JPH09209064A - 耐食性に優れた高強度高延性チタン合金 - Google Patents
耐食性に優れた高強度高延性チタン合金Info
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- JPH09209064A JPH09209064A JP1379096A JP1379096A JPH09209064A JP H09209064 A JPH09209064 A JP H09209064A JP 1379096 A JP1379096 A JP 1379096A JP 1379096 A JP1379096 A JP 1379096A JP H09209064 A JPH09209064 A JP H09209064A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造コストが低く、耐食性に優れ、高強度を
有し、かつ高延性を有するチタン合金を提供する。 【解決手段】 重量%で、N:0.055%以下、O:
0.3〜0.6%、を含有し、さらに、Pd:0.03
〜0.25%、Ru:0.10〜0.50%の1種以上
を含有し、[Pd]+[Ru]+[Fe]が0.85〜
2.30%を満たし、Q=[O]+2.77[N]+
0.1([Pd]+[Ru]+[Fe])により定まる
酸素等価量値Qが0.50〜0.92であることを特徴
とする耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。
有し、かつ高延性を有するチタン合金を提供する。 【解決手段】 重量%で、N:0.055%以下、O:
0.3〜0.6%、を含有し、さらに、Pd:0.03
〜0.25%、Ru:0.10〜0.50%の1種以上
を含有し、[Pd]+[Ru]+[Fe]が0.85〜
2.30%を満たし、Q=[O]+2.77[N]+
0.1([Pd]+[Ru]+[Fe])により定まる
酸素等価量値Qが0.50〜0.92であることを特徴
とする耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、AlやVやMo等
の製造コストを上昇させる元素を基本合金元素として含
有せず、しかも引張強度で850MPa以上、好ましく
は900MPa超の高強度を有し、かつ高延性と高耐食
性を有するチタン合金に関するものである。
の製造コストを上昇させる元素を基本合金元素として含
有せず、しかも引張強度で850MPa以上、好ましく
は900MPa超の高強度を有し、かつ高延性と高耐食
性を有するチタン合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、化学工業においてあるいは地熱開
発や海底油田・ガス田開発等において、高温、高圧、高
耐食の極限環境に対応しうる素材として、軽量、高強
度、高耐食性の3大特徴を兼ね備えた素材の要求が高ま
っている。この候補素材としてチタン合金が注目されて
いるが、下記に示すような2つの重大な未解決の課題が
残存していた。
発や海底油田・ガス田開発等において、高温、高圧、高
耐食の極限環境に対応しうる素材として、軽量、高強
度、高耐食性の3大特徴を兼ね備えた素材の要求が高ま
っている。この候補素材としてチタン合金が注目されて
いるが、下記に示すような2つの重大な未解決の課題が
残存していた。
【0003】第1の課題は、高強度チタン合金の製造コ
ストである。チタン合金は大別してα型、α+β型、β
型に分類されるが、このうちα型およびα+β型チタン
合金はほとんど全てがAlを数%含有しており、そのた
め熱間及び冷間での加工性が著しく悪く、製造コストが
著しく高くなっていた。一方、β型およびα+β型チタ
ン合金は、高価なβ相安定化元素であるVやMoを数%
〜十数%含有しており、この高価な原料価格が製造コス
トを著しく押し上げていた。
ストである。チタン合金は大別してα型、α+β型、β
型に分類されるが、このうちα型およびα+β型チタン
合金はほとんど全てがAlを数%含有しており、そのた
め熱間及び冷間での加工性が著しく悪く、製造コストが
著しく高くなっていた。一方、β型およびα+β型チタ
ン合金は、高価なβ相安定化元素であるVやMoを数%
〜十数%含有しており、この高価な原料価格が製造コス
トを著しく押し上げていた。
【0004】第2の課題は、チタン合金の耐食性であ
る。α型およびα+β型チタン合金は数%含有している
Alの影響で、純チタンなどのAlを含有していない素
材に比べると耐食性が劣っており、上記の極限環境では
使用できない。もちろん、工業用純チタンは強度を担う
Alを含有していないため強度不足で、上記の極限環境
に対応し得ない。
る。α型およびα+β型チタン合金は数%含有している
