JPH02217452A - Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法 - Google Patents
Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法Info
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- JPH02217452A JPH02217452A JP3908089A JP3908089A JPH02217452A JP H02217452 A JPH02217452 A JP H02217452A JP 3908089 A JP3908089 A JP 3908089A JP 3908089 A JP3908089 A JP 3908089A JP H02217452 A JPH02217452 A JP H02217452A
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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］
本発明は、β母相中にα相が混合し、α＋β型チタン合
金とβ型チタン合金との中間的な組織構造を有するＮｅ
ａｒβ型チタン型金２フに関する。
金とβ型チタン合金との中間的な組織構造を有するＮｅ
ａｒβ型チタン型金２フに関する。
近年、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌに代表されるＮｅ
ａｒβ型チタン型金２フ 造用材料として注目を集めている。この合金は、Ｔｉ−
６Ａｆ−４Ｖに代表されるα＋β型チタン合金よりも高
強度かつ高靭性であり、更にβ型チタン合金より合金成
分が少なく、熱間変形抵抗が小さいため、恒ｍ鍛造性に
も優れており、そのために、航空機の機体構造用材料の
分野ではＴｉ −６Ａｌ−４Ｖに代わる材料として期待
されているのである。
ａｒβ型チタン型金２フ 造用材料として注目を集めている。この合金は、Ｔｉ−
６Ａｆ−４Ｖに代表されるα＋β型チタン合金よりも高
強度かつ高靭性であり、更にβ型チタン合金より合金成
分が少なく、熱間変形抵抗が小さいため、恒ｍ鍛造性に
も優れており、そのために、航空機の機体構造用材料の
分野ではＴｉ −６Ａｌ−４Ｖに代わる材料として期待
されているのである。
このようなＮｅａｒβ型チタン型金２フ１３Ｖ−１ １
Ｃｒ−３Ａ１等の工業用β型チタン合金と同様、溶体化
処理後の急冷により準安定β相を残留させ、このβ母相
中に低温時効により細粒のα相を析出させることで強靭
化できる。
Ｃｒ−３Ａ１等の工業用β型チタン合金と同様、溶体化
処理後の急冷により準安定β相を残留させ、このβ母相
中に低温時効により細粒のα相を析出させることで強靭
化できる。
従来のＮｅａｒβ型チタン型金２フ
方法は、β型チタン合金に対する強靭化方法に準じた形
で行われており、β型チタン合金に対する強靭化方法と
しては、β変態点直下での溶体処理後の急冷と２段の低
温時効処理との組合せが「金属チタンとの応用」日刊工
業新聞社（１９８３）に開示され、また、ＡＭＳ規格４
９８３にはβ変態点−１５〜４０℃の温度で３０分以上
保持した後、炉冷または空冷により室温まで冷却し、そ
の後さらに同様の加熱保持後に水冷により室温まで冷却
する２段溶体化方法が開示されている。
で行われており、β型チタン合金に対する強靭化方法と
しては、β変態点直下での溶体処理後の急冷と２段の低
温時効処理との組合せが「金属チタンとの応用」日刊工
業新聞社（１９８３）に開示され、また、ＡＭＳ規格４
９８３にはβ変態点−１５〜４０℃の温度で３０分以上
保持した後、炉冷または空冷により室温まで冷却し、そ
の後さらに同様の加熱保持後に水冷により室温まで冷却
する２段溶体化方法が開示されている。
このような従来からのβ型チタン合金に対する強靭化方
法を上記Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌに対して行った
場合、実用上の引張強さは１３０ｋｇ ｆ ／閣３程度
