JPS62133053A - チタン合金圧延板の熱処理方法 - Google Patents

チタン合金圧延板の熱処理方法

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JPS62133053A
JPS62133053A JP27222085A JP27222085A JPS62133053A JP S62133053 A JPS62133053 A JP S62133053A JP 27222085 A JP27222085 A JP 27222085A JP 27222085 A JP27222085 A JP 27222085A JP S62133053 A JPS62133053 A JP S62133053A
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JP
Japan
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plates
rolled
titanium alloy
alloy
heat treatment
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Pending
Application number
JP27222085A
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English (en)
Inventor
Yoshikatsu Tsumori
津森 芳勝
Toshio Matsumoto
年男 松本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はチタン合金圧延板の熱処理方法に関し、殊に機
械的強度及び平坦性の優れたチタン合金板を得ることの
できる熱!A埋方法に関するものである。
[従来の技術] T i −6A 1−4 VやTi−15V−3Cr−
3S n −3A 1等に代表されるチタン合金板は軽
量で且つ優れた機械的特性を有しているところから、航
空機のボディー材等をはじめとしてその需要は急速に増
大してきている。
ところで熱間圧延又は冷間圧延によって得られるチタン
合金板は、殆んどの場合適当な熱処理(多くは溶体化処
理、及びそれに引き続く時効処理や焼鈍処理)を施すこ
とによって製品化されており、特に溶体化処理はチタン
合金板の強度を高める(例えば焼鈍状態の120〜15
0%程度に上昇)うえで非常に有効な手段であるとされ
ている。例えば(α+β)型やβ型のチタン合金圧延板
の溶体化処理は、(α+β)域(β変態点の下約15〜
100℃程度)或はβ域(β変態点の上約15〜100
℃)に加熱した後急冷することによって行なわれ、α′
相やMetastableβ相を未変態のまま常温状態
で保持せしめる為の処理として位置付けられており、高
温域からできるだけ高速で冷却するのがよく、従りて水
焼入れが最も良い結果を与えるとされている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記の様なチタン合金板を得る場合、従来は熱間若しく
は冷間圧延して得たチタン合金製圧延板を直ちに熱処理
炉へ装入し溶体化処理を施している。ところか圧延工程
では■圧延素材の温度分布、■圧延ロールの形状(寸法
精度や摩耗による変形、更には圧延時の変形を含む)の
不均整、■該ロールの摩擦係数のばらつき等が要因とな
って圧延仮に歪を生じることが確認されており、平坦度
の高い圧延板を得ることは容易でない。この様な歪の解
消法として、例えば圧延後に温間或は冷間のレヘラーや
プレス処理を施して歪を矯正する方法も提案されてはい
るものの、これらの方法では見掛は上の平坦度が改善さ
れるだけであって残留応力が残されている為、板を切断
したときに再び歪が生じてくる。しかも溶体化処理温度
までの昇温過程で生じる熱応力が上記残留応力と複雑に
絡み合って複雑な歪状態となり、更にはその後の急冷工
程で冷却速度にばらつきが生じた場合は、該冷却速度の
相違による残留応力も加わって製品板の歪は一段と大き
なものとなる。
この様な状況であるから、例えばAMS規格で定められ
ている急峻度[第2図の(H/L)X100(%)で求
