JPS6372420A

JPS6372420A - β型チタン合金線材の製造方法

Info

Publication number: JPS6372420A
Application number: JP21376686A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takatori; 英男高取
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1988-04-02
Also published as: JPH0569612B2

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、β型チタン合金線材の製造方法に関するもの
であり、特には寸法精度及び表面品質の良好な線材を得
ることを可能とする線材の製造方法に関する。

澄明の背景チタン及びチタン合金は、その優れた比強度、耐食性及
び耐熱性を保有しているために、宇宙航空材料、各種化
学プラント、海水淡水化装置等広範な用途に利用されて
いる。

チタン合金としては、従来、Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｖ合金等
に代表されるα十β型チタン合金が広く用いられてきた
が、α＋β型合金は、冷間加工性に乏しく、加工の多く
を切削に頼るため、最終製品に至るまでの歩留りが非常
に低いという欠点をイエしている。そこで、α＋β型合
金に比較して冷間加工性に優れ、しかも高強度が得られ
ることからβ型チタン合金の利用が近年拡がりつつある
。

この利用分野の１つとして、優れた冷間加工性と時効処
理を施した場合の高強度を生かしたボルト類、バネ材用
等の素材としての線材が挙げられる。　即ち、β型チタ
ン合金は、溶体化処理後のβ単一組において、優れた冷
間加工性をもつため、冷間引抜き伸線が容易であり、か
つ使用の目的に応じて、この線材を成形加工後時効熱処
理を行うことによって、高い強度が得られる。

尚１本明細書におけるβ型チタン合金は、β域からの急
冷によって常温でもβ単一組となり、時効処理によって
α相を析出し、時効硬化性をもつ準安定β型チタン合金
全体を意味し、Ｔｉ−１５Ｖ　−３Ｃｒ　−３Ｓ　ｎ　
−３Ａ　１合金、Ｔｉ−１５Ｍ　ｏ　−５２ｒ　−３Ａ
　１合金、Ｔｉ−１１，５Ｍ。

−６Ｚｒ−４，５Ｓｎ合金、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ　
−３Ａ　１合金等の合金を例としてあげることができる
。

菜】Ｕ支Δ上１憂り叙一般に純チタンなどのチタン材は冷間加工性に優れてお
り、高加工度の冷間引抜き伸線が可能である。

しかしながら、このようなチタン材料は工具との焼付き
を起こしやすいという欠点を有しており、通常の引抜き
伸線用の潤滑剤を使用するだけでは、引抜きダイスとの
焼付きを起こし、伸線が出来ない、又、伸線できたとし
ても、材料表面に大きなダイス疵が多数発生し、欠陥製
品となってしまう。

このため、引抜き伸線前の純チタン材料には、潤滑性能
をもつ酸化被膜を表面に生成させる処理と焼鈍処理を兼
ねて、大気中で、一般に５００〜６５０℃の加熱処理が
施される。

しかし、β型チタン合金の場合は、その多くが７５０℃
近傍にβ変態点をもっているため、焼鈍は、一般に７５
０〜８００”Ｃを超えた温度域で。

真空中又は不活性ガス中において行われる。

この焼鈍時に、潤滑性能をもつ表面酸化被膜を生成させ
る処理を兼ねるため、大気中にて、上記温度域での加熱
を行った場合、特に８００℃を超えた温度域では、生成
される酸化被膜は、硬くて脆いものとなり、潤滑の役を
果さない。又、同時に８００℃を超えた大気加熱では、
β型チタン合金の酸素吸収量が多くなり、酸化被膜の下
層に加工性の悪い酸素富化層が厚くなるため、材料の加
工性そのものが低下してしまう。

従って、β型チタン合金の場合には、焼鈍と酸化被膜生
成を兼ねた大気加熱を行うことは困難である。

一方、線材の製造技術として、引抜き伸線加工によらず
に、ローラーダイスや孔型圧延を用いる方法もあるが、
これらの方法による伸線では、製造された線の寸法精度
が悪く、特に良好な真円度が得られず、そのまま製品と
することができない。

