JPS62133052A - チタン合金の熱処理方法 - 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） 本発明は、チタン合金の熱処理方法、特に、冷間加工性
を向上させるための焼鈍処理である、チタン合金の熱処
理方法に関する。

（従来の技術） チタン合金は比強度、耐食性に優れていることから、陸
、海、空での様々な用途が期待されている。しかしなが
ら、現在のところその用途は非常に限定されている。そ
の理由は、製造コストが非常に高いことにあり、その内
訳として原Ｙユ１費の他　□に加工費が高いことが挙げ
られる。ずなわら、チタン合金は難加工材として知られ
、代表的なα＋β型の合金であるＴｉ−・６Ｍ−４Ｖに
ついても加工性は良くなく、通常では最終形状に近い状
態まで熱間で加工されており、冷間加工工程は実質上現
在のところ曇采用されていない。

このようなチタン合金の冷間加工が容易にできるように
なれば、自動車部品の冷間鍛造による製造、薄板の冷間
圧延による製造等の量産製造が可能となり、製造コスト
の大幅な低下により一層の用途拡大が可能となる。

とごろで、冷間圧延が可能なチタン合金にβ型の合金が
あり、β相（ｂｃｃ）を上体とするために冷間加工性に
使れ、Ｔｉ−１５Ｖ　　３Ｃｒ　　　３ＡＱ−３Ｓｎ系
合金はＡＭＳ規格においてシートとストリップが対象と
されており、β域で７容体化処理するとβｕｉ、４１１
（ｂｅｅ）　　となり、これを室温にまで持ら来たすと
冷間圧延が容易になる。このように冷間圧延が可能であ
ることは製造上非常にメリットが大きい。

一方、Ｔｉ−１０シー２Ｆｅ　−３ＡＱ系合金は高強度
、高靭性の合金として開発され、加工性や熱処理性も（
ｆれていることから発展が期待されている。しかし加工
性が価れているといっても冷間加工で製造された例はな
い。また、この合金を他のβ合金と同様にβ処理により
β相（ｂｃｃ）単相としても冷間加工性は不良である。

これは不安定な残留β相の応力誘起変態によるものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、チタン合金の冷間加工性を改善するた
めのチタン合金の製造方法を提供することである。

また、本発明の別の目的は、チタン合金の冷間加工性を
改存すべり、夕、１５間圧延後のチタン合金の焼鈍処理
である熱処理方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者らはｎｅａｒβ型の合金の冷間加工性
を改善すべく検討した結果、本発明に至った。

ここに、ｒｎｅａｒβ型合金」とは、室温の平衡状態に
おいてα、βの２相から成り、β変態点超あるいはβ変
態点以ドであってもその近（ジ２からの冷却により室温
において非平衡な残留βＨ＋を生し、ざらに応力を加え
ると応力誘起マルテンサイト変態を起こす合金をいう。

代表的には、Ｔｉ　−１０Ｖ−２Ｆｅ　−３ＡＱ系合金
が挙げられる。

ｎｅｎｒβ型合金も、他のβ型合金と同様にβ域からの
急冷によりβ相（ｂｃｃ）　ｉｊｉ相となるが、ごのｂ
ｃｃ！ｉ’ｊ相状態では他のβ合金とは異なり冷間圧延
性が劣る。

そこで、むしろ残留β相が生しないようにβ変態点−７
０〜３００℃域で焼鈍してα相を析出させ残りのβ相を
安定化することにより応力誘起マルテンサイト変態を起
こさないようにしたところ冷間加工性が著しく向上する
ことを見い出して、本発明を完成した。

よって、本発明の要旨とするところは、ｎｅａｒβ型チ
クン合金をβ変態点以下７０℃ないし３００“Ｃの温度
範囲において１５分ないし２時間、焼鈍処理を行い、次
いて空冷または空冷より遅い冷却速度で冷却することに
より、冷間加工性を向上させることを特徴とする、チタ
ン合金の熱処理方法である。

（作用） このように、本発明によれば、ｎｅａｒβ型合金のクル
間加工材を冷間加工の前にβ変態点以下７０〜３００　
’Ｃで焼鈍した後、空冷を含む空冷以下の冷却速度で冷
１１ＪＩするのであるが、各処理条件の限定理由を以下
説明する。

