JPS591660A - α類似型のα＋βチタン合金の加工方法 - Google Patents
α類似型のα＋βチタン合金の加工方法Info
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- JPS591660A JPS591660A JP10897282A JP10897282A JPS591660A JP S591660 A JPS591660 A JP S591660A JP 10897282 A JP10897282 A JP 10897282A JP 10897282 A JP10897282 A JP 10897282A JP S591660 A JPS591660 A JP S591660A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、Ｔｉ −６Ａｔ−４Ｖ合金に代表されるｎ
ｅａｒα型、すなわちα類似型のα＋βチタン合金の鍛
造または圧延加工方法に関するものである。
ｅａｒα型、すなわちα類似型のα＋βチタン合金の鍛
造または圧延加工方法に関するものである。
近年、航空機、原子力発電所、あるいは海水淡水化プラ
ント等の開発進歩には目を見張るものがあり、それにと
もなって、軽量、高強度で、しかも極めて耐食性に富む
素材であるということからチタンおよびチタン合金に対
する需要が益々増大して来ている。
ント等の開発進歩には目を見張るものがあり、それにと
もなって、軽量、高強度で、しかも極めて耐食性に富む
素材であるということからチタンおよびチタン合金に対
する需要が益々増大して来ている。
通常、チタン合金はその組織によってα型、α＋β型、
およびβ型の３種類に分類されており、それぞれの特性
に応じた用途に供されているが、中でもα＋β型チタン
合金は常温においてα相とβ相が混合した組織を示し、
合金元素の種類と量および熱処理条件によってαおよび
β相の量比や形状を変えることができ、したがつズ種々
の特性を有するものが得られることから、幅広い利用分
野が開かれている。
およびβ型の３種類に分類されており、それぞれの特性
に応じた用途に供されているが、中でもα＋β型チタン
合金は常温においてα相とβ相が混合した組織を示し、
合金元素の種類と量および熱処理条件によってαおよび
β相の量比や形状を変えることができ、したがつズ種々
の特性を有するものが得られることから、幅広い利用分
野が開かれている。
ところで、例えばＴｉ −６Ａｔ−４Ｖ合金に代表され
るα類似型のα十β二相合金では、鋳放しの状態、ある
いは第１図に示した状態図のβ変態温度以上のβ単相域
へ加熱した後室温に冷却した状態のミクロ組織が、第２
図の顕微鏡写真（倍率：１００）に示すような針状α十
β組織となることが知られている。、そして、このよう
な針状組織材と、第３図の顕微鏡写真（倍率：５００
）に示されるような等軸α＋β組織材との機械的性質を
比較すると、針状組織材では、引張試験での延性、とり
わけ絞りの値が等軸組織材よｐも劣るという報告がなさ
れていることからも、通常のα＋βチタン合金製品には
そのミクロ組織が等軸α十β組織であることが望捷れて
いる。
るα類似型のα十β二相合金では、鋳放しの状態、ある
いは第１図に示した状態図のβ変態温度以上のβ単相域
へ加熱した後室温に冷却した状態のミクロ組織が、第２
図の顕微鏡写真（倍率：１００）に示すような針状α十
β組織となることが知られている。、そして、このよう
な針状組織材と、第３図の顕微鏡写真（倍率：５００
）に示されるような等軸α＋β組織材との機械的性質を
比較すると、針状組織材では、引張試験での延性、とり
わけ絞りの値が等軸組織材よｐも劣るという報告がなさ
れていることからも、通常のα＋βチタン合金製品には
そのミクロ組織が等軸α十β組織であることが望捷れて
いる。
しかしながら、上述のような等軸α＋β組織のα類似型
α＋βチタン合金材を得るには、α＋β温度域での加工
の程度と加熱温度が重要彦因子であるとの報告はなされ
ているが、α類似型α十βチタン庁金材において、反復
可能で確実に等軸α＋β組織を得る手段が未だ見出され
ておらず、各研究者がそのような手段を模索しているの
が現状であった。
α＋βチタン合金材を得るには、α＋β温度域での加工
の程度と加熱温度が重要彦因子であるとの報告はなされ
ているが、α類似型α十βチタン庁金材において、反復
可能で確実に等軸α＋β組織を得る手段が未だ見出され
ておらず、各研究者がそのような手段を模索しているの
が現状であった。
本発明者等は、上述のような観点から、α類似型のα＋
βチタン合金において、簡単確実に等軸ミクロ組織を得