に制限されてしまう、これは、上記強靭化方法により引
張強さが１４０ ｋｇ ｆ ７ｍ”を超えるような極め
て高強度化された状態゛になると、靭性が著しく低下し
て破壊靭性値（Ｋ ＋ ｃ値）が１００ ｋｇ ｆ ／
ｍ””以下になり、靭性面から引張強さが１３０ ｋ
ｇ ｆ ７ｍ”程度に抑えられるからである。
法を上記Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌに対して行った
場合、実用上の引張強さは１３０ｋｇ ｆ ／閣３程度
に制限されてしまう、これは、上記強靭化方法により引
張強さが１４０ ｋｇ ｆ ７ｍ”を超えるような極め
て高強度化された状態゛になると、靭性が著しく低下し
て破壊靭性値（Ｋ ＋ ｃ値）が１００ ｋｇ ｆ ／
ｍ””以下になり、靭性面から引張強さが１３０ ｋ
ｇ ｆ ７ｍ”程度に抑えられるからである。
本発明は、斯かる状況に鑑みなされたもので、Ｎｅａｒ
β型チタン合金の優れた特性、とりわけ１４０ｋｇｆ
／ａｍ”を超えるような超高強度レベルにおいても、航
空機の機体用構造材料として十分その機能が果たせ得る
ような優れた破壊靭性値（Ｋ ｒ ｃ値）が確保できる
Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法を提供することを
目的とする。
β型チタン合金の優れた特性、とりわけ１４０ｋｇｆ
／ａｍ”を超えるような超高強度レベルにおいても、航
空機の機体用構造材料として十分その機能が果たせ得る
ような優れた破壊靭性値（Ｋ ｒ ｃ値）が確保できる
Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法を提供することを
目的とする。
（課題を解決するための手段）
代表的なＮｅａｒβ型チタン合金であるＴｉ１０Ｖ−２
Ｆｅ−３Ａｊ！に溶体化処理と低温時効処理との組合せ
からなる強靭化を行った場合、その挙動は基本的にはβ
型チタン合金と同じであり、溶体処理後の急冷により残
留した準安定β相からなる母相中に、低温時効で細粒の
α相が析出し、このα相が微細で均一に析出するほど強
度が高くなる。しかし、強度が高（なりすぎると前述し
たとおり靭性が急激に低下する。
Ｆｅ−３Ａｊ！に溶体化処理と低温時効処理との組合せ
からなる強靭化を行った場合、その挙動は基本的にはβ
型チタン合金と同じであり、溶体処理後の急冷により残
留した準安定β相からなる母相中に、低温時効で細粒の
α相が析出し、このα相が微細で均一に析出するほど強
度が高くなる。しかし、強度が高（なりすぎると前述し
たとおり靭性が急激に低下する。
本発明者らは、強度確保上微細α相の均一析出は必須で
あるとの前促にたち、この＠細α相の析出に制限を加え
ることなく、靭性が改善できる方法について鋭意研究を
続けた結果、低温時効処理前の溶体化処理でサイズの異
なる２種類の比較的粗粒のα相をβ母相中に析出させて
おくのが有効なことを知見した。
あるとの前促にたち、この＠細α相の析出に制限を加え
ることなく、靭性が改善できる方法について鋭意研究を
続けた結果、低温時効処理前の溶体化処理でサイズの異
なる２種類の比較的粗粒のα相をβ母相中に析出させて
おくのが有効なことを知見した。
本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、Ｎｅａ
ｒβ型チタン合金をβ変態点未満、（β変態点−１５℃
）以上の温度に０．５時間以上、４時間以下保持した後
、０．５℃／秒以上の速度で室温まで冷却し、その後さ
らに（β変態点−２０℃）以下、（β変態点−１００℃
）以上の温度に０．５、・時間以上、４時間以下保持し
た後、５”０７秒以上の速度で室温まで冷却し、その後
、低温時効を行うことを特徴とするＮｅａｒβ型チタン
合金の強靭化方法を要旨とする。
ｒβ型チタン合金をβ変態点未満、（β変態点−１５℃
）以上の温度に０．５時間以上、４時間以下保持した後
、０．５℃／秒以上の速度で室温まで冷却し、その後さ
らに（β変態点−２０℃）以下、（β変態点−１００℃
）以上の温度に０．５、・時間以上、４時間以下保持し
