TWI744780B - 加工鈦材及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種加工鈦材之製造方法，具備在鈦胚料的表面壓入第一按壓體的步驟，該第一按壓體具有沿預定方向延長的圓弧狀第一按壓面；又，與第一按壓面延長的方向正交的截面中，第一按壓面的曲率半徑(mm)為2.5mm以上且在17.5mm以下；並且滿足下述(1)式及(2)式。所得加工鈦材在熱軋延時不易產生表面瑕疵。 0.5≦X ₁≦R ₁×(1-cosθ ₁)   (1) 1.0≦Y ₁≦(-0.16R ₁ ²+4.4R ₁)×(0.25X ₁+0.037)　(2) 惟，上述式中， θ ₁為50°； R ₁係前述第一截面中前述第一按壓面的曲率半徑(mm)； X ₁係前述第一按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)； Y ₁係前述第一按壓面在與前述第一按壓面延長的方向及前述第一按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。

Description

加工鈦材及其製造方法

本發明有關一種加工鈦材及其製造方法。

發明背景 一般的鈦熱軋延用鈦材之製造方法係例如以下所述。首先，利用消耗電極式電弧熔解法(VAR: Vacuum arc remelting)或電子束熔解法(EBR: Electron beam remelting)將鈦熔融後使其凝固，藉此製造鑄錠。接著，藉由分塊或鍛造、軋延等熱加工來分解鑄錠，製成扁胚或小塊料等熱軋延用鈦材。另外，近年來還持續開發一種藉由以電子束熔解法製造可直接熱軋的矩形鑄錠，來省略上述分解步驟的技術。

然而，工業上使用的大型鑄錠在凝固組織中存在著大至數十mm的粗大晶粒。若不歷經分解步驟而將此種鑄錠直接熱軋延，則會因粗大晶粒而產生不均質的變形，有時會成長為較大的表面瑕疵。又，就算在歷經分解步驟等的情況下，當加工率低或溫度不適當時，會殘留鑄造組織、或組織反而變得粗大等，有時會導致熱軋時產生表面瑕疵。

若產生上述表面瑕疵，後續的去鏽皮步驟中的產率會變得非常差，從而要求一種不易產生熱軋表面瑕疵的熱軋延用鈦材。

專利文獻1中提案出以下方法：在將鈦材的鑄錠直接熱加工時，為了將表層附近的晶粒細粒化，而在表面層賦予應變後，加熱至再結晶溫度以上使從表面起深度2mm以上進行再結晶後，進行熱加工。

另，專利文獻2及3中記載有一種熱軋延用鈦材，其係利用具有曲率半徑3~30mm的前端形狀的鋼製工具或半徑3~30mm的鋼製球來使鈦材表面產生塑性變形，從而於表層部賦予了應變。根據專利文獻2及3，據稱藉由將此種熱軋延用鈦材進行熱軋延，可使粗大凝固組織的影響變得無害，可減輕表面瑕疵。

先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開平1-156456號公報 專利文獻2：國際公開第2010/090352號 專利文獻3：日本特開2018-1249號公報

發明欲解決之課題 專利文獻1中列舉了鍛造、軋輥軋縮及噴珠(Shot blast)來作為賦予應變的手段。然而，一般的噴珠因珠粒直徑為0.5~1mm而較小，故可施予的應變量亦小。又，在鍛造或軋輥軋縮中會產生所謂的滯留金屬(Dead metal)，而應變量變少、或者造成在更內部導入應變。因此，有時會無法確保所需再結晶層的厚度，或者有時細粒化會不夠充分。

專利文獻2及3中，係以鋼製工具錘打或壓抵來賦予應變，故要對表面整體穩定賦予應變有時需要花費長時間，而效率較低。另外，以高強度材而言，也會有衝撃能量無法傳達到內部而無法確保所需細粒組織的厚度的情況。因此，尚有進一步改善的餘地。

本發明係有鑑於上述情況而作成者，其課題在於提供一種可減少於熱軋延時產生的表面瑕疵之加工鈦材及其製造方法。

用以解決課題之手段 用以解決上述課題之本發明主旨如下。 一種加工鈦材之製造方法，係於鈦胚料的表面形成多個第一溝； 該加工鈦材之製造方法具備第一步驟，該步驟係將具有沿預定方向延長的圓弧狀第一按壓面之第一按壓體壓入前述鈦胚料的表面； 在與前述第一按壓面延長的方向正交之第一截面中，前述第一按壓面的曲率半徑為2.5mm以上且在17.5mm以下；並且 前述第一步驟滿足下述(1)式及(2)式。 0.5≦X ₁≦R ₁×(1-cosθ ₁)   (1) 1.0≦Y ₁≦(-0.16R ₁ ²+4.4R ₁)×(0.25X ₁+0.037)　(2) 惟，上述式中， θ ₁為50°； R ₁係前述第一截面中前述第一按壓面的曲率半徑(mm)； X ₁係前述第一按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)； Y ₁係前述第一按壓面在與前述第一按壓面延長的方向及前述第一按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。

發明效果 根據本發明，可減少於熱軋延時產生表面瑕疵。 並且，根據本發明，即便係省略了鑄錠的分解步驟之仍為鑄造後狀態的鈦胚料，仍可穩定地使熱軋時產生的表面瑕疵變得輕微，而可提供優異熱軋、冷軋製品。

針對本發明實施形態，使用圖式於以下進行說明。 本發明人等基於減少因熱軋延所致之表面缺陷的觀點，針對使晶粒大至數十mm的鑄錠的粗大凝固組織變得無害的方法、及使在分解後仍殘留下來的該凝固組織的影響變得無害的方法、以及適合於該方法之加工鈦材反覆進行了精闢研討，結果得出以下知識見解，終至完成本發明。

為了將粗大凝固組織細粒化或為了消除殘留有凝固組織的影響的部位，可考慮於表面設置溝(凹部)來賦予應變後，藉由熱軋延時的加熱等預定的熱處理使其再結晶的方法。

本發明具備以下步驟：將按壓體壓入鈦胚料的表面，以於鈦胚料的表面形成多個第一溝。藉此在鈦胚料表面設置多個溝來賦予應變。藉由此方法獲得之加工鈦材可明顯抑制熱軋延時的表面缺陷。另外，在本發明中係實際將按壓體的按壓面壓入，產生物理性的塑性變形來形成溝，而可不論結晶方位來穩定導入應變。又，藉由進行多次按壓體之壓入步驟並使由各步驟形成的溝延長的方向不重疊，可在溝及其周邊導入高效率且充分的應變，再藉由透過後續的熱軋延時的加熱使表層形成微細再結晶，便能抑制產生表面瑕疵。

