JPS634913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は高品質のα＋β型チタン合金熱延材
を経済的に製造する方法に関するものである。 （従来の技術） チタンのα＋β型合金の従来の圧延方法は分塊
圧延等の鍜練加工を予め行い、その後、β−トラ
ンザス以下の温度に加熱して圧延を行つている
（たとえば特開昭59−215450号公報）。しかし、β
−トランザス以下で加熱された場合、α＋β型の
チタン合金は変形抵抗が高く、既存の圧延設備で
は鉄鋼材料を圧延するような圧延条件ではミルの
限界荷重を超過してしまう。そのため、たとえば
ホツトストリツプ圧延などの場合、スラブ厚、板
幅を減少して圧延しているが低温域で強圧下する
と耳割れなどの損傷が現われることがある。ま
た、加熱温度がβ−トランザス以下と限られるた
めホツトストリツプ圧延などでは仕上温度が低く
なり捲取工程で自己焼鈍がなされず、熱延板焼鈍
などの工程が必要となりコスト高となる。 一方、組織面では加熱時にすでにα相が存在す
るため、圧延工程中および圧延後、析出したα粒
と加熱中に存在したα粒の粒径が大きく異なり均
一なα＋β組織とならない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的とするところは、前記した如く鉄
鋼用の圧延設備で変形抵抗の高いα＋β型チタン
合金が経済的に圧延できないこと、特に、耳割れ
現象などの歩留が低下すること、またホツトスト
リツプ圧延などの場合熱延板焼鈍などのコスト高
になる工程を行わなければならないことなどの問
題点を解決し、また、靭性の劣化の原因と思われ
る不揃いのα粒径を均一化することのできるα＋
β型チタン合金熱延材の製造方法を提供するにあ
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明のかかる目的は、α＋β型チタン合金を
1150℃以下、β−トランザス以上の温度に加熱
し、β−トランザスから800℃までの平均冷却速
度が15℃／sec以下になるように冷却し、冷却過
程でβ−トランザスを通過後10分以内にβ−トラ
ンザスから650℃までの温度域で少くとも70％以
上の加工を行い、600〜800℃の温度域で焼鈍する
ことを特徴とするα＋β型チタン合金熱延材の製
造方法によつて達成される。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明において加熱温度の上限を1150℃に限定
したのは、それ以上の高温では熱エネルギー的に
不経済になるばかりでなくスケールの生成速度も
大きいためである。又、下限温度をβ−トランザ
スとしたのは微細なα粒を均一に析出させるため
には加熱中にα相が析出しないことが前提である
ためである。ここでいうβ−トランザスとはβ相
とα＋β2相の境界温度を意味し、Ti−6Al−4V
合金では約988℃である。 一方、β−トランザスから800℃までの平均冷
却速度を15℃／sec以下と限定したのは、これ以
上の冷却速度で冷却した場合マルテンサイト変態
が起り微細なα粒が均一に析出することができな
いためである。又、冷却過程でβ−トランザスを
通過後10分以内にβ−トランザスからら650℃ま
での温度域で少なくとも70％以上の加工を行うこ
とを本発明の必須条件としたのは、この条件下で
微細なα粒が均一に析出したα＋β組織が得られ
ることが本発明者らの研究で明らかになつたため
である。このような微細なα粒が均一に析出する
理由としては、α＋β型チタン合金は変態の進行
が遅く、β−トランザス以下の温度になつても
650℃を越える温度では10分近い時間が経過して
もほとんどα相が析出せず、不安定なβ相組織に
なつており、このような状態で強加工を施すと、
β粒の粒内にも数多くのα相の核が形成されるた
めと思われる。 又、焼鈍温度の下限を600℃に限定した理由は、
これ未満の温度では十分な拡散が起らず加工組織
が残るためである。一方、上限を800℃にしたの
は、これを越える温度では微細なα粒が均一に分
散した組織が得られないためである。この焼鈍処
理はホツトストリツプなどでは捲取過程における
自己焼鈍でもよいし、熱延後、再加熱によつても
よい。 なお、ここでいうα＋β型チタン合金とはTi
−6Al−4V合金に代表される常温でα相とβ相が
混在する組織を有する合金を意味するもので、他
のα＋β型チタン合金としては、例えばTi−6Al
−6V−2Sn合金、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo合
金、Ti−8Mn合金があげられる。 β相域で付加的に圧延を行うことは本発明の必
須条件ではないが、低圧下力で高圧下率が得られ
るので経済的に有利であり、β相の細粒化にも寄
与するので、β相域圧延を行うことは本発明の効
果を損ねるものではない。 （実施例） 表１はTi−6Al−4V系合金を圧延、焼鈍条件
を変化させて均一に分散した微細α粒の析出する
条件を求めたもので、実験は実験室の250mm径の
ロールをもつ圧延機で行つた。 第１図は現在最も使用されているα＋β型チタ
ン合金であるTi−6Al−4Vの顕微鏡写真図で、
第１図ａはα＋β域で加熱された材料を圧延、焼
鈍した従来の材料で、加熱時に析出したα粒と加
工後析出したα粒を有するα＋βの混合組織にな
つている。一方第１図ｂは、180mm厚の鍜造材を
1100℃で60分加熱後、β域で25mm厚まで粗圧延
し、α＋β相域で３mm厚まで圧延した後、730℃
で捲取つた本発明材の組織を示す。このように本
発明材は均一に分散した微細α粒を有するα＋β
混合組織となつている。

【表】 （発明の効果） 本発明によれば加熱条件が鉄鋼スラブの低温加
熱（1000℃〜1150℃）と大差がなくなるので、鉄
鋼材料とチタン材を同一の加熱炉で加熱できるこ
とになり、そのため圧延施設の操業をチタン用に
大きく変更する必要がなくなり操業コストの増加
を抑えることができる。また、加熱温度の上昇に
従い、圧延を高温でできるため圧延荷重が小さく
なり加工エネルギーが節約できるばかりでなく耳
割れなどの損傷も防ぐことができ歩留りの向上に
もつながる。又、ホツトストリツプ圧延などでは
加熱温度の上昇に伴い圧延、捲取加熱温度の上昇
に伴ない、圧延、捲取温度を高くできるので捲取
工程で自己焼鈍が可能になり熱延板焼鈍が省略で
きコストの低域がはかれる。一方、材質面では均
一に分散した微細なα粒を有するα＋β組織をも
つた高品質なチタン合金が製造できるので、産業
上極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のα＋β型チタン合金熱延材の
金属顕微鏡写真、同図ｂは本発明によるα＋β型
チタン合金熱延材の金属顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ α＋β型チタン合金を1150℃以下、β−トラ
   ンザス以上の温度に加熱し、β−トランザスから
   800℃までの平均冷却速度が15℃／sec以下になる
   ように冷却し、冷却過程でβ−トランザスを通過
   後10分以内にβ−トランザスから650℃までの温
   度域で少くとも70％以上の加工を行い、600〜800
   ℃の温度域で焼鈍することを特徴とするα＋β型
   チタン合金熱延材の製造方法。