JPS58100663A - 組織の良好なチタン合金圧延材の製造方法 - Google Patents

組織の良好なチタン合金圧延材の製造方法

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JPS58100663A
JPS58100663A JP19632481A JP19632481A JPS58100663A JP S58100663 A JPS58100663 A JP S58100663A JP 19632481 A JP19632481 A JP 19632481A JP 19632481 A JP19632481 A JP 19632481A JP S58100663 A JPS58100663 A JP S58100663A
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Kazuhiko Nishida
和彦 西田
Chiaki Hanada
花田 千昭
Kenji Kurokawa
黒川 健次
Hiroyuki Morimoto
博之 森本
Masamori Yoshitoshi
吉年 正守
Tomio Yamakawa
富夫 山川
Koji Okuyama
奥山 孝司
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (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】 本発明は1組織の良好なチタン合金圧延材の製造方法,
特に多段スタンドの連続圧延によh組織の嵐好なチタン
合金圧延材の製造方法に関する。
チタン合金は比強k(重さに対する強さの比)が大であ
ることから,軽量で高強直を要求される航空機・**開
発機材などの分野をはじめ.高信頼性が要求される用途
に使用されている。しかし、これらの用途に対しては,
単に高強にであるだけでは不充分で、特に線または棒の
形態で供給される場合には,ボルトあるいは構造部品と
しての最終製品への製造段階で必ず成形゛加工工程を経
るので,適度なm性が不可欠である.そして、仁の姑性
の改善には、均−且つ微細な組織であることが必須であ
る。
ところで、チタン合金材は難加工材の1つで、その製造
方法に関する報告はほとんどない0例えば、鍛造材につ
いては特開@51ー77886号に開示されて9るが,
圧延材については本発明省らの知る@シ製造条件に関す
る報告例は見当らない。
ちなみに、上記の鍛造材の製造は,β鍛造後、連続的に
α+β域で10%以上の加工を行ない。
次いでβ域に加熱後、20℃/分以上の冷却速にでαト
β域またはα域まで冷却することによシ行なわれ、それ
によ)組繊の微細化を図っている。
しかしながら、チタン合金の中丸ないし小棒を鍛造によ
p製造した場合、鍛造長手方向の組織のバ2ツキ%*面
内での部位による組織のバラツキなど鍛造方法−有の基
本的な問題を伴なう。また生産効率の点でも、数回の繰
返し加熱鍛造を行なうとiうことから、圧延法とは比較
にならぬ根、効率が劣る。
また、圧延を実施しても、チタン合金は難加工材のため
、IIEIET疵が発生し易く、α+β域内の高目の温
度で加熱しても、粗ないし中間圧延列での表面疵発生を
避けることができない。したがって、後工楊で全面ピー
リングを行なうことが必要とされる丸め、その結果歩留
)低下と工数増となシ。
効率の低下は免かれない。
かくして本発明の目的は1組織が良好で表面疵の少ない
チタン合金圧延材を製造する方法を提供することである
ところで、組織を嵐好とするには圧延温度を低くするこ
とが必要であり、一方表面疵は加工温度が高いほど発生
のS度は低下する。したがって、組織を良好にするとい
う要求と表面疵を少なくするという要求とは相互に矛盾
するものである。
よって本発明者らは、チタン合金の連続圧延について鋭
意研究した結果、圧延時の加熱温度のコントロールと圧
延中における材料温度の制−によシ、上述のような相矛
盾する要求を同時に満足し表面疵がなく組織の良好なT
1合金圧延材を得ることに成功した。特に、本発明は表
面疵をなくするためのβ域加熱と粗列での充分な加工度
と、中間および仕上列におけるα(β域での充分な加工
度の組合せの臨界性を見い出したことく基づくものであ
る。
ここに本発明は、α+β麿チクチタフ合金塊圧延後、1
160℃以下のβ域に加熱し、連続式圧延機によルβ域
で鍛錬比8以上の加工を加え、更に連続的にα+β域で
鍛錬比10以上の加工を加え。
必要によ)得られた熱間圧延材に等軸晶形成処壊を行な
うことを%黴とする1組織の良好なチタン合金圧延材の
製造方法である。
ζOように1本発明は、β域加熱圧延を1つの411値
とするが、加工性の嵐好なβ域で粗加工することにより
、@加工時の表面疵発生を防止するだけでなく、後続の
α+l域加工時の表面疵発生を抑制すゐ効果がある。
β域での加熱温度を1150℃以下としたのは。
余*a温に加熱するとガス吸収層(いわゆるα−(:a
s@)が生成し、加工性が劣化すること及び、逼絖圧延
時の温寂制−が困−となシ特にα+β域でO加工度が充
分にとれない恐れが生ずるからである。
鍛錬比は多いほうがα+β域での表面疵発生防止に対し
ては有利であるが、実用上素材寸法に制約があるため多
くとることができない。鍛錬比を@以上とすることによ
り実用上充分な表面性状を得ることが出来る。
さらに1本発@によれば、α+β域での加工度が規制さ
れるが、Wt述のように、連続的にα+β域で鍛錬比1
0以上の加工を加えることが本発明のさらに1つの特徴
である。つまり、1ヒートにて両生はβ域鍛錬、後半は
α+βtILIIIiill[とすることKj:Oて極
めて能率よく組織良好なT1合金圧延材が表向キズもな
く製造されるのである。iた。
α+β域での鍛錬比は組織改善に非常に重要な役vR)
を来たすのでToシ、組織的にはα+β域の鍛錬比が大
きいほどよシ微細な等軸晶粒を形成するが、実用土は素
材寸法の制約もTo4)、実用面から経験的に設定され
る組織の許容限度を基準としてみえ場合、鍛錬比を10
以上とすれば充分である。
α+β域での加工温度を41にζζでは制限しないが、
β−ト2ンザヅ直下の温[になると1組織内に変態β組
織が増加し好ましくな−、また。加工温度が約700℃
を下廻ると、加工中における結晶粒界の移動、再結晶等
′は極喝に遅くなるため。
後述する等軸晶形成処場を總むすことで管軸晶化するこ
とが好ましい。従りて、α+β域の加工温直としては、
必ずしもそれに限定されないが、好ましくttsoo−
soo℃テアル。
こむで、勢軸晶形成処理とは、鵬閲圧mに続いて直ちに
