JPS63206457A - α＋β型チタン合金の加工熱処理方法 - Google Patents
α＋β型チタン合金の加工熱処理方法Info
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- JPS63206457A JPS63206457A JP3992887A JP3992887A JPS63206457A JP S63206457 A JPS63206457 A JP S63206457A JP 3992887 A JP3992887 A JP 3992887A JP 3992887 A JP3992887 A JP 3992887A JP S63206457 A JPS63206457 A JP S63206457A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、α＋β型チタン合金の加工熱処理方法、特に
超塑性加工に適した微細結晶粒を有するα＋β型チタン
合金を製造するための加工熱処理方法に関する。
超塑性加工に適した微細結晶粒を有するα＋β型チタン
合金を製造するための加工熱処理方法に関する。
（従来の技術）
チタン合金は軽量であること、強度／密度比が大きいと
いうこと、さらには高温強度、耐食性にすぐれているこ
と等から、近年その用途を拡大しつつあり、それに伴っ
てその加工法について多くの提案がされている。
いうこと、さらには高温強度、耐食性にすぐれているこ
と等から、近年その用途を拡大しつつあり、それに伴っ
てその加工法について多くの提案がされている。
例、ｔばＴｉ −６八１−４ｖに代表されるα＋β型チ
タン合金は、超塑性加工により複雑な形状の部品を成形
することが可能であり、一方、そのような超塑性加工に
は微細な結晶粒径の等軸α＋β二相組織が適しているこ
とは良く知られている。
タン合金は、超塑性加工により複雑な形状の部品を成形
することが可能であり、一方、そのような超塑性加工に
は微細な結晶粒径の等軸α＋β二相組織が適しているこ
とは良く知られている。
しかしながら、そのような微細な等軸α＋β二相組織を
いかに製造するかについては明確には分かっていない。
いかに製造するかについては明確には分かっていない。
ところで、上述のような超塑性加工は加工素材に行うの
であるが、そのような加工素材を得るにはまず鋳造材な
どから熱間圧延等の加工を行わなければならない。しか
しながら、Ｔｉ −６ＡＩ −４Ｖに代表されるα＋β
型チタン合金は、そのような場合の加工性が悪く第１図
（ｂｌに示すように、熱間加工はβ温度域で一旦加工を
した後、（β変態点−２００℃）〜β変態点の温度範囲
で行われるのが一般である。このように、比較的高温で
加工が行われてきたため、α相の微細化も必ずしも十分
ではなかった。
であるが、そのような加工素材を得るにはまず鋳造材な
どから熱間圧延等の加工を行わなければならない。しか
しながら、Ｔｉ −６ＡＩ −４Ｖに代表されるα＋β
型チタン合金は、そのような場合の加工性が悪く第１図
（ｂｌに示すように、熱間加工はβ温度域で一旦加工を
した後、（β変態点−２００℃）〜β変態点の温度範囲
で行われるのが一般である。このように、比較的高温で
加工が行われてきたため、α相の微細化も必ずしも十分
ではなかった。
β粒径の微細化方法については、α＋β域での１０−２
０％の加工の後、β温度域で再結晶焼鈍を行う方法が知
られている。
０％の加工の後、β温度域で再結晶焼鈍を行う方法が知
られている。
また、特開昭６１−１５９５６４号公報には、第１図ｔ
ｅｌにまとめて示すように、α＋β二相＆１ｌＩＩｉの
細粒化法として、１０００〜１１００℃のβ単相域で４
０％以上の加工を施し、８５０〜９５０℃の（α＋β）
二相域で４０％以上の加工を施し、その温度ないしは８
００℃までの温度区間で３０分以上２時間以内の保持を
行い、その温度から４５０〜５５０℃まで５℃／秒以上
の冷却速度で冷却した後、その温度で最高２０時間まで
の時効処理を行う方法が開示されている。
ｅｌにまとめて示すように、α＋β二相＆１ｌＩＩｉの
細粒化法として、１０００〜１１００℃のβ単相域で４
０％以上の加工を施し、８５０〜９５０℃の（α＋β）
二相域で４０％以上の加工を施し、その温度ないしは８
００℃までの温度区間で３０分以上２時間以内の保持を
行い、その温度から４５０〜５５０℃まで５℃／秒以上
の冷却速度で冷却した後、その温度で最高２０時間まで
の時効処理を行う方法が開示されている。
このように、α＋β型チタン合金の超塑性加工には、微
細な等軸のα＋β二相組織が必要とされているが、従来
の熱間加工法ではα＋β二相組織の十分な微細化は達成