る手段を見出し、もって伸びや絞りのような延性にすぐ
れるとともに、十分な強度特性をも保持したチタン合金
材を製造すべく、特に、α＋β領域での加工および加熱
とミクロ組織の変化、並びにそれに伴う機械的性質の変
化動向についての基礎的な研究を繰返した結果、以下（
ａ）〜（ｄ）に示す如き知見を得たのである。すなわち
、（ａ） α類似型α＋βチタン合金の鍛造あ゛るい
は圧延加工の際に小さな加工度しか力えない場合には、
通常の如き一回の加熱による加工によってはミクロ組織
に何らの改変がなされないのに対して、２回以上の加熱
による加工を行なうことによってミクロ組織の等軸化が
進行すること。
βチタン合金において、簡単確実に等軸ミクロ組織を得
る手段を見出し、もって伸びや絞りのような延性にすぐ
れるとともに、十分な強度特性をも保持したチタン合金
材を製造すべく、特に、α＋β領域での加工および加熱
とミクロ組織の変化、並びにそれに伴う機械的性質の変
化動向についての基礎的な研究を繰返した結果、以下（
ａ）〜（ｄ）に示す如き知見を得たのである。すなわち
、（ａ） α類似型α＋βチタン合金の鍛造あ゛るい
は圧延加工の際に小さな加工度しか力えない場合には、
通常の如き一回の加熱による加工によってはミクロ組織
に何らの改変がなされないのに対して、２回以上の加熱
による加工を行なうことによってミクロ組織の等軸化が
進行すること。
（ｂ）シかしながら、３回以上の加熱による加工を行な
うと、結晶粒の成長が大きくなって強度が極端に低下し
、この種材料に要求される耐力を得られなくなること。
うと、結晶粒の成長が大きくなって強度が極端に低下し
、この種材料に要求される耐力を得られなくなること。
（ｃ）２回の加熱による加工を行なう場合に、２回目の
加熱後の加工比が小さいときには良好な等軸組織を得ら
れるけれども結晶粒径が大きくなり、２回目の加熱後の
加工比が大きいと、結晶粒径は細かくなるが等軸状態が
悪化すること。そして、強度の基準となる０、２％耐力
をみると、結晶粒径の成長に伴ない、すなわち再加熱後
の加工比の減少に伴ない急激な低下を示し、再加熱前後
の加工比を等しくしたところでピーク値となって、その
前後ではいずれも低下すること。
加熱後の加工比が小さいときには良好な等軸組織を得ら
れるけれども結晶粒径が大きくなり、２回目の加熱後の
加工比が大きいと、結晶粒径は細かくなるが等軸状態が
悪化すること。そして、強度の基準となる０、２％耐力
をみると、結晶粒径の成長に伴ない、すなわち再加熱後
の加工比の減少に伴ない急激な低下を示し、再加熱前後
の加工比を等しくしたところでピーク値となって、その
前後ではいずれも低下すること。
（ｄ） すなわち、α＋β領域での加工比が、例えば
４．０という小さい値の場合においても、２回の加熱に
よる加工を行ない、かつ再加熱前後の゛加工比をほぼ等
しくとることによシ、ミクロ組織においては等軸組織を
得ることができてすぐれた延性を実現でき、しかも十分
な強度を確保できること。
４．０という小さい値の場合においても、２回の加熱に
よる加工を行ない、かつ再加熱前後の゛加工比をほぼ等
しくとることによシ、ミクロ組織においては等軸組織を
得ることができてすぐれた延性を実現でき、しかも十分
な強度を確保できること。
したがってこの発明は、上述のような、α類似型α＋β
チタン合金での最良のミクロ組織および機械的性質（特
に、０．２％耐力および絞り）を小さい加工比（鍛造比
あるいは圧延比）で得るための、α＋β温度域における
加熱と加工条件の知見に基づいてなされたものであり、
α類似型のα＋βチタン合金の仕−Ｅげ加工において、
加工のための加熱回数を２回と１〜．１回目の加熱での
加工比の、２回目の加熱での加工比に対する割合が０．
７〜１．３の範囲となるように前躬各加工比を設定して
、α＋β領域での加工を行なうことにより、すぐれた延
性と高強度とを共に兼ね備えたチタン合金材を低加工比
で得られるようにしたことに特徴を有するものである。
チタン合金での最良のミクロ組織および機械的性質（特
に、０．２％耐力および絞り）を小さい加工比（鍛造比
あるいは圧延比）で得るための、α＋β温度域における
加熱と加工条件の知見に基づいてなされたものであり、
α類似型のα＋βチタン合金の仕−Ｅげ加工において、
加工のための加熱回数を２回と１〜．１回目の加熱での
加工比の、２回目の加熱での加工比に対する割合が０．
７〜１．３の範囲となるように前躬各加工比を設定して
、α＋β領域での加工を行なうことにより、すぐれた延
性と高強度とを共に兼ね備えたチタン合金材を低加工比
で得られるようにしたことに特徴を有するものである。
