JPH02258959A - 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 - Google Patents
微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法Info
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- JPH02258959A JPH02258959A JP6598289A JP6598289A JPH02258959A JP H02258959 A JPH02258959 A JP H02258959A JP 6598289 A JP6598289 A JP 6598289A JP 6598289 A JP6598289 A JP 6598289A JP H02258959 A JPH02258959 A JP H02258959A
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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］
本発明は機械的性質および加工性に優れたα＋β型チタ
ン合金の製造法に関するものである。
ン合金の製造法に関するものである。
［従来の技術］
チタン合金は、その比強度および耐食性に優れているこ
とから、航空機用部材を含め多くの分野で用途が拡大し
つつある０代表的チタン合金であるＴｉ−６Ａ Ｑ−４
Ｖ合金はα＋β型の二相合金であり。
とから、航空機用部材を含め多くの分野で用途が拡大し
つつある０代表的チタン合金であるＴｉ−６Ａ Ｑ−４
Ｖ合金はα＋β型の二相合金であり。
強度、延性に優れた材質を有している。α＋β型チタン
合金には、組織的にα相が粒状である組織（等軸位組織
）と、β相域温度に加熱後冷却されてα相とβ相が層状
をなす組織（針状組織）の２種類に大別される。特に、
前者のα相が粒状である組織は疲労強度および延性に優
れているので、主に航空機用部材として用いられる。こ
のような用途に用いられる材料に対しては、厳格な品質
規格（例えばＡＭＳ ４９６７）があり、α粒が等軸的
な組織を有するものが要求されている。
合金には、組織的にα相が粒状である組織（等軸位組織
）と、β相域温度に加熱後冷却されてα相とβ相が層状
をなす組織（針状組織）の２種類に大別される。特に、
前者のα相が粒状である組織は疲労強度および延性に優
れているので、主に航空機用部材として用いられる。こ
のような用途に用いられる材料に対しては、厳格な品質
規格（例えばＡＭＳ ４９６７）があり、α粒が等軸的
な組織を有するものが要求されている。
α＋β型チタン合金の板材、線材、管材、形材等の展伸
材は、鋳造されたインゴットに熱間で鍛造または分塊圧
延または鍛造と分塊圧延の双方を行い、さらに必要に応
じて熱間圧延等の加工を行って製造される。前述のよう
な等軸的な組織を得るために、従来種々の試みが行われ
５例えば、厚板製造における２ヒート熱延（特公昭６３
−４９１４号公報）や板製造における熱延素材のβ加熱
処理（特公昭６３−４９０８号公報）等が知られている
。
材は、鋳造されたインゴットに熱間で鍛造または分塊圧
延または鍛造と分塊圧延の双方を行い、さらに必要に応
じて熱間圧延等の加工を行って製造される。前述のよう
な等軸的な組織を得るために、従来種々の試みが行われ
５例えば、厚板製造における２ヒート熱延（特公昭６３
−４９１４号公報）や板製造における熱延素材のβ加熱
処理（特公昭６３−４９０８号公報）等が知られている
。
［発明が解決しようとする課題］
α＋β型チタン合金の組織はα相が微細でかつ等軸的な
組織である方が、機械的性質および加工性に優れている
。しかし、α＋β型チタン合金の展伸材を従来の方法で
製造した場合、ＷａＳでかつ等軸的な組織のものは得ら
れ霞い。
組織である方が、機械的性質および加工性に優れている
。しかし、α＋β型チタン合金の展伸材を従来の方法で
製造した場合、ＷａＳでかつ等軸的な組織のものは得ら
れ霞い。
本発明は、α＋β型チタン合金を微細で等軸的なα粒組
織とし、強度および延性が優れた材料を提供しようとす
るものである。
織とし、強度および延性が優れた材料を提供しようとす
るものである。
［課題を解決するための手段、作用］
本発明は、次のとおりである。
（１）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を０．０２
〜２％添加した素材を、５５０〜９００℃の温度にて加
工率６０％超の加工を行い、その後真空中で再結晶させ
るとともに水素を除去することを特徴とする微細で等軸
的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法。
〜２％添加した素材を、５５０〜９００℃の温度にて加
工率６０％超の加工を行い、その後真空中で再結晶させ
るとともに水素を除去することを特徴とする微細で等軸
的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法。
