JPS6345356A - α＋β型チタン合金厚板の製造方法 - 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） 本発明はα＋β型チタン合金厚板の製造方法に関し、機
械的性質及び組織の均一微細性に優れた製品を得られる
製造方法を提供せんとするものである。

（従来の技術） 従来よりα＋β型チタン合金の熱間圧延材においては、
組織の均一性向上や延性簀機械的性質の改善が課題とさ
札ており、この改善を目的とじてα＋β域での強圧下加
工等の方法が採用されてきている。しかし、板厚４０Ｍ
以上のα＋β型チタン合金厚板の製造においては、上記
α＋β域での強圧下加工等の方法を採用しても組織の均
一性向上や機械的性質の改善は困難であった。これを第
２図に示す。

α＋β型チタン合金の大断面製品は多くの場合熱間加工
後熱処理として焼鈍を施して使用されるが、この焼鈍後
の冷却速度により組織及び殿械的性質が大きく変化する
ことが知られている。このためα＋β型チタン合金の大
断面製品では、焼鈍後強制冷却を施し組織及び機械的性
質の改善をはかることもなされている。しかし、この焼
鈍後の強制冷却法を採用しても、α＋β型チタン合金の
大断面製品の組織及び機械的性質は小断面製品の組織及
び機械的性質と比較して著しく劣っており、この改善は
焼鈍の前工程の熱間加工工程においてα＋β域での強圧
加工等の方法を採用しても困難であった。

（発明の構成） 本発明は上記した従来技術の現状を打開するためになさ
れたもので、α＋β型チタン合金スラブをα＋β二相域
の温度に加熱し、この温度域で全圧下率３０％以上の圧
下を加え、圧延終了後直ちに３０℃／ｍｉｎ以上の冷却
速度で６００”Ｃ以下の温度まで直接焼入れを行うこと
を基本的な特徴とするものである。

従来の熱間圧延後放冷する方法においては、α＋β型チ
タン合金の大断面製品は熱間圧延後徐冷されることとな
り、熱間圧延による加工組織は熱間圧後の冷却過程での
均一な再結晶及び変態による組織変化（組成の分配）を
生じ、粗大なα晶を含む組織となる。この一度再結晶を
完了し粗大となったα晶はその後の焼鈍工程においても
そのまま残存され、その後の焼鈍工程において強制冷部
法を採用しても、均一微細組織をもつ材質的に優れたチ
タン合金厚板を製造することは不可能である。

本発明では熱間圧延後強制冷却を採用することにより熱
間圧延後の冷に１過程での再結晶及び変態による組織変
化が防止され、熱間圧延による加工変形組織をそのまま
！温まで保存することができる。

この加工変形組織は焼鈍工程において再結晶を行うが、
焼鈍工程での強制冷却とくみあわせれば、均一微細組織
をもち材質的に優れたチタン合金厚板を製造することが
可能となる。

以下本発明方法をそのプロセスに従って順次説明する。

本発明においてはまずα＋β型合成スラブをα＋β二相
域の温度に加熱し、この温度域で全圧下率３０％以上の
圧下を加えて熱間圧延を終了する。

このチタン合金スラブの加熱はバッチ炉または連続炉を
用いる。ここで加熱温度をα＋β二相域の温度と規定し
たのは次の運出による。

すなわちａ温のβ域温度への加熱ではβ域温度からの冷
却においてβ＃α＋β変態点近（刀温度の徐冷に伴い、
旧β粒界にネットワーク状の粗大粒界０品が析出し、こ
のため圧延材の組織均一性が大きく低下するためである
。

又、α＋β二相域の温度での加工率を３０％以上と規定
したのはこれ未満の全圧下率では熱間圧延後の焼鈍工程
で組織の均一、微細化が進展しないためである。

本充用においては上記の熱間圧延終了後ただちに３０℃
／ｍｉｎ．以上の冷却速度で６００℃以下の温度まで直
接焼入れを行う。焼入れ時の冷却速度を３０℃／ｍｉｎ
．以上と規定したのは、冷却速度が３０℃／ｍｉｎ．未
満の場合冷却過程でα晶の再結晶とその肥大化が進行し
、その結果、焼鈍後の組織の不拘−及び粗大化、機械的
性質の大幅な低下をまねくからである。

即ち、板厚４０ａｍ以下の熱間圧延板では、熱間圧延１
稈の後に行われる焼鈍工程において熱間変形組織の再結
晶が゛進展するが、この時、α晶は強麿に偏平加工され
たα−β品界面よりランダムにかつ均一に核発生し、成
長する。そのため、熱間圧延材の焼鈍組織は均一、微細
なα品を含んだ組織となる。しかし、板厚が４０ｍ以上
では熱間圧延後の冷却速度が小さく、α品の最結晶の進
展とその肥大化が進む場合、焼鈍後は不均一でかつ粗大
なα品を含む組織となる。これは、熱間圧延後の冷却中
でのα品の再結晶は焼鈍中の再結晶と比較して比較的低
温で進行しており、このため加工歪の局在した部分から
のみ再結晶核が発生し、肥大化１ｙるためである。焼鈍
工程においてはこの不均一にしかも粗大に析出したα品
がそのまま残存することとなり、したがって最終の焼鈍
後の組織は不均一でかつ粗大なα品を含んだ組織となる
。