々お、α類似型のα＋βチタン合金とはζ第１図に示し
た状態図のα＋β領域の、よシα領域に近い組成を有す
るものであって、前述のように、鋳放しの状態、あるい
はβ単相域へ加熱した後室温に冷却した状態のミクロ組
織が針状α＋β組織を呈するようなものを指すものであ
ることはいうまでも４いことでちる。
た状態図のα＋β領域の、よシα領域に近い組成を有す
るものであって、前述のように、鋳放しの状態、あるい
はβ単相域へ加熱した後室温に冷却した状態のミクロ組
織が針状α＋β組織を呈するようなものを指すものであ
ることはいうまでも４いことでちる。
つぎに、この発明において、α類似型α＋βチタン合金
の鍛造または圧延加工を、２回の加熱による加工とした
理由、および２回目の加熱での加工比に対する１回目の
加熱での加工比の割合を上記のような範囲に限定した理
由を説明する。
の鍛造または圧延加工を、２回の加熱による加工とした
理由、および２回目の加熱での加工比に対する１回目の
加熱での加工比の割合を上記のような範囲に限定した理
由を説明する。
■ ２ヒート（加熱）による加工としたのは、前述のよ
うに、１ヒートのみの加工では等軸化が進行せず、また
３ヒ一ト以上とした場合には結晶粒わ成長が大きくなっ
て強度低下を招くようになるからである。
うに、１ヒートのみの加工では等軸化が進行せず、また
３ヒ一ト以上とした場合には結晶粒わ成長が大きくなっ
て強度低下を招くようになるからである。
■ 加工比の割合、す々わち、「１ヒート目の加工比／
２ヒート目の加工比」の値ｉ ０．７〜１．３に限定し
たのは、この値が０．７未満では等軸比が延性改善の目
安となる０、４以上とならず、他方前記値が１．３以上
ではα相の平均粒径の成長が大きくなり過ぎて十分な強
度を確保できなくなるーからである。。
２ヒート目の加工比」の値ｉ ０．７〜１．３に限定し
たのは、この値が０．７未満では等軸比が延性改善の目
安となる０、４以上とならず、他方前記値が１．３以上
ではα相の平均粒径の成長が大きくなり過ぎて十分な強
度を確保できなくなるーからである。。
なお、ここで「等軸比」とは、ミクロ組織を定量化表現
するために規定したもので、無作意に選んだ結晶粒の長
軸と短軸との比を、母集団を代表し得る数について測定
し、これによって求めた平均値をいうものである１、ま
た、加熱温度は通常の加熱温度でよく、βトランダース
からそれ以下５０℃の間が適当である。
するために規定したもので、無作意に選んだ結晶粒の長
軸と短軸との比を、母集団を代表し得る数について測定
し、これによって求めた平均値をいうものである１、ま
た、加熱温度は通常の加熱温度でよく、βトランダース
からそれ以下５０℃の間が適当である。
捷だ、この発明の方法は、加工比＝１５以下でα十β領
域の加工を行なう場合に適用するのが好捷しいが、その
理由は、加工比：１５以上では１ヒートによる加工によ
ってもほぼ等軸組織が得られるうえ、高い加工比となる
ことに伴なう種々の不利益が現われてくるからである。
域の加工を行なう場合に適用するのが好捷しいが、その
理由は、加工比：１５以上では１ヒートによる加工によ
ってもほぼ等軸組織が得られるうえ、高い加工比となる
ことに伴なう種々の不利益が現われてくるからである。
しいで、この発明を、実験例を交えながら、さらに具体
的に説明する。
的に説明する。
１ず、第４図は、Ｔｉ −６ＡＡ−４Ｖ合金を９２０℃
に１回加熱した後線材圧延を行なった場合のミクロ組織
の変化を示した線図である。第４図からは、１ヒートに
よる加工の場合、α晶の平均粒径は圧延比の増加に伴な
い急激に細粒化１−１圧延比＝１０でほぼ飽和値に達す
るが、等軸組織と判断１７得る等軸比＝０．５以上の組
織を得るには圧延比が３０易上必要であることがわかる
。
に１回加熱した後線材圧延を行なった場合のミクロ組織
の変化を示した線図である。第４図からは、１ヒートに
よる加工の場合、α晶の平均粒径は圧延比の増加に伴な
い急激に細粒化１−１圧延比＝１０でほぼ飽和値に達す
るが、等軸組織と判断１７得る等軸比＝０．５以上の組
織を得るには圧延比が３０易上必要であることがわかる
。
ところで、第５図は、同様のＴｉ ６Ａｔ ４Ｖ合金
についてα＋β温度域で鍛造比：４を与えて加工する場
合の、９２０℃への加熱回数を変えてそのミクロ組織変
化を調査した結果を示すものであるが、この結果からは
、２ヒ一ト以上の加熱を行なえば、結晶粒の成長は認め
られるものの等軸化が著しく進行することがわかる。
についてα＋β温度域で鍛造比：４を与えて加工する場
合の、９２０℃への加熱回数を変えてそのミクロ組織変
化を調査した結果を示すものであるが、この結果からは