徐冷、好壇しくは炉冷によj1700″C壕で1100
/hr以下の速度で冷却し、その後室温まで放冷し、あ
るいは熱間圧延後800〜960℃の亀直に所定時開、
一般には80分以上、好ましくは1時間以上保持し、さ
らにあるiは熱間圧延後に100℃以下までまず放冷し
、次いで850〜96G’CK保持した炉内で再加熱し
て800〜1160℃に所定時開、一般には80分以上
、好ましくは1時間以上保持し、その後700℃以下ま
で放冷する処理のことであシ、かかる処理によって等軸
晶績晶の生成が促進される。
熱間圧延材を圧延直後に徐冷するのは、α(β域の圧延
によシ蓄積された結晶歪を解放し1等軸晶化するのに有
効であるからである。そのためKは、結蟲粒界移動の発
生し易い700℃以上での保持時間を充分にとる必要が
あシ、そのために徐冷を行なうが、前述のように%好ま
しくは700℃までは1ljot/hr以下でO徐冷が
必要である。
熱間圧延後800〜950℃に保持することによっても
同機な効果が得られる。
まえ、熱間圧延材を放冷し1次φで再加熱することによ
〕結晶粒を微細化する丸めには、800〜960’CK
加熱することが有効である。950℃を越すと、!相が
増加しl冷畿に針状組織が増加する九め好ましくない、
一方、800’Cを下回ると1丁OO℃付近までは長時
間の加熱を行なえば結晶粒の微細化が可能であるが、長
時間を要すとiうことから経済的でない。
かくして得られる等軸晶は結晶粒形態が等方的である結
晶であシ、理想的には結晶粒が任意の断面で特定の方向
に伸びていない結晶粒からなる。
本発明を実施するに轟りては、一般に多段スタンドの連
続圧延が紡機であシ、β域に加熱後、圧延を開始するこ
とから、圧爾適中でαトβ域に温度が低下するように圧
延温度をコントロールする必要がある。tた。加工途中
での圧延材からの発熱もあシ、遅絖圧嬌横列の適当な部
分で水冷等による冷却が必要であp10−ル間での水冷
、圧延直後の水冷又は両者の併用が考えられるが、必ず
しもそれらに制限されるものではない、水冷を採用する
場合、流量調節によりて温度111節を行なってもよ−
本発明が適用されるα÷/!mlチタン合金の代表的な
ものはT1−・At−4V、Tl−4ムt−4Mnであ
シ、その他の例としてはTi−8Mn、T1−BAA−
476Cr−IJIF@、Tl−4ATl−4At−4
,Tl−4ATl−4AA−I等が挙げられる。ただし
、本発明がそれらのみに制限されるものではないことは
理解されよう。
次に実施例に関連させて本発明をさらに説明する。
実施例 Tl−6At−4V合会を真空アーク溶解して1)ンの
鋳塊を溶製し、分塊圧延したのち、皮むきを行なりて表
面疵を除去し、そののち本発gAK従って第1IIK示
す如く、直径180■および58■角のビレッFを製造
し、連続孔型圧砥材によシ同じく第111に示す仕上圧
延速度で直径9■の丸棒に圧延し丸、圧延が高速度で行
なわれ九九め、圧延による温度上昇がみられ友ので1本
発明に徹ってロール間および/lたは圧延直後に水吹付
けによる冷却を行なりた。得られた各圧延機について。
後述の組織判定および*tii疵判定を行な−)た、圧
延条件および結果を比較例のそれと共に第11!Kまと
めて示す。
なお1組fII&の判定法につめては、従来からの経験
と実績に基いて種々のものが各社で考えられている。ζ
ζでは添付図面に示すように、α÷β等軸晶組繊のもの
を1級とし、(図(〜参照)、結晶粒の等劣化が進んで
いない、即ち加工組繊に近いものが残った状態を4級と
評価しく図(Φ参照)。
その中間段階として加工組織残留度合の高いものと(図
(e)参照)、この段階の低いもの、すなわち、等軸晶
化の不充分なもの(図(6)参照)、02段階に分け、
合計4階級とした。1〜2級は実用に耐える組織であシ
、8〜4級は改善を要す為組織である。
表l1i11の判定は、製品表面を目視検査し、表面疵
を検出し九時には、その部分をグツインダーで研削して
疵深さを測定する。疵深さに応じて、第息表に示すよう
に1級な−し%4級に分類する。
1〜1級は実用に耐える組織であp、8〜4級はさらに
手入れを要する11度である。
第 1! 表 表中1例人ないしIは本発明例を示し1例1いしOは比
較例を示す0例■および1はそれぞれ例CおよびDで示
す例によって得られ丸熱間圧延材(それぞれC材および
DIと表示する)K等軸蟲形成処理を施した例を示すも
ので参る。
本発明例では、前述の組織JPl電および表面疵判定が
いずれも1tたは8と満足のゆくもので6った。
しかしながら例Jが示すように、α+β域の鍛錬比がl
・未満のときは組織の微細化が十分でなく、−1例にお
よびLが示すようにα+β域での圧延のみを行なり九場
合には、m面直の発生は免がhない。
逼絖圧延の場合1組織を良好とするためにはα+β域で
の加熱圧延が一般的に考えられるが、その場合全体の材
料温度が低いこと及び形状の関係からコーナ一部分がよ
)低くなることの九め、圧延中その部分は引ahを受け
、もともと8相異合域で変形態が劣るため表面疵を生ず
るものと考えられる。まえ、例M、Nが示すようにα+
β域で圧延を開始し、圧延途中で昇温した場合、例Mの
ように/域まで昇温すると1表面疵の発生は少なくなる
が、いずれの伺におりて4組−の劣化は防止できない0
例Oは加熱温度が本発明の規定する温度よシ高い場合を
示すものである。
以上のように、本発明にありては、熱間圧延に先立9て
、β域加熱を行ない材料温度を高め一相組織とすること
によシ粗圧延ないし中間圧延での表面疵発生を防止し1
次いで鍛錬比を高めた後。
中間圧延ないし仕上圧延をα+β域で行ない得るように
制御冷却する。その結果、第1表に示す如く、β域のか
な夛高い温度に加熱し圧延しても、制御冷却と組合せる
ことで、ai執および%表面疵の双方が共に良好なTi
合余圧延材を得為ととく成功した。比較例で示されるよ
うに1本発明の範囲を外れる限シ、これらの条件を種々
変えても、組織と自ずの両者を同時に実用上差支えない
レベルで満足することは困難なことである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、等軸晶組織の判定基準を示す結晶組織の模
式図でTob、図(a)、 (b)、 (e)および(
d)#′iそれぞれ1級、2級、8級および4級の各等
級の組織に相当する。 出願人代理人  弁理士 広瀬章− ((2)      tb+         tc+
      td)第1頁の続き 0発 明 者 山川富夫 尼崎市西長洲本通1丁目3番地 住友金属工業株式会社中央技術 研究所内 0発 明 者 奥山孝司 東京都千代田区丸の内1丁目3 番2号住友金属工業株式会社内 9

