JPH0741292B2 - チタン継目無管の製造方法 - Google Patents
チタン継目無管の製造方法Info
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- JPH0741292B2 JPH0741292B2 JP63023318A JP2331888A JPH0741292B2 JP H0741292 B2 JPH0741292 B2 JP H0741292B2 JP 63023318 A JP63023318 A JP 63023318A JP 2331888 A JP2331888 A JP 2331888A JP H0741292 B2 JPH0741292 B2 JP H0741292B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工業用純チタンまたはα型もしくはα＋β型チ
タン合金からなる継目無管の熱間製造方法に関する。
タン合金からなる継目無管の熱間製造方法に関する。
チタンは工業用純チタンとα型、α＋β型、β型チタン
合金とに分類される。α型のチタン合金としては、Ti−
0.8Ni−0.3Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−0.15Pdなどがあ
り、α＋β型のチタンの合金としてはTi−3Al−2.5V、T
i−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6
Mo、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−8Al−1Mo−1Vなどが
ある。
合金とに分類される。α型のチタン合金としては、Ti−
0.8Ni−0.3Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−0.15Pdなどがあ
り、α＋β型のチタンの合金としてはTi−3Al−2.5V、T
i−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6
Mo、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−8Al−1Mo−1Vなどが
ある。
これらのチタンは軽量、高耐食性を有し、特にその継目
無管は化学プラント、航空機用油圧配管へ適用されてい
る。
無管は化学プラント、航空機用油圧配管へ適用されてい
る。
ところで、従来より継目無金属管の製造法としては押出
し法、傾斜圧延法等の熱間製管法がよく知られている。
し法、傾斜圧延法等の熱間製管法がよく知られている。
押出し法の一種にはユジーンセジュルネ法と呼ばれる方
法がある。これは熱間でガラス潤滑材を使用して管状に
押出し成型加工を行う方法である。
法がある。これは熱間でガラス潤滑材を使用して管状に
押出し成型加工を行う方法である。
傾斜圧延法は、傾斜ロール圧延機にて中実ビレットを熱
間で穿孔する方法である。そして、得られた中空素管
は、更にプラグミル、サイザー、レデューサ等のロール
圧延機により熱間で所定の寸法まで縮径減肉圧延され
る。
間で穿孔する方法である。そして、得られた中空素管
は、更にプラグミル、サイザー、レデューサ等のロール
圧延機により熱間で所定の寸法まで縮径減肉圧延され
る。
チタンは本質的に熱間加工性が悪いため、チタンの継目
無管の製造には前者のユジーンセジュルネ法による押出
し法がもっぱら用いられている。
無管の製造には前者のユジーンセジュルネ法による押出
し法がもっぱら用いられている。
後者の傾斜圧延法は、製造能率が高く、製造コストの面
で有利な方法であるが、チタンの継目無管の製造に適用
された例はない。
で有利な方法であるが、チタンの継目無管の製造に適用
された例はない。
ところで、チタンは活性で焼付き易く、前者のユージン
セジュル法による押出し法を使用しても押出し後の肌が
悪くなり、押出管の内外面を研削する必要がある。その
上、押出し法では製造能率が低く、ビレットの穴ぐり等
の前加工を要する。そのため、歩留まるが悪く、製造コ
ストの上昇は避けられない。
セジュル法による押出し法を使用しても押出し後の肌が
悪くなり、押出管の内外面を研削する必要がある。その
上、押出し法では製造能率が低く、ビレットの穴ぐり等
の前加工を要する。そのため、歩留まるが悪く、製造コ
ストの上昇は避けられない。
なお、チタン継目無管の製造に後者の高能率な傾斜圧延
法を適用した場合は、加工速度が速く、部分的な昇温に
より組織の不均一が生じ、場合によっては熱間圧延後に
粗大な針状組織ないしは加工組織が残存し、製品の延性
を低下させるという致命的な問題が生じる。
法を適用した場合は、加工速度が速く、部分的な昇温に
より組織の不均一が生じ、場合によっては熱間圧延後に
粗大な針状組織ないしは加工組織が残存し、製品の延性
を低下させるという致命的な問題が生じる。
本発明は、このような現状に鑑み、高能率な傾斜圧延法
でユジーンセジュルネ法による押出し法に匹敵する乃至
はこれを凌ぐ良好な延性を保証するチタン継目無管の製
造法を提供することを目的とする。
