JP7223121B2 - 鍛造チタン合金による高強度のファスナ素材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
3.9~4.5%のアルミニウム
2.2~3.0%のバナジウム
1.2~1.8%の鉄
0.24~0.3%の酸素
最大で0.08%の炭素
最大で0.05%の窒素
最大で0.3%の他の元素(トータルで)
ここで、他の元素は、実際には、其々が0.005%未満の濃度のホウ素、イットリウム、あるいは、其々が0.1%以下の濃度のスズ、ジルコニウム、モリブデン、クロム、ニッケル、ケイ素、銅、ニオブ、タンタル、マンガン、コバルトの少なくともいずれかであり、残部はチタン及び固有の不純物であり、α-β相域におけるチタン合金の熱間圧延により素材を作製し、作製された素材を1200°F(648.9℃)~1400°F(760℃)で1~2時間焼なましし、空気冷却し、規定の製品サイズに機械加工し、1500°F(815.6℃)~1700°F(926.7℃)の温度で0.5~2時間溶体化処理を行い、少なくとも空気中の冷却と同等の速度で冷却し、800°F(426.7℃)~1000°F(537.8℃)で4~16時間時効処理し、空気冷却を行う。(特許番号2581332、IPC C22C 14/00、C22F 1/18 2016年4月20日公開を参照)
[Al]eq=[Al]+[O]×l0+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
[Al]eq=[Al]+[O]×l0+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
前記インゴットを、β相域及び/又はα-β相域の温度で鍛造ビレットに変化させ、鍛造ビレットを機械加工し、β相域及び/又はα-β相域の温度で熱間圧延することにより、円形素材を作製し、次に、550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で圧延素材を少なくとも0.5時間焼なましする。また、線引加工によって最大10mm(0.394インチ)の丸線ワイヤの形態に作製されるファスナ素材の製造方法では、重量で、5.5~6.5%のAl、3.0~4.5%のV、1.0~2.0%のMo、0.3~1.5%のFe、0.3~1.5%のCr、0.05~0.5%のZr、0.2~0.3%のO、最大で0.05%のN、最大で0.08%のC、最大で0.25%のSi、残部チタンチタン及び不可避不純物によって構成されるとともに、以下の式で規定される構造的なアルミニウム当量[Al]eqの値が7.5~9.0、構造的なモリブデン当量[Mo]eqの値が6.0~8.5であるチタン合金インゴットを溶融し、
[Al]eq=[Al]+[O]×l0+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
前記インゴットを、β相域及び/又はα-β相域の温度で鍛造ビレットに変化させ、鍛造ビレットを機械加工し、β相域及び/又はα-β相域の加熱温度で熱間圧延することにより、直径6.5mm~12mm(0.256インチ~0.472インチ)の円形素材を作製し、次に、550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で圧延素材を少なくとも0.5時間焼なましした後に、線引加工を行ってワイヤを作製し、550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で少なくとも0.5時間ワイヤを焼なましする。
[Al]eq=[Al]+[0]×10+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
本発明の産業上の利用可能性を調べるため、表1に示す化学組成のインゴットを溶融した。βトランサス温度(beta transus temperature)は、998°C(1828°F)であった。
直径101.6mm(4インチ)のファスナ素材を形成するため、表3に示す化学組成のインゴットを溶融した。金属組成学的手法(metallographic method)により求めた合金のβトランサス温度(BTT)は、998°C(1810°F)であった。
直径5.18mm(0.204インチ)のワイヤの形態のファスナ素材を形成するため、表5に示す化学組成のインゴットを溶融した。金属組成学的手法により求めた合金のβトランサス温度(BTT)は、988°C(1810°F)であった。
Claims (12)
- 重量で、5.5~6.5%のAl、3.0~4.5%のV、1.0~2.0%のMo、0.3~1.5%のFe、0.3~1.5%のCr、0.05~0.5%のZr、0.2~0.3%のO、最大で0.05%のN、最大で0.08%のC、最大で0.25%のSi、残部チタン及び不可避不純物からなり、以下の式で規定される構造的なアルミニウム当量[Al]eqの値が7.5~9.5、構造的なモリブデン当量[Mo]eqの値が6.0~8.5であることを特徴とする鍛造チタン合金によって形成される高強度ファスナ素材。
[Al]eq=[Al]+[0]×10+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]x2.5. - 直径が8mm~31.75mm(0.315インチ~1.25インチ)の円形の圧延バーの形態に形成された、請求項1に記載のファスナ素材。
- 直径が31.75mm~101.63mm(1.25インチ~4.0インチ)の円形の圧延バーの形態に形成された、請求項1に記載のファスナ素材。
- 直径が最大で10mm(0.394インチ)の丸線ワイヤの形態に形成された、請求項1に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の極限引っ張り強度が最小で165ksi(1138MPa)である、請求項2に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の二面せん断強度が最小で100ksi(689MPa)である、請求項2に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の極限引っ張り強度が最小で160ksi(1103MPa)である、請求項3に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の二面せん断強度が最小で95ksi(655MPa)である、請求項3に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の極限引っ張り強度が最小で168ksi(1158MPa)である、請求項4に記載のファスナ素材。
- 焼なまし状態にした場合の二面せん断強度が最小で103ksi(710MPa)である、請求項4に記載のファスナ素材。
- 請求項1、2、3、5、6、7、8の何れかに記載のファスナ素材の製造方法であって、重量で、5.5~6.5%のAl、3.0~4.5%のV、1.0~2.0%のMo、0.3~1.5%のFe、0.3~1.5%のCr、0.05~0.5%のZr、0.2~0.3%のO、最大で0.05%のN、最大で0.08%のC、最大で0.25%のSi、残部チタン及び不可避不純物からなり、以下の式で規定される構造的なアルミニウム当量[Al]eqの値が7.5~9.0、構造的なモリブデン当量[Mo]eqの値が6.0~8.5であることを特徴とするチタン合金インゴットを溶融し、
[Al]eq=[Al]+[O]×l0+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
前記インゴットを、β相域及び/又はα-β相域の温度で鍛造ビレットに変化させ、鍛造ビレットを機械加工し、β相域及び/又はα-β相域の温度で熱間圧延することにより、圧延素材を作製し、次に、圧延素材を550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で少なくとも0.5時間焼なましする、方法。 - 請求項1、4、9、10の何れかに記載のファスナ素材の製造方法であって、重量で、5.5~6.5%のAl、3.0~4.5%のV、1.0~2.0%のMo、0.3~1.5%のFe、0.3~1.5%のCr、0.05~0.5%のZr、0.2~0.3%のO、最大で0.05%のN、最大で0.08%のC、最大で0.25%のSi、残部チタン及び不可避不純物からなり、以下の式で規定される構造的なアルミニウム当量[Al]eqの値が7.5~9.0、構造的なモリブデン当量[Mo]eqの値が6.0~8.5であることを特徴とするチタン合金インゴットを溶融し、
[Al]eq=[Al]+[O]×l0+[Zr]/6
[Mo]eq=[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×l.25+[Fe]×2.5
前記インゴットを、β相域及び/又はα-β相域の温度で鍛造ビレットに変化させ、鍛造ビレットを機械加工し、β相域及び/又はα-β相域の温度で熱間圧延することにより、直径6.5mm~12mm(0.256インチ~0.472インチ)の圧延素材を作製し、次に、圧延素材を550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で少なくとも0.5時間焼なましした後に、線引加工を行うことにより、最大で直径10mm(0.394インチ)のワイヤを作製し、次に、550°C~705°C(1022°F~1300°F)の温度で少なくとも0.5時間焼なましする、方法。
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