以下，說明本實施形態之加工鈦材及其製造方法。 本實施形態之加工鈦材於表面形成有多個溝，在加工鈦材的厚度方向上，從溝的底部起算3mm的位置的維氏硬度與厚度的1/2位置的維氏硬度之差ΔHV在20以上。差ΔHV在20以上之加工鈦材係下述之物：在800℃下施行了4小時的熱處理的情況下，至少在從溝的底部至深度3.0mm的範圍形成等效圓平均粒徑為1.00mm以下的晶粒，並且晶粒的等效圓粒徑的對數轉換值之標準差成為1.00以下之物。亦即，本實施形態之加工鈦材可透過熱軋延時的加熱來將表層組織微細化，故可抑制熱加工時產生表面瑕疵。因此，其適合作為熱軋延用鈦材。

本實施形態之加工鈦材係以在與溝延長的方向正交的截面中，溝的內面與加工鈦材表面所成角度為50°以下為佳。本實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的鈦胚料宜由工業用純鈦或鈦合金構成。並且，本實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的鈦胚料可示例：鑄錠、扁胚、中塊料或小塊料。

於圖1顯示本實施形態之加工鈦材之例。本實施形態之加工鈦材可如圖1(a)所示地為扁胚1，亦可如圖1(b)所示地為中塊料2，也可如圖1(c)所示地係垂直於長邊方向的截面為矩形的小塊料3。又，亦可係前述截面為圓形的小塊料。並且，在圖1(a)的扁胚1、圖1(b)的中塊料2及圖1(c)小塊料3各自的表面1a、2a、3a，形成有直線狀的多個溝1b、2b、3b。而該溝1b、2b、3b的延伸方向在圖中係設為扁胚1、中塊料2及小塊料3各自的長邊方向，但並不限定於此，譬如亦可為扁胚1、中塊料2及小塊料3各自的寬度方向，又亦可形成成沿著從扁胚1、中塊料2及小塊料3各自的寬度方向具有預定傾角的方向延伸。在以下說明中，係利用沿著扁胚1、中塊料2及小塊料3各自的長邊方向形成有溝1b、2b、3b之例來說明。

本實施形態之加工鈦材中，從溝底起算3mm深度位置(圖3中之符號S的線的位置)的維氏硬度與厚度的1/2深度位置(圖3中之符號M的線的位置)的維氏硬度之差ΔHV在20以上。又，圖3係顯示與加工鈦材的溝延長的方向正交的截面的示意圖。

另外，就圖1(a)或圖1(b)所示扁胚或中塊料而言，厚度的1/2深度位置分別係扁胚厚度t或中塊料厚度t的1/2t厚度位置。而就圖1(c)所示長寬比1左右的矩形截面的小塊料而言，則係小塊料截面的重心位置。

要抑制熱軋延時的表面瑕疵就必須將加工鈦材的結晶組織微細化。將加工鈦材整體結晶組織微細化當然也能抑制表面瑕疵，但為此則須在胚料整體賦予大量應變。並且，視需要而有於熱軋延前在寬度方向上軋延的情況時，對仍為鑄造後狀態的鈦胚料之寬度方向的軋縮量若變大，有時會產生因粗大鑄造組織所致之皺褶，從而在熱軋延後產生表面瑕疵。

為了穩定抑制如上所述不僅起因於鑄造組織，還來自增大寬度方向的軋延時的皺褶之表面瑕疵，必須至少將表層製成再結晶組織。此處所謂的表層係從加工鈦材的溝底至深度3mm的位置之間的區域。為了在熱軋延的加熱時將表層製成再結晶組織，必須在從溝底1b ₁、2b ₁、3b ₁到至少3mm深度的位置(圖3的符號S的線的位置)的區域賦予應變。經各種解析，結果本發明人等解明了：只要從溝底1b ₁、2b ₁、3b ₁至深度3mm位置中之等值應變在0.2以上，於熱軋延的加熱時就會發生再結晶，而可在表層產生微細組織。並且得知：該等值應變係與維氏硬度相關，只要從溝底1b ₁、2b ₁、3b ₁起算深度3mm位置之維氏硬度相對於加工鈦材的1/2厚度位置之維氏硬度大20以上，則可達成該等值應變在0.2以上之事。加工鈦材的1/2厚度位置之維氏硬度幾乎與鑄造後的硬度相同，因此ΔHV相當於在表層導入了0.2以上的等值應變時的表層硬度上升量。只要加工鈦材之ΔHV在20以上，即成為在表層導入了充分應變者，透過後續的加熱(熱軋延的加熱)便能形成微細且粒徑一致的再結晶。以上述方式獲得的再結晶層的厚度會達3mm以上，可抑制熱軋延時的表面瑕疵。再結晶層的厚度只要有3mm以上即已足夠，其上限不特別規定，而為了增大該厚度，必須增大用以導入應變的壓製荷重。因此，從壓製機的耐荷重限制的觀點看來，再結晶層厚度的實質上限為25mm。

維氏硬度的測定方法係以包含加工鈦材之形成有溝的表面的方式來裁切，將裁切而得的截面(與溝延長的方向正交的截面)進行鏡面研磨後，使用維氏硬度試驗機進行測定。在從溝底起算深度3mm位置及加工鈦材的1/2厚度位置上，以荷重1kg測定7點，並求算除去最大與最小硬度後之5點的平均。然後求算從溝底起算3mm的位置與1/2厚度位置之硬度差(ΔHV)。

另外，關於本實施形態之加工鈦材，圖1(a)的扁胚1、圖1(b)的中塊料2及圖1(c)小塊料3皆以沿著其長邊方向的方式排列有直線狀的多個溝1b、2b、3b。與溝延長的方向正交的截面中，溝1b、2b、3b的內面與表面1a、2a、3a所成角度(θ)宜為50°以下。

就算以上述方式在鈦胚料表層賦予了應變，若產生過大的(溝內面的角度較陡的)溝，則恐會因溝形狀導致熱軋時產生表面瑕疵。因此，如圖2所示，在與溝1b、2b、3b之溝延長的方向正交的截面中，溝1b、2b、3b的內面與表面1a、2a、3a所成角度θ設為50°以下為佳。藉此，溝的內側面的角度不會變陡，而可防止因溝形狀所致之表面瑕疵。較佳的係角度θ在45°以下。又，角度θ越小，尤其因溝形狀所致之表面瑕疵會變得越不易產生。因此，角度θ的下限不特別指定。然而，若在胚料表層充分賦予了應變的前提下使角度θ變得過小，則其亦即係指重複壓入步驟多次來進行處理之意，製造效率明顯降低。因此，角度θ宜為10°以上。更佳係在20°以上。

本實施形態之加工鈦材宜為以下之物：在模擬了熱軋延之例如溫度800℃下進行加熱時間4小時的熱處理後，至少在從溝的底部至深度3.0mm的範圍會形成等效圓平均粒徑為1.00mm以下的晶粒組織者。並且，晶粒的等效圓粒徑的對數轉換值之標準差σ宜成為1.00以下。藉由模擬了熱軋延的熱處理所形成的晶粒成為粒徑大小相對較一致的晶粒。

