JPS62192551A - 冷間加工性のすぐれた高強度Ｔｉ合金 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高強度とすぐれた冷間卯工性を有し、さら
（二冷間卯工Ｃ二伴う硬さ上昇による高硬質を有し、特
（−これらの特注が要求される、メガネフレームや航空
機部品、さらに自動車部品などの製ａ（：用いるのに適
したＴｉ合金（：関するものである。

〔従来の技術〕 従来、例えば純Ｔｉ（ＪＩＳ３種など）や、いずれも代
表組成で、Ｔｉ−３％Ｍ−２，５％Ｍ合金ｇよびＴｉ−
６％八へ−４％Ｖ合金などノα＋β型Ｔｉ合金、さらに
Ｔｉ−２，５％Ｃｕ合金などのα半金属間（ヒ合物析出
型Ｔｉ合金（以上東吋鴨、吸下鴨は重ｔ％を示す）は、
実用金属材料の中でもきわめて高い比強闇（強変／比重
）をもつことから、これまで航空機部品などの製造に用
いられてきたが、近年、そのでぐれた耐ｆＩｔ荘および
高強度の点から、一般産業用途としての使用量も急増し
ている。

その１例としてＴｉ製メガネフレームがあ１】、これは
、Ｔｉが有する１軽量で高強度を有し、かつ耐食性がよ
い”という特性を利用したものである。

この場合、一般（＝、金属製メガネフレームは、金属製
品の中でも比較的苛酷な冷間加工を旌されて製造される
ものであって、通常、その製造工程（二おいて（５）工
率ニア０％以上の冷間加工が旌される上、現在の金属製
メガネフレームの主流材料である洋白やＴｉクラツド材
では、冷間加工後の硬さがビッカース硬さくＨｖ）で２
７０程Ｉｉとなっている。

一方、近年、上記のＴｉ製メガネフレームにおいても減
肉による一段の軽ｔｒヒが強く要求されるようになって
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の純Ｔｉ製メガネフレームを薄肉とした場
合、強変不足をきｔすはカー１）でなく、冷間（２）１
後の硬さが洋白やＴｉクラツド材のもつＨｖ：２７０に
達しないという間霞点があって薄肉ｆヒできない。そこ
で純Ｔｉより高強度を有する上記の各種のＴｉ合金をメ
ガネフレームのｌｌ１２！造に用いる試み？１なされた
が、上記のα＋β型Ｔｉ合金やα半金属間（ヒ合物析出
型Ｔｉ合金ｆは、強實および硬さは十分であるが、冷間
叩工花が著しく悪く、冷間加工中に割れが発生するなど
の問題点かあ１］、実用に供することができないのが現
状である。

〔問題点を解決するための手段〕

しかして、木発明者等は、上述のような観点から、特（
二軽斂メガ木フレームの製造に適したＴｉ合金を開発す
べく研究を行なった結果。

Ｚｒ：２．５〜３．５％。

Ａｌ：ｔ、Ｓ〜２．５％。

Ｖ：１〜２％ Ｎｂ：１〜２％、 酸素：０．０４〜０．１％、 を含有し、さら（二必要に応じて。

”　＋　Ｆｅ　＋　Ｃｕ　ｅおよびＣｒのうちの１種ま
たは２種以上＝０．１〜０．５％と。

Ｍｏ　：　０．１〜１％。

のいずれか、また両方を含有し、残りがＴｉと不可避不
純物からなる組成を有するＴｉ合金は、加工率ニア０％
以上の冷間加工が中間焼鈍を行なうことなしく二可能で
あると共に、冷間（２）１後の硬さがＨｖ：２７０以上
とな昏）、かつ高強度を有し、したがって、これをメガ
ネフレームの製造に用いに場合には減肉Ｃ；よる軽ｔ（
ヒを可能とするばかＩ）　ｆなく、製造工程として冷間
鍛造や冷間圧延などを必要とする航空機部品や自動車部
品などの製造（：用いた場合にも軽筺１ヒが可能となり
、かつすぐ幻た性能を発揮するという知見を得たのであ
る。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通も）（：限定した理由を
説明でる。

