JPS60230968A - チタン合金圧延板の製造方法 - Google Patents

チタン合金圧延板の製造方法

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JPS60230968A
JPS60230968A JP8405884A JP8405884A JPS60230968A JP S60230968 A JPS60230968 A JP S60230968A JP 8405884 A JP8405884 A JP 8405884A JP 8405884 A JP8405884 A JP 8405884A JP S60230968 A JPS60230968 A JP S60230968A
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秀夫 作山
Ichiro Sawamura
一郎 澤村
Michio Hanaki
花木 道夫
Chiaki Ouchi
大内 千秋
Hiroyoshi Suenaga
末永 博義
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Eneos Corp
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Nippon Mining Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チタン合金圧延板の製造方法に関するもので
あり、特には再結晶焼鈍の前後にクロス圧延を行うこと
により強度及び延性に優れそして異方性のない等軸α晶
組織を有するチタン合金板の製造方法に関する。
チタン合金は、その比強崖が高くしかも耐食性等に優れ
るところから、航空宇宙分野を始めとして陸上分計でも
各種設備において使用量が次第に増加しつつある。これ
に伴い、Ti−AI−V系、Ti−Al−8n糸、Tl
−Mn糸、’i’1−AI−M n系、Ti−AI−M
o−V系等の多くのチタン合金が開発されている。
チタン合金は輪加工材の一つであり、その−漬方法に関
する報告は少ないが、一般に構造成いは圧延によりα+
β域で出来るだけ多くの加工度をとって加工することに
より機械的特性に優れた等軸鉢α晶組1姻が得られると
されている。更には、構造品と関連して、一定の加工率
以上の構造加工とβ域温度での加熱処理と2組合せるこ
とにより組織の均一微細化を計れることが報告されてい
る(特公昭56−8099号)。圧延材と関連しては、
少くとも70%の熱間圧延と冷却及び再加熱を指定条件
の下で行う等軸晶形成処理とを組合せることにより結晶
の等方化及び微細化を計ることが提唱されている(特開
昭58−25425号)。
しかしながら、これら方法ではどうしても部分的に等軸
重組偵にならないα相が残存し、製品の信頼度に問題が
生じる。構造により製造した場合、鍜漬長手方向の組織
のバラツキ、断面内での組織のバラツキ等が著しい。圧
延により製造した場合でも、チタン合金のα相がhep
 結晶構造であるため圧延方向とその直角方向において
大きな機械的異方性が生じることが知られている。チタ
ン合金は高温、高腐食、高負荷等の苛酷な環境でこそ使
用される為、製品に高い信頼度が要求される。
基本的に、圧延法は鍛造法に較べて、製品品質及び#造
効率の面から有利であり、今後益々増大する斯界の要請
に答える為には、前記の等軸重組1にならないα相の残
存を大巾に抑制乃至解消し且つ機械的異方性を生じない
チタン合金圧延法を確立することが必要である。
本発明は、こうした要求に答えて、局所的な等軸重組織
とならないα相の減少により製品信頼度の大巾に改善さ
れたそして機械的異方性も大巾に低減された高品質チタ
ン合金圧延板の製造方法を提供することを目的とする。
広範な研7℃の結果、本発明者等は、 (1) 圧延途中において再結晶焼鈍を組込むことによ
り局所的な等軸重組織とならないα相の残存が大巾に抑
制されること、及び (2)圧延をクロス圧延とすることにより機械的異方性
を大巾に低減しうろこと を知見した。上記再結晶焼鈍及びクロス圧延は特定範囲
の温度及び圧逸条件の下で実施せねばならない。こうし
て再結晶焼鈍を間に挾んで前後にクロス圧延を行うこと
により、局所的に残存する等軸重組織とならないα相の
ないそして機械的異方性のない等軸α晶組織を有するチ
タン合金板の製造が可能となる。得られるチタン合金板
は、強度及び延性の点でも改善され、高負荷、高温及び
高腐食性の環境において高い信頼性をもって使用するこ
とができる。
要約すると、本発明は、α型またはα+β型のチタン合
金を、インボッ)ブレイクダウン後、(A) α+β域
において臣下比12以上そしてクロス比α6〜t4の下
でクロス圧伏を行う段階と、 (B) その後、β変態点以下20°Cから100℃ま
での間の温度で再結晶焼鈍を行う段階と、(C) 更に
、α+β域において圧下比1.6以上そしてクロス比α
6〜1.4の下でクロス圧延を行う段階と を経て焼鈍、溶体化時効処理等の製品用途に応じた熱処
理を行うことを特徴とするチタン合金圧延板の製造方法
を提供する。
一層異方性及び等軸重組織とならないα相の残存を低減
するために、必要に応じ、CD)前記(B)及び(C)
の段階を少くとも1回繰返す段階を付加することもでき
る。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の処理の対象とするチタン合金は、α型及びα+
β型のものならいずれでもよい。α+β型の代表的な実
用合金であるTl−6AI−4Vを始めとして、Ti−
6AI−6V−28n。
T1−5AI−2,5V、TI−8Mn%、TI−4A
l−4Mn、Ti−4ATi−4AI−8、Ti−4A
Ti−4AI−4’lIが挙げラレル。
チタン合金圧延製品は、最初に生成されたインボッ(を
分塊圧延あるいは鍛造するインゴットブレイクダウンの
工程から出発して、スラブ材を所定の寸法に1−、F、
延する圧延工程を経て、最終的に製品の用途に応じて・
倖鈍処理、溶体化!寺効処理等の熱処理を実施すること
により製造される。前述したように、本発明を特徴づけ
るのは、インゴットブレイクダウン工程と最終熱処理と
の間の圧延工程であり、これは次の3段階から成る。
(A) α+β域における圧下比1.2以上、りpス(
B) β変態点以下20〜100°Cにおける再結(C
) α+β域における圧下比1,6以上、クロス比0.