た後、５”０７秒以上の速度で室温まで冷却し、その後
、低温時効を行うことを特徴とするＮｅａｒβ型チタン
合金の強靭化方法を要旨とする。
本発明の強靭化方法によると、１段目の溶体化処理で約
１００μｍオーダの第１の比較的粗粒のα相がβ母相中
に析出し、２段目の溶体化処理で約１０μｍオーダの第
２の比較的粗粒のα相がβ母相中に析出する。その結果
、低温時効処理後は、これらのサイズの異なる２種類の
比較的粗粒のα相と、低温時効処理で析出した１μｍオ
ーダの細粒α相とが共存した＆１ｌｖａ構造となり、後
者の細粒α相で十分な強度が保証されるとともに、前者
の２種類の比較的粗粒のα相によりＬ ４０ ｋｇｆ／
ｃｍ”を超える超高強度レベルにおいても高い靭性が確
保される。
１００μｍオーダの第１の比較的粗粒のα相がβ母相中
に析出し、２段目の溶体化処理で約１０μｍオーダの第
２の比較的粗粒のα相がβ母相中に析出する。その結果
、低温時効処理後は、これらのサイズの異なる２種類の
比較的粗粒のα相と、低温時効処理で析出した１μｍオ
ーダの細粒α相とが共存した＆１ｌｖａ構造となり、後
者の細粒α相で十分な強度が保証されるとともに、前者
の２種類の比較的粗粒のα相によりＬ ４０ ｋｇｆ／
ｃｍ”を超える超高強度レベルにおいても高い靭性が確
保される。
サイズの異なる２種類の比較的粗粒のα相で靭性が改善
されるメカニズムは明らかでないが、本発明者らが得た
実験データは、いずれもこの事実を裏づけるものである
。
されるメカニズムは明らかでないが、本発明者らが得た
実験データは、いずれもこの事実を裏づけるものである
。
以下に本発明の強靭化方法における数値限定理由を説明
する。
する。
１段目の溶体化処理では、約１００μｍオーダの第１の
比較的粗粒のα相をβ母相中に析出させる。この処理で
の加熱温度がβ変態点以上では、α相そのものの析出が
不可能になり、（β変態点−１５℃）未満では、所定粒
度の粗粒α相が析出せず、いずれの場合も低温時効後の
靭性が不足する。したがって、加熱温度はβ変態点未満
、（β変態点−１５℃）以上とした。
比較的粗粒のα相をβ母相中に析出させる。この処理で
の加熱温度がβ変態点以上では、α相そのものの析出が
不可能になり、（β変態点−１５℃）未満では、所定粒
度の粗粒α相が析出せず、いずれの場合も低温時効後の
靭性が不足する。したがって、加熱温度はβ変態点未満
、（β変態点−１５℃）以上とした。
加熱保持時間については、０．５時間未満ではα相が十
分に析出せず、４時間超では析出したα相が成長し、所
定粒度の粗粒α相が得られないので、０．５〜４時間と
した。
分に析出せず、４時間超では析出したα相が成長し、所
定粒度の粗粒α相が得られないので、０．５〜４時間と
した。
加熱保持後の冷却は、０，５℃／秒以上の速度で行うが
、これは、０．５℃／秒未満では、析出したα相の成長
が起こるためである。冷却速度が０．５℃／秒以上であ
れば、析出したα相の成長が抑えられるので、その上限
は規定しない。
、これは、０．５℃／秒未満では、析出したα相の成長
が起こるためである。冷却速度が０．５℃／秒以上であ
れば、析出したα相の成長が抑えられるので、その上限
は規定しない。
２段目の溶体化処理では、約１０μｍオーダの第２の比
較的粗粒のα相をβ相中に析出させる。
較的粗粒のα相をβ相中に析出させる。
この処理での加熱温度が（β変態点−２０℃）を超える
と、析出するα相が粗粒すぎ、（β変態点１００℃）以
下では、逆に析出するα相が細粒すぎ、いずれの場合も
低温時効処理後の靭性が不足する。したがって、加熱温
度は（β変態点−２０℃）以下、（β変態点−１００℃
）以上とした。
と、析出するα相が粗粒すぎ、（β変態点１００℃）以
下では、逆に析出するα相が細粒すぎ、いずれの場合も
低温時効処理後の靭性が不足する。したがって、加熱温
度は（β変態点−２０℃）以下、（β変態点−１００℃
）以上とした。
加熱保持時間および加熱保持後の冷却速度は、１段目の
溶体化処理と同じ理由から、加熱保持時間については０
．５〜４時間、冷却速度については０．５℃／秒とした
。
溶体化処理と同じ理由から、加熱保持時間については０
