JPH08193254A - チタン合金の加工方法 - Google Patents
チタン合金の加工方法Info
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- JPH08193254A JPH08193254A JP602795A JP602795A JPH08193254A JP H08193254 A JPH08193254 A JP H08193254A JP 602795 A JP602795 A JP 602795A JP 602795 A JP602795 A JP 602795A JP H08193254 A JPH08193254 A JP H08193254A
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- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 室温での強度と延性を合わせ持たせたチタン
合金製品が得られ、しかもその製品への加工が非常に容
易なチタン合金の加工方法を得る。 【構成】 β相からなるチタン合金に、室温での圧延や
冷間型鍛造などの第一の塑性加工とＴβ−１００℃≦Ｔ
≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の温度範囲での恒温型鍛造
などの第二の塑性加工を施す。
合金製品が得られ、しかもその製品への加工が非常に容
易なチタン合金の加工方法を得る。 【構成】 β相からなるチタン合金に、室温での圧延や
冷間型鍛造などの第一の塑性加工とＴβ−１００℃≦Ｔ
≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の温度範囲での恒温型鍛造
などの第二の塑性加工を施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、腕時計ケース、目鏡フ
レーム等に好適な強度と延性を合わせ持たせたチタン合
金が得られ、しかも当該合金に対して塑性加工性の向上
が図れる加工方法に関するものである。
レーム等に好適な強度と延性を合わせ持たせたチタン合
金が得られ、しかも当該合金に対して塑性加工性の向上
が図れる加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】β型チタン合金は、一般に室温での冷間
加工と再結晶処理によって、等軸粒組織として用いられ
る。これらの合金は静的再結晶温度付近で超塑性現象が
発現し、低変形応力で大きな伸びが得られるため、この
温度付近での超塑性成形加工や熱間成形加工がしやす
い。また代表的なチタン合金である（α＋β）型のＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖと比べると、上述の組織状態ではβ単相
であるため、冷間成形加工も可能である。そして、これ
ら超塑性成形、熱間成形および冷間成形は、それぞれ単
独の成形方法として用いられていた。またこれら成形加
工前に、成形加工に供するブランク材の寸法精度を高め
るため冷間圧延などを加える場合もあるが、この冷間圧
延の後には必ずソリ矯正や上述の組織とするための熱処
理（再結晶処理）が行われていた。
加工と再結晶処理によって、等軸粒組織として用いられ
る。これらの合金は静的再結晶温度付近で超塑性現象が
発現し、低変形応力で大きな伸びが得られるため、この
温度付近での超塑性成形加工や熱間成形加工がしやす
い。また代表的なチタン合金である（α＋β）型のＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖと比べると、上述の組織状態ではβ単相
であるため、冷間成形加工も可能である。そして、これ
ら超塑性成形、熱間成形および冷間成形は、それぞれ単
独の成形方法として用いられていた。またこれら成形加
工前に、成形加工に供するブランク材の寸法精度を高め
るため冷間圧延などを加える場合もあるが、この冷間圧
延の後には必ずソリ矯正や上述の組織とするための熱処
理（再結晶処理）が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、超塑性成形で
は変形速度が非常に遅く、量産が必要な製品へはあまり
利用されていなかった。また熱間成形では十分に材料の
変形抵抗が低くないため、一工程での仕上り形状に近い
形状とするいわゆるｎｅａｒ ｎｅｔ ｓｈａｐｅが困
難であり、工程数の増大を招いていた。冷間成形ではさ
らに工程数の増大を招くばかりでなく、型鍛造や深絞り
加工においては強加工の加わるコーナー部で割れや亀裂
がみられていた。
は変形速度が非常に遅く、量産が必要な製品へはあまり
利用されていなかった。また熱間成形では十分に材料の
変形抵抗が低くないため、一工程での仕上り形状に近い
形状とするいわゆるｎｅａｒ ｎｅｔ ｓｈａｐｅが困
難であり、工程数の増大を招いていた。冷間成形ではさ
らに工程数の増大を招くばかりでなく、型鍛造や深絞り
加工においては強加工の加わるコーナー部で割れや亀裂
がみられていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、β単相からなるβ型チタン合金において、
室温で加工率４０％以上の圧延などの塑性加工を施した
後、熱処理を行わずにそのまま温度範囲Ｔβ−１００℃
≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）で型鍛造などの成形加
工を行った。これによって、該記合金のＴβ−１００℃
≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の温度範囲での塑性加
工性を向上させた。また最初の室温での塑性加工に、型
鍛造などの成形加工を行うことによって、次に行う温度
範囲Ｔβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）で
の成形加工がより短時間で行えた。さらに本発明の成形
方法で得られた製品は強度と延性を合わせ持った非常に
品質の優れた製品であった。
に本発明は、β単相からなるβ型チタン合金において、