Alの影響で、純チタンなどのAlを含有していない素
材に比べると耐食性が劣っており、上記の極限環境では
使用できない。もちろん、工業用純チタンは強度を担う
Alを含有していないため強度不足で、上記の極限環境
に対応し得ない。
【0005】このようなα型およびα+β型チタン合金
の耐食性を改善する方法が米国特許No.306383
5に記載されており、該チタン合金に0.005〜5重
量%のPdやRu等の白金族元素を添加することによ
り、元来優れた耐食性を示す酸化性腐食環境はもとよ
り、必ずしも優れた耐食性を示さなかった還元性の腐食
環境においてもチタン合金の耐食性が改善されることが
記載されている。この方法に基づいて、近年ではTi−
6Al−4VやTi−6Al−4Vに含まれる酸素等の
侵入型不純物元素を減じたTi−6Al−4V−ELI
(Extra Low Interstials )にPdやRuを微量添加す
る試みがなされている。この方法では確かに高強度と高
耐食性の両方が得られるが、上記第1の課題が解決され
ないばかりか、微量とはいえ非常に高価な白金族元素を
添加するため、さらに製造コストが高くなり益々実用的
でなくなるという問題点があった。
の耐食性を改善する方法が米国特許No.306383
5に記載されており、該チタン合金に0.005〜5重
量%のPdやRu等の白金族元素を添加することによ
り、元来優れた耐食性を示す酸化性腐食環境はもとよ
り、必ずしも優れた耐食性を示さなかった還元性の腐食
環境においてもチタン合金の耐食性が改善されることが
記載されている。この方法に基づいて、近年ではTi−
6Al−4VやTi−6Al−4Vに含まれる酸素等の
侵入型不純物元素を減じたTi−6Al−4V−ELI
(Extra Low Interstials )にPdやRuを微量添加す
る試みがなされている。この方法では確かに高強度と高
耐食性の両方が得られるが、上記第1の課題が解決され
ないばかりか、微量とはいえ非常に高価な白金族元素を
添加するため、さらに製造コストが高くなり益々実用的
でなくなるという問題点があった。
【0006】一方、Moを多量に含有したβ型チタン合
金は、耐食性に優れており、軽量、高強度、高耐食性の
3大特徴を備えている。しかし、第1の問題点として挙
げた、高価格のMo起因の高製造コストのため、やはり
実際に多用されるには至っていない。
金は、耐食性に優れており、軽量、高強度、高耐食性の
3大特徴を備えている。しかし、第1の問題点として挙
げた、高価格のMo起因の高製造コストのため、やはり
実際に多用されるには至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに、原料価格が高いMoやVを含有し、また加工性を
低下させ最終の製造コスト増となるばかりか耐食性をも
劣化させるAlを含有している多くのチタン合金の問題
点を排除し、窒素、酸素、Fe、Pd、Ru、Ni、C
r、Mnの含有量を調整して、耐食性に優れ、かつ引張
強度で850MPa以上、好ましくは900MPa超の
高強度を有し、かつ高い延性を有するチタン合金を、低
コストで提供することを目的とする。
うに、原料価格が高いMoやVを含有し、また加工性を
低下させ最終の製造コスト増となるばかりか耐食性をも
劣化させるAlを含有している多くのチタン合金の問題
点を排除し、窒素、酸素、Fe、Pd、Ru、Ni、C
r、Mnの含有量を調整して、耐食性に優れ、かつ引張
強度で850MPa以上、好ましくは900MPa超の
高強度を有し、かつ高い延性を有するチタン合金を、低
コストで提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。 (1)重量%で、N:0.055%以下、O:0.3〜
0.6%、を含有し、さらに、Pd:0.03〜0.2
5%、Ru:0.10〜0.50%の1種以上を含有
し、[Pd]+[Ru]+[Fe]が0.85〜2.3
0%を満たし、Q=[O]+2.77[N]+0.1
([Pd]+[Ru]+[Fe])により定まる酸素等
価量値Qが0.50〜0.92であることを特徴とする
耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。 (2)Feの一部あるいは全部を、0.25重量%以下
のNi、0.25重量%以下のCr、0.25重量%以
下のMnの1種以上で代替することを特徴とする(1)
に記載の耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。 (3)Q=[O]+2.77[N]+0.1([Pd]
+[Ru]+[Fe]+[Ni]+[Cr]+[M
n])により定まる酸素等価量値Qが0.68超〜0.
92であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の
耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。
通りである。 (1)重量%で、N:0.055%以下、O:0.3〜
0.6%、を含有し、さらに、Pd:0.03〜0.2
5%、Ru:0.10〜0.50%の1種以上を含有
し、[Pd]+[Ru]+[Fe]が0.85〜2.3
0%を満たし、Q=[O]+2.77[N]+0.1
([Pd]+[Ru]+[Fe])により定まる酸素等
価量値Qが0.50〜0.92であることを特徴とする
耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。 (2)Feの一部あるいは全部を、0.25重量%以下
のNi、0.25重量%以下のCr、0.25重量%以
下のMnの1種以上で代替することを特徴とする(1)
に記載の耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。 (3)Q=[O]+2.77[N]+0.1([Pd]
+[Ru]+[Fe]+[Ni]+[Cr]+[M
n])により定まる酸素等価量値Qが0.68超〜0.
92であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の
耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者らは、熱間加工性を低下
させ、しかも耐食性を劣化させるAlに代わって、酸素
及び窒素をα相安定化元素として高強度化を模索し、さ
らに耐食性を向上させる効果に優れたβ相安定化元素で
ある白金族元素(Rh、Pd、Ir、Os、Ru、P
t)添加の研究を進めた結果、下記の重要な2つの知見
を発見するに至った。
させ、しかも耐食性を劣化させるAlに代わって、酸素
及び窒素をα相安定化元素として高強度化を模索し、さ
らに耐食性を向上させる効果に優れたβ相安定化元素で
ある白金族元素(Rh、Pd、Ir、Os、Ru、P
t)添加の研究を進めた結果、下記の重要な2つの知見
を発見するに至った。
【0010】すなわち、 チタンに酸素及び窒素を添加していくと、添加量の増
大とともに強度が増加するが、800MPaを超えたあ
たりで延性が乏しくなる。ところが、酸素、窒素に白金
族元素を複合添加すると延性値が改善し、0.85%重
量%以上白金族元素を添加すると、850MPa以上の
高い引張強度と15%以上の高い引張伸びの両方が得ら
れ、耐食性も極めて優れる。 上記白金元素の一部を、周期律表で同じVIII 族に属
する鉄族元素(Fe,Ni,Co)や隣接するVII族と
VI 族元素で一部置き換えても、高耐食性、高強度、高
延性が維持される。
大とともに強度が増加するが、800MPaを超えたあ
たりで延性が乏しくなる。ところが、酸素、窒素に白金
族元素を複合添加すると延性値が改善し、0.85%重
量%以上白金族元素を添加すると、850MPa以上の
高い引張強度と15%以上の高い引張伸びの両方が得ら
れ、耐食性も極めて優れる。 上記白金元素の一部を、周期律表で同じVIII 族に属
する鉄族元素(Fe,Ni,Co)や隣接するVII族と
VI 族元素で一部置き換えても、高耐食性、高強度、高
延性が維持される。
【0011】高価な白金族元素を0.9重量%以上も添
加するのは、本発明の目的中、低コストであることに反
しており実際的ではないが、上記知見に基づくと、白金
族元素を耐食性の維持に必要な最小限の添加に抑制し、
残部を鉄族元素やVI 、VII族元素で置き換えて添加す
れば、高強度、高耐食性、低コストの全てを同時に満た