．５〜４時間、冷却速度については０．５℃／秒とした
。
なお、溶体化処理後の低温時効処理は、強度確保のため
にβ母相中に約１μｍオーダ細粒のα相を析出させるも
ので、必要とする強度に応じ、溶体化処理で得た２ＮＨ
４の比較的粗粒のα相が消失しない温度域で適宜行なう
。
にβ母相中に約１μｍオーダ細粒のα相を析出させるも
ので、必要とする強度に応じ、溶体化処理で得た２ＮＨ
４の比較的粗粒のα相が消失しない温度域で適宜行なう
。
次に、本発明の効果を実施例に基づいて説明する。
真空アーク溶解により第１表に示す組成のＴｉ−ｌ０Ｖ
−２Ｆｅ−３Ａｌからなる直径３００謳のインゴットを
溶製し、このインゴットをβ鍛造およびα十β鍛造によ
り幅８０Ｍ、厚み４０ｍｍの厚板とした。このチタン合
金のβ変態点は７８５゛Ｃである。
−２Ｆｅ−３Ａｌからなる直径３００謳のインゴットを
溶製し、このインゴットをβ鍛造およびα十β鍛造によ
り幅８０Ｍ、厚み４０ｍｍの厚板とした。このチタン合
金のβ変態点は７８５゛Ｃである。
製造された厚板を種々の条件で強靭化処理した後、各厚
板に対してＡＭ３４９８３に規定される引張試験および
破壊靭性試験を行った。結果を処理条件とともに第２表
に示す。
板に対してＡＭ３４９８３に規定される引張試験および
破壊靭性試験を行った。結果を処理条件とともに第２表
に示す。
律１〜３は本発明の強靭化方法で処理した場合の結果を
示しており、いずれの場合もｉ 、ｉ ０ｋｇｆ／ｍ”
を超える引張強サト、１３０ ｋｇ ｆ ／１ｍ””以
上の破壊靭性値（Ｋ＋ｃ値）が確保されている。
示しており、いずれの場合もｉ 、ｉ ０ｋｇｆ／ｍ”
を超える引張強サト、１３０ ｋｇ ｆ ／１ｍ””以
上の破壊靭性値（Ｋ＋ｃ値）が確保されている。
これに対し、隘４はＡＭＳ規格４９８３に示された２段
溶体化処理の後に低温時効処理を行った場合であり、低
温時効処理によって引張強さは１４０ｋｇｆ／履１に達
しているが、破壊靭性値は１００ ｋｇ ｒ ／ｖａｎ
”” Ｌか過ぎない、Ｎｌ１７もβ型チタン合金に対し
て一般に行われている強靭化処理であるが、引張強さが
１４５ｋｇｆ／謹１では破壊靭性値は８０ ｋｇ ｆ
／ｗｍ””にしか過ぎない。また階５および律６は本発
明の強靭化方法に類似するものの、その条件が外れた場
合であり、引張強さが１４０ ｋｇ ｆ ／１ｍ”を超
える超高強度レベルでは、十分な破壊靭性値は確保され
ない、なお、阻６で引張強さが十分でないのは、溶体化
処理温度での保持時間が長く、β相の結晶粒が粗大化し
たことによる。
溶体化処理の後に低温時効処理を行った場合であり、低
温時効処理によって引張強さは１４０ｋｇｆ／履１に達
しているが、破壊靭性値は１００ ｋｇ ｒ ／ｖａｎ
”” Ｌか過ぎない、Ｎｌ１７もβ型チタン合金に対し
て一般に行われている強靭化処理であるが、引張強さが
１４５ｋｇｆ／謹１では破壊靭性値は８０ ｋｇ ｆ
／ｗｍ””にしか過ぎない。また階５および律６は本発
明の強靭化方法に類似するものの、その条件が外れた場
合であり、引張強さが１４０ ｋｇ ｆ ／１ｍ”を超
える超高強度レベルでは、十分な破壊靭性値は確保され
ない、なお、阻６で引張強さが十分でないのは、溶体化
処理温度での保持時間が長く、β相の結晶粒が粗大化し
たことによる。
本発明の強靭化方法は、実施例で示したＴｉ１０Ｖ−２
Ｆｅ−３ＡＩ！、たけてなく、α＋β型チタン合金とβ
型チタン合金との中間的な組織構造を有するＮｅａｒβ
型チタン型金タフ合金、いずれに対しても有効である。
Ｆｅ−３ＡＩ！、たけてなく、α＋β型チタン合金とβ
型チタン合金との中間的な組織構造を有するＮｅａｒβ
型チタン型金タフ合金、いずれに対しても有効である。
以上の説明から明らかなように、本発明の強靭化方法は
、Ｎｅａｒβ型チタン型金タフ合金１４０ｋｇｆ／ｗｔ
ａ”を超えるような超高強度を付与した場合にも、航空
機の機体用構造材料として十分その機能を果たし得るに
十分な靭性を確保することができ、これによりＮｅａｒ
β型チタン型金タフ合金大等、ひいては航空機等の軽量
化、高強度化等に寄与するものである。
、Ｎｅａｒβ型チタン型金タフ合金１４０ｋｇｆ／ｗｔ