（ａｔ　　　Ｚｒ Ｚｒ成分には、素地（−固溶して、これを強（ヒし、も
って強賓および冷間加工後の硬さを向上させる作用があ
るが、その含有量が２．５％未満では前記作用Ｃ；所望
の効果が得られず、特に冷間加工後の硬さがＨｖ　：　
２７０　に達せず、一方その含Ｗｆが３．５％を越える
と、冷間加工が困難となって、７０％以上の加工率の冷
間加工を行なうことができなくなることから、その含有
量を２．５〜３．５％と定めた。

ｂｌ　　Ｍ Ｍ成分には、Ｚｒ成分と同様に、素地に固溶して。

これを強（ヒし、もって強ｒｑ−ｍよび硬さを向上させ
る作用があるが、その含有蓋が１．５％未満では冷間加
工後の硬さをＨｖ：２７０以上とすることができず、一
方七の含Ｕｔが２．５％を越えると、加工率ニア０％の
冷間加工で割れが発生するよう（−なることから、その
含有量を１．５〜２．５％と定めた。

ｌｃｌ　　　Ｖ ｖｉ分（−は、素地Ｃ二固浴してβ相を安定１ヒし。

冷間ノＪロエ註を向上させる作用があるが、その含有蓋
が１％未満では前記作用（；所望の向上効果が得られず
、一方その含￥Ｊ量が２％を越えると、冷間加工後の硬
さをＨｖ：２７０１２を上とすることができなくなるこ
とから、その含有量を１〜２％と定めた。

ｌｄｌ　　Ｎｂ Ｎｂ成分にも、■成分と同様に、素地Ｃ二固溶してβ相
を安定１ヒさせ、もって冷間加工性を向上させる作用が
あるが、その含有蓋が１％未満でシま所望の冷間加工性
向上効果が得られず、一方その含有量が２％を越えると
、加工率ニア０％以上の冷間加工でＨｖ：２７０以上の
高硬間を確保することが困難となることから、その含Ｖ
ｔを１〜２％と定めた。

Ｃｅｌ　　酸素 酸素（ユは、素地（−固溶して、著しい硬さ上昇をもた
らす作用があるが、その含有蓋が０．０４％未満では所
望の高硬間を確保することができず、一方その含有量が
０．１％を越えると、冷間加工性が劣１ヒし、加工率ニ
ア０％以上の冷間加工で割れが発生し易くなることから
、その含有量を０．０４〜０．１％と定めた。

ｌｆ）　　Ｓｎ　＋　Ｆｅ　＊　ＣｕおよびＣｒこれら
の成分（ユは、素地（ユ固溶して、強電および冷間加工
後の硬さを一層向上させる作用があるので、これらめ特
注が要求される場合（二必要Ｃ二応じて含有されるが、
その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が０．５％を越えると、冷間
加工性が低下し、加工率＝７０％以上の冷間加工を行な
うことができなくなることから、その含有量を０．１〜
０．５％と定めた。なお、以下これらの成分を強１ヒ成
分という。

Ｉｇｌ　　Ｍ。

Ｍｏ成分Ｃユは、冷間加工性を一段と向上させる作用が
あるので、特（−苛酷な冷間加工が要求される場合Ｃ二
必要（＝応じて含有されるが、その含有蓋が０．１％未
満では前記作用によシ一層の向上効果が得られず、一方
その含有蓋が１％を越えると、加工率ニア０％以上の冷
間加工によってもＨｖ：２７０の硬さに達しないことか
ら、その含有量を０．１〜１％と定めた。

〔実施料〕

つぎＣ：、この発明のＴｉ合金を実ＩＭ、（至）１：よ
り具体的口説明する。

まず、通常の真空アーク溶解炉（：で、それぞれ＠１表
Ｃ二示される成分組成をもった溶湯を朧製し、直径＝１
４０閣のインゴットＣ：鋳造した後、このインゴットに
通常の条件で熱間鍛ａおよび熱間圧部を施して、直径＝
１０閣の熱間加工材とし、ついでこの熱間加工材１ｍ−
Ｍ？ニア００℃に１時間保持後、炉冷の条件で焼鈍を旌
した状態で、ビッカース硬さを測定し、引続いて、同じ
く＠１表１；示される７０％以上の断面減少率（加工率
）にて冷間スェージング加工を行なうことによって１本
発明Ｔｉ合金１〜１９、比較Ｔｉ合金１〜９、および従
来Ｔｉ合金１〜３をそれぞれ製造した。