でユジーンセジュルネ法による押出し法に匹敵する乃至
はこれを凌ぐ良好な延性を保証するチタン継目無管の製
造法を提供することを目的とする。
本発明者らの調査によると、チタン継目無管の製造に傾
斜圧延法を適用した場合、最終圧延機（例えばサイザー
とかレデューサ）の出口材料温度によって管の金属組織
が大きな影響を受けることが判明した。
斜圧延法を適用した場合、最終圧延機（例えばサイザー
とかレデューサ）の出口材料温度によって管の金属組織
が大きな影響を受けることが判明した。
第２図は純チタンとチタン合金の変態温度と、Ｖ、Mo、
Fe、Cr、Mn等のβ相安定化元素量との関係を模式的に示
す状態図である。図によると、β相安定化元素が増加す
るにつれβ相からα＋β相に変化する温度、すなわちβ
トランザス線が低下することが示される。
Fe、Cr、Mn等のβ相安定化元素量との関係を模式的に示
す状態図である。図によると、β相安定化元素が増加す
るにつれβ相からα＋β相に変化する温度、すなわちβ
トランザス線が低下することが示される。
純チタンとチタン合金の安定な温度範囲はβトランザス
線の下にある。チタンがβトランザス線より上の高温で
ある場合はβ単相になり、この温度域で加工または焼鈍
されると粗い針状組織を生成し、製品の延性を害するお
それが生じる。したがって、板圧延はβトランザス以下
の温度で行われている。
線の下にある。チタンがβトランザス線より上の高温で
ある場合はβ単相になり、この温度域で加工または焼鈍
されると粗い針状組織を生成し、製品の延性を害するお
それが生じる。したがって、板圧延はβトランザス以下
の温度で行われている。
しかし、純チタンまたはチタン合金が傾斜圧延法のごと
く管状に圧延されて三次元状態の大きな変形歪を受ける
ときは、材料が最終圧延機をβトランザス以上、βトラ
ンザス＋50℃以下温度で出るならば、針状組織は生成す
るものの、その組織は細かくなり、製品品質に弊害を及
ぼさないことが明らかとなった。また、最終圧延機の出
口温度が200℃以上、βトランザス以下の温度範囲内で
あれば細かく等軸組織を保つことができる。それ故、傾
斜圧延法を導入したときの結晶粗大化を防ぎ、延性を確
保するためには傾斜圧延法における最終圧延機出口温度
を200℃以上、βトランザス＋50℃以下に管理すること
が必要となる。
く管状に圧延されて三次元状態の大きな変形歪を受ける
ときは、材料が最終圧延機をβトランザス以上、βトラ
ンザス＋50℃以下温度で出るならば、針状組織は生成す
るものの、その組織は細かくなり、製品品質に弊害を及
ぼさないことが明らかとなった。また、最終圧延機の出
口温度が200℃以上、βトランザス以下の温度範囲内で
あれば細かく等軸組織を保つことができる。それ故、傾
斜圧延法を導入したときの結晶粗大化を防ぎ、延性を確
保するためには傾斜圧延法における最終圧延機出口温度
を200℃以上、βトランザス＋50℃以下に管理すること
が必要となる。
一方、傾斜圧延法では部分的な昇温による組織の不均一
が不可避的に生じるが、これを解消するためには、圧延
後に500℃以上、βトランザス以下の温度で焼鈍するこ
とも有効なことも明らかとなった。
が不可避的に生じるが、これを解消するためには、圧延
後に500℃以上、βトランザス以下の温度で焼鈍するこ
とも有効なことも明らかとなった。
そして、この最終圧延機出口温度の管理と圧延後の焼鈍
とにより、チタン継目無管を高能率な傾斜圧延法で延性
低下を生じることなく製造することが可能となる。
とにより、チタン継目無管を高能率な傾斜圧延法で延性
低下を生じることなく製造することが可能となる。
本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、純チタ
ンまたはα型もしくはα＋β型チタン合金継目無管を傾
斜圧延法により製造するに際し、第１図に示すように、
最終圧延機出口温度を200℃以上、βトランザス＋50℃
以下とし、圧延後さらに500℃以上、βトランザス以下
の温度で焼鈍するチタン継目無管の製造方法を要旨とす
る。
ンまたはα型もしくはα＋β型チタン合金継目無管を傾
斜圧延法により製造するに際し、第１図に示すように、
最終圧延機出口温度を200℃以上、βトランザス＋50℃
以下とし、圧延後さらに500℃以上、βトランザス以下
の温度で焼鈍するチタン継目無管の製造方法を要旨とす
る。
ここで、最終圧延機とは、傾斜圧延ラインの最終段に位
置する圧延機を言い、通常は定径圧延機、絞り圧延機と
呼ばれるサイザー、レデューサ、が該当する。
置する圧延機を言い、通常は定径圧延機、絞り圧延機と
呼ばれるサイザー、レデューサ、が該当する。
本発明の方法において、最終圧延機出口温度を200℃以
上、βトランザス＋50℃以下としたのは、200℃未満で
は製品の加工中に割れを発生し、βトランザス＋50℃超
では最終圧延後の冷却中に針状組織が粗大化し、たとえ
圧延後に焼鈍を行っても製品の延性回復を望めないため
である。
上、βトランザス＋50℃以下としたのは、200℃未満で
は製品の加工中に割れを発生し、βトランザス＋50℃超
では最終圧延後の冷却中に針状組織が粗大化し、たとえ