されない。
細な等軸のα＋β二相組織が必要とされているが、従来
の熱間加工法ではα＋β二相組織の十分な微細化は達成
されない。
すなわち、２粒微細化法ではβ粒の微細化は可能である
が、α＋β二相＆Ｉｉｍの微細化方法は示されていない
。
が、α＋β二相＆Ｉｉｍの微細化方法は示されていない
。
一方、前記公開公報に開示の方法ではα＋β二相組織の
微細化方法が示されているが、その実施例では５２０℃
で２０時間というように最高２０時間までの低温時効を
必要とし生産性が低いという問題点がある。
微細化方法が示されているが、その実施例では５２０℃
で２０時間というように最高２０時間までの低温時効を
必要とし生産性が低いという問題点がある。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明の目的は、超塑性加工に適した微細な等軸のα＋
β二相組織を有するα＋β型チタン合金を製造する加工
熱処理方法を提供することである。
β二相組織を有するα＋β型チタン合金を製造する加工
熱処理方法を提供することである。
本発明の別の目的は、超塑性加工に適した微細等軸α＋
β二相＆Ｉ織チタン合金の生産性の高い加工熱処理方法
を提供することである。
β二相＆Ｉ織チタン合金の生産性の高い加工熱処理方法
を提供することである。
（問題点を解決するための手段）
本発吹者らの研究によれば、α＋β型チタン合金の熱間
における変形能は、β粒の粒径に強く依存しており、β
粒径を微細化すれば、加工可能温度は（β変態点−４０
０℃）程度まで低下可能であること、およびα＋β二相
混合組織におけるα粒の平均粒径は加工温度に強く依存
しており、（β変態点−２００℃）以下の温度で５０％
以上の加工を行うことにより結晶粒は著しく微細化され
ることを見出し、本発明を完成させるに至つた。
における変形能は、β粒の粒径に強く依存しており、β
粒径を微細化すれば、加工可能温度は（β変態点−４０
０℃）程度まで低下可能であること、およびα＋β二相
混合組織におけるα粒の平均粒径は加工温度に強く依存
しており、（β変態点−２００℃）以下の温度で５０％
以上の加工を行うことにより結晶粒は著しく微細化され
ることを見出し、本発明を完成させるに至つた。
ここに、本発明の要旨とするところは、β変態点以上で
５０％以上の加工が行われたα＋β型チタン合金の素材
に、α＋β温度域で２０％以上の加工を加えた後、β変
態点〜（β変態点＋７０℃）の温度範囲に３０秒〜３０
分の時間保持してから、５℃／秒以上の冷却速度で５０
０℃以下の温度に冷却し、次いで、（β変態点−４００
℃）〜（β変態点−２００℃）の温度範囲で５０％以上
の加工を行った後、７００〜８００℃の温度範囲で３０
〜１２０分間の焼鈍を行うことを特徴とする、微細な等
軸結晶粒を得るためのα＋β型チタン合金の加工熱処理
方法である。
５０％以上の加工が行われたα＋β型チタン合金の素材
に、α＋β温度域で２０％以上の加工を加えた後、β変
態点〜（β変態点＋７０℃）の温度範囲に３０秒〜３０
分の時間保持してから、５℃／秒以上の冷却速度で５０
０℃以下の温度に冷却し、次いで、（β変態点−４００
℃）〜（β変態点−２００℃）の温度範囲で５０％以上
の加工を行った後、７００〜８００℃の温度範囲で３０
〜１２０分間の焼鈍を行うことを特徴とする、微細な等
軸結晶粒を得るためのα＋β型チタン合金の加工熱処理
方法である。
（作用）
添付図面に関連させてさらに本発明を詳述する。
第１図ｆａｌは、本発明にかかる加工熱処理方法を図示
する線図である。
する線図である。
本発明にあっては、β粒径の細かい素材を用いてα＋β
域の低温部で加工を行い、その後７００〜８００℃で３
０〜１２０分保持する焼鈍を行うことにより、超塑性加
工に適したαの平均粒径の細かい（≦３．３μ１１）微
細な等軸α＋β組織を持つチタン合金製品を高い生産性
で製造するのである。
域の低温部で加工を行い、その後７００〜８００℃で３
０〜１２０分保持する焼鈍を行うことにより、超塑性加
工に適したαの平均粒径の細かい（≦３．３μ１１）微
細な等軸α＋β組織を持つチタン合金製品を高い生産性
で製造するのである。
以下に本発明における加工熱処理条件の数値限定理由に
ついて説明する。
ついて説明する。
本発明に使用される出発加工素材は５０％以上のβ加工
が行われた、例えばビレット （又はブルーム）として
いるのは、インゴットおよび４０％未満のβ加工羽では
β粒が極めて大きく、後工程においてβ粒の微細化を行
っても、本発明の目的に合致する平均粒径ＩＩＩ＋＃以
下のβ粒を得ることができず、比較的加工の容易なβ単
相温度域で５０％以上の加工を行い、予めβ粒径を３ｍ
