JPS63219558A - Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材の熱処理方法 - 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］ 本発明は、高比強度材料として広く用いられているＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖ合金材の特に大型の部材に適した熱処理
方法に関するものである。

［従来の技術］ Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材はＡｌ１．５０〜６．７５％
（重量基準）　、Ｖ３．５０〜４．５０％、ｌ”ｅＯ，
３０％以下、００．２０％以下、Ｃ０，１０％以下、Ｎ
　ｏ、　０５％以下、ＨＯ，０１５％以下、Ｙ　Ｏ，０
０５％以下含むＴｉ合金材で、その高い比強度と優れた
靭性とを利用し、構造用材料として広く用いられている
。近年ではその寸法の大型化した製品の需要が高まり、
大型部材を均一に高強度にする熱処理方法が必要とされ
るようになってきている。

これに対し、一般に高強度を求める場合には、溶体化時
効処理、溶体化過時効処理等がとられるが、これらはマ
ルテンサイト変態を利用しているため、冷却速度が各部
位により異なる大型の部材では強度のばらつきが大きく
なる欠点を有する。

また、均一な強度を得るための焼鈍処理や、二重焼鈍（
ｄｕｐｌｅｘ　ａｎｎｅａｌ　）では、高強度が得られ
にくい。同様にβ相からの焼き入れは、伸び、絞りが低
下するという欠点を有する。

又、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、冷間での成形性が乏し
く熱間で加工されることが多い。この熱間での加工の目
的は、目的の形状にすることと、機械的性質の向上であ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、Ｔ　ｉ　−６Ａ　１　　４　Ｖ　合金ハ
、熱間での加工硬化能は小ざく、変形が表面にかたより
がちである。このため、大型部材では、通常の焼鈍、例
えばＡ　Ｍ　３４９２０に定める７０５〜７６０℃の焼
鈍では、中心部は加工があまり加わっていないため、所
望の機械的性質の向上が１ｑられず、表面近傍で強度が
高く、中心部で強度が低い、不均一な強度分布をもつ。

この強度の不均一性は、応力が負荷された場合には、応
力集中を生じる原因となり、耐用期間の短縮につながる
。

本発明では、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金大型部材の機械的
性質の均質化を目的とする。

また、上記不均一性をさけるために、β変態点近傍より
徐冷することも考えられるが、このような熱処理では高
強度が得られない。そこで、発明ではさらに高強度を得
ることも目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材をα＋β域または
β域で加工した後、８８０℃以上１０５０℃以下で１０
分以上８時間以内保持し、その後６００　℃以上８８０
℃未満の範囲の温度まで連続的に徐冷し、その温度で１
０分以上８時間以内保持した後、空冷もしくはそれ以上
の冷却速度で冷却し、さらに４５０℃以上６５０℃以下
の温度域で１時間以上１０時間以内の時効処理を加える
ことを特徴とするＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材の熱処理方
法である。

本発明の前記Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材はＡ　Ｉ　５．
５０〜６．７５％（重量基準、以下同様）、■３．５０
〜４．５０％、Ｆｅｏ、３０％以下、００．２％以下、
Ｃ０，１０％以下、Ｎｏ、０５％以下、ｌ−１０，０１
５％以下、Ｙ　Ｏ，００５％以下を含むＴｉ合金材に適
用されるものである。

上記α＋β域またはβ域での加工は、例えば圧延、鍛造
、静水圧プレス等によって行い、その侵の熱処理により
、材料は全体にわたりα相の等軸化及び再結晶をおこし
、加工の前履歴の影響がなくなり、均一な状態となる。

８８０℃未満の温度では、十分なα相の等軸化及び再結
晶が行われない。なお、かつこの間にＡＩ、Ｏ等のα安
定化型元素はα相へ、Ｖ、Ｆｅ等のβ安定化型元素はβ
相へと濃縮されていく。

温度の上限を１０５０℃としたのは、これ以上の温度で
はα相が消失し、上記のα安定化型元素、β安定化型元
素の濃縮が行われないためでおる。

時間を１０分以上としたのは、これより短い時間では、
材料に均一な温度分布を与えられないためであり、８時
間以内としたのは、経済的な効率を考慮したためである
。

本発明では、上記高温での保持にひきつづき、６００℃
以上８８０℃未満の範囲の温度まで徐冷するが、その徐
冷の速度は０．２℃／　Ｓｅｃ以下が適当である。そし
てその温度で１０分以上８時間以内保持する。