したがって、このようなローラーダイスや孔型圧延を用
いた場合には多かれ少なかれ、後工程に引抜き伸線を必
要とする。

このような状況のため、従来、β型チタン合金を引抜き
伸線を行う有効な方法がなかった。

且豆夏豆へ上記の状況に鑑みて１本発明は、β型チタン合金をダイ
スとの焼付きを起こすことなく、冷間引抜き伸線加工を
可能とし、寸法精度と表面品質の良好な線材の製造方法
を提供する。

即ち１本発明は、β型チタン合金の冷間引抜き伸線に際
し、該合金を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において
、β変態点以上の温度域に加熱し、続いて１．８℃／　
ｍ　ｉ　ｎ以上の速度で冷却して溶体化処理（焼鈍）し
た後、６００〜８００℃の大気加熱による酸化被膜生成
処理を行い、その後冷間引抜き伸線することを特徴とす
るβ型チタン合金線材の製造方法に関するものである。

倉里匁男オ匁双肌本発明の対象とするチタン合金材は、冷間加工性の優れ
たβ型チタン合金である。

チタン合金製品は一般に鋳造されたインゴットの鋳造組
織を破壊すると共に、その後の工程に適した中間素材を
得るため、インゴットブレイクダウン工程を出発工程と
する。インゴットブレイクダウンはインゴットを分塊圧
延或いは鍛造することにより実施される。次いで製造さ
れたビレットは、所定の寸法に熱間圧延する圧延工程及
び酸洗、ピーリング加工等による脱スケール工程を経由
して、冷間伸線用の素線に加工される。

この素線を素材として製品寸法に応じた冷間伸線が行わ
れ、最終的に製品の用途に応じて焼鈍（溶体化処理）或
いは時効処理等の熱処理が行われる。

本発明の主要工程は、脱スケールが行われた熱間圧延上
りの素線を引抜きによって冷間伸線する工程であり、そ
の前工程における加工層は、本発明の要件とするもので
はなく、いかなる工程をもとり得る。又、冷間伸線工程
においてローラーダイスや孔型圧延を行うことも何ら拒
むものではない、このような加工方法を用いた場合には
、寸法精度を向上させるために最終的に本発明の冷間伸
線を行う。

前述したように、従来の純チタン材料の冷間引抜き伸線
は、素線を５００〜６５０℃の温度域で加熱することに
よって、焼鈍を行うと共に、表面に潤滑性能を有する酸
化被膜を生成させる処理を施した後、さらにその上に伸
線用の潤滑剤を付与し、実施されていた。

しかし、β型チタン合金の場合には、その多くが７５０
℃近傍にβ変態点をもっているので、冷間加工性に優れ
たβ単一組にするには、β変態点を超えた７５０〜８０
０℃以上の温度に加熱する必要がある。

しかし、７５０〜８００℃以上の＠度、特には、８００
　’Ｃを超えた温度域で大気加熱を行った場合、素線の
表面に生成される酸化被膜は硬く、脆いものとなり、潤
滑性能を持たなくなる。

従って、β型チタン合金の場合には、焼鈍と、潤滑性能
をもつ酸化被膜生成処理を区分しなければならない８例
えば、予め素線あるいは中間寸法までローラーダイス又
は孔型圧延による伸線を行った線材を、真空中又は不活
性ガス中でβ変態点以上の温度域において５〜６０分加
熱保持し、次いで１．８℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却を
行う焼鈍（溶体化処理）を施す、このように焼鈍を真空
中又は不活性ガス中で行うのは、表面の酸化を防ぐため
である。

加熱時間を５〜６０分としたのは、５分以下の時間では
焼鈍が十分ではなく、６０分以下としたのは、６０分を
超える時間の加熱を行うとβ粒の粗大化が進み、材料の
延性が低下するためである。

冷却速度を１．８で／　ｍ　ｉ　ｎ以上としたのは。

１．８℃／　ｍ　ｉ　ｎ未満の冷却速度では材料の冷却
中にα相の析出が起こり、冷間加工性が低下するおそれ
があるからである。

このような処理により、酸化被膜のないβ単一組の素線
が得られる。

但し、大気中にて溶体化処理を施し、その後ピーリング
、センタレス加工等により表面の酸化被膜、酸素富化層
をとり除く処理で上記の処理を代替してもよい。

このようにして焼鈍された線材を、大気中にて、６００
〜８００”Ｃの温度で５分〜１時間加熱し。

空冷以上の速度で冷却させ、表面に酸化被膜を形成させ
る。

加熱時間は当然のことながら、加熱温度によって異なり
、低温側では長時間で、高温側では短時間の加熱を行う
。ここで生成される酸化被膜は、良好な潤滑性能をもち
、母材との密着性もよい。