められる歪の程度]≦3〜5%といった要請には到底応
することができない。
本発明はこうした事情に着目してなされたものてあって
、その目的は、高レベルの平坦度を有するばかりでなく
残留応力の解消されたチタン合金板を安定して製造する
ことのできる熱処理方法を提供しようとするものである
[問題点を解決する為の手段] 本発明に係る熱処理方法の構成は、チタン合金圧延板を
高温で溶体化処理した後、必要により時効処理を行なう
熱処理方法において、溶体化処理に先立って圧延歪を矯
正しつつ歪取り焼鈍を行ない次いで該チタン合金板を、
通気性空間を残したスペーサを介して積層し溶体化処理
するところに要旨を有するものである。
[作用〕 上記の構成からも明らかな様に本発明では、■溶体化処
理に先立って圧延歪を矯正しつつ歪取り・焼鈍を行なう
ところに第1の特徴があり、更に■溶体化処理に当たっ
てはチタン合金板を、通気性空間を与える為のスペーサ
を介して積層し昇温及び急冷を行なうところに第2の特
徴を有するものであり、以下夫々の構成につきその作用
を説明する。
まず上記■の特徴的構成は、圧延工程で生じた歪及び残
留応力を解消するうえで極めて重要な工程である。即ち
圧延工程では前述の如き種々の因子により圧延板に見掛
は上の外部歪が生じると共に外部に表われない残留応力
が生じ、最終製品の平坦度を低下させる最大の原因とな
るが、本発明では溶体化処理に先立って圧延歪を矯正し
つつ歪取り焼鈍を行なうことによって、上記の平坦度低
下要因の解消を図っている。具体的には、圧延を終えた
チタン合金板を平坦度の高い例えば鋼板等に挟み込んで
加圧しつつ600〜850℃程度の温度で%〜5時間程
度の熱処理に付し、圧延歪を矯正して平坦度を高めると
共に残留応力の解消(ストレスフリー化)が行なわれる
。この処理によってチタン合金圧延板には平坦でストレ
スフリーの状態が与えられる。
次に上記■の特徴的構成は、溶体化処理工程における昇
温速度及び急冷速度のばらつきに起因する歪及び残留応
力の発生を防止する為に定められたものである。即ち前
記■の構成により圧延板の歪及び残留応力を解消したと
しても、引続いて行なわれる溶体化処理工程で再び歪や
残留応力が生ずる様なことがあると、本発明の目的を達
成することができないので、該■の構成を付加すること
により溶体化処理時に生じ得る歪及び残留応力の発生を
阻止している。こうした目的を達成する為本発明では、
例えば第1図に示す如く、焼鈍を終えた複数枚のチタン
合金圧延板1,1.・・・を、通気性空間を残す為に介
装されるスペーサ2(図例では矩形断面の鋼管2aと鋼
棒2bを格子状に組付けた構成のものを示している)を
介して積層し、溶体化処理炉内の載置台3上に乗せて昇
温−保熱溶体化処理を行なった後、炉から出して水等に
より急冷を行なう方法を採用する。しかして図示する如
くチタン合金圧延板1をスペーサ2を介して非接触状態
で積層しておけば、昇温の為の熱気流がスペーサ2によ
って形成される隙間を通して圧延板1の全面に迅速に行
き渡る為、圧延板1全体をむらなく昇温させることかで
き、また急冷時には上記隙間を通して冷媒を圧延板1の
全面にすばやく行き渡らせることができる為圧延板全体
をむらなく急冷させることができ、昇温速度や急冷速度
のばらつきによって生ずる歪や残留応力の発生を阻止す
ることができる。尚スペーサ2の材質や形状等には格別
の制約はなく、要は圧延板1の全面に熱気流及び冷媒が
すみやかに行き渡る為の空間を形成し得るものであれば
どの様なものでもよい。しかし加熱及び冷却効率の向上
が製品品質に好結果をもたらすという溶体化処理本来の
特性に鑑みれば、できるだけ熱容量が小さくなる様な形
状特性の素材(管状物、断面コ字状、L字状、H状等)
を格子状に組付けたスペーサが最適と言える。
何れにしても本発明によれば、前述の如く溶体化処理前
に圧延歪の矯正と歪取り焼鈍を施すことによって圧延時
の歪と残留応力を合わせて解消し、且つ溶体化処理時に
おける加熱、急冷を均一に進行させることによって新た
な歪及び残留応力の発生を阻止したから、AMS規格の
要求急峻度を満足する優れた平坦度(0,5%以下)を
有し且つ残留応力が実質的に存在しないチタン合金板を
提供し得ることになった。尚本発明では前述の如く溶体
化処理までの熱処理工程を改善したところに特徴を有す
