JPH03211261A - チタン合金継目無管の製造方法 - Google Patents

チタン合金継目無管の製造方法

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JPH03211261A
JPH03211261A JP762590A JP762590A JPH03211261A JP H03211261 A JPH03211261 A JP H03211261A JP 762590 A JP762590 A JP 762590A JP 762590 A JP762590 A JP 762590A JP H03211261 A JPH03211261 A JP H03211261A
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JP
Japan
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temperature
rolling
titanium
titanium alloy
cooling
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Application number
JP762590A
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English (en)
Inventor
Atsuhiko Kuroda
篤彦 黒田
Minoru Okada
稔 岡田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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、化学工業用配管、油井管、あるいは一般工業
用構造材として用いられるチタン合金継目無管の製造方
法に関する。
(従来の技術) チタン継目無管の素材としては一般に純チタン(工業用
純チタン)の他にα型、α+β型、β型の合金が使用さ
れている。α型合金としてはTi −0,3Mo−0,
8Ni、 Ti−0,15Pd、 Ti −5^1−2
.55nが知られており、α+β型としては、Ti−6
Aj!−4V、Ti−6^1−1−2Sn−4Zr−6
,Ti−6Aj!2Sn −4Zr −2MoSTi 
 3Aj! −2,5V、 Ti−8AN−IMo−I
V、及び耐食性向上のためこれらにPdなどの白金族元
素ならびにNi、 Moなどを微量添加した合金がある
。またβ合金系としてはTi −3Aj!−8V−6C
r−4Mo−4Zr、 Ti−11,5M。
6 Zr−4,5Sn、 Ti−10V −2Fe −
3^1等が知られている。
これらの工業用純チタンおよびチタン合金はその良好な
耐食性を活かした化学工業用配管、油井管、あるいは高
い比強度を活かした一般工業用構造材として用いられて
いる。
上記のような工業用純チタンやチタン合金の継目無管(
以下、「チタン継目無管」あるいは単に「チタン管」と
いう)の製造方法としては、押出し法、傾斜圧延法など
の熱間製造法がよく知られている。このうちマンネスマ
ン穿孔機を用いた傾斜圧延法(マンネスマン法)につい
て、本出願人は種々の提案を行っている。すなわち、マ
ンネスマン法においては中実ビレットをピアサ−により
穿孔圧延してホローピースとし、これをプラグミルある
いはマンドレルミルにより延伸圧延してホローシェルと
した後、サイザーによる定径圧延あるいはストレッチレ
デューサ−による外径絞り圧延を行い、焼鈍して製品と
するのであるが、特開昭64−11006号公報では穿
孔圧延における傾斜圧延機の適用について、また、特開
昭63−317203号公報では延伸圧延について提案
した。
また、定径圧延に関しては、ストレッチレデューサ−に
よる製造に際し圧延機入口温度を600〜1100°C
とし、かつ80%以上の外径加工度を与えることを特徴
とする技術(特願昭63−317227号)、サイザー
による定径圧延に際しサイザー人口温度を550〜11
50°Cとし、外径加工度を3〜15%とすることを特
徴とする技術(特願昭63−317226号)、最終圧
延機(絞り圧延機)出口温度を500°Cからβtra
nsus+50°Cとし、さらに圧延後βtransu
s−200”Cからβtransusの範囲に再度加熱