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  α+β臘チメチ2フ 以下Oβ域に加熱し1連続式圧延機によ)β域で鍛錬比
    8以上の加工を加え.更に連続的にα+β域で鍛錬比1
    0以上の加工を加えることを特徴とする1組織の良好な
    チタン合金圧延材の製造方法。
  2. (2)α÷β臘チクチタフ合金塊圧延後.1150℃以
    下のβ域に加熱し、連続式圧延機によシβ域で鍛錬比8
    以上の加工を加え,更に連続的にαモβ域で鍛錬比10
    以上の加工を加え1次いで,得られた熱間圧延材に等軸
    晶形成処理を行なうことを!Vt黴とする1組織の良好
    なチタン合金圧延材の製造方法。
JP19632481A 1981-12-08 1981-12-08 組織の良好なチタン合金圧延材の製造方法 Granted JPS58100663A (ja)

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JPS646268B2 JPS646268B2 (ja) 1989-02-02

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086256A (ja) * 1983-10-15 1985-05-15 Kobe Steel Ltd チタン合金の熱処理方法
FR2650967A1 (fr) * 1989-08-16 1991-02-22 Gen Electric Procede pour produire une texture marquee dans des alliages de titane et pieces fabriquees a partir de ces alliages
US5125986A (en) * 1989-12-22 1992-06-30 Nippon Steel Corporation Process for preparing titanium and titanium alloy having fine acicular microstructure
CN102230145A (zh) * 2011-06-20 2011-11-02 西部钛业有限责任公司 一种tc25两相钛合金大规格棒材的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS531617A (en) * 1976-06-28 1978-01-09 Kobe Steel Ltd Production of forged product of titanium alloy

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