなって熱延
後ヘゲ疵の原因となることがらこの場合の加熱温度は８
５０〜９００℃に調整するのが望ましい。また、Ｔｉ　
　６Ｍ　４Ｖ合金の場合、変態点以上に加熱すると組織
の粗大化を生じて製品特性（伸び、絞り）が劣るように
なることから、加熱温度を変態点以下（通常は８８０〜
８９０℃）とするのが好ましい。

但し、総じて熱延加熱温度が低くなりすぎると（例えば
８５０℃以下程度になると）必要な熱間圧延終止温度を
確保できなくなる恐れがあるので、この点からの配慮も
重要である。特に、タンデム連続圧延設備では、熱間圧
延終止温度が加熱温度にほぼ比例して低下するので注意
を要する。

また、冷間ＩＪ：延の前に実施される熱延板の焼鈍は、
従来通りの軟化焼鈍で十分である。例えば、純Ｔ１の揚
台には７　（１０〜７５０　℃稈（ｑ　０）焼鈍温度を
採用するのが良＜　、Ｔｉ−６Ａｅ　−４Ｖ台分では、
通常、７００〜８５０　℃σ）範囲が選ばれろ。

以４−述べたような本発明の、条件で六方晶金属の７／
６延板を製造すれば、圧延荷車や圧延バス回数を従来よ
りも十分に低減することができ、しかも耳割り、や表面
割れを殆んど発生させろことなく、高品質の製品を得る
ことができるのである。

次いで、この発明を、実施例により従来例と比較しなが
ら説明才ろ。

〈実施例〉 実施例　］ ｔず、純Ｔｌの１５にフィンゴツトを分塊圧延して厚さ
＝２０喘Ｘ幅：　１００陥×長さ＝２００胴のスラブを
得た。

次に、該スラブを９００℃の加熱炉内で１時間保持した
後、客種熱間圧延終止温度で４パスの熱間圧延を実施し
、厚さ＝４１１ＩＩＩ＋の熱延板を製造した。

続いて、該熱延板に、７２０℃の温度に１０分間保持後
空冷すると言う条件の焼鈍を施してから、５〜１５パス
の冷間圧延を行い、厚さ＝０８論の純Ｔ１冷延板を得た
。、 このときの熱間圧延終止温度及び冷間圧延最高到達温度
と冷間圧延時σ〕割れ発生状況との関係を調べた結果を
第４図に示す。

第４図に示される結果からも、本発明の方法によって良
好な品質の六方晶金属冷延板を得られろことがわかる。

実施例　２ まず、第１表に示される如き六方晶金属のスラブ（厚さ
：１５０ｍｎ１．幅：　１０００　ｍｍ　）を用意し、
９００℃の加熱炉内で１時間保持した後、熱間圧延終止
温度がそれぞれ第１表で示される熱間圧延を施し、板厚
＝４．５〜３．５　ｍｍの熱延板を得た。

次に、得られた熱延板に焼鈍（７２０℃に１分間保持後
、ガス冷却）を施した後、各バス間をガス冷却して被圧
延材の最高到達温度を制御しつつ冷間圧延を実施し、厚
さ：０．８ｍｍの六方晶金属冷延板を得た。

該冷延板について割れ発生状況を観察した結果を、第１
表に併せて示した。

第１表に示される結果からも、本発明の方法で規定する
条件に従えば、−耳割れ−等のない健全な六方晶金属冷
延板（コイル）を安定して得られることが明白である。

〈総括的な効果〉 上述のように、この発明によれば、Ｔｉで代表される六
方晶金属冷延板の製造に際して、冷間圧延時の圧延変形
抵抗が著しく小さくなり、儒耳側れ−や・表面割れ・を
生ずることなく、高品質の冷延板を安定して量産するこ
とが可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、純Ｔｉのすべり系を示す模式図、第２図は、
基本型集合組織を有する純Ｔｌ熱延材の結晶方位模式図
、 第３図は、横型集合組織を有てる純Ｔｉ熱延材の結晶方
位模式図、 第４図は、熱間圧延終止温度及び冷間圧延最高到達温度
と冷間圧延時の割れ発生状況との関係を示すグラフであ
る。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　富　１）和　夫　　ほか１名穿１図 茅２図　　　　　　　学３層 葦４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧延と冷間圧延とによって六方晶金属冷延板を製造
   するに際して、熱間圧延を７００℃以上で終了するとと
   もに、この後の焼鈍に続いて行われる冷間圧延を、被圧
   延材温度が１００℃を越えない温度にて実施することを
   特徴とする六方晶金属冷延板の製造方法。