JPS6367549B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6367549B2 JPS6367549B2 JP12184281A JP12184281A JPS6367549B2 JP S6367549 B2 JPS6367549 B2 JP S6367549B2 JP 12184281 A JP12184281 A JP 12184281A JP 12184281 A JP12184281 A JP 12184281A JP S6367549 B2 JPS6367549 B2 JP S6367549B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolling
- processing
- titanium alloy
- temperature
- rolled material
- 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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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は組織の良好なチタン合金圧延材の製造
方法、特に均一且つ微細な結晶組織を有し、機械
的性質のすぐれたα＋β型チタン合金の圧延材を
製造する方法に関する。 チタン合金は比強度（重さに対する強さの比）
が大であることから、軽量で高強度を要求される
航空機・宇宙開発機材などの分野をはじめ、高信
頼性が要求される用途、あるいは高温、高荷重、
腐食などの苛酷な条件下での耐久性が要求される
用途に使用されている。しかし、これらの用途に
対しては、単に高強度・高耐食性であるだけでは
不充分で、特に線または棒の形態で供給される場
合にはボルトあるいは構造部品としての最終製品
への製造段階で必ず成形加工工程を経るので、適
度な延性が不可欠である。そして、この延性の改
善には、均一且つ微細な組織であることが必須で
ある。 ところで、チタン合金材は難加工材の１つで、
その製造方法に関する報告はほとんどない。例え
ば、鍜造材については特開昭51−77385号に開示
されているが、圧延材については実用化された例
はなく、またその報告例もない。 ちなみに、上記の鍜造材の製造は、β鍜造後、
連続的にα＋β域で10％以上の加工を行ない、次
いでβ域に加熱後、20℃／分以上の冷却速度でα
＋β域またはα域まで冷却することにより行なわ
れ、それにより組織の微細化を図つている。 本発明者らは、高強度・高延性のチタン合金圧
延材の製造方法を提供すべく、チタン合金の熱間
圧延について鋭意研究を重ねた。 その結果、本発明者らの知見によれば鋼を高速
圧延するための設備を使つてチタン合金の高速圧
延を行なう場合、チタン合金の加工熱による温度
上昇をできるだけ防止して、良好な組織とするこ
とが必要であるとの結論に達した。 特に、線材圧延の最終仕上圧延工程は非常にコ
ンパクトに設計されているため、短時間で非常に
大きな加工を与えることになる。したがつて、チ
タン合金ではこの仕上圧延工程で温度が異常に上
昇し、組織不良を引き起す。 発熱防止ということから、まず、冷却すること
が考えられるが加工中の発熱であるため、常織的
には圧延直後の水冷は余り意味をなさないように
思われたのであつたが、本発明者らの実験によれ
ば、かかる急冷が著効を発揮し、すなわち、この
ようにして焼入れすれば組織は良好な上に強靭性
の非常に高いものが得られることが見出された。 また、高速で高加工を行なつた場合、急激な温
度上昇が起こるが、このような急激な温度上昇が
みられるときには、タイムラグがみられるため、
結果的に変態点も上昇することになり、高速で高
度の加工をすることによつて、かえつて圧延材の
β変態を防止できることが分かつた。 かくして、本発明は、連続圧延機によりα＋β
型チタン合金圧延材を製造するにあたり、α＋β
型合金を1050℃以下に加熱して圧延を開始し、仕
上げ圧延機群で950〜700℃の温度範囲内で50％以
上の加工を与え、圧延終了直後急冷することを特
徴とするα＋β型チタン合金圧延材の製造方法で
ある。 本発明によれば、圧延素材は1050℃以下に加熱
されるが、これは1050℃をこえると表面層のガス
吸収が顕著となり、加工性が低下して割れが発生
するためである。 圧延後半においては、すなわち、一連の連続圧
延における仕上げ圧延機群においては950〜700℃
の温度範囲で熱間圧延が行なわれるが、これは
950℃を越えるとβ相が増加し、水冷後も針状組
織となつて好ましくなく、一方、700℃未満では
加工性が極度に悪くなり、割れが発生するためで
ある。 なお、本発明においては圧延後半につまり、
950〜700℃の範囲での圧延により50％以上の加工
が加えられるが、これは、仕上げ圧延機群におい
て高度の加工を行なう、このような高速加工（仕
上げ圧延速度は一般に1M／Ｓ以上）によれば、
その温度上昇は急激になり、そのため変態点が高
温側に移行し、つまり、変態点を越えた温度でも
変態が起こらずβ域での加工が避けられるからで
ある。 すなわち、板材や棒材を多スタンドの連続圧延
機で製造する場合、特にチタン合金は比強度が大
であるため、圧延中に加工熱による圧延材の温度
上昇が鋼に比べて大きくなる。特に棒材の製造は
一連の孔型圧延機が、例えば約25スタンド並んで
