JPH0196360A - 冷間加工用チタン合金材の製造方法 - Google Patents
冷間加工用チタン合金材の製造方法Info
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- JPH0196360A JPH0196360A JP25068387A JP25068387A JPH0196360A JP H0196360 A JPH0196360 A JP H0196360A JP 25068387 A JP25068387 A JP 25068387A JP 25068387 A JP25068387 A JP 25068387A JP H0196360 A JPH0196360 A JP H0196360A
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- Japan
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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。
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〉
この発明は、例えば形状が複雑な航空機用部品のプレス
成形素材等として好適な、優れた冷間成形性を有する微
細β結晶粒のＴｉ−１５Ｖ −３Ａｆｆｉ −３Ｓｎ−
３Ｃｒ合金材を安定製造する方法に関するものである。
成形素材等として好適な、優れた冷間成形性を有する微
細β結晶粒のＴｉ−１５Ｖ −３Ａｆｆｉ −３Ｓｎ−
３Ｃｒ合金材を安定製造する方法に関するものである。
く背景技術〉
β型チタン合金として知られるＴｉ−１５Ｖ −３Ａｆ
ｆｉ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金は、主として冷間加工用チタ
ン合金として開発された材料であるが、この種のβ型チ
タン合金に採用される一般的な処理方法ではβ結晶粒が
容易に微細化せず、平均粒径が４０−以下の微細粒組織
を得ることは困難であった。
ｆｉ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金は、主として冷間加工用チタ
ン合金として開発された材料であるが、この種のβ型チ
タン合金に採用される一般的な処理方法ではβ結晶粒が
容易に微細化せず、平均粒径が４０−以下の微細粒組織
を得ることは困難であった。
１１１チ、冷間加工ニ供されるＴｉ−１５Ｖ ３Ａｊ
！ ３Ｓｎ−３Ｃｒ合金は、従来、β単相として加工
性を向上させるために「β変態点以上の７８０〜８５０
℃に３〜６０分間加熱保持した後空冷以上の冷却速度で
常温まで冷却する」と言う溶体化処理が施されていた。
！ ３Ｓｎ−３Ｃｒ合金は、従来、β単相として加工
性を向上させるために「β変態点以上の７８０〜８５０
℃に３〜６０分間加熱保持した後空冷以上の冷却速度で
常温まで冷却する」と言う溶体化処理が施されていた。
ところが、このような溶体化処理材ではβ結晶粒の粗い
ことに起因して延性がそれほど十分ではなく、プレス加
工時に良質の加工肌が得られないと言う問題があった。
ことに起因して延性がそれほど十分ではなく、プレス加
工時に良質の加工肌が得られないと言う問題があった。
つまり、Ｔｉ−１５Ｖ ３Ａｌ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金
はβ粒径が容易に微細化しないことが大きな問題であり
、粗粒βでは低い伸び値しか得ることができなかったの
である。
はβ粒径が容易に微細化しないことが大きな問題であり
、粗粒βでは低い伸び値しか得ることができなかったの
である。
そこで、プレス加工等に好ましい微細な結晶粒を持つＴ
ｉ−１５Ｖ−３八１−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金の冷間成形用
素材を得ることを目的としたところの、「溶体化処理を
従来よりも高い温度域（８３０℃超〜１１５０℃）で実
施し、更に高加工度（５０％以上）の冷間加工を施すβ
結晶粒の調整方法」が提案された（特開昭６２〜１５１
５５１号）。
ｉ−１５Ｖ−３八１−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金の冷間成形用
素材を得ることを目的としたところの、「溶体化処理を
従来よりも高い温度域（８３０℃超〜１１５０℃）で実
施し、更に高加工度（５０％以上）の冷間加工を施すβ
結晶粒の調整方法」が提案された（特開昭６２〜１５１
５５１号）。
しかしながら、上記方法によっても、得られるβ粒径は
最小２０即程度のものでしかなく、十分に満足できる冷
間加工性を示すものとは言えなかった。
最小２０即程度のものでしかなく、十分に満足できる冷
間加工性を示すものとは言えなかった。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明者等は、上述のような観点から、より微細なβ結
晶粒組織を有し、−段と優れた延性を示すＴｉ−１５Ｖ
−３Ｍ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合金冷間加工用素材の安
定・確実な製造手段を見出すべく研究を行ったが、その
過程で、ｒＴｉ−１５Ｖ −３ＡＪ！ −３Ｓｎ −３
Ｃｒ合金をβ変態点以上の温度で溶体化処理し、次いで
３００〜６００℃で時効を施すとα相が析出し硬化する
ことは良く知られており、材料の強化手段として実用さ
れている技術であるが、この際の時効処理が高温・長時
間（５５０℃以上で、かつ１０時間以上）に亘ると、析