晶粒越大越容易產生會在將熱軋延用鈦材進行熱軋延時產生的表面瑕疵。例如，若為有細粒部與粗粒部混合存在之混粒組織，則粒徑大的晶粒會成為起點而變得容易發生熱軋瑕疵。因此，進行了模擬熱軋延的加熱後，若能形成粒徑相對較小且粒徑之參差較少的多晶粒組織則佳。從而，本實施形態之加工鈦材宜為透過在800℃下加熱4小時，會形成等效圓粒徑的對數轉換值之標準差σ成為1.00以下之晶粒組織者。金屬材料的結晶粒徑成為接近對數常態分布之分布時，對數常態分布之分布幅度越窄，結晶粒徑越均一而變得越不易產生熱軋時的表面瑕疵。亦即，只要晶粒在某個程度上係微細的並且對數常態分布的標準差在某一定值以下的範圍的話，便會成為均一組織，變得不易產生表面瑕疵。

將各晶粒的等效圓粒徑D轉換為自然對數LnD而得之轉換值的分布的標準差σ在1.00以下的話，當等效圓平均粒徑為1.00mm以下，即會抑制表面瑕疵的產生。標準差σ較佳為0.80以下。結晶粒徑的分布越窄、亦即標準差σ越小越不易產生表面瑕疵，故標準差的下限值不特別規定。

關於平均結晶粒徑，宜製成較平均粒徑為10mm以上的鑄造組織更微細。本實施形態之加工鈦材在800℃下進行了加熱時間4小時的熱處理後，從溝底至深度3.0mm的範圍中，晶粒的等效圓平均粒徑宜為1.00mm以下，較佳係0.80mm以下，在0.70mm以下更佳。若較其更粗大，則即便在上述標準差σ內，有時仍會產生熱軋時的表面瑕疵。由於等效圓平均粒徑越小越不會產生表面瑕疵，故等效圓平均粒徑的下限值不特別規定。

結晶粒徑在熱軋加熱時會粗大化。經調査後，結果得知：只要800℃且4小時的熱處理後的結晶粒徑在上述內的話，在實機的熱軋溫度範圍下也能充分減低表面瑕疵。因此，晶粒的等效圓平均粒徑及標準差σ的範圍設為在表層賦予應變後及在800℃且4小時的熱處理後者。

結晶粒徑的測定方法係以包含加工鈦材之經賦予應變的表面的方式來裁切，將裁切而得的截面進行化學研磨後，利用電子背向散射繞射法(EBSD(Electron Back Scattering Diffraction Pattern))，在5mm×5mm的區域中以步距5~20μm進行測定並測定2~10視野左右。然後，針對結晶粒徑依據以EBSD測得之晶粒面積求算等效圓粒徑(面積A=π×(粒徑D/2) ²)，並且依據結晶粒徑分布算出對數常態分布之標準差σ。

鈦胚料係供於熱軋延的鈦鑄片，可示例譬如以下的(A)或(B)之類的鑄錠、扁胚、中塊料及小塊料等來作為鈦胚料。亦即，已經藉由熱軋延或冷軋延來軋延成小於預定厚度的鈦板係被排除在鈦胚料之外。因此，若為長方體或立方體的鈦胚料，其厚度為例如100mm以上，若為圓柱狀鈦胚料，則以其直徑為例如90mm以上者作為對象。又，鈦胚料(B)係由透過將鈦熔解並鑄造而獲得的凝固組織構成，並且具有存在結晶粒徑為10mm以上的粗大晶粒之仍為鑄造後狀態的組織。

(A)一種鈦胚料，其係利用消耗電極式電弧熔解法(VAR: Vacuum arc remelting)或電子束熔解法(EBR: Electron beam remelting)等將鈦暫時熔融後使其凝固而獲得鑄錠，將該鑄錠更透過分塊或鍛造、軋延等熱加工來分解而成形為扁胚、小塊料等形狀的鈦胚料。

(B)一種鈦胚料，其係在利用電子束熔解法或電漿電弧熔解法將鈦暫時熔融後使其凝固時，製成可直接熱軋的大小的矩形或圓柱狀鑄錠來省略上述(A)的分解步驟而獲得的鈦胚料。

電子束熔製方法因所照射的電子束可藉由偏光將光束集中，故即便係鑄模與熔融鈦之間的狹小區域，也容易供給熱能，從而可將鑄件表面控制得良好。而且，鑄模截面形狀的自由度高。因此，如上述(B)這種可直接供於熱軋延的尺寸的矩形或圓柱形鑄錠宜使用電子束熔解爐來熔製。

鈦胚料宜由工業用純鈦或鈦合金構成。 工業用純鈦設為包含以下規格中規定的工業用純鈦：JIS H4600規格的1種~4種、以及與其對應的ASTM 265B規格的等級(Grade)1~4、DIN 17850規格的等級I(WL3.7025)、等級II(WL3.7035)、等級III(WL3.7055)。亦即，本發明中作為對象的工業用純鈦以質量%計為C：0.1%以下、H：0.015%以下、O：0.4%以下、N：0.07%以下及Fe：0.5%以下，且剩餘部分由Ti構成。以下，有關各元素含量之「%」意指「質量%」。

另一方面，低合金或α型鈦合金只要在所需用途中使用適當合金即可。較佳係以實質上合金成分在5%以下的低合金為宜。譬如，可示例高耐蝕性合金、耐熱合金等，該高耐蝕性合金添加有Pd＜0.15%、Ru＜0.10%及稀土族元素＜0.02%，該耐熱合金添加有Cu、Al、Si、Sn、Nb及Fe且添加合計小於5%。 更具體而言，作為低合金有例如：高耐蝕性合金(ASTM等級7、11、16、26、13、30及33，或與其等對應的JIS品種或更少量含有各種元素者)、Ti-0.5Cu、Ti-1.0Cu、Ti-1.0Cu-0.5Nb、Ti-1.0Cu-1.0Sn-0.3Si-0.25Nb、Ti-0.5Al-0.45Si、Ti-0.9Al-0.35Si等。又，α型鈦合金有例如：Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si等。

α+β型鈦合金有例如：Ti-6Al-4V、Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-6Al-7V、Ti-3Al-2.5V、Ti-3Al-5V、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-1Fe-0.35O、Ti-1.5Fe-0.5O、Ti-5Al-1Fe、Ti-5Al-1Fe-0.3Si、Ti-5Al-2Fe、Ti-5Al-2Fe-0.3Si、Ti-5Al-2Fe-3Mo、Ti-4.5Al-2Fe-2V-3Mo等。

並且，β型鈦合金有例如：Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn，Ti-8V-3Al-6Cr-4Mo-4Zr，Ti-10V-2Fe-3Mo，Ti-13V-11Cr-3Al，Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn，Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al、Ti-20V-4Al-1Sn、Ti-22V-4Al等。

本發明鈦合金例如藉由含有選自於以下之1種以上元素且含有大於0%，便可對加工鈦材的表面賦予目標機能：O：0~0.5%、N：0~0.2%、C：0~2.0%、Al：0~8.0%、Sn：0~10.0%、Zr：0~20.0%、Mo：0~25.0%、Ta：0~5.0%、V：0~30.0%、Nb：0~40.0%、Si：0~2.0%、Fe：0~5.0%、Cr：0~10.0%、Cu：0~3.0%、Co：0~3.0%、Ni：0~2.0%、鉑族元素：0~0.5%、稀土族元素：0~0.5%、B：0~5.0%及Mn：0~10.0%。