おり、その最終段階、すなわち最后の1/3の数の
スタンドから成る仕上げ圧延機群で温度上昇が特
に著しい。したがつて、この最終段階での温度上
昇を制御すれば十分である。そして、かかる温度
上昇に伴つたβ変態は、高速で圧延することによ
りまた圧延直後急冷することにより、効果的に防
止できる。 よつて、本発明によれば、50％以上の全圧下量
の加工は仕上げ圧延機群により950〜700℃の温度
範囲で行なわれる。かくして、実質上の圧延は
950〜700℃のα＋β域で行なわれることになり、
圧延直後の急冷と相俟つて組織の微細化を効果的
に実現できる。 本発明が適用されるα＋β型チタン合金の代表
的なものはTi−6Al−4V、Ti−4Al−4Mnであ
り、その他の例としてはTi−7Al−4Mo、Ti−
3Al−2.5V、Ti−4Al−3Mo−1V、Ti−2Fe−
2Cr−2Mo等が挙げられる。ただし、本発明がそ
れらのみに制限されるものではないことは理解さ
れよう。 以下、実施例に関連させて本発明をさらに説明
する。 実施例 Ti−6Al−4V合金を真空アーク溶解して１ト
ンの鋳塊を溶製し、分塊圧延したのち、皮むきを
行なつて表面疵を除去し、そののち第１表に示す
如く、直径23mmおよび130mmの丸棒を製造し、連
続孔型圧延機により直径９mmの丸棒に圧延した。 第１表に圧延条件とともに得られた棒材の機械
的性質をまとめて示す。 表中、記号Ａ〜Ｇは本発明による例であり、記
号Ｈ、Ｉは比較例である。 第１表の結果からもわかるように、圧延後に水
冷することによつて、大幅な強度の上昇と延性の
改善がみられ、しかも得られた組織はいずれも良
好であつた。 比較例では、高速圧延による温度上昇のため圧
延材中心部において変態点を越える昇温が起り、
そのためβ域での加工が行なわれて組織不良を起
こしたと考えられる。 【表】
方法、特に均一且つ微細な結晶組織を有し、機械
的性質のすぐれたα＋β型チタン合金の圧延材を
製造する方法に関する。 チタン合金は比強度（重さに対する強さの比）
が大であることから、軽量で高強度を要求される
航空機・宇宙開発機材などの分野をはじめ、高信
頼性が要求される用途、あるいは高温、高荷重、
腐食などの苛酷な条件下での耐久性が要求される
用途に使用されている。しかし、これらの用途に
対しては、単に高強度・高耐食性であるだけでは
不充分で、特に線または棒の形態で供給される場
合にはボルトあるいは構造部品としての最終製品
への製造段階で必ず成形加工工程を経るので、適
度な延性が不可欠である。そして、この延性の改
善には、均一且つ微細な組織であることが必須で
ある。 ところで、チタン合金材は難加工材の１つで、
その製造方法に関する報告はほとんどない。例え
ば、鍜造材については特開昭51−77385号に開示
されているが、圧延材については実用化された例
はなく、またその報告例もない。 ちなみに、上記の鍜造材の製造は、β鍜造後、
連続的にα＋β域で10％以上の加工を行ない、次
いでβ域に加熱後、20℃／分以上の冷却速度でα
＋β域またはα域まで冷却することにより行なわ
れ、それにより組織の微細化を図つている。 本発明者らは、高強度・高延性のチタン合金圧
延材の製造方法を提供すべく、チタン合金の熱間
圧延について鋭意研究を重ねた。 その結果、本発明者らの知見によれば鋼を高速
圧延するための設備を使つてチタン合金の高速圧
延を行なう場合、チタン合金の加工熱による温度
上昇をできるだけ防止して、良好な組織とするこ
とが必要であるとの結論に達した。 特に、線材圧延の最終仕上圧延工程は非常にコ
ンパクトに設計されているため、短時間で非常に
大きな加工を与えることになる。したがつて、チ
タン合金ではこの仕上圧延工程で温度が異常に上
昇し、組織不良を引き起す。 発熱防止ということから、まず、冷却すること
が考えられるが加工中の発熱であるため、常織的
には圧延直後の水冷は余り意味をなさないように
思われたのであつたが、本発明者らの実験によれ
ば、かかる急冷が著効を発揮し、すなわち、この
ようにして焼入れすれば組織は良好な上に強靭性
の非常に高いものが得られることが見出された。 また、高速で高加工を行なつた場合、急激な温
度上昇が起こるが、このような急激な温度上昇が
みられるときには、タイムラグがみられるため、
結果的に変態点も上昇することになり、高速で高
度の加工をすることによつて、かえつて圧延材の
β変態を防止できることが分かつた。 かくして、本発明は、連続圧延機によりα＋β
型チタン合金圧延材を製造するにあたり、α＋β
型合金を1050℃以下に加熱して圧延を開始し、仕
上げ圧延機群で950〜700℃の温度範囲内で50％以
上の加工を与え、圧延終了直後急冷することを特
徴とするα＋β型チタン合金圧延材の製造方法で
ある。 本発明によれば、圧延素材は1050℃以下に加熱
されるが、これは1050℃をこえると表面層のガス
吸収が顕著となり、加工性が低下して割れが発生
するためである。 圧延後半においては、すなわち、一連の連続圧
延における仕上げ圧延機群においては950〜700℃
の温度範囲で熱間圧延が行なわれるが、これは
950℃を越えるとβ相が増加し、水冷後も針状組
織となつて好ましくなく、一方、700℃未満では
加工性が極度に悪くなり、割れが発生するためで
ある。 なお、本発明においては圧延後半につまり、
950〜700℃の範囲での圧延により50％以上の加工
が加えられるが、これは、仕上げ圧延機群におい