（２）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を０．０２
〜２％添加した素材を、β変態点以上の温度に加熱し冷
却した後、５５０〜９００℃の温度にて加工を行い、そ
の後真空中で再結晶させるとともに水素を除去すること
を特徴とする微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型
チタン合金の製造方法。
〜２％添加した素材を、β変態点以上の温度に加熱し冷
却した後、５５０〜９００℃の温度にて加工を行い、そ
の後真空中で再結晶させるとともに水素を除去すること
を特徴とする微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型
チタン合金の製造方法。
本発明における素材は、鋳造材、鍛造材、分塊材、板お
よびこれらの製造方法を組み合わせた材料である。水素
を添加する手段としては、インゴット溶解時に添加する
方法、あるいはインゴット、スラブおよびビレット、板
等を水素雰囲気加熱して添加する方法等がある。
よびこれらの製造方法を組み合わせた材料である。水素
を添加する手段としては、インゴット溶解時に添加する
方法、あるいはインゴット、スラブおよびビレット、板
等を水素雰囲気加熱して添加する方法等がある。
請求項（１）は、水素を添加した素材を、圧延、押出お
よび鍛造などの方法で熱間加工する。
よび鍛造などの方法で熱間加工する。
請求項（２）は、水素を添加した素材をβ変態点以上の
温度に加熱し冷却して微細な組織とした後に、圧延、押
出および鍛造などの方法で熱間加工する。β変態点は、
α＋β相の二相がらβ相の一相に変わる温度である。
温度に加熱し冷却して微細な組織とした後に、圧延、押
出および鍛造などの方法で熱間加工する。β変態点は、
α＋β相の二相がらβ相の一相に変わる温度である。
一般に１組織を微細にするためには、比較的低温で熱間
加工して再結晶させる方法が採られている。しかし、チ
タン合金１例えばＴｉ−６Ａ Ａ −４Ｖ合金では通常
９００℃以上β変態点（９９０℃）以下の高温度域で熱
間加工している。そのため粒成長によりα粒が大きくな
る。
加工して再結晶させる方法が採られている。しかし、チ
タン合金１例えばＴｉ−６Ａ Ａ −４Ｖ合金では通常
９００℃以上β変態点（９９０℃）以下の高温度域で熱
間加工している。そのため粒成長によりα粒が大きくな
る。
本発明法においては、水素の添加によりβ変態点が低下
して、従来よりも低温域での熱間加工が可能となる。
して、従来よりも低温域での熱間加工が可能となる。
本発明者は、水素を添加したα＋β型チタン合金の素材
を、β変態点以上の温度に加熱し冷却するか、あるいは
、このような加熱冷却をせずに、比較的低温で熱間加工
し、これを真空焼鈍で再結晶させるとともに材料中の水
素を除去することによって、延性に富み微細でかつ等軸
的なα粒をもつ組織が得られることを見出した。このこ
とに基づいて５組織の微細化に必要な水素添加量、加熱
温度、加工温度および加工率を様々なレベルで実験した
結果１本発明法を完成させた。
を、β変態点以上の温度に加熱し冷却するか、あるいは
、このような加熱冷却をせずに、比較的低温で熱間加工
し、これを真空焼鈍で再結晶させるとともに材料中の水
素を除去することによって、延性に富み微細でかつ等軸
的なα粒をもつ組織が得られることを見出した。このこ
とに基づいて５組織の微細化に必要な水素添加量、加熱
温度、加工温度および加工率を様々なレベルで実験した
結果１本発明法を完成させた。
まず水素添加量については、０．０２％以上でないと加
工後の真空焼鈍によって微細組織を得ることが難しい、
また、水素が多いほど低温域まで加工が容易となり１組
織の微細化効果も大きい、その上限は適正加工温度領域
を考慮すると２％であり、これを越えると微細化効果が
飽和してくる。その適正加工温度領域の下限は５５０℃
であり、この温度より低いと加工割れ等が発生する。適
正加工温度領域の上限は９００℃で、これを越えるとα
粒が成長して組織の微細化効果があまり認められない。
工後の真空焼鈍によって微細組織を得ることが難しい、
また、水素が多いほど低温域まで加工が容易となり１組
織の微細化効果も大きい、その上限は適正加工温度領域
を考慮すると２％であり、これを越えると微細化効果が
飽和してくる。その適正加工温度領域の下限は５５０℃
であり、この温度より低いと加工割れ等が発生する。適
正加工温度領域の上限は９００℃で、これを越えるとα
粒が成長して組織の微細化効果があまり認められない。
従って、水素添加量を０．０２〜２％とし、加工温度を
５５０〜９００℃とした。
５５０〜９００℃とした。
請求項（１）における加工率については、加工後の真空
焼鈍で微細再結晶粒を得るためには６０％超が必要であ
る。
焼鈍で微細再結晶粒を得るためには６０％超が必要であ
る。
請求項（２）においては、水素を添加した素材をβ変態
点以上の温度に加熱し冷却することによって、素材は微
細な組織となるので、これを加工する場合の加工率は６
