JPH0313554A - チタン合金棒材の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、航空機部品等の素材として用いられるＴ　ｉ
−６Ａ　ｌ−４Ｖ合金を始めとするチタン合金の棒材の
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

チタン合金は、高比強度材として、航空機用構造材等に
多用されており、その素材はコイル材または棒材として
供給されることが多い。このうち、棒材の製造方法とし
ては、熱間圧延によって直接棒状の材料を製造する方法
と、熱間圧延によってコイル状の素材を製造し、このコ
イル素材に冷間加工、焼鈍等の加工、処理を施したのち
、真直状に矯正、切断して棒状とする方法が行なわれて
いる。

後者の方法は、小径（φ≦２０閣）の寸法精度の良い棒
材の高歩留り生産に適しており、特に研削仕上等を加え
たものは、表面疵が除去され、また表面肌が優れている
。これらコイル材の真直化矯正、切断に使泪する直線切
断加工機には、当該合金のみならず、一般の材料に対し
ても回転矯正用および該胴肉に設けた駒により被処理材
に多数回の回転曲げ塑性変形を与えて真直化を行なうも
の、あるいはレベラーロールと称する多数の千鳥状に配
列したロール群内を通過させることにより、被処理材に
多数回の正逆の屈曲塑性変形を与えて真直化矯正を行な
うもの等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者は、上記の棒材の製造方法のうち、矯正用およ
び駒による直線切断加工機による場合は特に、被処理材
の耐力が著しく低下することを見出した。このため、仕
様上要求される数値を満足できない場合がある。

例えば、Ｔ　ｉ−６Ａ　Ｉ−４Ｖ合金合金の場合の実例
を第１表に示す。

すなわち、コイル状悪で９６５ＭＰａであった０、２％
而す力値が、真直化の矯正工程を経て直線切断加工後８
３０ＭＰａに約１４％も低下している。

第１表 φ４．１ｍｍ） この現象は、バウジンガー効果として知られている。圧
縮加工と引張加工とを加えられ過剰に転位を導入された
材料における耐力低下現象と見ることができる。

直線切断加工は、被処理材に多数回の強い回転曲げ変形
を与えるものである。しかし、このときの変形量は、軸
心からの半径に比倒す・るものであるから、ある半径以
下の部分では、この変形量は弾性限度以下となって塑性
変形は生じない。一方表ＭｉＪに近い部分程、大きな圧
縮および引張の塑性変形が加わる。第１表におけるテス
トピースは、線材から同心状に、したがって線材の中心
部をその中心部に含むごとく採取したものである。上記
推論から線材の中心部は塑性変形を受けてなく、耐力低
下現象を生じていないこと、したがって線材外周部では
上記１４％より、さらに高い耐力低下を生じていること
が想像できる。

そして、このことは曲げ等を受ける一般の部品に対して
はより大きな影響を与えることになる。

チタン合金は冷間での耐力が高く、スプリングバックが
大きいため、精度良く、真直化矯正するためには、強加
工、つまり中心軸に沿う塑性変形を受けない部分の半径
を小さくすることが必要であり、そのため特にチタン合
金ではこの耐力低下現象が顕著で、本発明はこの現象を
回避することが困難であることを見出したことに基づく
ものである。

本発明の目的は、コイル素材から直線切断加工等、多数
回かつ正逆の屈曲塑性変形を加えられて真直化矯正され
、耐力が顕著に低下したチタン合金棒材について、曲が
り精度を大きく低下させることなく、その耐力を所定の
値まで回復せしめる方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、多数回かつ正逆の屈曲塑性変形を加えて真直
化矯正後、２５０−６５０℃の加熱処理を施すことを特
徴とするチタン合金棒材の製造方法である。

本発明者は、前述の推論から加熱により過剰な転位を消
滅させれば耐力の回復が可能であることを推論した。し
かし、加熱により、−旦真直化矯正した棒材に新たな曲
がりを生ずる可能性がある。

そこで実験の結果、耐力の回復は低温度範囲から生ずる
こと、およびこれにより新たな曲がり発生をほとんど生
じないで耐力を回復可能な温度範囲が存在することを見
出し、本発明をなした。

すなわち本発明において、２５０〜６５０℃の温度での
加熱は、直線加工時に低下した耐力を回復せしめるが、
同時に棒材の曲がり精度を必ずしも大きく低下させない
。但し、曲がり精度を特に重視する必要がある場合には
、加熱温度を２５０〜４５０℃程度することが望ましく
、また焼鈍時、材料を保持するための治具の曲がりをで
きるだけなくしておくことが肝要である。

〔実施例〕

第１図は、前述の直線加工によって耐力が低下したＴ　
ｉ−６Ａ　ｌ−４Ｖ棒材を２５０−６５０℃の各温度で
１時間または５時間保持した場合の機械的特性を測定し
た結果の一例をまとめたものである。この結果によれば
、約２５０℃程度の低温でも明らかに耐力の回復が認め
られ、直線加工によって導入された過剰な転位により低
下した耐力の昇温による回復が比較的低温から生ずるも
のであることがわかる。

さらに耐力の変動曲線は加熱温度５５０℃でピークを示
し、この処理が時効処理の効果を含んでいることを示し
ている。（供試材は、直伸切断前に７８０℃の完全焼鈍
を行なったものだったが、加工によリ時効硬化が起り得
る条件が生じたものと考えられる。） 次に上記の結果を基に行なった実験例を以下に示す。

＄　６．０ｍｍ　（Ｄ　Ｔ　ｉ−６Ａ　ｌ−４Ｖ材を３
，０００ｍｍ（７）棒材に直線切断加工後、３５０℃で
２時間保持する処理を施し、その前後での機械的性質お
よび曲がり精度を調査した。その結果を第２表に示す。

この結果かられかるように新たな曲がりは生じてなく、
かつ耐力は約８％回復していることがわかる。

第２表 ※テストピース呼び径：φ４．１圓 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明は、コイル形状の素材からの直
線切断加工等多数回かつ正逆の屈曲塑性変形を加えて真
直化矯正されたチタン合金棒材について、その曲がり精
度を大きく低下することなく、該塑性変形により低下し
た耐力を回復せしめるもので、Ｔｉ合金の高比強度特性
の低下を防止するものである。

なお、以上の説明は、主に熱間圧延コイル材からの直線
切断加工の場合について行なったが、本発明はこれに限
定されるものでなく、例えば圧延棒材のロール矯正等、
多数回かつ正逆の屈曲塑性変形を与えられたチタン合金
棒材全般に及ぶものである。また、材質的には上記のＡ
Ｉ、■を含む物の他、さらにＳｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ等
を適宜添加したα型、β型およびα十β型の各組織タイ
プのチタン合金にも及ぶものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における加熱温度と該加熱による機械
的性質の変化の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　多数回かつ正逆の屈曲塑性変形を加えて真直化矯正
   後、２５０〜６５０℃の加熱処理を施すことを特徴とす
   るチタン合金棒材の製造方法。