１１以下に微細化しておく必要があるためである。
が行われた、例えばビレット （又はブルーム）として
いるのは、インゴットおよび４０％未満のβ加工羽では
β粒が極めて大きく、後工程においてβ粒の微細化を行
っても、本発明の目的に合致する平均粒径ＩＩＩ＋＃以
下のβ粒を得ることができず、比較的加工の容易なβ単
相温度域で５０％以上の加工を行い、予めβ粒径を３ｍ
１１以下に微細化しておく必要があるためである。
次に、α＋β温度域での加工を２０％以上としているの
は、それ未満の加工率ではその後のβ域での保持を行っ
ても微細な再結晶β粒が得られないためである。β域で
の保持条件をβ変態点〜（β変態点＋７０℃）の温度範
囲に３０秒〜３０分間としたのは、これより低いまたは
短い温度範囲及び保持時間では、再結晶β粒が得られず
、逆にこれを超えた温度範囲及び保持時間では再結晶β
粒の成長が起こり、微細なβ粒が得られないためである
。
は、それ未満の加工率ではその後のβ域での保持を行っ
ても微細な再結晶β粒が得られないためである。β域で
の保持条件をβ変態点〜（β変態点＋７０℃）の温度範
囲に３０秒〜３０分間としたのは、これより低いまたは
短い温度範囲及び保持時間では、再結晶β粒が得られず
、逆にこれを超えた温度範囲及び保持時間では再結晶β
粒の成長が起こり、微細なβ粒が得られないためである
。
β域での保持後の冷却速度を５℃／秒以上としたのは、
これより小さい冷却速度では再結晶β粒の成長が起こる
からである。冷却の温度を５００℃以下としたのは、こ
れを超えた温度への冷却ではやはり再結晶β粒の成長が
起こるためである。
これより小さい冷却速度では再結晶β粒の成長が起こる
からである。冷却の温度を５００℃以下としたのは、こ
れを超えた温度への冷却ではやはり再結晶β粒の成長が
起こるためである。
第２図は、Ｔｉ −６ＡＩ−４Ｖ合金（β変態点： １
０００℃）について標準的加工熱処理条件として、β加
工およびα＋β加工を行い、加工率を種々調整してβ粒
径を変えたとき、５０％圧縮加工によりクランクの発生
のない下限温度をβ粒径に対してプロットして得たグラ
フであり、β粒の微細化により加工可能温度が（β変態
点−４００℃）まで低下可能であることが分かる。
０００℃）について標準的加工熱処理条件として、β加
工およびα＋β加工を行い、加工率を種々調整してβ粒
径を変えたとき、５０％圧縮加工によりクランクの発生
のない下限温度をβ粒径に対してプロットして得たグラ
フであり、β粒の微細化により加工可能温度が（β変態
点−４００℃）まで低下可能であることが分かる。
次に、α＋β温度域での加工を（β変態点−４００℃）
〜（β変態点−２００℃）の温度範囲で５０％以上の加
工と限定したのは、前工程でβ粒の微細化を行っても（
β変態点−４００℃）未満の温度ではα＋β型チタン合
金の５０％以上の加工はクランクの発生により行い得す
、また（β変態点−２００℃）超の温度あるいは５０％
未満の加工率の加工では十分なα粒の微細化を達成し得
ないためである。
〜（β変態点−２００℃）の温度範囲で５０％以上の加
工と限定したのは、前工程でβ粒の微細化を行っても（
β変態点−４００℃）未満の温度ではα＋β型チタン合
金の５０％以上の加工はクランクの発生により行い得す
、また（β変態点−２００℃）超の温度あるいは５０％
未満の加工率の加工では十分なα粒の微細化を達成し得
ないためである。
第３図は、Ｔｉ −６ＡＩ −４Ｖ合金について素材の
β粒径１．ＯｍｔｓＯものについて、加工率を５０％と
し、焼鈍条件を７５０℃×１時間としたときの加工温度
とαの平均粒径（μｌｌ）の関係をまとめて示すグラフ
である。加工温度によってα粒径は大きく変化し、（β
変態点−４００℃）〜（β変態点−２００℃）の温度で
５０％以上の加工および焼鈍を行うことによりα粒径が
著しく微細化するのが分かる。
β粒径１．ＯｍｔｓＯものについて、加工率を５０％と
し、焼鈍条件を７５０℃×１時間としたときの加工温度
とαの平均粒径（μｌｌ）の関係をまとめて示すグラフ
である。加工温度によってα粒径は大きく変化し、（β
変態点−４００℃）〜（β変態点−２００℃）の温度で
５０％以上の加工および焼鈍を行うことによりα粒径が
著しく微細化するのが分かる。
上記の温度範囲および加工率で加工されたα＋β型チタ
ン合金のα粒は加工により変形を受けた、加工方向に伸
びた結晶粒となっているため焼鈍により再結晶させる必
要がある。この焼鈍条件は７００〜８００℃の温度範囲
で３０〜１２０分間と限定しているが、７００℃未満の
温度および３０分未満の保持時間ではα粒の再結晶が起
こらず等軸組織が得ら。
ン合金のα粒は加工により変形を受けた、加工方向に伸