6〜1.4のクロス圧延12階 ここで、圧下比及びクロス比は次の通り定義される。
圧延のJ”1ン終パス方向と同方向の圧下比β変態点以
上で行われたインゴットブレイクダウン工程を経たスラ
ブ材は、先ず(A)段階において、インゴットブレイク
ダウン工程で生じたウィドマンステテン状のα相や、旧
β粒界に生じた結晶電界α相を次の(B)再結晶焼鈍工
程で等軸α晶に近づけるためのドライビングフォースと
して歪を貯えるべく、圧下比12以上、そしてクロス比
α6〜14の条件の下でクロス圧延される。クロス圧延
は、圧延方向を90゛変更して圧延材をロールに4’l
1次いで通ず圧延法である。圧勉蟲度は、α+β域であ
れは特に温度の指定はないが、β変態点の直下近くでは
加工熱により材料温度がβ変態点以上となる可能性があ
り、また温度が低すぎると加工による割れが発生するた
め、β友想点以下50°Cから200℃程度までの温度
が好ましい〇この(A)段階での圧下比は大きい程、次
の(B)段階での等軸α晶化のためには好ましいのであ
るが、ここでは完全な等軸α品にする必要はなく、ウィ
ツトマンステテン状のα相や結晶粒界α相を破壊して等
軸α晶に近づけることがホ要であり、そのためには圧下
比は最低12程度が必要となる。圧下比の上限は、合金
種及び温度に依存するが、割れの発生がない8〜10程
度まで可能であり、そして通常は上述した理由で15程
度までで充分である。最終製品の機械的特性の異方性を
無くすためには(A)段階からクロス圧延を実施すべき
である。クロス圧延を(C)段階のみで行って、(A)
段階で通常のストレート圧延を行っても相応の効果は得
られるが、より異方性のない高品質の製品を信頼性を持
って製造するには、この(A)段階からクロス圧延を行
うのがよいことが一14IuJiシた。クロス圧延比は
0.6〜1.4のクロス比において実施さバる。クロス
比は1に近い程効果があり、上記範囲外ではクロス圧延
の意iが失われる。(A)段階は、最終的な等軸α晶化
に備えての予(IIli段階とみなすことができる。
続いて、クロス圧延後の材料は、β変態点以下20°C
から100℃までの温度で再結晶焼鈍を受ける。β変態
点は合金種により定まるが、例えばTi−6AI−4V
合金では約1000°Cであり、従って980〜900
°Cの範囲内の温度で焼鈍が為される。β変If調点以
下20℃より高い温度では、初晶α相の割合が極端に少
なくなり、最終の製品の機械的特性を劣化させる。jl
k方、β変態点以下100℃より低いtea I!では
、傳軸α舗化へのP多結晶は充分に行われず、効果がな
い。焼鈍時間は倣細な再結晶化が起るに充分のものであ
ればよく、合金種及び温度に依存する。
上記(A)及び(B)段階だけでも、成る程度の等軸α
型組に掴のチタン合金板は得られるが、どうしても部分
的に等軸品組城とならないα相が残存することが知見さ
れた。(A)段階における圧下比を大きくしていけは、
等軸型組織とならないα相の残存数は若干減少していく
が、抜本的な解決にはならず、等軸型組織とならないα
相が不可避的に残留する〇 そこで、本発明においては、(c)L9階において再度
クロス圧延を行うことにより内部歪を充分に蓄積し、そ
して最終的熱処理において等軸α晶化を計ることによっ
て等軸型組織とならないα相の残存を大巾に低減するも
のである。その効果は、圧下比最低1.6以上、一般に
は2以上において顕果は(A)工程でクロス圧延を行っ
ておくことにより一層顕著となり、クロス圧延を実施す
る意義が生きてくる。しかも、単にクロス圧延のみを行
うよりも、再結晶i暁!IfI段階を間に挾んでその前
後にクロス圧延を行うことにより異方性の発生を一層少
くすることができる。(C)段階においても、クロス比
は0.6〜t4範囲内とすることが必要であり、1に近
い程その効果は大きい。(C)段階における材料温度は
α+β域であれば特に温度の指定はないが、(A)段階
と同じくβ変態点50〜200℃程度が好ましい。
(B)段階から(C)段階への移行に際しては、材料を
一旦嵐、′晶まで冷却してもよいし、そのまま(C)J
2階へ移行してもよい。
以上説明したように、本発明における等軸型組織となら
ないα相の残存の抑制のメカニズムは、段階(A)にお
いて内部歪を貯えまたウィツトマンステテン状のα相や
結晶粒界α相を壊し、段階(B)において等軸α晶化を
計り、更に段階(C)で再び内部歪を貯え、その後の最