圧延後に焼鈍を行っても製品の延性回復を望めないため
である。
また、圧延後の焼鈍温度を500℃以上、βトランザス以
下としたのは、500℃未満では組織の不均一が解消され
ず、βトランザスを超えて焼鈍すれば粗大な針状組織が
発生し、製品の延性が低下するからである。
下としたのは、500℃未満では組織の不均一が解消され
ず、βトランザスを超えて焼鈍すれば粗大な針状組織が
発生し、製品の延性が低下するからである。
本発明の効果を明らかにするため、４種類の比較試験を
行った。各比較試験における材質、加工工程、性能試験
を第１表に整理して示す。
行った。各比較試験における材質、加工工程、性能試験
を第１表に整理して示す。
比較試験Ｉ 工業用純チタンに対する比較試験でASTM Gd III相当材
を使用し、そのβトランザスは915℃である。傾斜圧延
工程は、熱間で中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸圧延
機にて110mmφ×12mm tの素管とし、これを再加熱炉で
加熱しストレッチレデューサにて60.5mmφ×12mm tに仕
上げるものとした。その後、焼鈍を施し焼鈍後の管に脱
スケールのための内外削を0.5mmづつ施し製品寸法を60m
mφ×11mm tとした。得られた製品について扁平姓と組
織の均一性を調査した。扁平試験では、製品を平行治具
間に挟んで20mm高さまで圧縮して割れの発生をしらべ、
金属組織の均一性は、マクロ組織の観察とビッカース硬
度の分布偏差（20以上）とによって判断した。
を使用し、そのβトランザスは915℃である。傾斜圧延
工程は、熱間で中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸圧延
機にて110mmφ×12mm tの素管とし、これを再加熱炉で
加熱しストレッチレデューサにて60.5mmφ×12mm tに仕
上げるものとした。その後、焼鈍を施し焼鈍後の管に脱
スケールのための内外削を0.5mmづつ施し製品寸法を60m
mφ×11mm tとした。得られた製品について扁平姓と組
織の均一性を調査した。扁平試験では、製品を平行治具
間に挟んで20mm高さまで圧縮して割れの発生をしらべ、
金属組織の均一性は、マクロ組織の観察とビッカース硬
度の分布偏差（20以上）とによって判断した。
第２表に試験結果を傾斜圧延での最終圧延機であるスト
レッチレデューサの出口温度と焼鈍温度とを対応させて
示す。
レッチレデューサの出口温度と焼鈍温度とを対応させて
示す。
No.1〜５は、レデューサ出口温度がβトランザス（915
℃）＋50℃超える場合であり、性能試験結果では扁平試
験で割れが発生し、組織の粗大化による延性低下をおこ
しており、総合評価は不良である。
℃）＋50℃超える場合であり、性能試験結果では扁平試
験で割れが発生し、組織の粗大化による延性低下をおこ
しており、総合評価は不良である。
No.6〜14は、レデューサー出口温度と焼鈍温度とが共に
本発明温度範囲内にある場合であり、扁平性、組織不均
一性とも良好である。
本発明温度範囲内にある場合であり、扁平性、組織不均
一性とも良好である。
No.15〜20は、焼鈍温度がβトランザスを超える場合で
あり、組織の粗大化をおこして扁平試験で割れが発生し
ている。
あり、組織の粗大化をおこして扁平試験で割れが発生し
ている。
No.18〜20は、焼鈍温度が500℃未満の場合であり、熱間
圧延で生じた組織不均一が解消されていない。
圧延で生じた組織不均一が解消されていない。
No.21〜25は、レデューサ出口温度が200℃未満の場合で
あり、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じた割れ
もそのまま残存している。
あり、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じた割れ
もそのまま残存している。
比較試験II α型チタン合金に対する比較試験で、Ti−5Al−2.5Snを
使用し、βトランザスは1040℃である。傾斜圧延工程は
穿孔機、延伸圧延機にて製造した110mmφ×12mm tの素
管をストレッチレデューサにて60.5mm t×12mm tに仕上
げるものとした。その後、焼鈍を施し、内外削により60
mmφ×11mm tの製品を得た。
使用し、βトランザスは1040℃である。傾斜圧延工程は
穿孔機、延伸圧延機にて製造した110mmφ×12mm tの素
管をストレッチレデューサにて60.5mm t×12mm tに仕上
げるものとした。その後、焼鈍を施し、内外削により60
mmφ×11mm tの製品を得た。
得られた製品に比較試験Ｉと同じ試験を実施したときの
結果をレデューサ出口温度と焼鈍温度とに対応させて第
３表に示す。
結果をレデューサ出口温度と焼鈍温度とに対応させて第
３表に示す。
No.1〜５はレデューサ出口温度がβトランザス（1040
℃）＋50℃を超える場合であり、扁平試験での割れと組
織の粗大化とをおこし総合評価は不良である。
℃）＋50℃を超える場合であり、扁平試験での割れと組
織の粗大化とをおこし総合評価は不良である。