０％以下でも、その後の真空焼鈍で微細再結晶粒を得る
ことができる。その効果は加工率２０％以上において顕
著である。この場合のβ変態点以上に加熱後の冷却速度
は炉冷、空冷、水冷のいずれでもよいが、冷却速度は早
い方が望ましい、また、冷却終了温度はβ変態点より３
００℃程度低い温度であれば、微細な組織が得られる。
点以上の温度に加熱し冷却することによって、素材は微
細な組織となるので、これを加工する場合の加工率は６
０％以下でも、その後の真空焼鈍で微細再結晶粒を得る
ことができる。その効果は加工率２０％以上において顕
著である。この場合のβ変態点以上に加熱後の冷却速度
は炉冷、空冷、水冷のいずれでもよいが、冷却速度は早
い方が望ましい、また、冷却終了温度はβ変態点より３
００℃程度低い温度であれば、微細な組織が得られる。
β変態点以上に加熱後は、添加水素量に応じて、適当な
温度に冷却保持したのち熱間加工し冷却する。しかるの
ち、真空焼鈍で微細な再結晶粒を得ることができる。
温度に冷却保持したのち熱間加工し冷却する。しかるの
ち、真空焼鈍で微細な再結晶粒を得ることができる。
ここでいう加工率とは、１回あるいはそれ以上の回数で
行われる加工の全加工率を表す。
行われる加工の全加工率を表す。
真空中での焼鈍では、再結晶させるとともに水素を除去
する。もし、一定量以上の水素が残存していると、再結
晶させて微細かつ等軸的な組織になっても脆化の原因と
なり製品特性としてよくない。
する。もし、一定量以上の水素が残存していると、再結
晶させて微細かつ等軸的な組織になっても脆化の原因と
なり製品特性としてよくない。
［実施例］
（１） ０．０１．０．０５．０．２．０．５．０．９
．１．５．２．２％の水素を添加したＴｉ−６Ａ Ｑ−
４Ｖ合金のスラブを５００゜６００、７００．８００．
９５０℃に加熱し、加工率を４０．６０゜７０、８０％
として熱間圧延した。熱延後、真空中で７００℃で１時
間の焼鈍を行った。
．１．５．２．２％の水素を添加したＴｉ−６Ａ Ｑ−
４Ｖ合金のスラブを５００゜６００、７００．８００．
９５０℃に加熱し、加工率を４０．６０゜７０、８０％
として熱間圧延した。熱延後、真空中で７００℃で１時
間の焼鈍を行った。
熱延し真空焼鈍した材料の組織観察結果を表１〜６に示
す、水素量０．０５．０．２．０．５．０．９．１．５
％、加熱温度６００．７００および８００℃、加工率７
０および８０％での熱延・焼鈍材は微細でかつ等軸な組
織を示した。
す、水素量０．０５．０．２．０．５．０．９．１．５
％、加熱温度６００．７００および８００℃、加工率７
０および８０％での熱延・焼鈍材は微細でかつ等軸な組
織を示した。
代表例として水素量０．２％の材料を７５０℃に加熱し
加工率８０％の加工を行った後、７００℃で１時間真空
焼鈍した材料の金属組織写真を第１１！！ｌに示す。
加工率８０％の加工を行った後、７００℃で１時間真空
焼鈍した材料の金属組織写真を第１１！！ｌに示す。
但し、水素量２．２％の材料は熱間加工後、室温に冷却
した際極めて脆く、その後の真空焼鈍ができなかった。
した際極めて脆く、その後の真空焼鈍ができなかった。
比較例として、従来法により製造した材料、つまり水素
を添加していないＴｉ−６＾Ｑ−４Ｖ合金を加熱温度９
５０℃、加工率８０％の加工後、焼鈍した材料の金属組
織を第２図に示す。
を添加していないＴｉ−６＾Ｑ−４Ｖ合金を加熱温度９
５０℃、加工率８０％の加工後、焼鈍した材料の金属組
織を第２図に示す。
本発明法により製造した材料は、従来法により製造した
材料に比べて微細でかつ等軸的な組織である。
材料に比べて微細でかつ等軸的な組織である。
Ｘ：粗大または針状組織
Ｘ：粗大または針状組織
表
水素量０．２％。
８５０℃加熱・冷却材の組織
表
水素量０．２％、
９５０℃加熱・冷却材の組織
Ｏ：完全微細等軸粒組織
Ｘ：粗大または針状組織
Δニ一部微細等軸粒ｇ織
（２） ０．２％の水素を添加したＴｉ−６Ａ Ｑ−４
Ｖ合金のスラブを、この水素量におけるβ変態点以上の
８５０゜９５０℃に加熱し室温まで空冷した後、５００
、６００ 、７００ 。
Ｖ合金のスラブを、この水素量におけるβ変態点以上の
８５０゜９５０℃に加熱し室温まで空冷した後、５００
、６００ 、７００ 。
７５０ 、８００ 、９５０℃に再加熱し、加工率２２
，４０，６０．８０％の加工を行った。その後、７００
℃で１時間の真空焼鈍した材料の組織観察結果を表７，
８に示す。熱間加工の加熱温度６００，７００，７５０
および８００℃のものは、どの加工率の加工でも焼鈍材
で微細でかつ等軸的なＭｌｍを示した。
，４０，６０．８０％の加工を行った。その後、７００
℃で１時間の真空焼鈍した材料の組織観察結果を表７，
８に示す。熱間加工の加熱温度６００，７００，７５０
および８００℃のものは、どの加工率の加工でも焼鈍材
で微細でかつ等軸的なＭｌｍを示した。
上記実施例（１）および（２）と同様な効果は、線、棒
、板圧延、熱間押出加工さらに鍛造加工でも認められた
。
、板圧延、熱間押出加工さらに鍛造加工でも認められた
。
［発明の効果］
本発明は、今後ますます需要の増加が予想される航空機