て高度の加工を行なう、このような高速加工（仕
上げ圧延速度は一般に1M／Ｓ以上）によれば、
その温度上昇は急激になり、そのため変態点が高
温側に移行し、つまり、変態点を越えた温度でも
変態が起こらずβ域での加工が避けられるからで
ある。 すなわち、板材や棒材を多スタンドの連続圧延
機で製造する場合、特にチタン合金は比強度が大
であるため、圧延中に加工熱による圧延材の温度
上昇が鋼に比べて大きくなる。特に棒材の製造は
一連の孔型圧延機が、例えば約25スタンド並んで
おり、その最終段階、すなわち最后の1/3の数の
スタンドから成る仕上げ圧延機群で温度上昇が特
に著しい。したがつて、この最終段階での温度上
昇を制御すれば十分である。そして、かかる温度
上昇に伴つたβ変態は、高速で圧延することによ
りまた圧延直後急冷することにより、効果的に防
止できる。 よつて、本発明によれば、50％以上の全圧下量
の加工は仕上げ圧延機群により950〜700℃の温度
範囲で行なわれる。かくして、実質上の圧延は
950〜700℃のα＋β域で行なわれることになり、
圧延直後の急冷と相俟つて組織の微細化を効果的
に実現できる。 本発明が適用されるα＋β型チタン合金の代表
的なものはTi−6Al−4V、Ti−4Al−4Mnであ
り、その他の例としてはTi−7Al−4Mo、Ti−
3Al−2.5V、Ti−4Al−3Mo−1V、Ti−2Fe−
2Cr−2Mo等が挙げられる。ただし、本発明がそ
れらのみに制限されるものではないことは理解さ
れよう。 以下、実施例に関連させて本発明をさらに説明
する。 実施例 Ti−6Al−4V合金を真空アーク溶解して１ト
ンの鋳塊を溶製し、分塊圧延したのち、皮むきを
行なつて表面疵を除去し、そののち第１表に示す
如く、直径23mmおよび130mmの丸棒を製造し、連
続孔型圧延機により直径９mmの丸棒に圧延した。 第１表に圧延条件とともに得られた棒材の機械
的性質をまとめて示す。 表中、記号Ａ〜Ｇは本発明による例であり、記
号Ｈ、Ｉは比較例である。 第１表の結果からもわかるように、圧延後に水
冷することによつて、大幅な強度の上昇と延性の
改善がみられ、しかも得られた組織はいずれも良
好であつた。 比較例では、高速圧延による温度上昇のため圧
延材中心部において変態点を越える昇温が起り、
そのためβ域での加工が行なわれて組織不良を起
こしたと考えられる。 【表】
Claims (1)
- １ 連続圧延機によりα＋β型チタン合金圧延材
を製造するにあたり、α＋β型合金を1050℃以下
に加熱して圧延を開始し、仕上げ圧延機群で950
〜700℃の温度範囲内で50％以上の加工を与え、
圧延終了直後急冷することを特徴とする、α＋β
型チタン合金圧延材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12184281A JPS5825422A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 高強度・高延性チタン合金圧延材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12184281A JPS5825422A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 高強度・高延性チタン合金圧延材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5825422A JPS5825422A (ja) | 1983-02-15 |
| JPS6367549B2 true JPS6367549B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=14821278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12184281A Granted JPS5825422A (ja) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | 高強度・高延性チタン合金圧延材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5825422A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59215450A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｔｉ合金の熱間加工板および製造方法 |
| JPS60234956A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | チタン合金板の製造方法 |
| JPS63105954A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-11 | Kobe Steel Ltd | Ｎｅａｒβ型チタン合金の熱間加工方法 |
-
1981
- 1981-08-05 JP JP12184281A patent/JPS5825422A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5825422A (ja) | 1983-02-15 |
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