JPS6328982B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6328982B2 JPS6328982B2 JP5128485A JP5128485A JPS6328982B2 JP S6328982 B2 JPS6328982 B2 JP S6328982B2 JP 5128485 A JP5128485 A JP 5128485A JP 5128485 A JP5128485 A JP 5128485A JP S6328982 B2 JPS6328982 B2 JP S6328982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot
- grains
- type titanium
- worked
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Forging (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、強度、延性および靭性が高い水準で
バランスしたα＋β型チタン合金の熱間加工材に
関する。 （従来の技術） 従来、α＋β型チタン合金の熱間加工材は、た
とえば特開昭59−215450号公報に開示されている
ように、鍛造や分塊圧延等の鍛錬を材料に予め加
えた後、β―トランザス以下の温度に加熱して仕
上加工するプロセスによつて製造されている。 この明細書において、β―トランザスとは、β
相とα＋β相の２相域の境界温度を意味する。た
とえば、Ti―6Al―4V合金のβ―トランザスは、
約988℃である。 前記従来技術によつて得られるα＋β型チタン
合金の熱間加工材の組織は、材料の加熱中に析出
したα粒と加熱後の仕上加工中に析出するα粒が
混在するα＋β組織となる。 βトランザス以下の温度に材料を加熱した場
合、材料の加熱中に析出するα粒は、比較的大き
く、一般的に粒径20μｍ以上であり、また、その
析出量は、材料の加熱温度によつて異なる。 一方、α＋β型チタン合金をβ―トランザス以
上の温度域に加熱すると、500μｍ近い粗大なα
粒をもつた組織となる。この材料を急冷すると、
マルテンサイト変態を起こし、針状組織となる。
また、前記材料を徐冷すると、旧β粒の粒界およ
び双晶面にα相が析出する。 β域に加熱された材料をβ域で加工しても、変
態後、均一に分散した微細なα粒を有する組織を
得るとはできない。 一方、β域に加熱された材料を通常の加工条件
で加工しても、α粒は微細粒としては殆ど析出せ
ずに、旧β粒の粒界に塊状の或はウイツドマンス
テツテン状のα相が出現する。 このように、従来技術によるときは、ほぼ粒径
の等しい微細なα粒が均一に分散したα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を得ることはできなかつ
た。 （発明が解決しようとする問題点） 上述の、β―トランザス以下の温度域に材料を
加熱するプロセスによつて製造されるα＋β型チ
タン合金の熱間加工材は、β―トランザス以上の
温度域に材料を加熱するプロセスで得られるα＋
β型チタン合金の熱間加工材に比し、強度、延性
に優れているけれども、靭性については、β―ト
ランザス以上の温度域に材料を加熱するプロセス
によつて得られたものの方が優れている。 本発明が解決しようとする技術的課題は、強
度、延性を高めることにより靭性が劣化する、或
は、靭性を向上させると強度、延性が低下する従
来技術における問題を解決することであり、本発
明は、強度、延性、靭性ともに優れたα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を提供することを目的とし
ている。 （問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、α相が、平均粒径
5μｍ以下の微細粒組織からなることを特徴とす
る超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱
間加工材にある。 以下、本発明を、詳細に説明する。 本発明は、上に述べたように、強度、延性、靭
性が高い水準でバランスしているα＋β型チタン
合金の熱間加工材を得ることを目的としている
が、この目的は、α相が、平均粒径5μｍ以下の
超微細粒からなるα＋β型チタン合金の熱間加工
材によつて達せられる。 次に、かかるα相が平均粒径5μｍ以下の超微
細粒が一様に分散析出した組織であるα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を製造するプロセスについ