びた結晶粒となっているため焼鈍により再結晶させる必
要がある。この焼鈍条件は７００〜８００℃の温度範囲
で３０〜１２０分間と限定しているが、７００℃未満の
温度および３０分未満の保持時間ではα粒の再結晶が起
こらず等軸組織が得ら。
れないためであり、８００℃超の温度および１２０分超
０保持時間では再結晶α粒の成長が生じるためである。
０保持時間では再結晶α粒の成長が生じるためである。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例
第１表に示す化学組成およびβ変態点を有する供試材（
Ｔｉ ６Ａ１ ４Ｖ）を使用し、本発明方法を実施し
た。
Ｔｉ ６Ａ１ ４Ｖ）を使用し、本発明方法を実施し
た。
供試材には直径２００ ａｍインゴットを用い、β鍛造
により肉厚１００ ｍｍの厚板とした後、α＋β加工、
β域での保持後急冷および表面切削を行い、肉厚６０ｍ
ｍの厚板とし、さらにα＋β温度域での圧延により肉ｆ
ｆ１２ｍｌ１１〜４５＋ｗｍ （典型的には肉厚３０ｍ
＋ａ）の熱延板とした。
により肉厚１００ ｍｍの厚板とした後、α＋β加工、
β域での保持後急冷および表面切削を行い、肉厚６０ｍ
ｍの厚板とし、さらにα＋β温度域での圧延により肉ｆ
ｆ１２ｍｌ１１〜４５＋ｗｍ （典型的には肉厚３０ｍ
＋ａ）の熱延板とした。
第２表に本発明法および比較法で製造した熱延焼鈍板の
製造条件および得られたβ粒径を、第３表にαの結晶粒
径および機械的性質を従来法と比較して示す。
製造条件および得られたβ粒径を、第３表にαの結晶粒
径および機械的性質を従来法と比較して示す。
第２表において隘１および隘２は本発明方法にかかる製
造プロセスを示す。阻３〜Ｔｈ１ｌは比較例を示し、Ｎ
１１Ｌ３はβ鍛造での加工率、阻４はα＋β加工の加工
率、患５はβ域での保持温度、時間およびβ域保持後の
冷却速度、患６はβ域での保持時間およびβ域で保持後
の冷却温度、Ｎａ７はα＋β温度域での加工温度、隘８
はα＋β温度域での加工率、１ｌｈ９はα＋β加工後の
保持温度、＆１０およびＮａ１ｌは焼鈍条件がそれぞれ
本発明の範囲を外れた場合の例である。阻１２は従来例
である。
造プロセスを示す。阻３〜Ｔｈ１ｌは比較例を示し、Ｎ
１１Ｌ３はβ鍛造での加工率、阻４はα＋β加工の加工
率、患５はβ域での保持温度、時間およびβ域保持後の
冷却速度、患６はβ域での保持時間およびβ域で保持後
の冷却温度、Ｎａ７はα＋β温度域での加工温度、隘８
はα＋β温度域での加工率、１ｌｈ９はα＋β加工後の
保持温度、＆１０およびＮａ１ｌは焼鈍条件がそれぞれ
本発明の範囲を外れた場合の例である。阻１２は従来例
である。
第３表に、室温での引張性質および８５０℃で歪速度５
Ｘｌ０−’５ｅｃ−’で引張試験を行った時の伸びの
値を示す、なお、第２表と第３表の陽は対応する。
Ｘｌ０−’５ｅｃ−’で引張試験を行った時の伸びの
値を示す、なお、第２表と第３表の陽は対応する。
本発明方法で製造した患１および磁２は、従来法で製造
した阻１２および比較例の磁３〜嵐１１に比較し、室温
での強度、延性が良好でかつ８５０℃で５ Ｘ １０−
５ｅｃ−’の歪速度で引張試験を行った時の伸び（いわ
ゆる超塑性伸び）が著しく大きいことがわかる。
した阻１２および比較例の磁３〜嵐１１に比較し、室温
での強度、延性が良好でかつ８５０℃で５ Ｘ １０−
５ｅｃ−’の歪速度で引張試験を行った時の伸び（いわ
ゆる超塑性伸び）が著しく大きいことがわかる。
本実施例では代表的なα＋β型チタン合金であるＴｉ
−６Ａ１ ４Ｖを使用して本発明の詳細な説明を行った
が、その他の例えばＴｆ −６ＡＩ −６Ｖ−２Ｓｎ
。
−６Ａ１ ４Ｖを使用して本発明の詳細な説明を行った
が、その他の例えばＴｆ −６ＡＩ −６Ｖ−２Ｓｎ
。
Ｔｉ−６ＡＩ −２Ｓｎ −４Ｚｒ −２Ｍｏ 、Ｔｉ
６Ａ１−２３ｎ −４Ｚｒ−６Ｍｏ等のα＋β型チ
タン合金についても同様に本発明方法が適用可能である
ことは以上の説明からも当業者には明らかである。
６Ａ１−２３ｎ −４Ｚｒ−６Ｍｏ等のα＋β型チ
タン合金についても同様に本発明方法が適用可能である
ことは以上の説明からも当業者には明らかである。
第１表
第３表
注）（１）歪速度 ε−５Ｘ １Ｏ−３ｓｅｃ−’での
伸び。
伸び。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の方法は超塑性加工に適し
た微細な等軸α＋β組織を有するα＋β盟チクチタフ合
金製品コストで製造可能とするもつであり、その効果は
極めて大きい。
た微細な等軸α＋β組織を有するα＋β盟チクチタフ合
金製品コストで製造可能とするもつであり、その効果は