せるようになる。
加するのは、本発明の目的中、低コストであることに反
しており実際的ではないが、上記知見に基づくと、白金
族元素を耐食性の維持に必要な最小限の添加に抑制し、
残部を鉄族元素やVI 、VII族元素で置き換えて添加す
れば、高強度、高耐食性、低コストの全てを同時に満た
せるようになる。
【0012】ここで、白金族の中では、価格の面からP
dとRuが他に比べると有利であり、一部白金族元素に
代わって添加するVI 、VII族、鉄族元素の中ではFe
がもっとも価格的には安価であり、次いでCr、Mn、
Niが有利である。その他のMo、W、Co、Re等は
高価であるのにもかかわらず、より安価なFe、Cr、
Mn、Niと同程度の効果しか得られないため、添加元
素としては実際的ではない。また、上記知見に基づいて
発明された合金は、直接的あるいは間接的にチタン合金
の高い製造コストの原因となっていたAl、V、Moを
含まないため、高価なPd、Ruを微量添加しても、従
来合金に比べると十分製造コストは低くなっている。
dとRuが他に比べると有利であり、一部白金族元素に
代わって添加するVI 、VII族、鉄族元素の中ではFe
がもっとも価格的には安価であり、次いでCr、Mn、
Niが有利である。その他のMo、W、Co、Re等は
高価であるのにもかかわらず、より安価なFe、Cr、
Mn、Niと同程度の効果しか得られないため、添加元
素としては実際的ではない。また、上記知見に基づいて
発明された合金は、直接的あるいは間接的にチタン合金
の高い製造コストの原因となっていたAl、V、Moを
含まないため、高価なPd、Ruを微量添加しても、従
来合金に比べると十分製造コストは低くなっている。
【0013】さて、本発明では、α相安定化元素として
0.055重量%以下の窒素、0.3〜0.6重量%の
酸素を添加することとした。先に説明したように、これ
らの元素の添加は合金の強化を目的としているが、チタ
ンへの窒素の添加は難しく、未溶解の窒素系介在物や偏
析を抑制するためには、酸素の強化のための主要元素と
し、窒素を補助的な強化元素として使用することが好ま
しい。特に、0.055%超の窒素添加は、介在物や成
分の均一性の観点から好ましくなく、延性低下を招くこ
とがある。酸素添加量を0.3重量%以上としたのは、
これ以上の酸素を添加しないと、たとえ本発明における
窒素添加量の上限値に近い量の窒素を添加しても、85
0MPa以上の高強度が得られないからである。また、
酸素添加量の上限値を0.6重量%としたのは、これ以
上添加するとたとえ不可避レベルの窒素しか含んでいな
くても、十分な延性が得られない。
0.055重量%以下の窒素、0.3〜0.6重量%の
酸素を添加することとした。先に説明したように、これ
らの元素の添加は合金の強化を目的としているが、チタ
ンへの窒素の添加は難しく、未溶解の窒素系介在物や偏
析を抑制するためには、酸素の強化のための主要元素と
し、窒素を補助的な強化元素として使用することが好ま
しい。特に、0.055%超の窒素添加は、介在物や成
分の均一性の観点から好ましくなく、延性低下を招くこ
とがある。酸素添加量を0.3重量%以上としたのは、
これ以上の酸素を添加しないと、たとえ本発明における
窒素添加量の上限値に近い量の窒素を添加しても、85
0MPa以上の高強度が得られないからである。また、
酸素添加量の上限値を0.6重量%としたのは、これ以
上添加するとたとえ不可避レベルの窒素しか含んでいな
くても、十分な延性が得られない。
【0014】一方、β安定化元素としては、先に説明し
たように、白金族元素およびこれらの代替元素を総量で
0.85重量%以上含有させる必要がある。これ以下の
添加量だとβ相の量が少なすぎα相の粗大化を招き、延