、２ヒ一ト以上の加熱を行なえば、結晶粒の成長は認め
られるものの等軸化が著しく進行することがわかる。
また、第６図は、Ｔｊ −６Ａｔ−４ｙ合金の結晶粒径
と０．２％耐力（σ０．２）との関係を示した線図であ
り、第７図は、同様合金をα＋β温度域において２ヒー
トで鍛造比：４にて鍛造した場合の、１ヒート目の鍛造
比と２ヒート目の鍛造比の組合せを変えて試験側−で得
た、ミクロ組織と引張性質の動向を示した線図である。
と０．２％耐力（σ０．２）との関係を示した線図であ
り、第７図は、同様合金をα＋β温度域において２ヒー
トで鍛造比：４にて鍛造した場合の、１ヒート目の鍛造
比と２ヒート目の鍛造比の組合せを変えて試験側−で得
た、ミクロ組織と引張性質の動向を示した線図である。
なお、−第６図における” ｄ ”は、αの結晶粒径（
祁）を示すものである。
祁）を示すものである。
第６図からは、Ｔｉ −６Ａｔ−４Ｖ合金のよう−なα
類似型のα十βチタン合金では、αの平均粒径と０．２
％耐力との間にｐｅｔｃｈの式、すなわち、σ 二Ａ＋
Ｂ−ｄ−２ ０，２ 〔但し、Ａ、Ｂは化学成分により決る定数であり、ｄは
αの結晶粒径（鴫）〕 で表わされる関係式が成立することがわかり、また、絞
りはαの平均粒径の逆数と等軸比の双方に影響を受ける
ことが第７図に示される結果から明らかである。
類似型のα十βチタン合金では、αの平均粒径と０．２
％耐力との間にｐｅｔｃｈの式、すなわち、σ 二Ａ＋
Ｂ−ｄ−２ ０，２ 〔但し、Ａ、Ｂは化学成分により決る定数であり、ｄは
αの結晶粒径（鴫）〕 で表わされる関係式が成立することがわかり、また、絞
りはαの平均粒径の逆数と等軸比の双方に影響を受ける
ことが第７図に示される結果から明らかである。
第７図を見ると、前述のように、２ヒート後の鍛雀比が
小さい場合には、等軸比が良好となるけれども結晶粒径
が大きくなり＞ ２ヒート後の鍛造比が大きい場合には
結晶粒径が細くなるけれども等軸比が低下するというこ
とや、０．２％耐力は結晶粒径の成長にともない、そし
て再加熱後の鍛造比の減少にともない急激に低下するが
、絞りは再加熱前後の鍛造比を等しくしたところでピー
ク値を示し、その前後ではいずれも低下していることが
確認できる。
小さい場合には、等軸比が良好となるけれども結晶粒径
が大きくなり＞ ２ヒート後の鍛造比が大きい場合には
結晶粒径が細くなるけれども等軸比が低下するというこ
とや、０．２％耐力は結晶粒径の成長にともない、そし
て再加熱後の鍛造比の減少にともない急激に低下するが
、絞りは再加熱前後の鍛造比を等しくしたところでピー
ク値を示し、その前後ではいずれも低下していることが
確認できる。
さらに、この発明を実施例によって説明する。
実施例
′！トす、第１表に示される化学成分組成を有し、通常
の方法で得られたチタン合金ビレット（長さ＝５００？
Ｉ＋＋＋Ｉｘ径： ２００ ｍｍ ）を用意し、これを
まず９２０℃に加熱して、鍛造比＝２．１の鍛造を施こ
し、引続いて９２０℃に再加熱した後、鍛造比：１．９
の鍛造を施こして直径：５０咽のチタン＆金棒を得た。
の方法で得られたチタン合金ビレット（長さ＝５００？
Ｉ＋＋＋Ｉｘ径： ２００ ｍｍ ）を用意し、これを
まず９２０℃に加熱して、鍛造比＝２．１の鍛造を施こ
し、引続いて９２０℃に再加熱した後、鍛造比：１．９
の鍛造を施こして直径：５０咽のチタン＆金棒を得た。
このときの２ヒート目の加工比に対する１ヒート目の加
工比の割合は１．１であった。
工比の割合は１．１であった。
このようにして得られたチタン合金棒について、そのミ
クロ組織を観察するとともに、機械的性質第 １
表 をも測定１〜だところ、 結晶平均粒径：３．１μｍ。
クロ組織を観察するとともに、機械的性質第 １
表 をも測定１〜だところ、 結晶平均粒径：３．１μｍ。
等 軸 比： ０．５ ０ 。
０．２係耐カニ１００．５に２ｆ／ｌＩｊ。
絞 リ ： ４０％ 。
という良好な結果が得られた。
上述のように、この発明によれば、従来１等軸組織を得
ることが困難であったα類似型α＋βチタン合金におい
て、低加工比の簡単な塑性加工を施こすのみで、確実に
低コストで等軸組織を実現することができ、すぐれた延
性と高強度とを兼ね備えたチタン合金材を連続生産する
ことが可能となるなど、工業的に有用な効果がもたらさ
れるのである。
ることが困難であったα類似型α＋βチタン合金におい
て、低加工比の簡単な塑性加工を施こすのみで、確実に
低コストで等軸組織を実現することができ、すぐれた延
性と高強度とを兼ね備えたチタン合金材を連続生産する
ことが可能となるなど、工業的に有用な効果がもたらさ
れるのである。