るものであり、必要であればその夜更に時効処理や焼鈍
処理を施してチタン合金板の物性を更に改善することも
勿論可能である。また本発明が適用されるチタン合金板
とは、上記の趣旨からも明らかな様に溶体化処理による
物性改善効果が期待されるすべてのチタン合金板を総称
するが、代表的なものとしてはT i −6A I −
4V、Ti−6AI−6V−2Sn、Ti −6A1−
23n−4Zr−2Mo、Ti−8ATi−8AI−I
、Ti−15Mo−5Zr−3A1.Ti−15V−3
Cr−3Sn−3Al、Ti−13V−11Cr−3A
1等が例示される。
[実施例] 実施例1 β型合金の代表例としてTi−15V−3Cr−3Sn
−3AIを選択し、950℃で熱間圧延を行なって11
 txl150’ x2000’  (llIlm)の
チタン合金熱延板を製造した。この熱延板の歪はAMS
規格の急峻度で10%の反りを生じていた。
この熱延板5枚を重ね合わせ、50t×1200wx 
2500’  (mm)の鋼板により上下を挟んだ状態
で700℃X2hrの熱処理を行ない、圧延歪の矯正と
歪取り焼鈍を行なった。その結果、焼鈍後の歪は0.5
%以下の急峻度に改善された。
その後第1図に示す如く、鋼製の角パイプ(板厚5mm
、50mm角)と鋼棒を格子状に組付けたスペーサを各
合金板の間に挟み込み、800℃×15分の加熱と水冷
による溶体化処理を行なった。この間(昇温中及び水焼
入れを通して)新たな歪は全く発生せず、0.5%以下
の急峻度を維持していた。即ち得られたチタン合金板は
、AMS4914で規定される「急峻度く3%」の要求
を十分に満足するものである。
実施例2 α+β型合金の代表例としてT i −6A I −4
■を選択し、950℃で熱間圧延を行なって20tx6
00’ x2500虐 (mm)のチタン合金熱延板を
製造した。この熱延板は8%の急峻度でうねりが生じて
おり、且つ各位置における残留応力をX線法により測定
したところ、10〜20Kgf/mm2の引張りと圧縮
の両応力を有していることが確認された。
この熱延板5枚を重ね合わせ、100t×800’ x
3000’  (mm)の鋼板で上下を挟み705℃X
2hrの熱処理を行ない熱延歪の矯正と歪取りの為の焼
鈍を行なった。その結果焼鈍後の急峻度は約1%に改善
され、且つ残留応力も0.5 Kgf/ m 2以下の
ほぼストレスフリー状態に改善された。
上記で得た焼鈍板を実施例1と同様にスペーサを介して
重ね合わせて溶体化処理(950℃×lhrの加熱後水
で急冷)を行なった。この間チタン合金板に新たな歪や
残留応力の発生は全く認められず、処理後の急峻度は0
.5%以下の値を維持していた。
該処理板を再度705℃x2hr(FC)の焼鈍処理に
付したところ、得られたチタン合金板の急峻度は0,5
%以下、残留応力は0.5 Kgf / mm2以下を
夫々維持していた。
第1表は上記の実験で得た結果より急峻度と残留応力を
抜粋して示したものであり、本発明の優れた効果を確認
することができる。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、優れた平坦度を示
し且つ残留応力の実質的に存在しない高強度のチタン合
金板を安定して提供し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における溶体化処理時の圧延板積層状況
を例示する斜視図、第2図はAMSで規定される急峻度
の算定法を示す説明図である。 1・・・チタン合金製圧延板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. チタン合金圧延板を高温で溶体化処理した後、必要によ
    り時効処理を行なう熱処理方法において、溶体化処理に
    先立って圧延歪を矯正しつつ歪取り焼鈍を行ない次いで
    該チタン合金板を、通気性空間を残したスペーサを介し
    て積層し溶体化処理することを特徴とするチタン合金圧
    延板の熱処理方法。
JP27222085A 1985-12-03 1985-12-03 チタン合金圧延板の熱処理方法 Pending JPS62133053A (ja)

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