性が不十分なものとなる。また、白金族元素およびこれ
らの代替元素は、強い凝固偏析の傾向があるため、総量
で2.3重量%以下の添加量とすることが必要である。
これを超える量を添加すると凝固偏析のため延性が低下
するなどの問題を生ずる。
たように、白金族元素およびこれらの代替元素を総量で
0.85重量%以上含有させる必要がある。これ以下の
添加量だとβ相の量が少なすぎα相の粗大化を招き、延
性が不十分なものとなる。また、白金族元素およびこれ
らの代替元素は、強い凝固偏析の傾向があるため、総量
で2.3重量%以下の添加量とすることが必要である。
これを超える量を添加すると凝固偏析のため延性が低下
するなどの問題を生ずる。
【0015】さて、白金族元素の中で、PdとRuが添
加元素として実際的であることは先に述べたが、顕著な
耐食性効果を得るには、Pdの場合0.03重量%以上
の添加が必要であり、Ruの場合0.10重量%以上の
添加が必要である。一方、Pdは0.25重量%を超え
て、またRuは0.50重量%を超えて添加しても耐食
性向上効果は飽和し、添加量の増加に応じた耐食性向上
は見られなくなる。すなわち、これ以上の添加は、耐食
性向上効果の観点からは無駄で、安価なFe、Ni、C
r、Mn添加で必要添加量を補う方が経済的に有利であ
る。
加元素として実際的であることは先に述べたが、顕著な
耐食性効果を得るには、Pdの場合0.03重量%以上
の添加が必要であり、Ruの場合0.10重量%以上の
添加が必要である。一方、Pdは0.25重量%を超え
て、またRuは0.50重量%を超えて添加しても耐食
性向上効果は飽和し、添加量の増加に応じた耐食性向上
は見られなくなる。すなわち、これ以上の添加は、耐食
性向上効果の観点からは無駄で、安価なFe、Ni、C
r、Mn添加で必要添加量を補う方が経済的に有利であ
る。
【0016】請求項1に記載の発明では、白金族元素
(Pd、Ru)の一部代替として最も経済的に安価なF
eを選択した。一方、請求項2に記載の発明では、Fe
の一部あるいは全部をNi、Cr、Mnで代替すること
とした。Ni、Cr、Mnは単一金属同士で比較する
と、Feに比べて高価ではあるが、これらの元素の添加
を、Mn含有鋼やステンレス鋼、Ni基合金、Cr基合
金のスクラップ等を用いて行うと、むしろ安価になる場
合もある。このとき、Si、Mo、S、C等の不純物が
含有されるが、これらはチタン合金中ではいずれも0.
05重量%未満の不純物で特性に影響をおよぼすには至
らず無視できるものである。ただし、Ni、Cr、Mn
はチタン中で金属間加工物を造りやすいので、添加量は
いずれも0.25重量%以下にすることが必要である。
これを超えて添加すると、脆弱な化合物が析出し、延性
が低下する。
(Pd、Ru)の一部代替として最も経済的に安価なF
eを選択した。一方、請求項2に記載の発明では、Fe
の一部あるいは全部をNi、Cr、Mnで代替すること
とした。Ni、Cr、Mnは単一金属同士で比較する
と、Feに比べて高価ではあるが、これらの元素の添加
を、Mn含有鋼やステンレス鋼、Ni基合金、Cr基合
金のスクラップ等を用いて行うと、むしろ安価になる場
合もある。このとき、Si、Mo、S、C等の不純物が
含有されるが、これらはチタン合金中ではいずれも0.
05重量%未満の不純物で特性に影響をおよぼすには至
らず無視できるものである。ただし、Ni、Cr、Mn
はチタン中で金属間加工物を造りやすいので、添加量は
いずれも0.25重量%以下にすることが必要である。
これを超えて添加すると、脆弱な化合物が析出し、延性
が低下する。
【0017】さて、上述のα相安定化元素(酸素、窒
素)およびβ相安定化元素(Pd、Ru、Fe、Ni、
Cr、Mn)は、さらに酸素等価量値Q=[O]+2.