て、説明する。 α＋β型チタン合金のβ→α変態は、非常にゆ
つくりと進行するから、β域に材料を加熱した後
材料をβ―トランザス以下の温度即ち、β―トラ
ンザスから650℃までの温度域では約10分間程度
の時間を経過させても殆ど変態が進行しない。 このような状態にあるβ相は、熱力学的には不
安定であるため、強い加工を加えるとβ粒内でも
α相の核発生が起こり易い。本発明は、この点に
着眼してなされた。 本発明の発明者等は、β―トランザスから650
℃までの温度域での材料に対する加工度と生成す
る粒の粒径の関係を調べてみた。その結果、70％
以上の加工を材料に加えることにより、平均粒径
が5μｍ以下の微細なα粒を均一に分散析出させ
ることができることを見出した。 また、このとき、若干の帯状α相が存在してい
ても、製品の強度、延性、靭性を著しくは劣化せ
しめないことも確認した。 しかしながら、β―トランザスから800℃まで
の材料の平均冷却速度が、15℃／ｓ以上になる
と、マルテンサイト変態を起こし、微細なα粒を
有するα＋β型チタン合金を得ることができなく
なる。 尚、ここで、α＋β型チタン合金とは、Ti―
6Al―4V合金（Al：６％、Ｖ：４％、残部：Ti
からなる合金をいう。）に代表される、常温でα
相とβ相が混在する組織を有する合金である。上
記以外に、たとえばTi―6Al―6V―2Sn合金やTi
―6Al―2Sn―4Zr―6Mo合金さらにはTi―8Mn
合金等が挙げられる。 （実施例） 現在、最も汎用されているα＋β型チタン合金
である、Ti―6Al―4V合金を表１に示す種々の
処理条件で加工して熱間加工材を得た。 得られた熱間加工材の組織写真を第１図に示
す。 第１図Ａに示すのは、950℃のα＋β領域に１
時間材料を加熱した後に、表１にＡで示す条件で
加工し、焼鈍した熱間加工材の組織である。第１
図Ａから明らかな如く、この組織は、微細な粒の
他に材料の加熱時に析出した20μｍ前後の大きな
粒が散在している。 第１図Ｂに示すのは、1100℃のβ域で材料を１
時間加熱した後、表１にＢで示す加工度（50％）
で加工し、焼鈍した熱間加工材の組織である。第
１図Ｂから明らかな如く、微細な粒は極めて少な
く、α相は塊状或いは針状に大きく析出してい
る。 第１図Ｃに示すのは、1100℃のβ域で材料を１
時間加熱した後、表１にＣで示す加工度（80％）
で加工し、焼鈍して得られた本発明の熱間加工材
の組織である。 第１図Ｃから明らかな如く、微細粒（平均粒径
≦5μｍ）が、均一に分散析出している。 表２に、実施例に示すプロセスによつて得られ
た熱間加工材の機械的性質を示す。 表２から明らかな如く、本発明の熱間加工材
は、強度、延性特性ならびに靭性、疲労特性が、
比較例に比し高い水準でバランスしている。
バランスしたα＋β型チタン合金の熱間加工材に
関する。 （従来の技術） 従来、α＋β型チタン合金の熱間加工材は、た
とえば特開昭59−215450号公報に開示されている
ように、鍛造や分塊圧延等の鍛錬を材料に予め加
えた後、β―トランザス以下の温度に加熱して仕
上加工するプロセスによつて製造されている。 この明細書において、β―トランザスとは、β
相とα＋β相の２相域の境界温度を意味する。た
とえば、Ti―6Al―4V合金のβ―トランザスは、
約988℃である。 前記従来技術によつて得られるα＋β型チタン
合金の熱間加工材の組織は、材料の加熱中に析出
したα粒と加熱後の仕上加工中に析出するα粒が
混在するα＋β組織となる。 βトランザス以下の温度に材料を加熱した場
合、材料の加熱中に析出するα粒は、比較的大き
く、一般的に粒径20μｍ以上であり、また、その
析出量は、材料の加熱温度によつて異なる。 一方、α＋β型チタン合金をβ―トランザス以
上の温度域に加熱すると、500μｍ近い粗大なα
粒をもつた組織となる。この材料を急冷すると、
マルテンサイト変態を起こし、針状組織となる。
また、前記材料を徐冷すると、旧β粒の粒界およ
び双晶面にα相が析出する。 β域に加熱された材料をβ域で加工しても、変
態後、均一に分散した微細なα粒を有する組織を
得るとはできない。 一方、β域に加熱された材料を通常の加工条件
で加工しても、α粒は微細粒としては殆ど析出せ
ずに、旧β粒の粒界に塊状の或はウイツドマンス
テツテン状のα相が出現する。 このように、従来技術によるときは、ほぼ粒径
の等しい微細なα粒が均一に分散したα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を得ることはできなかつ
た。 （発明が解決しようとする問題点） 上述の、β―トランザス以下の温度域に材料を