（１）　ｎ＋そｉｌｒβ型の合金・ ｉｉＩ述のように、室温において非平衡（Ｑ安定）なβ
相が応力誘起マルテンサイト変態を起こす合金をいい、
代表例としてはＴｉ　−ＸＯＶ　−２Ｆｅ　−３ｒｌＱ
　、、　Ｔｉ−１１，５Ｖ　　　−２八Ｑ−２Ｓｎ　　
　−１１，３２ｒ（Ｔｒａｎｓａｇｅ　１２９　　・　
商品名）系合金が挙げられる。

（２）加熱温度 β変態点以下７０〜３００　’Ｃの温度範囲に加熱する
が、β変態点以下７０“Ｃまでは焼鈍時にβ相が説汐シ
に増加し、冷却の際に残留β相が多くなり、応力誘起変
態が起きやすくなる。一方、β変態点−３００℃より低
温では回復、再結晶が起こり＾「＜、また、α（１」の
析出が過剰に起こり、かえって加工性を低下させてしま
う。β変態点以下１００〜２００℃の範囲が望ましい。

（３）加熱時間・ これは、平衡状態の量比に近づくために必要な時間であ
る。高温の方が短い時間ですむ。１５分〜２時間が適切
である。これより短い時間ではその温度での平ｉ鮒状態
に達せず、これを超えた時間では析出したα相が成長し
加工性が悪（ヒする。

（４）冷却速度： 空冷を含む空冷より遅い冷却速度である。空冷より速い
冷却速度では不安定な残留β（口が多量に生しる可能性
が高く、したがって、最低限空冷かもしくはそれより遅
くしなければならない。

このように、本発明によれば、通常勢間加工により成形
されている従来のＴｉ−１０Ｖ　　２Ｆｅ　−３ＡＱ系
合金に代表されるｎｅａｒβ型合金ば予合金工によって
も成形が容易となるためその用途は一段と著しく拡大す
る。

次りこ、実ＩＪ面例にまって本発明をさらに説明する。

実施例１ １０５％Ｖ　−２，０％Ｆｅ−３，２％鴻、残部チタン
および不可避の不純物よりなる組成の１ゾさ５ｍｍ　、
幅９５ｍｍのβ域熱延材およびα＋β域熱延＋Ａを用意
した。それぞれβ変態点は！ｌ；’Ｊ　８００℃であっ
た。

かかる供試材を１つは熱間圧延後４００〜７５０℃に１
時間加熱し、空冷した。他方は、８２０℃に１時間加熱
してから水冷した。次いで、そのようにして得た熱延（
４を冷間圧延により冷間加工した。

試験片頂部および底部での割れの発生、あるいは工、ジ
割れ１０１以上をもって冷間圧延限界（限界冷延率）と
した。

結果を第１表にまとめて示す。

第１表 本発明によれば、限界冷延率は比較例の場合より２〜３
倍改善されるのが分かる。

実施例２ 本例は実施例１の冷間圧延に代えて冷間すえ込み加工を
行った。

熱間鍛造ま−の直径１７ｍｍのα＋β型組織の鍛造捧（
組成１０，２％Ｖ−１，９％Ｆｅ−３，０％八へ、残部
チタンおよび不可避の不純物よりなる合金）を４００〜
７５０℃に１時間加りノーシてから空冷した。β変態点
は約８００℃であった。なお、比較のため、熱間圧延ま
＼のものと、８２０℃で１時間加熱して水冷したものを
比較例潤１．２としてど終げた。

このようにし”ζ１″′Ｔた各棒材から冷間ずえ込み試
験片を採取し、切欠拘束すえ込み試験（日本塑性１Ｊ１
１工学会法バ月遮）を行い、亀裂発生の限界すえ込め率
を測定した。結果を第２表にまとめて示す。

本発明によれば、限界すえ込み率が比・咬例より２〜３
　’＋’ｒｉ改善されるのが分かる。

第２表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎｅａｒβ型チタン合金をβ変態点以下７０℃ないし３
   ００℃の温度範囲において１５分ないし２時間、焼鈍処
   理を行い、次いで空冷または空冷より遅い冷却速度で冷
   却することにより、冷間加工性を向上させることを特徴
   とする、チタン合金の熱処理方法。