第１図はチタン合金の状態図の模式図、第２図は針状α
＋β組織のミクロ写真図、第３図は等軸α＋β組織のミ
クロ写真図、第４図は１ヒートによる連続圧延での圧延
比と等軸比およびαの平均粒径との関係を示す線図、第
５図はα十β−域での鍛造中の加熱回数と等軸比および
結晶粒径との関係全示す線図、第６図は結晶粒径と０．
２％耐力の関係を示す線図、第７図は２ヒ一ト鍛造時の
再加熱前後の鍛造比とミクロ組織および引張性質との関
係を示す線図である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 富 １）和 夫（ほか１名）第 １図 第４Ｒ編 ／Ｅ ＪＩ Ｐと （５１ 第５図 １６図 ：：［
＋β組織のミクロ写真図、第３図は等軸α＋β組織のミ
クロ写真図、第４図は１ヒートによる連続圧延での圧延
比と等軸比およびαの平均粒径との関係を示す線図、第
５図はα十β−域での鍛造中の加熱回数と等軸比および
結晶粒径との関係全示す線図、第６図は結晶粒径と０．
２％耐力の関係を示す線図、第７図は２ヒ一ト鍛造時の
再加熱前後の鍛造比とミクロ組織および引張性質との関
係を示す線図である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 富 １）和 夫（ほか１名）第 １図 第４Ｒ編 ／Ｅ ＪＩ Ｐと （５１ 第５図 １６図 ：：［
Claims (1)
- α類似型のα＋βチタン合金の仕上げ加工゛において、
加工のための加熱回数を２回とし、１回目の加熱での加
工比の、２回目の加熱での加工比に対する割合が０．７
〜１．３の範囲となるように前記各加工比を設定して、
α＋β・領域での加工を行なうことを特徴とするα類似
型α＋βチタン合金の鍛造または圧延加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10897282A JPS591660A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | α類似型のα＋βチタン合金の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10897282A JPS591660A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | α類似型のα＋βチタン合金の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS591660A true JPS591660A (ja) | 1984-01-07 |
Family
ID=14498314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10897282A Pending JPS591660A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | α類似型のα＋βチタン合金の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591660A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60234956A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | チタン合金板の製造方法 |
| JPS63101274A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-06 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 粘着テ−プ片の貼付方法 |
-
1982
- 1982-06-24 JP JP10897282A patent/JPS591660A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60234956A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | チタン合金板の製造方法 |
| JPS63101274A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-06 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 粘着テ−プ片の貼付方法 |
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