上述以外的元素中，可在鈦中含有的元素係以金屬材料的一般常識而言，可期待因固溶強化、析出強化(有不固溶的情況及形成析出物的情況)所帶來的強度提升等的元素。該等元素可示例原子序號中從氫(1)到砈(85)的元素(惟，第18族元素之惰性氣體元素除外)，並且可容許到合計5%左右。

上述以外的剩餘部分係Ti及不純物。不純物可在不阻礙目標特性的範圍內含有，其他不純物主要有從原料或廢料混入的不純物元素及在製造中混入的元素，舉例而言，C、N、O、Fe及H等為代表性元素，另有Mg、Cl等從原料混入的元素或Si、Al及S等在製造中混入的元素等。上述元素若在2%的程度以下的話，則可認為係不阻礙本案目標特性的範圍。

又，本發明鈦合金亦可含有例如選自於以下之1種以上元素：O：0.01~0.5%、N：0.01~0.2%、C：0.01~2.0%、Al：0.1~8.0%、Sn：0.1~10.0%、Zr：0.5~20.0%、Mo：0.1~25.0%、Ta：0.1~5.0%、V：1.0~30.0%、Nb：0.1~40.0%、Si：0.1~2.0%、Fe：0.01~5.0%、Cr：0.1~10.0%、Cu：0.3~3.0%、Co：0.05~3.0%、Ni：0.05~2.0%、鉑族元素：0.01~0.5%、稀土族元素：0.001~0.5%、B：0.01~5.0%及Mn：0.1~10.0%。

本發明鈦合金較佳係含有選自於以下之1種以上元素：O：0.02~0.4%、N：0.01~0.15%、C：0.01~1.0%、Al：0.2~6.0%、Sn：0.15~5.0%、Zr：0.5~10.0%、Mo：0.2~20.0%、Ta：0.1~3.0%、V：2.0~25.0%、Nb：0.15~5.0%、Si：0.1~1.0%、Fe：0.05~2.0%、Cr：0.2~5.0%、Cu：0.3~2.0%、Co：0.05~2.0%、Ni：0.1~1.0%、鉑族元素：0.02~0.4%、稀土族元素：0.001~0.3%、B：0.1~5.0%及Mn：0.2~8.0%；更佳係含有選自於以下之1種以上元素：O：0.03~0.3%、N：0.01~0.1%、C：0.01~0.5%、Al：0.4~5.0%、Sn：0.2~3.0%、Zr：0.5~5.0%、Mo：0.5~15.0%、Ta：0.2~2.0%、V：5.0~20.0%、Nb：0.2~2.0%、Si：0.15~0.8%、Fe：0.1~1.0%、Cr：0.2~3.0%、Cu：0.3~1.5%、Co：0.1~1.0%、Ni：0.1~0.8%、鉑族元素：0.03~0.2%、稀土族元素：0.001~0.1%、B：0.2~3.0%及Mn：0.2~5.0%。

在此，鉑族元素具體可舉出Ru、Rh、Pd、Os、Ir及Pt，可含有該等中之1種以上。含有2種以上鉑族元素時，上述鉑族元素的含量係指鉑族元素的總量。另外，稀土族元素(REM)具體可舉出Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu，可含有該等中之1種以上。含有2種以上稀土族元素時，亦可使用例如稀土金屬合金(Mm)、釹鐠合金之類的稀土族元素的混合物或化合物。又，含有2種以上稀土族元素時，上述稀土族元素的含量係指稀土族元素的總量。

接著，說明本實施形態加工鈦材之製造方法。 本實施形態之製造方法具備以下步驟：將按壓體壓入鈦胚料的表面，以於鈦胚料的表面形成多個第一溝。一般在欲以鍛造或大直徑軋輥來對鑄錠等賦予應變時，在與模具接觸的部分不會產生金屬流(metal flow)，而產生所謂被稱為滯留金屬的部位。由於該滯留金屬部的應變量變少，若以鍛造或大直徑軋輥來賦予應變，應變會被導入更內部而非導入表層部，無法將表層部的組織製成細粒。另一方面，利用如專利文獻2等記載之使用了突起物的錘打之衝擊能量來賦予應變時，可在表層賦予應變，故可將表層組織製成細粒。然而，此種方法有時需花費許多時間才能在表面整體穩定賦予應變。並且，以高強度材而言，有時衝擊能量無法傳達到內部，而無法確保所需的細粒組織厚度。

於是，本發明人等針對藉由防止產生滯留金屬且有效率地在鈦胚料表層均一地賦予應變以使粗粒部不產生的方法加以研討，而發現到只要以下述方法來處理即可在表層有效率地賦予應變。 以下，詳細說明本實施形態之加工鈦材之製造方法。

本實施形態之製造方法如圖4所示係在鈦胚料10的表面形成多個第一溝之加工鈦材之製造方法，該製造方法具備將第一按壓體51壓入前述鈦胚料10的表面的步驟(第一步驟)，其中該第一按壓體51具有沿預定方向延長的圓弧狀第一按壓面51a。本實施形態係顯示使用圓棒(與第一按壓面51a延長的方向正交的截面的形狀為圓之棒體)之例。 第一按壓體51的按壓面51a，在與第一按壓面51a延長的方向正交的截面中，前述按壓面的曲率半徑(mm)為2.5mm以上且在17.5mm以下。若曲率半徑過小，在深度3mm位置的等值應變會變小。並且處理時間變長。因此，曲率半徑設為2.5mm以上。較佳下限為5.0mm。另一方面，若曲率半徑過大，滯留金屬部會變大，無法在鈦胚料表層賦予充分的應變，而在深度3mm位置的等值應變會變小。因此，曲率半徑設為17.5mm以下。較佳上限為15mm。

在此，可作為第一按壓體使用的按壓體只要係至少在與鈦胚料10相接的部分具有圓弧狀按壓面之物，則其截面形狀並無限制。除了例如圖4(a)所示之截面形狀為圓的圓棒狀按壓體51外，舉例來說，作為第一按壓體，如圖5(a)所示地亦可使用按壓體52，該按壓體52於下部(與鈦胚料10相接的部分)具備沿預定方向延長的圓弧狀第一按壓面52a，並且於上部具備立方體狀(截面形狀為矩形)的剛體。此種形狀的按壓體52在曲率半徑小的棒體或長條的棒體等的情況下尤為有用。亦即，其原因在於藉由使位於上部的矩形剛體變大來增大截面模數，可提高棒體的剛性。又，作為第一按壓體，例如圖6(a)所示地亦可為於下部具備多個按壓面53a的按壓體53。根據此種形狀的按壓體53，雖有按壓荷重變大的缺點，但可在鈦胚料10的表面同時形成多個溝而可提高生產效率。另外，藉由增大壓製機的耐荷重、使上部的矩形剛體變得更大等，則如圖7所示地亦可使用於下部具備更多個按壓面54a之面狀體的按壓體54。若使用按壓體54，可減少將按壓體壓入的次數而可提升生產效率。