ａ”を超えるような超高強度を付与した場合にも、航空
機の機体用構造材料として十分その機能を果たし得るに
十分な靭性を確保することができ、これによりＮｅａｒ
β型チタン型金タフ合金大等、ひいては航空機等の軽量
化、高強度化等に寄与するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｎｅａｒβ型チタン合金をβ変態点未満、（β変態
点−１５℃）以上の温度に０．５時間以上、４時間以下
保持した後、０．５℃／秒以上の速度で室温まで冷却し
、その後さらに （β変態点−２０℃）以下、（β変態点−１００℃）以
上の温度に０．５時間以上、４時間以下保持した後、５
℃／秒以上の速度で室温まで冷却し、その後、低温時効
を行うことを特徴とするＮｅａｒβ型チタン合金の強靭
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3908089A JPH02217452A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3908089A JPH02217452A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217452A true JPH02217452A (ja) | 1990-08-30 |
Family
ID=12543124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3908089A Pending JPH02217452A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Ｎｅａｒβ型チタン合金の強靭化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02217452A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037704A1 (en) * | 1998-01-21 | 1999-07-29 | Mitsubishi Plastics, Inc. | Heat-resistant insulating film, raw substrate for printed wiring board using the same and method for producing the substrate |
| JP2017002390A (ja) * | 2015-06-16 | 2017-01-05 | 株式会社神戸製鋼所 | チタン合金鍛造材 |
| JP2017002373A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 株式会社神戸製鋼所 | チタン合金鍛造材 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP3908089A patent/JPH02217452A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037704A1 (en) * | 1998-01-21 | 1999-07-29 | Mitsubishi Plastics, Inc. | Heat-resistant insulating film, raw substrate for printed wiring board using the same and method for producing the substrate |
| JP2017002373A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 株式会社神戸製鋼所 | チタン合金鍛造材 |
| JP2017002390A (ja) * | 2015-06-16 | 2017-01-05 | 株式会社神戸製鋼所 | チタン合金鍛造材 |
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