し、空冷以上の冷却速度で室温まで冷却した後450〜
750°Cの温度範囲で2〜24時間時効する技術(特
開平1−205060号公報)、最終圧延機出口温度を
200°Cからβtransus + 50℃とし、さ
らに圧延後500℃からβtransusの温度範囲で
焼鈍することを特徴とする技術(特開平1−19700
6号公報)等を提案した。
一方、チタン合金は熱処理により強化されることが知ら
れており、特にチタン継目無管を構造部材として使用す
る場合、高強度化は重要である。
チタン合金を強化するための熱処理方法として、高温か
らの焼き入れ処理と時効処理からなる溶体化時効処理(
STA)が−船釣な方法として知られている0例えばA
M34967Hニは、Ti−6Aj!−4Vの溶体化時
効処理として、955°C±15°Cに1〜2時間保持
し、攪拌されている水中で急冷した後、538°C±8
°Cに4〜8時間保持することが規格化されている。
本出願人が提案した前記特開平1−205060号公報
に記載した発明もチタン合金の強化を図るものである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の溶体化時効処理を行う方法におい
てはもちろんであるが、前記特開平1−205060号
公報に記載の発明においても、高強度は得られるものの
強度を高めるための強化熱処理を熱間での圧延終了後に
実施しており、熱間加工後再度高温に加熱する必要があ
るため、工数の低減及び熱エネルギーの削減の観点から
みると問題があった。
本発明は、チタン合金継目無管を傾斜圧延法により製管
する場合に、熱間圧延終了時にチタン管が有している温
度を利用し、少ない工程数で強度の高いチタン継目無管
の製造を可能にする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) チタン合金はβtransus以上で加工または熱処理
すると、結晶粒が急速に粗大化するため室温での引張延
性が低下する。
しかし、本発明者らはマンネスマン製管において加工(
圧延)終了温度がβtransus以上であっても室温
での延性が低下しないことを見いだした。
これほこの製管法の加工速度が速く、β域での加工にお
いても結晶粒が細かくなることによるものである。
また、この製管法での最終圧延終了直後に加工時の高温
状態から急冷し、その後に行う熱処理条件を工夫すれば
、前記の溶体化時効処理(STA)を行った熱処理材と
同等の強度を持たせうることが判明した。すなわち、熱
間での加工後の急冷処理により変態生成物Ctrans
forvbedβ)を得た後焼鈍処理を施すことにより
、変態生成物をα相に分解し、さらに条件を選択するこ
とによって変態生成物より分解析出するα相を微細に分
散させ強化を図ることが可能であることを見いだした。
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨
はr熱間圧延工程の最終圧延機の出口温度をβtran
sus +200°Cからβtransus−150℃
までの範囲とし、かつ圧延直後に1°(/sec以上の
冷却速度で室温まで冷却し、次いで450℃〜800℃
で15分〜8時間加熱する焼鈍を行うことを特徴とする
傾斜圧延法によるチタン合金継目無管の製造方法」にあ
る。
前記の最終圧延機としては通常ストレッチレデューサ−
またはサイザーを使用する。
(作用) 本発明方法において、最終圧延機の出口温度をβtra
nsus + 200°C以下としたのは、βtran
sus +200°Cを超えると結晶粒が粗大化し延性
の低下が起こるからである。
また、最終圧延機の出口温度がβtransus−15
0°C未満の場合はその後冷却処理を行っても焼き入れ
効果がなく、強度を向上させることができない。
冷却処理はl″C/seeより遅いと鋒温時の焼き入れ
効果が発揮されない。
また、焼鈍時の温度が450“C未満であると製品の伸
びが低い、これは前記熱間加工後の急冷処理により生成
した変態生成物(transformedβ)が焼鈍処
理により分解されないためである。一方、焼鈍温度が8
00°Cを超えると変態生成物より析出するα相が粗大
化し強化効果が見られない。
焼鈍時間については、15分未満であると熱処理効果が
ないためチタン管の延性は低く、8時間を超えると変態
生成物が分解して析出するα相が粗大化し、強度が大き
く低下する。従って焼鈍時間は15分以上8時間以下が