在此，第一步驟必須滿足下述(1)式及(2)式。以下，主要以使用圖4所示按壓體的情況為例來進行說明。 0.5≦X ₁≦R ₁×(1-cosθ ₁)   (1) 1.0≦Y ₁≦(-0.16R ₁ ²+4.4R ₁)×(0.25X ₁+0.037)(2) 惟，上述式中， θ ₁為50°； R ₁係前述第一截面中前述第一按壓面的曲率半徑(mm)； X ₁係前述第一按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)； Y ₁係前述第一按壓面在與前述第一按壓面延長的方向及前述第一按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。

第一按壓面51a對鈦胚料10之壓入量X ₁係圖4(b)的符號X所示距離，係在鈦胚料10的厚度方向上加工鈦材的表面與溝底的距離。壓入量X ₁若太小則無法在表面賦予充分應變，而且處理時間會變長。因此，壓入量X ₁設為0.5mm以上。較佳下限為1.0mm。另一方面，壓入量X ₁若太大，在圖2中，溝1b、2b、3b的內面與表面1a、2a、3a所成角度θ會變得過大，導致產生疊蓋瑕疵(Overlapped defect)d等不良情形。因此，壓入量X ₁設為R ₁×(1-cosθ ₁)以下。較佳上限為0.29×R ₁。

間距Y ₁係圖4(b)的符號Y所示距離，係在與第一按壓面51a延長的方向及第一按壓體51的壓入方向兩者正交的方向上，第一按壓面51a之相鄰的壓入位置間的距離。此點係與以下距離一致：在製出的加工鈦材1的與第一截面平行的截面中，任意的第一溝的溝底及與前述任意第一溝相鄰之其他的第一溝的溝底之距離。間距Y ₁若太小則處理時間變長，故設為1.0mm以上。較佳下限為5.0mm。另一方面，間距Y ₁若過大則變得無法在表層賦予充分應變。因此，間距Y ₁設為(-0.16R ₁ ²+4.4R ₁)×(0.25X ₁+0.037)以下。

鈦胚料為扁胚1或中塊料2時，如圖1所示，鈦胚料當中面積最大的面1a、2a會成為被軋延面，故只要對該面壓入按壓體51來形成溝即可。鈦胚料為小塊料時，其沿長邊方向延長的整面可成為被軋延面。因此，例如係圖3所示截面為矩形的小塊料3時，理想的係在其整面形成溝以在整個表面導入應變。

以下，具體說明使用圓棒來作為按壓體的處理方法。又，以下說明中，係舉使用圓棒作為第一按壓體或更作為第二按壓體來製造圖1(a)的扁胚1的方法為例來說明。圖8係說明本實施形態之加工鈦材之製造方法中第1次壓入步驟(第一步驟)的圖，(a)係俯視示意圖，(b)係側視示意圖。又，圖9係說明其他實施形態之加工鈦材之製造方法中第2次壓入步驟(第二步驟)的圖，(a)係俯視示意圖，(b)係側視示意圖。又，第二步驟並非必要步驟。

作為將圓棒壓入以在胚料表面形成溝狀壓痕的方法，係重複以下步驟而在扁胚1的表面1a形成溝狀的多個壓痕1c：首先以圖8的方式在扁胚1上配置按壓體(圓棒)5，藉由力量F將圓棒5從扁胚1的表面往厚度方向壓入，並且在卸載後使圓棒5往固定方向(圖8中係扁胚1的長邊方向)移動，並同樣藉由力量F將圓棒5從扁胚1的表面往厚度方向壓入，然後卸載的步驟(第一步驟)。又，本說明書中，有時會將上述作業稱為「移動並且壓入」。藉由進行上述作業，可在鈦胚料表面施予所欲應變。壓入次數並無限制。也可例如使用圖4~圖6所示按壓體51、52、53來重複進行壓入、卸載、移動及壓入的步驟。另外，雖然在圖8所示例中係顯示將圓棒5往固定方向移動，但不限於此種形態，可將圓棒5往固定方向移動並壓入後往相反方向移動並壓入等，只要以結果而言在鈦胚料10的表面排列形成出多個溝，則移動方向並無限制。惟，將圓棒5往固定方向移動時生產效率佳。並且，可使用面狀的按壓體54，其如圖7所示地於下部具備更多個按壓面54a。若使用此種面狀的按壓體54，則可減少將按壓體壓入的次數(譬如設為1次)，可提升生產效率。

在表面1a整面施行了第一步驟後，接著亦可重複以下步驟來形成多個溝1b：如圖9所示，從在第1次形成的溝上再次藉由力量F將圓棒5從扁胚1的表面往厚度方向壓入，並且在卸載後使圓棒5往固定方向(圖9中係扁胚1的寬度方向)移動，並同樣藉由力量F來壓入及卸載的步驟(第二步驟)。本實施形態中係說明將壓入步驟的次數設為2次的情況，亦可重複進行例如3次、4次，在胚料本身不會破裂的範圍內進行多次壓入步驟亦可。壓入次數越多，等值應變變得越高而可將組織更微細化，故較佳。

第二按壓體於與鈦胚料10的表面相接的部分具有圓弧狀按壓面，並且在與軸方向正交的第二截面中，前述按壓面的曲率半徑(mm)為2.5mm以上且在17.5mm以下。其理由係與對第一按壓體限制曲率半徑的理由相同。又，可作為第二按壓體使用的按壓體只要係至少在與鈦胚料10相接的部分具有圓弧狀按壓面之物，則其截面形狀並無限制。此點係與第一按壓體相同。

在此，第二步驟必須滿足下述(3)式及(4)式。以下，主要以使用圖4所示按壓體的情況為例來進行說明。 0.5≦X ₂≦R ₂×(1-cosθ ₂)　(3) 1.0≦Y ₂≦50.0　(4) 惟，上述式中， θ ₂為50°； R ₂係前述第二截面中前述第二按壓面的曲率半徑(mm)； X ₂係前述第二按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)； Y ₂係前述第二按壓面在與前述第二按壓面延長的方向及前述第二按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。

與第一按壓體之壓入量X ₁同樣地，第二按壓面51a對鈦胚料10之壓入量X ₂係圖4(b)的符號X所示距離，係在加工鈦材1的厚度方向上加工鈦材的表面與溝底的距離。壓入量X ₂基於與第一按壓體之壓入量X ₁同樣理由，壓入量X ₁宜設為0.5mm以上，較佳下限為1.0mm。另一方面，基於與第一按壓體之壓入量X ₁同樣理由，壓入量X ₂設為R ₂×(1-cosθ ₂)以下。較佳上限為0.29×R ₁。