この結果、機械的性質の低下をまねくこととなる。

本発明では、熱間圧延後に３０℃／１ｒ１以上の加速冷
却法を採用することにより、熱間圧延後の冷却過程での
α品の再結晶の進展と肥大化を防止し、焼鈍後の機械的
性質及び組織の均一微細性に浸れたα＋β型チタン合金
厚板の製造を可能とする。

次に冷却停止湿度を６００’Ｃ以下と規定したのは、冷
却停止温度が６００℃を超えると、冷却停止温度より室
温までの空冷中にα品の再結晶の進展とその肥大化が進
行し、同じく本発明の効果が失われるためである。尚、
冷７Ｊ］開始は熱間圧延後ただちに行うことが望ましく
、少なくとも熱間圧延終了後３分以内に冷却開始を行う
ことが同様の理由による必要である。

なお、本発明では焼鈍工程において、焼鈍後の強制冷却
法を併せて採用することが必要である。

これは焼鈍後の徐冷においてはα晶の肥大化が進行し、
本発明の圧延方法によるα晶の均一微細化の効果が低減
するためである。

また、熱間圧延において、α＋β二相域温度での加熱−
圧延を繰り返して行なう、所謂２ヒート圧延方法を採用
しても本発明法の効果は同じである。

本発明は熱間圧延板の製造において見い出されたが、素
材としてブルーム又はビレットを用い、熱間加ニブＯセ
スとして熱間圧延あるいは鍛造により丸棒等を！！ｌ逃
しても本発明の熱間加工条件を順守する限り、熱間圧延
板におけると同様、組織の均一性に優れ、機械的性質の
改善された製品を製′？１することが可能である。

（実施例） 以下本発明方法の実施例を示す。

代表的なα十β型ブタン合金であるＴｉ−６％Ｍ−４％
Ｍ合金（β変態点は１０００℃）の直径５５０ｍｎ塊を
１０５０℃に加熱後２００Ｍ厚さに熱間鍛造してスラブ
を作成した。下掲第１表に、用いた供試材の化学組成を
示す。■−記ススラブり切りだした板厚２００ａｓ＋か
ら板Ｄ１２５ｍのスラブを１０５０℃〜９５０℃の温度
に加熱後熱間圧延を行い、１００ｊＩｌ厚さの圧延板に
仕上げた。熱間圧延時のクロス比は１、圧延板仕上り温
度はいずれも８００℃である。熱間圧延後にただちに直
接焼入れを行ったが、冷却開始温度は７８０”Ｃであっ
た。熱間圧延材の焼鈍条件は９５０”ＣＸ１ｈｒ→強制
冷部（３０℃／ｗｉｎ、）　＋　７２０℃Ｘ　２　ｈｒ
−＋空冷であり、焼鈍材の機械的性質は板厚中心より平
行部８．７５φ履、Ｇ、Ｌ、３５ａｍの３１張試験片を
Ｌ方向に採取して調査した。組織の均一性は焼鈍材の１
２面におけるα晶の平均粒径（３０粒の平均）を１００
ケ所につき測定し、この標７偏差を各圧延条件で比較す
ることにより評価した。

第１表　供試材化学成分（ｗｔ％） 第２表に圧延条件の一例及びこれによって得られたチタ
ン合金厚板の材質特性を示す。また第１図には圧延後の
冷却速度に伴う材質特性変化を示す。

本発明で限定する圧延条件を満足する場合のみＲＡ＞３
０％、α品粒径標準偏差＜０．３０となり、焼鈍後の機
械的性質と組織の均一性が大幅に改善されるのが認めら
れる。

なお、この実施例では、Ｔ１−６％／Ｖ−４％■合金を
取りあげたが、α＋β型合金であるＴ１−６％Ａｉ’−
６％Ｖ−２％Ｓｎ等のチタン合金においても本発明法の
効果が確認され、本発明はα＋β型チタン合金全般に適
用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延後の冷却速度と機械的性質の関係を示ずグ
ラフ、第２図は板厚と義賊的性質の関係を示すグラフで
ある。 糧厚（ｍｍ） 焼殻条件：　　９５０’Ｃｘ　＋ｈ−９：〉争７２０°
Ｃｘ２ｈ−空冷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α＋β型チタン合金スラブをα＋β二相域の温度に加熱
   し、この温度域で全圧下率３０％以上の圧下を加え、圧
   延終了後直ちに３０℃／ｍｉｎ．以上の冷却速度で６０
   ０℃以下の温度まで直接焼入れを行うことを特徴とする
   α＋β型チタン合金厚板の製造方法。