出したα相の成長によって“過時効”状態になる」こと
を見出した。そこで、この事実を基に、上記合金が“過
時効”になると材料の軟化が生じ、更なる冷間加工が可
能となるのではないかと考えたのである。
晶粒組織を有し、−段と優れた延性を示すＴｉ−１５Ｖ
−３Ｍ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合金冷間加工用素材の安
定・確実な製造手段を見出すべく研究を行ったが、その
過程で、ｒＴｉ−１５Ｖ −３ＡＪ！ −３Ｓｎ −３
Ｃｒ合金をβ変態点以上の温度で溶体化処理し、次いで
３００〜６００℃で時効を施すとα相が析出し硬化する
ことは良く知られており、材料の強化手段として実用さ
れている技術であるが、この際の時効処理が高温・長時
間（５５０℃以上で、かつ１０時間以上）に亘ると、析
出したα相の成長によって“過時効”状態になる」こと
を見出した。そこで、この事実を基に、上記合金が“過
時効”になると材料の軟化が生じ、更なる冷間加工が可
能となるのではないかと考えたのである。
このようなことから、本発明者等は、所期目標を達成す
べ（上記Ｔｉ−１５Ｖ −３ＡＲ−３Ｓｎ −３Ｃｒ合
金過時効材について種々の観点から検討を加えたところ
、 （ａ） Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｆ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金
は、過時効された状態では更に１５％以上の断面減少率
となる冷間加工が可能である。
べ（上記Ｔｉ−１５Ｖ −３ＡＲ−３Ｓｎ −３Ｃｒ合
金過時効材について種々の観点から検討を加えたところ
、 （ａ） Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｆ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金
は、過時効された状態では更に１５％以上の断面減少率
となる冷間加工が可能である。
ｆｂ） このため、過時効によって成長したα相に十
分な加工歪を与えることができるが、このように過時効
により成長したα相に加工歪を与え、その後更にβ変態
点以上の温度で溶体化処理を行うと、従来法では得られ
なかった極めて微細な結晶粒のβ相が再結晶によって形
成される。
分な加工歪を与えることができるが、このように過時効
により成長したα相に加工歪を与え、その後更にβ変態
点以上の温度で溶体化処理を行うと、従来法では得られ
なかった極めて微細な結晶粒のβ相が再結晶によって形
成される。
との知見を得るに至ったのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、
ｒＴｉ−１５Ｖ −３Ａｌ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合金を
β変態点以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから
冷却速度：０．５℃ノ秒以上で冷却しく溶体化処理）、
次いで５５０〜６５０℃の温度域で１０時間以上の時効
処理を施した後、断面減少率が１５％以上となる冷間加
工を行い、更にβ変態点以上の温度に３分〜２時間加熱
・保持してから冷却速度：０．５℃７秒以上で冷却する
（溶体化処理）ことにより、微細なβ結晶粒を持つ延性
に優れたチタン合金冷間加工用素材を安定して製造し得
るようにした点」に特徴を有するものである。
β変態点以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから
冷却速度：０．５℃ノ秒以上で冷却しく溶体化処理）、
次いで５５０〜６５０℃の温度域で１０時間以上の時効
処理を施した後、断面減少率が１５％以上となる冷間加
工を行い、更にβ変態点以上の温度に３分〜２時間加熱
・保持してから冷却速度：０．５℃７秒以上で冷却する
（溶体化処理）ことにより、微細なβ結晶粒を持つ延性
に優れたチタン合金冷間加工用素材を安定して製造し得
るようにした点」に特徴を有するものである。
ここで、Ｔｉ−１５Ｖ−３八１−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金と
は、周知の如く、 ７２１４〜１６％（以降、成分割合を表わす％は重量％
とする）。
は、周知の如く、 ７２１４〜１６％（以降、成分割合を表わす％は重量％
とする）。
ＡＪ ： ２．５〜３．５％、 Ｓｎ ： ２．５
〜３．５％。
〜３．５％。
Ｃｒ ： ２．５〜３．５％
を含むと共に、残部がＴｉ及び不可避的不純物からなる
チタン合金（β変態点ニア３０〜７５０℃程度）を意味
するものであることは言うまでもない。
チタン合金（β変態点ニア３０〜７５０℃程度）を意味
するものであることは言うまでもない。
そして、本発明の方法において、冷間加工用素材の製造
条件を前記の如くに限定した理由は次の通りである。
条件を前記の如くに限定した理由は次の通りである。
ａ）第１回目の溶体化処理条件
Ｔｉ−１５Ｖ −３ＡＮ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合今に、
まずβ変態点以上の温度で溶体化処理を施すのは、引き
続き行う過時効処理により１５％以上の冷間加工が可能
な過時効α相を析出させるためであるが、このときの加
熱温度がβ変態点よりも低いと母相β相の再結晶が起こ
らないので前記１５％以上の冷間加工を可能とすること
ができない。そして、この際の保持時間が３分未満では
β相の再結晶が完了せず、一方、２時間を超える保持時