間距Y ₂係圖4(b)的符號Y所示距離，與第一按壓體的間距Y ₁同樣地，係第二按壓面51a在與第二按壓面51a延長的方向及第二按壓體51的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離。此點係與以下距離一致：在製出的加工鈦材1的與第二截面平行的截面中，任意的第二溝的溝底及與前述任意第二溝相鄰之其他的第二溝的溝底之距離。間距Y ₂基於與第一按壓體的間距Y ₁同樣理由而以設為1.0mm以上為佳，較佳下限為5.0mm。第二步驟係在已施行過第一步驟的表面施行，故就算設為較第一步驟的間距Y ₁更廣的範圍也不會有阻礙。然而，為了在表層賦予充分應變，間距Y ₂宜設為50.0mm以下。並且間距Y ₂宜與第一按壓體的間距Y ₁同樣設為(-0.16R ₁ ²+4.4R ₁)×(0.25X ₁+0.037)以下。

在此，在第二步驟中，若形成了沿與透過第一步驟形成的溝(第一溝)延長的方向相同方向延長的多個溝(第二溝)，則應變、尤其係表層附近的應變會變得非常小，恐無法在熱軋加熱時形成微細組織。因此，接續著第一步驟來實施第二步驟時，宜以形成沿與第一溝延長的方向不同的方向延長的多個第二溝的方式來進行壓入步驟。亦即，在圖8所示第一步驟中，係將圓棒(第一按壓體)5沿扁胚1長邊方向移動並壓入，使溝狀的壓痕(溝)1c形成成沿扁胚1寬度方向延伸，而在圖9所示第二步驟中，則以與其正交的方式使圓棒(第二按壓體)5沿扁胚1寬度方向移動，並且壓入而使溝1b形成成沿扁胚1長邊方向延伸。藉由以上述手法來形成溝1b，可在表層穩定賦予應變(等值應變)。並且，藉由從不同方向賦予應變，可在熱軋加熱時不使集合組織成長而抑制表面瑕疵的產生。又，第一溝延長的方向與多個第二溝延長的方向所構成的角度，可如圖9所示為90°，而只要大於0°則無特別限制。惟，為了在表層穩定賦予充分應變，該角度宜設為30°~90°的範圍。

以上，主要說明了使用直線狀地延長的按壓面來形成溝的方法，而只要能在表層穩定賦予應變(等值應變)則不限於上述形態。亦即，譬如亦可如圖10所示，使用按壓面在途中彎折的按壓體來在鈦胚料10形成表面溝10b。此時，觀察與按壓面延長的方向正交的截面(圖10中的箭頭視角所示截面)，在觀察截面中第一溝滿足上述(1)式及(2)式的情況下，以及當也有實施第二步驟時第二溝滿足上述(3)式及(4)式的情況下，可獲得本發明作用效果。另外，藉由第一步驟或第二步驟形成的多個溝雖以並排為宜，但不須平行。尤其，亦可有不平行的部分。在此情況下，加工鈦材的任意觀察截面(與按壓面延長的方向正交的截面)中，所觀察的部分的第一溝滿足上述(1)式及(2)式，或者當也有實施第二步驟時所觀察的部分的第二溝滿足上述(3)式及(4)式的情況下，亦能獲得本發明作用效果。並且，亦可使用按壓面呈X字狀交叉的按壓體。不論何種情況，上述第一溝及第二溝可不在加工鈦材的整面形成。

於圖11顯示後述實施例之No.2(壓入1次、大直徑圓棒)、No.18(壓入1次、小直徑圓棒)及No.16(壓入2次)的再結晶層的結晶粒徑的對數常態分布。圖11的橫軸係結晶粒徑(自然對數ln)，縱軸顯示發生機率(%)。從圖11亦瞭然可知：壓入步驟為1次時，若使用大直徑圓棒(曲率半徑：30mm)作為按壓體，則對數常態分布的分布幅度廣(標準差σ大)，結晶粒徑不均一。另一方面，可知：即便係壓入步驟為1次的情況，若使用小直徑圓棒(曲率半徑：5mm)作為按壓體，則對數常態分布的分布幅度變窄(標準差σ小)，結晶粒徑變得均一。並且可知：進行了2次壓入步驟時，對數常態分布的分布幅度變得更窄(標準差σ小)，結晶粒徑變得更均一。亦即，藉由利用具備曲率半徑小的按壓面的按壓體來進行壓入步驟，並且進行壓入步驟2次以上，表層附近的應變就會變得非常小，而可謀求表層組織的微細化及均一化，結果即可充分減低表面瑕疵的產生。

壓入步驟可不加熱鈦胚料而在冷的狀態下進行，亦可在將鈦胚料加熱到500℃以下的溫度區後進行。上述加熱溫度依化學組成之不同而可容許到650℃。

本實施形態中，係設成在加工鈦材之成為被軋延面的表面在冷的狀態~溫的狀態下賦予應變。為了減少在熱軋延時產生的表面瑕疵，必須形成至某個程度的深度為止的再結晶組織。尤其以高硬度的鈦胚料而言，應變難以進入到鈦胚料內部，為了要賦予應變至表層的較深位置為止，必須以較大的荷重來賦予形成溝的加工。然而，新近得知：被賦予了應變會導致表層附近的延性降低，而在表面發生破裂。因此，為了要穩定地賦予應變至較深位置為止並且提升表層的延性，將溫度提高某格程度來使鈦胚料本身的強度變低之舉也是有效的。另一方面，以強度低的鈦胚料而言，使應變集中於表層較能使表層組織微細，故在室溫下賦予應變較佳。

另一方面，若在高於500℃的高溫進行壓入步驟，藉由加工而賦予的應變會當場消失，而有變得無法在後續的加熱時發生再結晶的情況。並且，在高於500℃下，鈦胚料的表面有時會形成氧化被膜，該氧化被膜在加工時被壓入而產生表面缺陷，恐會在後續的熱軋延時進展成表面瑕疵。因此，依化學組成之不同雖可容許到650℃，但以將500℃設為上限為佳。

又，依合金種類的不同而鈦胚料的強度及延性會變高的溫度區不同，並非只要在較高的溫度下進行就可以。例如，以工業用純鈦等而言，在室溫附近，鈦的1個重要的變形機制之雙晶變形會活潑地活動，而在400~500℃左右的溫度下則變得不會發生該雙晶變形，故延性較室溫更降低，反而變得容易發生破裂。另一方面，在富含Al的合金系中，該雙晶變形在室溫附近也幾乎不會發生，因此無法藉由加熱到500℃以下來保證延性。又，若使鈦胚料為高溫而極端地使材料強度變弱，在使其塑性變形時表面的溝狀起伏(溝的深度)會變得過大，恐會因該起伏導致產生表面瑕疵。因此，只要選擇在軋延後不使表面發生破裂並且可獲得適當再結晶組織及表面狀態的溫度範圍即可。壓入步驟中鈦胚料的表面溫度下限宜設為0℃。

如以上所說明，本實施形態之製造方法中係將圓棒實際壓入鈦胚料表面，使其物理性地塑性變形而形成溝。其結果，不論結晶方位為何皆可穩定地在胚料表層導入應變，故可在胚料表層部中使微細晶粒均勻分散。除此之外，只要按預定條件進行多次壓入圓棒的步驟，即可在溝的底部導入高效率且充分的應變，再藉由透過後續的熱軋延時的加熱使表層形成微細再結晶，便能抑制產生表面瑕疵。