極めて大きい。
第１図（ａｌ、中）および（Ｃ１は、それぞれ、本発明
方弁、従来方法、および従来方法を説明する線図；第２
図はβ粒径と加工可能下限温度との関係を六すグラフ；
および 第３図は、加工温度とα粒径との関係を示すグラフであ
る。
方弁、従来方法、および従来方法を説明する線図；第２
図はβ粒径と加工可能下限温度との関係を六すグラフ；
および 第３図は、加工温度とα粒径との関係を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- β変態点以上で５０％以上の加工が行われたα＋β型チ
タン合金の素材に、α＋β温度域で２０％以上の加工を
加えた後、β変態点〜（β変態点＋７０℃）の温度範囲
に３０秒〜３０分の時間保持してから、５℃／秒以上の
冷却速度で５００℃以下の温度に冷却し、次いで、（β
変態点−４００℃）〜（β変態点−２００℃）の温度範
囲で５０％以上の加工を行った後、７００〜８００℃の
温度範囲で３０〜１２０分間の焼鈍を行うことを特徴と
する、微細な等軸結晶粒を得るためのα＋β型チタン合
金の加工熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3992887A JPS63206457A (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | α＋β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3992887A JPS63206457A (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | α＋β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206457A true JPS63206457A (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=12566598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3992887A Pending JPS63206457A (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | α＋β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63206457A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1136582A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-26 | General Electric Company | Processing of titanium-alloy billet for improved ultrasonic inspectability |
| KR101151616B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2012-06-08 | 한국기계연구원 | 타이타늄합금 잉고트의 결정립 미세화 방법 |
-
1987
- 1987-02-23 JP JP3992887A patent/JPS63206457A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1136582A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-26 | General Electric Company | Processing of titanium-alloy billet for improved ultrasonic inspectability |
| US6332935B1 (en) | 2000-03-24 | 2001-12-25 | General Electric Company | Processing of titanium-alloy billet for improved ultrasonic inspectability |
| KR101151616B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2012-06-08 | 한국기계연구원 | 타이타늄합금 잉고트의 결정립 미세화 방법 |
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