77[N]+0.1([Pd]+[Ru]+[Fe]+
[Ni]+[Cr]+[Mn])が0.50超〜0.9
2であることを満たす必要がある。ここで、この式は、
引張強度に対する各添加量元素の強化能を定式化したも
ので、Qが0.50以上でないと、目標の850MPa
以上の高い引張強度が達成されない。特に、900MP
a以上の高強度が必要な場合、Qは0.68超にする必
要がある。一方、Qが0.92を超えると、延性が低下
し、実用的な材料ではなくなる。なお、酸素等価量値Q
の式中における[O]、[N]、[Pd]、[Ru]、
[Fe]、[Ni]、[Cr]、[Mn]は各々、酸
素、窒素、Pd、Ru、Fe、Ni、Cr、Mnの含有
量(重量%)を示し、係数は、酸素の単位重量%あたり
の強化能との比を示している。また、残部が実質的にチ
タンであることは、不可避的に含有される0.05%未
満の不純物元素は許容されることを意味している。
素)およびβ相安定化元素(Pd、Ru、Fe、Ni、
Cr、Mn)は、さらに酸素等価量値Q=[O]+2.
77[N]+0.1([Pd]+[Ru]+[Fe]+
[Ni]+[Cr]+[Mn])が0.50超〜0.9
2であることを満たす必要がある。ここで、この式は、
引張強度に対する各添加量元素の強化能を定式化したも
ので、Qが0.50以上でないと、目標の850MPa
以上の高い引張強度が達成されない。特に、900MP
a以上の高強度が必要な場合、Qは0.68超にする必
要がある。一方、Qが0.92を超えると、延性が低下
し、実用的な材料ではなくなる。なお、酸素等価量値Q
の式中における[O]、[N]、[Pd]、[Ru]、
[Fe]、[Ni]、[Cr]、[Mn]は各々、酸
素、窒素、Pd、Ru、Fe、Ni、Cr、Mnの含有
量(重量%)を示し、係数は、酸素の単位重量%あたり
の強化能との比を示している。また、残部が実質的にチ
タンであることは、不可避的に含有される0.05%未
満の不純物元素は許容されることを意味している。
【0018】
【発明の実施の形態】表1に示すように、従来技術の例
として、Ti−6Al−4Vと、Ti−6Al−4Vお
よびTi−6Al−4V−ELIにPdあるいはRuを
微量添加した合金を、また表2に示すように、酸素、窒
素、Pd、Ru、Fe含有量を調整したチタン合金を、
さらに表3に示すように、酸素、窒素、Pd、Ru、F
e、Cr、Mn、Ni含有量を調節したチタン合金を種
々、真空アーク溶解によって約1kg溶解し、これを熱
間鍛造および熱間圧延により約2mm厚の板を作成し、7
50℃で1時間の焼鈍後、空冷した。この焼鈍板から引
張試験片を切り出し、引張試験を行い、引張強度と伸び
を測定した。同時に、30mm×30mmの小試験片を切り
出し、両表面を研磨することにより1.5mm厚とし、こ
れを5%のH2 SO4 (硫酸)沸騰水溶液および5%H
Cl(塩酸)沸騰水溶液に48時間浸漬し、腐食速度
(mm/年)を測定した。これら試験の結果を、表1から
表3のそれぞれに組成とともに示す。
として、Ti−6Al−4Vと、Ti−6Al−4Vお
よびTi−6Al−4V−ELIにPdあるいはRuを
微量添加した合金を、また表2に示すように、酸素、窒
素、Pd、Ru、Fe含有量を調整したチタン合金を、
さらに表3に示すように、酸素、窒素、Pd、Ru、F
e、Cr、Mn、Ni含有量を調節したチタン合金を種
々、真空アーク溶解によって約1kg溶解し、これを熱
間鍛造および熱間圧延により約2mm厚の板を作成し、7
50℃で1時間の焼鈍後、空冷した。この焼鈍板から引
張試験片を切り出し、引張試験を行い、引張強度と伸び
を測定した。同時に、30mm×30mmの小試験片を切り
出し、両表面を研磨することにより1.5mm厚とし、こ
れを5%のH2 SO4 (硫酸)沸騰水溶液および5%H