適当である。
(実施例1) 供試材として代表的なα+β合金であるτ1−6Aff
i−4V合金(βtransus:995°C)のビレ
ット(直径187m+w)を用い、1100°Cでマン
ネスマン穿孔機(ピアサ−)により穿孔し、外径192
mm、肉厚22.621の中空素管とした。この中空素
管をシェルサイザーにより圧延機入口温度1050℃で
外径162s+m、肉厚22mmのホローピースに寸法
調整し、得られたホローピースを7スタンドマンドレル
ミルにより圧延機入口温度900°Cにて外径1401
.肉厚6.0++mのホローシェルとした。
次いで、このホローシェルを種々の温度に再加熱し、3
0−ル、24スタンドのストレッチレデューサ−により
36.5%の外径圧下率で圧延し、外径88.9■−2
肉厚6.0m−のチタン管とした。なお、ストレッチレ
デューサ−の出口には冷却水により加速冷却が可能なよ
うに冷却設備を設置し、種々の冷却条件で冷却すると共
に冷却速度を表面温度の測定結果より求めた。第1表に
レデューサ−出口温度および冷却速度を示す。
引き続き、得られたチタン管を長さ100■−に切断し
、前記第1表に示す種々の温度および時間に加熱保持し
た後、肉厚中央部より直径6.25+u+、標点距II
(G L )25+ugの引張試験片を採取し、^ST
ME8に従って室温にて引張試験を実施した。
試験結果を第1表に併せ示す、結果の評価においては、
前記従来の溶体化時効処理(STA)の条件で処理した
規格値(AM54967E)、すなわち、0.2%耐力
109.1kgf/−−8以上、伸び10%以上を満足
した場合O印、規格値を外れる場合X印で表した。
第1表の結果から明らかなように、本発明の加工条件お
よび熱処理条件を適用すれば、従来の溶体化処理土時効
処理からなる熱処理の溶体化処理を省略し、1回の焼鈍
処理によって強度、延性とも規格値を満足するTi−6
Aj!−4V合金継目無管を製造することが可能である
(実施例2) 供試材としてα+β合金であるTi−6AI!−2Sn
 −4Zr −6Mo合金(βtransus:930
°C)のビレット(直径173++n)を用い、110
0℃でマンネスマン穿孔機(ピアサ−)により穿孔し、
外径178■転肉厚49■■の中空素管とした。この中
空素管をエロンゲータにより外径190鵬−1肉厚19
.5園−のホローピースに寸法調整し、得られたホロー
ピースをプラグミルにより圧延機入口温度900から8
50°Cにて延伸圧延し、外径183■11肉厚15−
■のホローシェルとした。
次いで、このホローシェルを各種温度に再加熱し、サイ
ザーにより8.0%の外径圧下率で仕上げ圧延した。な
お、サイザー出口には実施例1の場合と同様に冷却設備
を設置し、種々の冷却条件で冷却すると共に冷却速度を
表面温度の測定結果より求めた。第2表にサイザー出口
温度および冷却速度を示す。
引き続き、得られたチタン管を長さ10抛−に切断し、
前記第2表に示す種々の温度および時間に加熱保持した
後、実施例1と同様に引張試験片を採取し、引張試験を
実施した。
試験結果を第2表に併せ示す、試験結果の評価も実施例
1の場合と同じである。
第2表から、実施例1と同じく、本発明の加工条件およ
び熱処理条件を通用すれば強度、延性とも規格値(AM
S4981A)を満足するTi合金継目無管の製造が可
能であることが判る。
(以下、余白) (発明の効果) Ti合金継目無管の傾斜圧延法による製造において、本
発明方法を通用することにより、従来のような別工程で
の溶体化処理を行わず、焼鈍処理のみで強度、延性とも
に優れた継目無管を製造することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  熱間圧延工程の最終圧延機の出口温度をβtrans
    us+200℃からβtransus−150℃までの
    範囲とし、かつ圧延直後に1℃/sec以上の冷却速度
    で室温まで冷却し、次いで450℃〜800℃で15分
    〜8時間加熱する焼鈍を行うことを特徴とする傾斜圧延
    法によるチタン合金継目無管の製造方法。
JP762590A 1990-01-17 1990-01-17 チタン合金継目無管の製造方法 Pending JPH03211261A (ja)

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