用材料をはじめとする各種分野で使用される材料として
、従来得られていなかった優れた組織および材質を有す
るチタン合金の製造法を提供するものであり、工業的価
値は大きい。
用材料をはじめとする各種分野で使用される材料として
、従来得られていなかった優れた組織および材質を有す
るチタン合金の製造法を提供するものであり、工業的価
値は大きい。
第１図は本発明法により製造したα＋βチタン合金の金
属組織の写真、第２図は従来法により製造したα＋βチ
タン合金の金属組織の写真、である。
属組織の写真、第２図は従来法により製造したα＋βチ
タン合金の金属組織の写真、である。
Claims (2)
- （１）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を０．０２
〜２％添加した材料を、５５０〜９００℃の温度にて加
工率６０％超の加工を行い、その後真空中で再結晶させ
るとともに水素を除去することを特徴とする微細でかつ
等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法。 - （２）α＋β型チタン合金に重量％にて水素を０．０２
〜２％添加した材料を、β変態点以上の温度に加熱し冷
却した後、５５０〜９００℃の温度にて加工を行い、そ
の後真空中で再結晶させるとともに水素を除去すること
を特徴とする微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型
チタン合金の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1065982A JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
| US07/494,754 US5092940A (en) | 1989-03-20 | 1990-03-16 | Process for production of titanium and titanium alloy material having fine equiaxial microstructure |
| EP90105106A EP0388830A1 (en) | 1989-03-20 | 1990-03-19 | Process for production of titanium and titanium alloy materials having fine equiaxial microstructure |
| CN90102119A CN1019205B (zh) | 1989-03-20 | 1990-03-20 | 细等轴显微组织钛和钛合金材的制备方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-329431 | 1988-12-28 | ||
| JP32943188 | 1988-12-28 | ||
| JP1065982A JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02258959A true JPH02258959A (ja) | 1990-10-19 |
| JPH0726183B2 JPH0726183B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=26407145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1065982A Expired - Lifetime JPH0726183B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-03-20 | 微細でかつ等軸的な組織を有するα＋β型チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726183B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484804A (zh) * | 2013-09-25 | 2014-01-01 | 西北有色金属研究院 | 一种钛丝的除氢热处理方法 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1065982A patent/JPH0726183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484804A (zh) * | 2013-09-25 | 2014-01-01 | 西北有色金属研究院 | 一种钛丝的除氢热处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0726183B2 (ja) | 1995-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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