藉由應用了本發明之加工鈦材，熱軋延後的表面缺陷明顯受到抑制。藉由對長方體形狀或圓柱形的鑄錠(仍為鑄造後狀態的凝固組織)應用本發明，就算不歷經分塊軋延等分解步驟，在熱軋延成板、帶狀卷料或棒線時，仍會發揮可將表面缺陷抑制到沒有問題的程度之效果。 如上所述，根據本實施形態而製出的加工鈦材不僅適於供給到熱軋延，經熱軋延製出的熱軋材也係表面缺陷明顯受到抑制，而可發揮就算後續施行冷軋延也能製造健全的製品之效果者。

如以上所說明，根據本實施形態，即便係省略了鑄錠的分解步驟之仍為鑄造後狀態的鈦胚料，仍可使熱軋時產生的表面瑕疵變得輕微，而可提供優異熱軋、冷軋製品。

並且，若將本實施形態應用於歷經了分解步驟的鈦胚料，則熱軋延時產生的表面缺陷會成為極輕微者。其結果，可更提高經熱軋延的板或棒線的去鏽皮步驟及最終製品的產率。 實施例

以下，藉由實施例來更詳細地說明本發明。 ＜實施例1＞ 利用電子束熔解法(EBR)或電漿電弧熔解法(PAM)來鑄造扁胚(鈦胚料)，該扁胚(鈦胚料)具有表1所示化學組成，且為寬1050mm×厚250mm×長6000mm。對所鑄造出的鈦胚料實施了表2所示壓入步驟。No.6、9、13及16所示例中使用了圖5所示按壓體，而在其他例中皆使用了圓棒的按壓體。在第一步驟~第四步驟之各步驟中，重複以下動作而在鈦胚料的表面形成出多個溝：將按壓體壓入鈦胚料的表面後卸載，然後使按壓體移動並在該位置壓入鈦胚料的表面。 表2中，「按壓面的曲率半徑」意指按壓體的按壓面的曲率半徑(mm)，「壓入量」意指按壓面對鈦胚料的壓入量(mm)，「間距」意指在與按壓體的按壓面延長的方向及按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，按壓面之相鄰的壓入位置間的距離(mm)，「方向」意指藉由第一步驟形成的溝延長的方向與藉由各步驟形成的溝延長的方向所構成的角度。

[表1]

[表2]

接下來，測定經以如上述方式施行塑性變形而形成有溝的加工鈦材的溝角度。關於加工鈦材的維氏硬度，按以下程序進行測定並求出硬度差ΔHV。 首先，以包含加工鈦材之形成有溝的表面的方式來裁切，將裁切而得的截面進行鏡面研磨後，在從溝底起算深度3mm位置及加工鈦材的1/2厚度位置上，使用維氏硬度試驗機以荷重1kg測定7點，並求出除去最大與最小硬度後之5點的平均。然後求出從溝底起算3mm的位置與1/2厚度位置部之硬度差(ΔHV)。

接著，在800℃下加熱4小時後，從溝的底部至深度3mm的範圍(表層)的再結晶組織(再結晶層)的平均等效圓徑及標準差係按以下程序進行了測定。 首先，按於Ar氣體環境中在800℃的到達溫度下加熱4小時之條件，將熱軋延前的加工鈦材進行了熱處理。接下來，以包含熱處理後的加工鈦材當中形成有溝的表面的方式來裁切，將裁切而得的截面進行化學研磨後，利用電子背向散射繞射法(EBSD(Electron Back Scattering Diffraction Pattern))，在5mm×5mm的區域中以步距5~20μm進行了測定並測定了2~10視野左右。然後，針對結晶粒徑，依據以EBSD測得之晶粒面積A求算等效圓粒徑(面積A=π×(粒徑D/2) ²)，並且依據結晶粒徑分布算出了對數常態分布之標準差σ。

另外，關於表中的「再結晶層的厚度(mm)」，以以下方式進行了測定。 首先，針對以包含上述熱處理後的加工鈦材當中形成有溝的表面的方式裁切而得的截面，利用EBSD觀察並且測定了再結晶層的厚度。此時，具有較加工鈦材的1/2厚度位置的平均結晶粒徑更細小的結晶粒徑之加工鈦材表層附近的部位定義為「再結晶層」，並將該層的厚度定義為「再結晶層的厚度」來測定。

接下來，將經施行上述塑性變形而形成有溝的加工鈦材插入820℃的爐之後，加熱約240分鐘，並利用連續板條熱軋延機來製造5mm厚的熱軋板後，將其捲取成卷料。接著，對熱軋板施行噴珠，並且更使其通過由硝酸-氫氟酸(nitric-hydrofluoric acid)所構成的連續酸洗產線，而溶削掉每單面約50μm。然後，目視觀察兩個被軋延面，評估產生表面瑕疵的狀況。 於表3列示結果。表3中，「溝角度」意指在與溝延長的方向正交的截面中，溝的內面與加工鈦材的表面所成角度(°)，「硬度差」意指從溝的底部起算3mm的位置的維氏硬度與厚度的1/2位置的維氏硬度之差(ΔHv)。

關於表面瑕疵的評估，在通過連續酸洗產線後的熱軋板的被軋延面中，10mm以上的表面瑕疵的數量為每1m ²超過0.3個時評為不合格(評價D)，0.3個以下則評為合格(評價A~C)。表面瑕疵數量為每1m ²在0.05個以下時評為評價A，超過0.05個且在0.2個以下評為評價B，超過0.2個且在0.3個以下則評為評價C。

[表3]

如表1~3所示，No.1因按壓面的曲率半徑為1.5mm而太小，故溝的內面與加工鈦材的表面所成溝角度變得較陡，而在熱軋延及酸洗後的熱軋板表面頻繁產生粗大表面瑕疵。 No.2因按壓面的曲率半徑為30mm而較大，無法獲得充分的硬度差。其結果，再結晶層的結晶粒徑大，而且對數常態分布的分布幅度廣(標準差σ大)，結晶粒徑不均一(併同參照圖11)。因此，頻繁產生表面瑕疵。 No.3中，按壓面的曲率半徑及壓入量雖適當但間距過大，故再結晶層的結晶粒徑大，而且對數常態分布的分布幅度廣(標準差σ大)，結晶粒徑不均一。因此，頻繁產生表面瑕疵。 No.4中，按壓面的曲率半徑及間距雖適當但壓入量太小，無法獲得充分的硬度差。其結果，再結晶層的結晶粒徑大，而且對數常態分布的分布幅度廣(標準差σ大)，結晶粒徑不均一。因此，頻繁產生表面瑕疵。 另一方面，No.5~27中，至少第一步驟之按壓面的曲率半徑、壓入量及間距中之任一項為適當，加工鈦材的硬度差ΔHV夠大，而且成功將再結晶層的結晶粒徑製成夠小且均一。其結果，在該等例中，熱軋延、酸洗後的熱軋板表面的表面性狀良好。