前記第１の保持温度から上記第２の保持温度までの徐冷
は、α相、β相の平衡的な変態を促し、なおかつ、β相
のβ安定化型元素による安定化も促進する。冷却速度が
速いときは、拡散が変態に追いつかないため、β相の安
定化が十分性われない。

第２の保持温度は、そこからの冷却により、マルテンサ
イト変態をおこさず、残留β相を多く残させることを目
的として選ばれている。平衡状態ではこれらの温度はＭ
ｆ点より上に位置しているため、マルテンサイトを生じ
るはずであるが、β相にはβ安定化型元素が濃縮されて
いるため、本発明の場合はマルテンサイトは生じない。

ただし、６００℃未満の温度ではβ相が安定化しすぎて
おり、この後の時効処理によってα相を析出させないた
め、本発明には含めない。

この後、空冷もしくはそれ以上の冷却速度で冷却するが
、具体的には０．１５℃／　Ｓｅｃ以上の冷却速度で３
００℃以下の温度まで冷却する。これより遅い速度で冷
却した場合には、α相の成長により、β相は失くなって
しまい、残留β相は存在しない。

上記の熱処理にひきつづき、４５０℃以上６５０℃以下
の温度域にて、１時間以上、１０時間以内の時効処理を
加える。これにより残留β相からはα相が析出し、強度
を向上させる。

［実施例］ 以下に実施例を示す。

実施例１ 直径２４０ｍｍ（７）Ｔ　ｉ　−６Ａ　Ｉ　−４Ｖ合金
α＋β域鍛造材を供試材とした。これを９５０℃で１．
５時間保持後、１時間ないし１時間３０分かけてａ　ｏ
ｏ’ｃ又は７００℃まで冷却し、その温度で１時間保持
した後水冷を行った。これに引き続き５００℃又は６０
０℃で４時間の時効処理を施した。

実施例２ 実施例１におけるのと同じ供試材を用い、これを９２０
℃で１．５時間保持後、１時間ないし１時間３０分かけ
て８００℃又は７００℃まで冷却し、その温度で１時間
保持した後水冷を行った。これに引き続き５００℃又は
６００℃で４時間の時効処理を施した。

かかる素材から図に示す位置から試験片を採取し、機械
的性質の試験をした。

試験結果の１例として９２０℃より８００℃まで冷却し
、ここより水冷したものを６００℃で時効したものの試
験結果を表１に示す。

表１ 比較例１ 実施例１と同じ供試材を用い、７００℃で４時間熱処理
後空冷した。この素材の機械的性質の試験結果を表２に
示す。

表２ 比較例２ 実施例１と同じ供試材を用い、１１００℃で２時間熱処
理後空冷した。この素材の機械的性質の試験結果を表３
に示す。

表３ 比較例３ 実施例１と同じ供試材を用い、９２０℃で１．５時間熱
処理後至温まで徐冷し、ついで６００℃で４時間時効処
理した。この素材の機械的性質の試験結果を表４に示す
。

表４ 比較例４ 実施例１と同じ供試材を用い、９５５℃で１．５時間熱
処理後、水冷し、ついで５５０℃で６時間時効処理した
。この素材の機械的性質の試験結果を表５に示す。

表５ 前記実施例並びに比較例における機械的性質のばらつき
を含めた評価方法として、ＮＩＬ−ＨＯ２に−５では、
Ａｆａでの評価を推薦している。これは　。

次式で表わされる値である。

Ａ値＝平均値−に×標準偏差 ここで、に値はデータの数と求める信頼度により決まる
数値で、データ数１５．９９％信頼度の場合は３．５２
である。

これによりデータを整理した結果を表６に示す。

表６ ［発明の効果］ 上記表６から明らかなとおり、本発明のものは比較例の
ものに較べ、強度に信頼性を考慮に入れると、優れた強
度が１ｑられている。これはばらつきの少ない高強度材
が得られることを示している。

【図面の簡単な説明】

図は供試材の寸法と試験片の採取位置を示す説明図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材をα＋β域またはβ域で加工
   した後、８８０℃以上１０５０℃以下で１０分以上８時
   間以内保持し、その後６００℃以上８８０℃未満の範囲
   の温度まで連続的に徐冷し、その温度で１０分以上８時
   間以内保持した後、空冷もしくはそれ以上の冷却速度で
   冷却し、さらに４５０℃以上６５０℃以下の温度域で１
   時間以上１０時間以内の時効処理を加えることを特徴と
   するＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材の熱処理方法。