間とすると再結晶βが粒成長するので、何れの場合でも
前記１５％以上の冷間加工を可能とすることができなく
なる。また、β変態点以上の温度がらの冷却速度が０．
５℃／秒よりも遅いと冷却途中でα相が析出することと
なり、やはり前記１５％以上の冷間加工を可能とするこ
とができない。
まずβ変態点以上の温度で溶体化処理を施すのは、引き
続き行う過時効処理により１５％以上の冷間加工が可能
な過時効α相を析出させるためであるが、このときの加
熱温度がβ変態点よりも低いと母相β相の再結晶が起こ
らないので前記１５％以上の冷間加工を可能とすること
ができない。そして、この際の保持時間が３分未満では
β相の再結晶が完了せず、一方、２時間を超える保持時
間とすると再結晶βが粒成長するので、何れの場合でも
前記１５％以上の冷間加工を可能とすることができなく
なる。また、β変態点以上の温度がらの冷却速度が０．
５℃／秒よりも遅いと冷却途中でα相が析出することと
なり、やはり前記１５％以上の冷間加工を可能とするこ
とができない。
従って、第１回目の溶体化処理条件は、β変態点以上の
温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速度＝０．
５℃／秒以上で冷却することと定めた。
温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速度＝０．
５℃／秒以上で冷却することと定めた。
ｂ）時効処理条件
本発明の方法は時効処理により過時効状態の粗粒αを析
出させる点に大きな特徴を有しているが、時効温度が５
５０℃未満では、析出するα相が微細となって高強度化
をもたらすので前記１５％以上の冷間加工が可能となら
ず、一方、６５０℃を超える温度で時効すると析出する
α相が少なくなって所期の目的を達することができなく
なる。また、時効時間が１０時間未満では析出したα相
が成長しないので、やはり前記１５％以上の冷間加工を
可能とすることができない。
出させる点に大きな特徴を有しているが、時効温度が５
５０℃未満では、析出するα相が微細となって高強度化
をもたらすので前記１５％以上の冷間加工が可能となら
ず、一方、６５０℃を超える温度で時効すると析出する
α相が少なくなって所期の目的を達することができなく
なる。また、時効時間が１０時間未満では析出したα相
が成長しないので、やはり前記１５％以上の冷間加工を
可能とすることができない。
従って、時効処理は、５５０〜６５０℃に１０時間以上
保持することと定めた。
保持することと定めた。
Ｃ）冷間加工条件
時効後に実施する冷間加工の断面減少率（加工率）が１
５％未満であると、その後に再度の溶体化処理を施して
も目的とする微細な結晶粒の再結晶βが得られない。従
って、上記冷間加工は断面減少率：１５％以上の条件で
実施することと定めた。
５％未満であると、その後に再度の溶体化処理を施して
も目的とする微細な結晶粒の再結晶βが得られない。従
って、上記冷間加工は断面減少率：１５％以上の条件で
実施することと定めた。
ｄ）第２回目の溶体化処理条件
本発明の方法では、過時効によって成長したα相に加工
歪を与える冷間加工を終えた後、再度β変態点以上の温
度で溶体化処理を施して微細結晶粒径の再結晶βを得る
が、このときの加熱温度がβ変態点の温度よりも低いと
再結晶が起こらず、また加熱・保持時間が３分未満であ
ってもβ相の再結晶を完了することができない。一方、
加熱・保持時間が２時間を超えると、再結晶β粒が成長
を起こすので目的とする微細なβ粒が得られないことと
なる。更に、加熱・保持後のβ変態点以上からの冷却速
度が０．５℃／秒よりも遅いと、やはり目的とする微細
なβ粒を得ることができない。
歪を与える冷間加工を終えた後、再度β変態点以上の温
度で溶体化処理を施して微細結晶粒径の再結晶βを得る
が、このときの加熱温度がβ変態点の温度よりも低いと
再結晶が起こらず、また加熱・保持時間が３分未満であ
ってもβ相の再結晶を完了することができない。一方、
加熱・保持時間が２時間を超えると、再結晶β粒が成長
を起こすので目的とする微細なβ粒が得られないことと
なる。更に、加熱・保持後のβ変態点以上からの冷却速
度が０．５℃／秒よりも遅いと、やはり目的とする微細
なβ粒を得ることができない。
従って、冷間加工後に行う溶体化処理の条件も、β変態
点以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速
度＝０．５℃／秒以上で冷却することと定めた。
点以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速
度＝０．５℃／秒以上で冷却することと定めた。
続いて、この発明を実施例により比較例と対比しながら
具体的に説明する。
具体的に説明する。
〈実施例〉
まず、第１表に示す如き化学成分組成に構成されたＴｉ
−１５Ｖ −３Ａｊ！ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合金の冷間
圧延材を用い、その最終冷間圧延の前に第２表に示す如
き条件の溶体化処理（第１回目の溶体化処理）と時効処
理とを施した。
−１５Ｖ −３Ａｊ！ −３Ｓｎ −３Ｃｒ合金の冷間
圧延材を用い、その最終冷間圧延の前に第２表に示す如
き条件の溶体化処理（第１回目の溶体化処理）と時効処
理とを施した。
次いで、時効処理後の冷間圧延材に最終の冷間圧延を施
し、その後第２回目の溶体化処理を行った。なお、ここ
での冷間圧延の圧延率（断面減少率）及び溶体化処理条
件は第２表に示す通りであった。
し、その後第２回目の溶体化処理を行った。なお、ここ
での冷間圧延の圧延率（断面減少率）及び溶体化処理条
件は第２表に示す通りであった。