終熱処理で再度等軸α晶化を計るという2回にわたる等
軸α晶化によって等軸型組織とならないα相の残存を極
力排除するものである。同時に、クロス圧延を再結晶焼
鈍の前後で実施することにより材料の機械的等方化をも
実現する。クロス圧延は材料の等方化のみならず、等軸
α晶化にも貢献しており、そしてクロス圧延途中の再結
晶焼鈍は等軸型組織とならないα相の残存の抑制のみな
らず、異方性を減少することにおいても重要な役割を行
っている。この点で、本発明においては、再結晶焼鈍と
その前後のクロス圧延の組合せによる重畳効果によって
、等軸型組織とならないα相の排除と機械的異方性の排
除がより完全な形で達成されるのである。
この意味から、段階(A)→段階CB)→段階(C)→
段階(B)→段階(C)→最終熱処理とし1うように、
段階(B)及び(C)を少くとも一回繰返すことによっ
て、本発明目的をより完全に実現しうろことが理解され
る。
実施例1及び比較例 α+β型の代表的実用合金であるTi−6AI−4Vに
ついて、β域で鍛造した厚さ160鰭tのスラブに対し
て次の5つの試験を行った。尚、この材料のβ変態点は
1000°Cであった。
(1)本発明による工程(実施例1) 圧下比 4.80 クロス比 0.99 (2)クロス圧延のみを行った場合(比較例1)950
℃加熱圧延(160fl →25露 )圧下比 6.4
0 クロス比 1.00 (3)ストレート圧延工程(比較例2)950℃加熱圧
延(160鰭 →25酩 )圧下比 &40 クロス圧延 なし 上記工程を経た(1)、+2)及び(3)の圧延材それ
ぞれに最終熱処理として溶体化時効処理を行った。溶体
化時効処理の条件は、AMg規格にも定められる一般的
な条件として955℃Xt5hr水急冷と続いて568
℃X6hr空冷とした。
その後各材料のミクOMiをi察した結果を写真1に示
す。観察面は最終の圧延方向に平行な断面である。写真
(&)の本発明工程によるものは、微細な等軸α晶組織
となっている。これに対し、クロス圧延工程、ストレー
ト圧延工程によるものは、写真(b)及び(e)中に見
られるような等軸型組織とならないα相があちらこちら
に観察される。
また、それぞれの材料の引張試験結果を表1に
【図面の簡単な説明】
添付写t″{(a)、(b)及び(c)は実施例1、比
較例1旋び比;咬例2それぞれの金f−’i #jl織
を示す頌{1;i鏡写真である。 代理人の氏名 倉 内 甚 弘 、′ 四 介 橋 ]clQ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)α型またはα+β型のチタン合金を、インゴットブ
    レイクダウン後、 (A) α+β域において圧下比12以上そしてクロス
    比16〜t4の下でクロス圧延を行う段階と、 (B) その後、β変態点以下20″Cから100℃ま
    での間の温度で再結晶焼鈍を行う段階と、(C) 更に
    、α+β域において圧下比16以上そしてクロス比0.
    6〜t4の下でクロス圧延を行う段階と を経て焼鈍、溶体化時効処理等の製品用途に応じた熱処
    理を行うことを特徴とするチタン合金圧延板の製造方法
    。 2)α型またはα+β型のチタン合金を、インゴットブ
    レイクダウン後、 (A) α+β域において圧下比1.2以上そしてクロ
    ス比α6〜t4の下でクロス圧延を行う段階と、 CB) その後、β変態点以下20°Cから100°C
    までの間の温度で再結晶焼鈍を行う段階と、(C) 更
    に、α+β域において圧下比16以上そしてクロス比α
    6〜t4の下でクロス圧延を行う段階と、 (D) 前記(B)及び(C)の段階を少くとも1回繰
    返す段階と を経て焼鈍、溶体化時効処理等の製品用途に応じた熱処
    理を行うことを特徴とするチタン合金圧延板の製造方法
    。
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FR8506421A FR2565252B1 (fr) 1984-04-27 1985-04-26 Procede de fabrication de feuilles d'alliage de titane laminees
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