No.6〜14は、レデューサ出口温度と、焼鈍温度とが共に
本発明温度範囲内にあるため、扁平試験、組織均一とも
良好な成績を得ている。
本発明温度範囲内にあるため、扁平試験、組織均一とも
良好な成績を得ている。
No.15〜17は、焼鈍温度がβトランザスを超えているた
め、組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れが発生して
いる。
め、組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れが発生して
いる。
No.18〜20は、焼鈍温度が500℃未満であるため、組織不
均一が解消されていない。
均一が解消されていない。
No.21〜25は、レデューサ出口温度が200℃未満の範囲外
であるため、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中も割れ
が発生した。
であるため、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中も割れ
が発生した。
比較試験III 代表的なα＋β型チタン合金であるTi−6Al−4V合金
（βトランザス980℃）に対する試験である。傾斜圧延
工程は中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸圧延機にて11
0mm t×9mm tの管とした後、この管を再加熱炉で加熱し
ストレッチレデューサにて69.5mmφ×8.5mm tに仕上げ
るものとした。その後、焼鈍を施し、更に脱スケールの
ための内外削により69mmφ×7.5mm tの製品とした。得
られた製品に扁平試験として製品を平行治具間に挟み、
23mmの高さまで圧縮して割れの有無を調べた。組織の不
均一性の評価は試験No.IIと同一である。試験結果をレ
デューサ出口温度と焼鈍温度に対応させて第４表に示
す。
（βトランザス980℃）に対する試験である。傾斜圧延
工程は中実丸ビレットを穿孔圧延機、延伸圧延機にて11
0mm t×9mm tの管とした後、この管を再加熱炉で加熱し
ストレッチレデューサにて69.5mmφ×8.5mm tに仕上げ
るものとした。その後、焼鈍を施し、更に脱スケールの
ための内外削により69mmφ×7.5mm tの製品とした。得
られた製品に扁平試験として製品を平行治具間に挟み、
23mmの高さまで圧縮して割れの有無を調べた。組織の不
均一性の評価は試験No.IIと同一である。試験結果をレ
デューサ出口温度と焼鈍温度に対応させて第４表に示
す。
No1〜５は、レデューサ出口温度がβトランザス（980
℃）＋50℃超える場合で、焼鈍温度に関係なく延性の低
下による扁平割れを生じ、組織の粗大化も生じ、総合評
価は不良である。
℃）＋50℃超える場合で、焼鈍温度に関係なく延性の低
下による扁平割れを生じ、組織の粗大化も生じ、総合評
価は不良である。
No.6〜14はレデューサー出口温度、焼鈍温度が共に本発
明範囲内にある場合で、扁平性、組織均一性とも良好な
成績を得ている。
明範囲内にある場合で、扁平性、組織均一性とも良好な
成績を得ている。
No.15〜17は、焼鈍温度がβトランザスを超えているた
め、扁平試験で割れが発生している。
め、扁平試験で割れが発生している。
No.18〜20は、焼鈍温度が500℃未満であるため、組織不
均一が解消されていない。
均一が解消されていない。
No.21〜25は、レデューサ出口温度が200℃未満であるた
め、延性が不足し、扁平試験で割れが生じるとともに、
圧延材そのものにも割れが生じ、また材料内部にボイド
疵が発生した。
め、延性が不足し、扁平試験で割れが生じるとともに、
圧延材そのものにも割れが生じ、また材料内部にボイド
疵が発生した。
比較試験IV 工業用純チタンに対する試験で、工業用純チタンとして
はASTM Gd IV相当材を使用し、そのβトランザスは950
℃である。傾斜圧延工程は、中実丸ビレットを穿孔圧延
機と延伸圧延機にて191mmφ×15mm tの管とし、更にこ
の管を再加工熱炉にて加熱し、最終圧延機としてのサイ
ザーにて174.5mmφ×15mm tに仕上げるものとした。
はASTM Gd IV相当材を使用し、そのβトランザスは950
℃である。傾斜圧延工程は、中実丸ビレットを穿孔圧延
機と延伸圧延機にて191mmφ×15mm tの管とし、更にこ
の管を再加工熱炉にて加熱し、最終圧延機としてのサイ
ザーにて174.5mmφ×15mm tに仕上げるものとした。
そして、焼鈍後、管に脱スケールのための内外削を0.5m
mづつ施し製品寸法は174mmφ×14mm tとした。得られた
製品に対する扁平試験は、製品を平行治具間に挟んで58
mmの高さまで圧縮するものとした。
mづつ施し製品寸法は174mmφ×14mm tとした。得られた
製品に対する扁平試験は、製品を平行治具間に挟んで58
mmの高さまで圧縮するものとした。
試験結果をサイザー出口温度と焼鈍温度とに対応させて
第５表に示す。
第５表に示す。
No.1〜５はサイザー出口温度がβトランザス（950℃）
＋50℃超える場合であり、焼鈍温度に関係なく扁平試験