加熱するプロセスによつて製造されるα＋β型チ
タン合金の熱間加工材は、β―トランザス以上の
温度域に材料を加熱するプロセスで得られるα＋
β型チタン合金の熱間加工材に比し、強度、延性
に優れているけれども、靭性については、β―ト
ランザス以上の温度域に材料を加熱するプロセス
によつて得られたものの方が優れている。 本発明が解決しようとする技術的課題は、強
度、延性を高めることにより靭性が劣化する、或
は、靭性を向上させると強度、延性が低下する従
来技術における問題を解決することであり、本発
明は、強度、延性、靭性ともに優れたα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を提供することを目的とし
ている。 （問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、α相が、平均粒径
5μｍ以下の微細粒組織からなることを特徴とす
る超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱
間加工材にある。 以下、本発明を、詳細に説明する。 本発明は、上に述べたように、強度、延性、靭
性が高い水準でバランスしているα＋β型チタン
合金の熱間加工材を得ることを目的としている
が、この目的は、α相が、平均粒径5μｍ以下の
超微細粒からなるα＋β型チタン合金の熱間加工
材によつて達せられる。 次に、かかるα相が平均粒径5μｍ以下の超微
細粒が一様に分散析出した組織であるα＋β型チ
タン合金の熱間加工材を製造するプロセスについ
て、説明する。 α＋β型チタン合金のβ→α変態は、非常にゆ
つくりと進行するから、β域に材料を加熱した後
材料をβ―トランザス以下の温度即ち、β―トラ
ンザスから650℃までの温度域では約10分間程度
の時間を経過させても殆ど変態が進行しない。 このような状態にあるβ相は、熱力学的には不
安定であるため、強い加工を加えるとβ粒内でも
α相の核発生が起こり易い。本発明は、この点に
着眼してなされた。 本発明の発明者等は、β―トランザスから650
℃までの温度域での材料に対する加工度と生成す
る粒の粒径の関係を調べてみた。その結果、70％
以上の加工を材料に加えることにより、平均粒径
が5μｍ以下の微細なα粒を均一に分散析出させ
ることができることを見出した。 また、このとき、若干の帯状α相が存在してい
ても、製品の強度、延性、靭性を著しくは劣化せ
しめないことも確認した。 しかしながら、β―トランザスから800℃まで
の材料の平均冷却速度が、15℃／ｓ以上になる
と、マルテンサイト変態を起こし、微細なα粒を
有するα＋β型チタン合金を得ることができなく
なる。 尚、ここで、α＋β型チタン合金とは、Ti―
6Al―4V合金（Al：６％、Ｖ：４％、残部：Ti
からなる合金をいう。）に代表される、常温でα
相とβ相が混在する組織を有する合金である。上
記以外に、たとえばTi―6Al―6V―2Sn合金やTi
―6Al―2Sn―4Zr―6Mo合金さらにはTi―8Mn
合金等が挙げられる。 （実施例） 現在、最も汎用されているα＋β型チタン合金
である、Ti―6Al―4V合金を表１に示す種々の
処理条件で加工して熱間加工材を得た。 得られた熱間加工材の組織写真を第１図に示
す。 第１図Ａに示すのは、950℃のα＋β領域に１
時間材料を加熱した後に、表１にＡで示す条件で
加工し、焼鈍した熱間加工材の組織である。第１
図Ａから明らかな如く、この組織は、微細な粒の
他に材料の加熱時に析出した20μｍ前後の大きな
粒が散在している。 第１図Ｂに示すのは、1100℃のβ域で材料を１
時間加熱した後、表１にＢで示す加工度（50％）
で加工し、焼鈍した熱間加工材の組織である。第
１図Ｂから明らかな如く、微細な粒は極めて少な
く、α相は塊状或いは針状に大きく析出してい
る。 第１図Ｃに示すのは、1100℃のβ域で材料を１
時間加熱した後、表１にＣで示す加工度（80％）
で加工し、焼鈍して得られた本発明の熱間加工材
の組織である。 第１図Ｃから明らかな如く、微細粒（平均粒径
≦5μｍ）が、均一に分散析出している。 表２に、実施例に示すプロセスによつて得られ
た熱間加工材の機械的性質を示す。 表２から明らかな如く、本発明の熱間加工材
は、強度、延性特性ならびに靭性、疲労特性が、
比較例に比し高い水準でバランスしている。
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明になる、α相が、平均粒径5μｍ以下の
微細粒組織からなるα＋β型チタン合金は、強
度、延性、および靭性が高い水準でバランスした
優れた機械的性質を備えている。 また、本発明のα＋β型チタン合金熱間加工材