次に、このようにして製造されたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｊ
！−３Ｓｎ−３Ｃｒ合合板について平均β粒径を調査す
ると共に、室温での機械的性質を測定したが、これらの
結果を第２表に併せて示す。
！−３Ｓｎ−３Ｃｒ合合板について平均β粒径を調査す
ると共に、室温での機械的性質を測定したが、これらの
結果を第２表に併せて示す。
第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造されたＴｉ−１５Ｖ−３ＡＩｌ
−３Ｓｎ −３Ｃｒ合合板は何れも非常に微細なβ粒組
織となっており、伸び値も高くて優れた冷間成形性を有
しているのに対して、製造条件が本発明で規定する条件
から外れている比較例や従来例によるものでは微細β粒
組織が達成できず、伸び値も不十分であることが分かる
。
規定する条件通りに製造されたＴｉ−１５Ｖ−３ＡＩｌ
−３Ｓｎ −３Ｃｒ合合板は何れも非常に微細なβ粒組
織となっており、伸び値も高くて優れた冷間成形性を有
しているのに対して、製造条件が本発明で規定する条件
から外れている比較例や従来例によるものでは微細β粒
組織が達成できず、伸び値も不十分であることが分かる
。
〈効果の総括〉
以上に説明した如く、この発明によれば、極めて微細な
β粒組織を有していて優れた冷開成形性を示すＴｉ −
１５Ｖ ３八Ｊ！ ３Ｓｎ−３Ｃｒ合金材を安定し
て製造することができ、複雑な形状を要求される航空機
用部品等の製造に際しても高歩留の加工手段でもって寸
法精度良く対処することが可能となるなど、産業上極め
て有用な効果がもたらされるのである。
β粒組織を有していて優れた冷開成形性を示すＴｉ −
１５Ｖ ３八Ｊ！ ３Ｓｎ−３Ｃｒ合金材を安定し
て製造することができ、複雑な形状を要求される航空機
用部品等の製造に際しても高歩留の加工手段でもって寸
法精度良く対処することが可能となるなど、産業上極め
て有用な効果がもたらされるのである。
Claims (1)
- Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金をβ変態点
以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速度
：０．５℃／秒以上で冷却し、次いで５５０〜６５０℃
の温度域で１０時間以上の時効処理を施した後、断面減
少率が１５％以上となる冷間加工を行い、更にβ変態点
以上の温度に３分〜２時間加熱・保持してから冷却速度
：０．５℃／秒で冷却することを特徴とする、冷間加工
用Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｓｎ−３Ｃｒ合金材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25068387A JPH0196360A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 冷間加工用チタン合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25068387A JPH0196360A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 冷間加工用チタン合金材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196360A true JPH0196360A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17211493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25068387A Pending JPH0196360A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 冷間加工用チタン合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196360A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101906602A (zh) * | 2010-09-10 | 2010-12-08 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种亚稳定β型钛合金板材加工方法 |
| CN108788641A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 西北有色金属研究院 | 一种冷成型钛合金防弹头盔的制备方法 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25068387A patent/JPH0196360A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101906602A (zh) * | 2010-09-10 | 2010-12-08 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种亚稳定β型钛合金板材加工方法 |
| CN108788641A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 西北有色金属研究院 | 一种冷成型钛合金防弹头盔的制备方法 |
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