この結果得られた各種のＴｉ合金≦二ついて、伶間加工
割れ発生の有無を観察ｆると共に、ピツカース硬さを測
定し、さら（：冷間加工割れ発生のないもの（二ついて
は、強電を評価する目的で引張強さを測定した。これら
の結果を第１表（二示した。

なお、比較Ｔｉ合金１〜９は、いずれも構成成分のうち
のいずれかの成分含有重量（第１表に※印を付したもの
）がこの発明の範囲から外れたものである。

〔発明の効果〕

第１表（：示される結果から、従来Ｔｉ合金１〜３では
、冷間加工割れ発生のないものは、強電および冷間加工
後の硬さが低く、一方冷間加工後の硬さがＨｖ：２７０
以上を示すものは、冷間加工割れの発生を避けることが
できず、加工率ニア０％以上の苛酷な条件が必要とされ
るメガネフレームの製造は不可能であることがわかる。

これに対して１本発明Ｔｉ合金１〜１９は、いずれもす
ぐれた冷間加工性を有し、加工率ニア０％α上の冷間加
工でも割れ発生が皆無であり、また従来Ｔｉ合金１（純
Ｔｉ）ｌニー比して一段とすぐれた強電を有し、かつ加
工率ニア０％以上の冷間加工でＨｖ　：　２７０以上の
高硬変をもつようになることが゛明らかである。

一方、比較Ｔｉ合金１〜９に見られるように、構成成分
のうちいずれかの成分含有量でもこの発明の範囲から外
れると、冷間加エキおよび冷間加工後の硬さのうちのい
ずれかの特注が劣るようになることが明らかである。

上述のよう（−１この発明のＴｉ合金は、純Ｔｉ（−比
して一段と高い強電を有すると共（ユ、これと同等のす
ぐれた冷間加工性を有し、加工率ニア０％以上の苛酷な
条件での冷間加工が可能であり、さら１−この冷間加工
でＨｖ：２７０Ｌ２Ｌ上の高硬変をもつようになるもの
であり、したがって、これをメガネフレームの製造（；
用いれば軽重量ヒが可能となり。

さらＣ二航空機部品や自動車部品などの整造（：も適用
できるなど工業上有用な特注をｉｆるのである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｒ：２．５〜３．５％、 Ｍ：１．５〜２．５％、 Ｖ：１〜２％、 Ｎｂ：１〜２％、 酸素：０．０４〜０．１％、 を含有し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有することを特徴とする冷間加工性のすぐ
   れた高強度Ｔｉ合金。
2. （２）Ｚｒ：２．５〜３．５％、 Ｍ：１．５〜２．５％、 Ｖ：１〜２％、 Ｎｂ：１〜２％、 酸素：０．０４〜０．１％、 を含有し、さらに、 Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＣｒのうちの１種または２種
   以上：０．１〜０．５％、 を含有し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有することを特徴とする冷間加工性のすぐ
   れた高強度Ｔｉ合金。
3. （３）Ｚｒ：２．５〜３．５％、 Ａｌ：１．５〜２．５％、 Ｖ：１〜２％、 Ｎｂ：１〜２％、 酸素：０．０４〜０．１％、 を含有し、さらに、 Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有することを特徴とする冷間加工性のすぐ
   れた高強度Ｔｉ合金。
4. （４）Ｚｒ：２．５〜３．５％、 Ａｌ：１．５〜２．５％、 Ｖ：１〜２％、 Ｎｂ：１〜２％、 酸素：０．０４〜０．１％、 を含有し、さらに、 Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＣｒのうちの１種または２種
   以上：０．１〜０．５％と、 Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有することを特徴とする冷間加工性のすぐ
   れた高強度Ｔｉ合金。