室温で加工率４０％以上の圧延などの塑性加工を施した
後、熱処理を行わずにそのまま温度範囲Ｔβ−１００℃
≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）で型鍛造などの成形加
工を行った。これによって、該記合金のＴβ−１００℃
≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の温度範囲での塑性加
工性を向上させた。また最初の室温での塑性加工に、型
鍛造などの成形加工を行うことによって、次に行う温度
範囲Ｔβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）で
の成形加工がより短時間で行えた。さらに本発明の成形
方法で得られた製品は強度と延性を合わせ持った非常に
品質の優れた製品であった。
【０００５】
【作用】該記合金はTi−６Al−４Ｖ合金などの（α＋
β）型合金に比べ、β単相であるため、室温での加工が
比較的容易に行える。該記合金の室温での冷間加工後の
組織は、転位密度の非常に高い組織となる。このような
加工組織を、温度範囲Ｔβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβ
はβ変態温度）で成形加工すると加工温度への加熱・保
持中に、あるいは成形加工中にα相が微細均一に析出
し、変形中の結晶粒が微細化する。これによって、変形
速度の高速化、変形抵抗の低下が達成できる。また成形
加工後の組織が非常に微細となるため、製品の強度と延
性が同時に向上できる。
β）型合金に比べ、β単相であるため、室温での加工が
比較的容易に行える。該記合金の室温での冷間加工後の
組織は、転位密度の非常に高い組織となる。このような
加工組織を、温度範囲Ｔβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβ
はβ変態温度）で成形加工すると加工温度への加熱・保
持中に、あるいは成形加工中にα相が微細均一に析出
し、変形中の結晶粒が微細化する。これによって、変形
速度の高速化、変形抵抗の低下が達成できる。また成形
加工後の組織が非常に微細となるため、製品の強度と延
性が同時に向上できる。
【０００６】
【実施例】以下実施例によって本発明を詳述する。本発
明に使用した供試材は、表１に示した化学成分を有する
準安定β型のTi−１５Ｖ−３Cr−３Sn−３Al合金（以下
Ti−１５−３と略記する）である。組織は、平均粒径約
１００μｍの等軸組織であった。なお、この供試材のβ
変態温度は約７５０℃であった。
明に使用した供試材は、表１に示した化学成分を有する
準安定β型のTi−１５Ｖ−３Cr−３Sn−３Al合金（以下
Ti−１５−３と略記する）である。組織は、平均粒径約
１００μｍの等軸組織であった。なお、この供試材のβ
変態温度は約７５０℃であった。
【０００７】
【表１】 （実施例１）この供試材に室温で圧下率２０％、４０％
および６０％の冷間圧延を施した。これらの試料と供試
材のままの試料（圧下率０％）から、引張試験片を採取
した。そして、これらの試験片を用い、６００℃、６５
０℃、７００℃、７５０℃および８００℃において初期
ひずみ速度１×１０−３ｓ−１で高温引張試験を行っ
た。それら結果を図１、図２に示す。いずれの試験温度
でも圧下率が大きいほど、全伸びが大きく、流動応力が
小さくなり、加工性が向上する。しかし、試験温度６０
０℃と８００℃、圧下率２０％では供試材のままの試料
と全伸びに大きな差が見られず、大きな効果は得られな
かった。したがって、第一の塑性加工の加工率（圧下
率）を２０％以上とした。また第二の塑性加工の加工温
度をＴβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の
範囲とした。本実施例では、第一の塑性加工に冷間圧
延、第二の塑性加工に恒温加工（高温引張試験）を用い
たが、上述の加工温度範囲であれば、どのような加工方
法でもよいことは言うまでもない。また、引張試験を破
断前に中断（伸び１００％）し、その試験片の平行部か
らさらに引張試験片を採取し、室温での引張試験を行っ
た。その結果、供試材をそのまま室温で引張試験した場
合よりも、伸び、強度ともに向上した。ここで、高温引
張試験を中断させた試験片の組織は、粒径１μｍ以下の
粒状α相が非常に微細に析出した等軸粒組織であった。
および６０％の冷間圧延を施した。これらの試料と供試
材のままの試料（圧下率０％）から、引張試験片を採取
した。そして、これらの試験片を用い、６００℃、６５
０℃、７００℃、７５０℃および８００℃において初期
ひずみ速度１×１０−３ｓ−１で高温引張試験を行っ
た。それら結果を図１、図２に示す。いずれの試験温度
でも圧下率が大きいほど、全伸びが大きく、流動応力が
小さくなり、加工性が向上する。しかし、試験温度６０
０℃と８００℃、圧下率２０％では供試材のままの試料
と全伸びに大きな差が見られず、大きな効果は得られな
かった。したがって、第一の塑性加工の加工率（圧下
率）を２０％以上とした。また第二の塑性加工の加工温
度をＴβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の
範囲とした。本実施例では、第一の塑性加工に冷間圧
延、第二の塑性加工に恒温加工（高温引張試験）を用い
たが、上述の加工温度範囲であれば、どのような加工方
法でもよいことは言うまでもない。また、引張試験を破
断前に中断（伸び１００％）し、その試験片の平行部か
らさらに引張試験片を採取し、室温での引張試験を行っ
た。その結果、供試材をそのまま室温で引張試験した場
合よりも、伸び、強度ともに向上した。ここで、高温引
張試験を中断させた試験片の組織は、粒径１μｍ以下の
粒状α相が非常に微細に析出した等軸粒組織であった。
【０００８】（実施例２）供試材を円盤状に機械加工し
て、型鍛造用のブランクを作製した。このブランクを腕
時計裏ぶた用金型にセットし、室温において型鍛造し
た。鍛造回数は１回である。この冷間型鍛造を行った被
加工材のバリを除去し、それを７００℃に加熱してある
腕時計裏ぶた用金型にセットした。そしてその温度に保
ちながら、鍛造速度０．５ｍｍ／ｍｉｎで、型充填する