ここで加熱温度を８００℃以下としのけ、前述のように
、８００℃を超えた温度域の大気加熱で生成される酸化
被膜は硬くて脆いため、潤滑被膜としての役を果さなく
なる。さらに８００℃を超えた大気加熱では、酸化被膜
の下の母相に生成される酸素富化層が厚くなり、線材そ
のものの加工性が劣化する。

一方、加熱温度を６００℃以上としたのは、６００’Ｃ
未満の温度域ではα相の析出が起こり。

材料の加工性が低下するおそれがあるためであり、又、
良好な潤滑性能を有する酸化被膜が得られないためであ
る。

又、加熱時間を５分〜１時間としたのは、５分未満では
、良好な潤滑性能をもつ酸化被膜が得られないためであ
り、１時間以下としたのは、１時間を超す加熱を行うと
、母相の酸素富化層が厚くなり、材料の加工性が低下す
ると同時に生成される酸化被膜の潤滑性能が低下するた
めである。冷却速度を空冷以上としたのは、焼鈍時と同
じ理由による。この処理を行う加熱炉は、連続炉又はバ
ッチ炉がいずれも使用することができる。又、加熱の形
式は電気炉或いは重油、プロパン等を燃料とする加熱炉
のいずれでもよい、そして、これらの使用する炉によっ
てａ素置圧が異なるので、各々の炉において温度と時間
を調整すればよい。

こうして処理されたβ型チタン合金の素線の表面に、例
えば樹脂系の潤滑剤等を付与して冷間引抜き伸線を行う
。

伸線後の線材は酸洗による脱スケールを行った後、最終
製品への要求に応じて溶体化処理或いは溶体化時効処理
等が施される。

介匪二羞求近年、利用度の高まりつつあるβ型チタン合金の冷間引
抜き伸線技術を確立し、寸法精度及び表面品質の良好な
線材の製造を可能とする。

び比較 β型チタン合金の１つとして、第１表に示す化学成分を
もつＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａ１合金の直径
１２ｍφの熱間圧延線材を製造した。次いでこの線材の
酸化被膜及び酸素富化層をピーリング加工により除去し
た後、ローラーダイス伸線によって得られた直径４．５
Ｉφの素線を供試材として、直径２．８ｎｎφの線材の
試作を実施した。

この線材の試作結果を比較例と共に第２表に示す。第２
表１こ示す溶体化処理（※１）は３ルームタイプの真空
加熱炉を用い、真空中で加熱後冷却室にてＡｒガス冷却
を行った。又、酸化被膜処理（※２）はバッチ式電気加
熱炉によって実施した。

真円度（×３）は線の丸断面における直径の最大値と最
小値の差を示す。

第２表に示されるように、本発明法による冷間引抜き伸
線では、４．５＋ｎｍφから２．８Ｉφまで伸線が出来
たが、本発明法から外れた方法、即ち８００℃を超えた
温度域の大気加熱による酸化被膜処理を行った場合およ
び、真空溶体化処理後５５０℃で大気加熱を行った場合
、いずれも２パス目或いは３バス目に破断が起こり、線
材の表面にはダイス疵が見られた。

一方、ローラーダイス及び孔型圧延による伸線を行った
ものは、２．８Ｉφまでの伸線ができるが、真円度は引
抜き伸線を行ったものに比べ著しく悪く、ロール疵も残
ることが示される。以上のことから、寸法精度及び表面
品質の優れた線材を得るのに、本発明法は大きな効果を
もつことが判る。

第１表　供試材の化学成分（ｗｔ％）以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

β型チタン合金の冷間引抜き伸線に際し、該合金を真空
中又は不活性ガス雰囲気中において、β変態点以上の温
度域に加熱し、続いて１．８℃／ｍｉｎ以上の速度で冷
却して溶体化処理（焼鈍）した後、６００〜８００℃の
大気加熱による酸化被膜生成処理を行い、その後冷間引
抜き伸線することを特徴とするβ型チタン合金線材の製
造方法。