JP6621196B2 - β型強化チタン合金、β型強化チタン合金の製造方法 - Google Patents
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工程A:β型チタン合金を冷間加工により減面率25%〜85%で減面処理する。
工程B:工程Aを経たβ型チタン合金を、高周波誘導加熱法により以下の条件式(1)又は条件式(2)を満足する温度T1まで100℃/s以上の昇温速度で加熱処理する。
工程C:工程Bを経たβ型チタン合金を、100℃/s以上の冷却速度で急冷処理する。
工程A:β型チタン合金を冷間加工により減面率25%〜85%で減面処理する。
工程B:工程Aを経たβ型チタン合金を、高周波誘導加熱法により以下の条件式(1)又は条件式(2)を満足する温度T1まで100℃/s以上の昇温速度で加熱処理する。
工程C:工程Bを経たβ型チタン合金を、100℃/s以上の冷却速度で急冷処理する。
本件発明に係るβ型強化チタン合金の製造方法は、冷間加工を行うことを必須条件とし、時効処理を行わない。本件発明に係るβ型強化チタン合金の製造方法では、冷間加工を施すことによって再結晶温度を低くして、後の加熱処理で新たな結晶を発現しやすくすることが出来る。その結果、本工程を経ることで、均一で且つ微細な結晶組織を形成して、β型チタン合金の引張強度及び疲労強度の向上を図ることが可能となる。
本工程では、先の工程Aを経たβ型チタン合金を高周波誘導加熱法により急速加熱することで、チタン合金のβ相が再結晶化された後の結晶の粒成長を抑制して結晶粒を非常に小さいものとし、結晶組織の均一微細化を図ることが出来る。ここで、高周波誘導加熱法とは、被処理品の周りにコイルを配置し、当該コイルに高周波電流を流すことで当該コイルに近い被処理品の表面に誘導電流が生じ、ジュール熱で加熱するものである。この高周波誘導加熱法は、公知の急速加熱手段であり、被処理品の表面を秒単位の短時間で1000℃を超える温度まで昇温させることが可能である。従って、本工程によれば、β型チタン合金を高周波誘導加熱法により急速加熱することで、引張強度及び疲労強度を共に高めることが出来る。
本工程は、図1,2に示す如く、上述した工程Bを経たβ型チタン合金を、100℃/s以上の速度で急速冷却することが好ましい。工程Bで熱処理したβ型チタン合金の結晶粒の粗大化を防ぐことができ、引張強度の向上のみならず延性も改善して疲労強度も向上するからである。ここで、当該冷却速度が100℃/s未満の場合には、結晶粒の粗大化を招く他、Cr、Fe、Mn、Nb、Mo、Vを含む準安定β型合金においてはω相(遷移相)が析出して著しく脆くなるおそれがある。
比較例1では、β型チタン合金Ti−12Cr(Cr:11.9質量%、C:0.01質量%、O:0.11質量%、N:0.004質量%、Ti:Bal.)からなる、1000℃(溶体化温度域)で熱間鍛造された直径9mmの丸棒をセンタレス研削により直径7mmまで加工を行い、その後この丸棒を直径5mmになるまで冷間加工を施して減面率49%の試料を作製した。そして、当該試料を高周波誘導加熱法(200kHz)により1秒で1250℃まで昇温させ、5.5秒間の保定後水を噴射して約400℃/sで急速冷却を行い、引張試験及び疲労試験を行った。
比較例2では、β型チタン合金Ti−12Cr(Cr:11.9質量%、C:0.01質量%、O:0.11質量%、N:0.004質量%、Ti:Bal.)からなる、1000℃(溶体化温度域)で熱間鍛造された直径9mmの丸棒をセンタレス研削により直径7mmまで加工を行い試料を作製した。そして、当該試料を真空炉にて730℃で1時間の加熱を行った後に水冷却を行い、引張試験及び疲労試験を行った。
以下に、本件発明の実施例及び比較例とを対比しつつ、本件発明を詳細に説明する。
以上をふまえ、以下に、本件発明に係るβ型強化チタン合金の製造方法における、減面率及び加熱温度の条件範囲の確認を行う。具体的には、本件発明に係るβ型強化チタン合金の製造方法における減面率及び加熱温度の条件を変更したときに観察したβ型チタン合金の再結晶組織に基づき、引張強度及び疲労強度の変化の確認を行う。
Claims (4)
- 引張強度に対する疲労限度の比として表される疲労限度比が0.9以上のTi−12Cr合金であることを特徴とするβ型強化チタン合金。
- 平均結晶粒径が60μm以下である請求項1に記載のβ型強化チタン合金。
- 疲労限度が850MPa以上である請求項1又は請求項2に記載のβ型強化チタン合金。
- 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のβ型強化チタン合金の製造方法であって、少なくとも以下に示す工程を備えることを特徴とする。
工程A:β型チタン合金を冷間加工により減面率25%〜85%で減面処理する。
工程B:工程Aを経たβ型チタン合金を、高周波誘導加熱法により以下の条件式(1)又は条件式(2)を満足する温度T1まで100℃/s以上の昇温速度で加熱処理する。
工程C:工程Bを経たβ型チタン合金を、100℃/s以上の冷却速度で急冷処理する。
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JP2015155089A JP6621196B2 (ja) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | β型強化チタン合金、β型強化チタン合金の製造方法 |
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