＜實施例2＞ 利用電子束熔解法(EBR)來鑄造扁胚(鈦胚料)，該扁胚(鈦胚料)具有表4所示化學組成，且為寬1050mm×厚250mm×長5500mm。對所鑄造出的鈦胚料實施了表5所示壓入步驟。在不論哪個例中皆使用了圓棒的按壓體。在第一步驟及第二步驟之各步驟中，重複以下動作而在鈦胚料的表面形成出多個溝：將按壓體壓入鈦胚料的表面後卸載，然後使按壓體移動並在該位置壓入鈦胚料的表面。表5中各用語的意義係與表2相同。

[表4]

[表5]

硬度差ΔHV、晶粒的等效圓平均粒徑、標準差及表面瑕疵的評估係以與＜實施例1＞時同樣的方式進行。於表6列示其結果。

[表6]

No.28~36中，至少第一步驟之按壓面的曲率半徑、壓入量及間距中之任一項為適當，加工鈦材的硬度差ΔHV夠大，而且成功將再結晶層的結晶粒徑製成夠小且均一。其結果，在該等例中，熱軋延、酸洗後的熱軋板表面的表面性狀良好。

1,2,3:加工鈦材(扁胚、中塊料、小塊料) 1a,2a,3a:表面 1b,2b,3b:溝 1b ₁,2b ₁,3b ₁:溝底 1c:壓痕 5:按壓體(圓棒) 51,52,53,54:按壓體 51a,52a,53a,54a:按壓面 10:鈦胚料 10b:表面溝 F:力量 M,S:線 R:曲率半徑 X,Y:距離 d:疊蓋瑕疵 t:厚度 θ:角度

圖1係顯示本發明實施形態之加工鈦材的形狀之例的立體圖。 圖2係用以說明排列於本發明實施形態之加工鈦材上的溝的形狀的立體圖。 圖3係顯示與本發明實施形態之加工鈦材的溝延長的方向正交之截面的示意圖。 圖4係顯示本發明實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的按壓體的示意圖。(a)顯示立體圖，(b)顯示與按壓體的軸方向正交的截面之壓入狀況的示意圖。 圖5係顯示本發明其他實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的按壓體的示意圖。(a)顯示立體圖，(b)顯示與按壓體的軸方向正交的截面之壓入狀況的示意圖。 圖6係顯示本發明其他實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的按壓體的示意圖。(a)顯示立體圖，(b)顯示與按壓體的軸方向正交的截面之壓入狀況的示意圖。 圖7係顯示本發明其他實施形態之加工鈦材之製造方法中使用的按壓體的立體圖。 圖8係說明本發明實施形態之加工鈦材之製造方法的圖，(a)係俯視示意圖，(b)係顯示與按壓體的軸方向正交的截面的示意圖。 圖9係說明本發明實施形態之加工鈦材之製造方法的圖，(a)係俯視示意圖，(b)係顯示與按壓體的軸方向正交的截面的示意圖。 圖10係顯示藉由本發明實施形態之加工鈦材之製造方法獲得的加工鈦材的溝的俯視示意圖。 圖11係顯示實施例之No.2、18及16之再結晶層的結晶粒徑的對數常態分布的圖。

10:鈦胚料 51:按壓體 51a:按壓面 R:曲率半徑 X,Y:距離

Claims (9)

1. 一種加工鈦材之製造方法，係於鈦胚料的表面形成多個第一溝；該加工鈦材之製造方法具備第一步驟，該步驟係將具有沿預定方向延長的圓弧狀第一按壓面之第一按壓體壓入前述鈦胚料的表面；在與前述第一按壓面延長的方向正交之第一截面中，前述第一按壓面的曲率半徑為2.5mm以上且在17.5mm以下；並且前述第一步驟滿足下述(1)式及(2)式：0.5≦X₁≦R₁×(1-cos θ₁) (1) 1.0≦Y₁≦(-0.16R₁ ²+4.4R₁)×(0.25X₁+0.037) (2)惟，上述式中，θ₁為50°；R₁係前述第一截面中前述第一按壓面的曲率半徑(mm)；X₁係前述第一按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)；Y₁係前述第一按壓面在與前述第一按壓面延長的方向及前述第一按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。
2. 如請求項1之加工鈦材之製造方法，其中前述第一步驟係重複以下動作：將前述第一按壓體壓入前述鈦胚料的表面，然後以使前述第一按壓面的壓入位置滿足前述(2)式之方式移動前述第一按壓體並壓入。
3. 如請求項1或2之加工鈦材之製造方法，係在形成有前述多個第一溝的前述鈦胚料的表面形成多個第二溝，前述多個第二溝係沿與前述第一溝延長的方向不同的方向延長；該加工鈦材之製造方法具備第二步驟，該步驟係將具有沿預定方向延長的圓弧狀第二按壓面之第二按壓體壓入形成有前述多個第一溝的前述鈦胚料的表 面；與前述第二按壓面延長的方向正交之第二截面中，前述第二按壓面的曲率半徑為2.5mm以上且在17.5mm以下；並且前述第二步驟滿足下述(3)式及(4)式：0.5≦X₂≦R₂×(1-cos θ₂) (3) 1.0≦Y₂≦50.0 (4)惟，上述式中，θ₂為50°；R₂係前述第二截面中前述第二按壓面的曲率半徑(mm)；X₂係前述第二按壓面對前述鈦胚料之壓入量(mm)；Y₂係前述第二按壓面在與前述第二按壓面延長的方向及前述第二按壓體的壓入方向兩者正交的方向上，相鄰的壓入位置間的距離(mm)。
4. 如請求項3之加工鈦材之製造方法，其中前述第二步驟係重複以下動作：將前述第二按壓體壓入前述鈦胚料的表面，然後以使前述第二按壓面的壓入位置滿足前述(4)式之方式移動前述第二按壓體並壓入。
5. 如請求項3之加工鈦材之製造方法，其中前述第一溝延長的方向與前述第二溝延長的方向所構成的角度大於0°且在90°以下。
6. 如請求項3之加工鈦材之製造方法，其中前述第一按壓體及前述第二按壓體為相同或不同。
7. 如請求項3之加工鈦材之製造方法，其在前述鈦胚料的表面溫度為0℃以上且在500℃以下的溫度下進行前述第一步驟及/或第二步驟。
8. 一種加工鈦材，係利用如請求項1至7中任一項之製造方法製出；並且在前述加工鈦材的厚度方向上，從前述溝的溝底起算深度3mm的位置的維 氏硬度與前述厚度的1/2位置的維氏硬度之差ΔHV在20以上。
9. 如請求項8之加工鈦材，其中在800℃下施行了4小時的熱處理後，在前述加工鈦材的厚度方向上，在從前述溝的溝底至深度3.0mm的範圍形成等效圓平均粒徑為1.00mm以下的晶粒，並且前述晶粒的等效圓粒徑的對數轉換值之標準差成為1.00以下。

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