で割れが発生している。
＋50℃超える場合であり、焼鈍温度に関係なく扁平試験
で割れが発生している。
No.6〜14はサイザー出口温度、焼鈍温度とも本発明範囲
内であるため扁平性、組織不均一性とも良好な成績を得
ている。
内であるため扁平性、組織不均一性とも良好な成績を得
ている。
No.15〜17は、焼鈍温度がβトランザスを超えているた
め組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れを発生してい
る。
め組織の粗大化をおこし、扁平試験で割れを発生してい
る。
No.18〜20は、焼鈍温度が500℃未満であるため、熱間圧
延で生じた組織不均一が解消されずに残存し、組織の均
一性が不良である。
延で生じた組織不均一が解消されずに残存し、組織の均
一性が不良である。
No.21〜25は、サイザー出口温度が200℃未満であるた
め、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じた割れも
そのまま残存した。
め、扁平試験で割れが生じ、熱間加工中に生じた割れも
そのまま残存した。
以上のごとく、本発明はレデューサ、サイザーといった
最終圧延機での出口材料温度を200℃〜βトランザス＋5
0℃に保ち、更に圧延後500℃〜βトランザスの間で焼鈍
を行うことにより、延性ならびに組織の均一性に優れた
純チタン、チタン合金の傾斜圧延法による継目無管の製
造を可能にするものである。
最終圧延機での出口材料温度を200℃〜βトランザス＋5
0℃に保ち、更に圧延後500℃〜βトランザスの間で焼鈍
を行うことにより、延性ならびに組織の均一性に優れた
純チタン、チタン合金の傾斜圧延法による継目無管の製
造を可能にするものである。
その結果、素材ビレットから製品に至るまでの歩留りは
81〜85％となり、従来のユジーンセジュルネ法による熱
間押出し管の場合の50〜70％に比べて大幅に向上するも
のとなり、製管速度の向上とあいまって製管コストを著
しく低下させる効果が得られる。
81〜85％となり、従来のユジーンセジュルネ法による熱
間押出し管の場合の50〜70％に比べて大幅に向上するも
のとなり、製管速度の向上とあいまって製管コストを著
しく低下させる効果が得られる。
第１図は本発明の傾斜圧延後の熱処理工程を示す概念
図、第２図は変態温度とβ相安定化元素量との関係を模
式的に示す状態図である。
図、第２図は変態温度とβ相安定化元素量との関係を模
式的に示す状態図である。
Claims (1)
- 【請求項１】純チタンまたはα型もしくはα＋β型チタ
ン合金からなる継目無管を傾斜圧延法により製造するに
際し、最終圧延機出口温度を200℃以上、βトランザス
＋50℃以下とし、圧延後さらに500℃以上、βトランザ
ス以下の温度で焼鈍することを特徴とするチタン継目無
管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023318A JPH0741292B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | チタン継目無管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023318A JPH0741292B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | チタン継目無管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197006A JPH01197006A (ja) | 1989-08-08 |
| JPH0741292B2 true JPH0741292B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=12107236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63023318A Expired - Fee Related JPH0741292B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | チタン継目無管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741292B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145323A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | チタン合金の鍛造方法 |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP63023318A patent/JPH0741292B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01197006A (ja) | 1989-08-08 |
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