を得るときの製造条件である、β域で材料加熱を
行うことにより、β相およびα＋β域での不安定
β相の変形抵抗がα相に比較して非常に小さいこ
とから、小さい加工エネルギで加工が可能であり
さらに、材料の耳割れ等の損傷を防止し得、エネ
ルギコスト、製品歩留りの面でも大きな効果を奏
する。
微細粒組織からなるα＋β型チタン合金は、強
度、延性、および靭性が高い水準でバランスした
優れた機械的性質を備えている。 また、本発明のα＋β型チタン合金熱間加工材
を得るときの製造条件である、β域で材料加熱を
行うことにより、β相およびα＋β域での不安定
β相の変形抵抗がα相に比較して非常に小さいこ
とから、小さい加工エネルギで加工が可能であり
さらに、材料の耳割れ等の損傷を防止し得、エネ
ルギコスト、製品歩留りの面でも大きな効果を奏
する。
第１図は汎用α＋β型チタン合金であるTi―
6Al―4V合金を表１に示す種々の処理条件で加工
して得られた熱間加工材の金属組織写真図であ
る。
6Al―4V合金を表１に示す種々の処理条件で加工
して得られた熱間加工材の金属組織写真図であ
る。
Claims (1)
- １ α相が、平均粒径5μｍ以下の微細粒組織か
らなることを特徴とする超微細粒組織を有するα
＋β型チタン合金の熱間加工材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128485A JPS61210163A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱間加工材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128485A JPS61210163A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱間加工材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20354589A Division JPH0726184B2 (ja) | 1989-08-05 | 1989-08-05 | 超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱間加工材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210163A JPS61210163A (ja) | 1986-09-18 |
| JPS6328982B2 true JPS6328982B2 (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=12882631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128485A Granted JPS61210163A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 超微細粒組織を有するα＋β型チタン合金の熱間加工材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210163A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0270045A (ja) * | 1988-09-02 | 1990-03-08 | Nippon Steel Corp | 冷間加工性の優れたα＋β型Ｔｉ合金の製造方法 |
| EP3822376A4 (en) | 2018-10-09 | 2022-04-27 | Nippon Steel Corporation | ?+? TYPE TITANIUM ALLOY WIRE AND METHOD OF PRODUCTION OF ?+? TYPE TITANIUM ALLOY WIRE |
| CN114178527B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-07-21 | 西北工业大学 | 一种变织构钛材料的粉末冶金制备方法 |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP5128485A patent/JPS61210163A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61210163A (ja) | 1986-09-18 |
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