まで恒温鍛造を行った。ブランクを冷間鍛造せずに、そ
のまま同様の鍛造条件で恒温鍛造した場合よりも、より
少ない打ち込み量で型充填が完了した。すなわち、加工
性が向上した。また供試材を室温で冷間圧延した後にブ
ランクを作製し、７００℃で恒温鍛造を行っても、供試
材からそのままブランクを作製し、上述と同様な鍛造条
件で恒温鍛造した場合よりも、より少ない打ち込み量で
型充填が完了した。
て、型鍛造用のブランクを作製した。このブランクを腕
時計裏ぶた用金型にセットし、室温において型鍛造し
た。鍛造回数は１回である。この冷間型鍛造を行った被
加工材のバリを除去し、それを７００℃に加熱してある
腕時計裏ぶた用金型にセットした。そしてその温度に保
ちながら、鍛造速度０．５ｍｍ／ｍｉｎで、型充填する
まで恒温鍛造を行った。ブランクを冷間鍛造せずに、そ
のまま同様の鍛造条件で恒温鍛造した場合よりも、より
少ない打ち込み量で型充填が完了した。すなわち、加工
性が向上した。また供試材を室温で冷間圧延した後にブ
ランクを作製し、７００℃で恒温鍛造を行っても、供試
材からそのままブランクを作製し、上述と同様な鍛造条
件で恒温鍛造した場合よりも、より少ない打ち込み量で
型充填が完了した。
【０００９】なお、本実施例は該記合金以外にもβ相で
構成されるチタン合金であれば、同様な効果が得られる
ことは言うまでもない。
構成されるチタン合金であれば、同様な効果が得られる
ことは言うまでもない。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
β相からなるチタン合金にＴβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ
（Ｔβはβ変態温度）の範囲での恒温型鍛造などの第二
の塑性加工を行う前に、室温で圧延や型鍛造などの第一
の塑性加工を施すことによって、第二の塑性加工におけ
る加工性を向上させることができる。また、第二の塑性
加工後の結晶粒が非常に微細となることから、室温にお
ける伸びおよび強度をともに向上できるといった効果も
有する。
β相からなるチタン合金にＴβ−１００℃≦Ｔ≦Ｔβ
（Ｔβはβ変態温度）の範囲での恒温型鍛造などの第二
の塑性加工を行う前に、室温で圧延や型鍛造などの第一
の塑性加工を施すことによって、第二の塑性加工におけ
る加工性を向上させることができる。また、第二の塑性
加工後の結晶粒が非常に微細となることから、室温にお
ける伸びおよび強度をともに向上できるといった効果も
有する。
【図１】本発明の実施例１における引張試験温度と全伸
びの関係を示した図である。
びの関係を示した図である。
【図２】本発明の実施例１における引張試験温度と流動
応力の関係を示した図である。
応力の関係を示した図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 β型チタン合金において、室温で加工率
４０％以上の第一の塑性加工を施した後、Ｔβ−１００
℃≦Ｔ≦Ｔβ（Ｔβはβ変態温度）の温度範囲で第二の
塑性加工を施すことを特徴とするチタン合金の加工方
法。 - 【請求項２】 第二の塑性加工が恒温加工であることを
特徴とする請求項１記載のチタン合金の加工方法。 - 【請求項３】 第一の塑性加工と第二の塑性加工の両方
が、あるいは第二の塑性加工のみが構造物を成形するた
めの型鍛造加工であることを特徴とする請求項１記載の
チタン合金の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP602795A JPH08193254A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | チタン合金の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP602795A JPH08193254A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | チタン合金の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193254A true JPH08193254A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11627201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP602795A Pending JPH08193254A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | チタン合金の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102922239A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-02-13 | 西部钛业有限责任公司 | 一种ta5钛合金小规格棒材的制备方法 |
| CN103668027A (zh) * | 2013-12-15 | 2014-03-26 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种TC25钛合金的准β锻造工艺 |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP602795A patent/JPH08193254A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102922239A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-02-13 | 西部钛业有限责任公司 | 一种ta5钛合金小规格棒材的制备方法 |
| CN103668027A (zh) * | 2013-12-15 | 2014-03-26 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种TC25钛合金的准β锻造工艺 |
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