Cl(塩酸)沸騰水溶液に48時間浸漬し、腐食速度
(mm/年)を測定した。これら試験の結果を、表1から
表3のそれぞれに組成とともに示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】試験番号2および3に示したPdあるいは
Ruを添加した従来例は、850MPa以上の引張強度
と15%以上の伸びに加え、硫酸および塩酸中での腐食
速度も試験番号1のPdあるいはRuを添加していない
材料に比べて桁違いに小さくなっており、優れた耐食性
も有している。しかし、従来技術の項で述べたように、
直接的あるいは間接的に製造コストを増加させるAlお
よびVを数%含有しており、さらに微量とはいえ非常に
高価な白金族元素添加を行っており、製造コストが高く
ても実用的合金とはいえない。
Ruを添加した従来例は、850MPa以上の引張強度
と15%以上の伸びに加え、硫酸および塩酸中での腐食
速度も試験番号1のPdあるいはRuを添加していない
材料に比べて桁違いに小さくなっており、優れた耐食性
も有している。しかし、従来技術の項で述べたように、
直接的あるいは間接的に製造コストを増加させるAlお
よびVを数%含有しており、さらに微量とはいえ非常に
高価な白金族元素添加を行っており、製造コストが高く
ても実用的合金とはいえない。
【0023】これに対し、本発明の実施例である試験番
号5、6、7、8、9、10、13、16、17、2
0、22、24、25、26、28、30(以上表
2)、31、33、35、37、38、39(以上表
3)は、いずれも850MPa以上の高強度、15%以
上の高い伸び値、さらに5%硫酸沸騰水溶液および5%
塩酸沸騰水溶液中での腐食速度も1mm/年以下で、優れ
た耐食性を有している。
号5、6、7、8、9、10、13、16、17、2
0、22、24、25、26、28、30(以上表
2)、31、33、35、37、38、39(以上表
3)は、いずれも850MPa以上の高強度、15%以
上の高い伸び値、さらに5%硫酸沸騰水溶液および5%
塩酸沸騰水溶液中での腐食速度も1mm/年以下で、優れ
た耐食性を有している。
【0024】特に、酸素等価量値Qが、0.68超であ
った、試験番号8、9、10、13、16、20、2
2、25、26、28、30、31、33、35、3
7、38では、900MPa以上の高強度が達成されて
いる。これらの合金は、直接的あるいは間接的に高い製
造コストの原因となっていたAl、V、Moを含まない
ため、微量のPdやRuの添加によるコスト上昇分を加
味してもなお、従来合金と比べると十分に製造コストは
低くなっており実用的である。
った、試験番号8、9、10、13、16、20、2
2、25、26、28、30、31、33、35、3
7、38では、900MPa以上の高強度が達成されて
いる。これらの合金は、直接的あるいは間接的に高い製
造コストの原因となっていたAl、V、Moを含まない
ため、微量のPdやRuの添加によるコスト上昇分を加
味してもなお、従来合金と比べると十分に製造コストは
低くなっており実用的である。
【0025】表2において、試験番号4は引張強度が8
50MPaに未達であったが、これは酸素含有量が本発
明における下限値である0.3重量%未満であったた
め、窒素を本発明における上限値に近い量を添加して
も、十分な強度が得られなかったものである。また試験
番号11では、窒素の添加量が本願発明で規定した上限
値以上であったため未溶解介在物が生じたり、成分が不
均一になり、延性(伸び)が不十分であった。試験番号
12では、酸素含有量が本発明で規定した上限値以上で
あったため、不可避レベルの窒素(0.007重量%)
しか含んでいなくても、低い延性(伸び)しか得られな
かった。試験番号14では、酸素等価量値Qが本発明で
規定した上限値を超えたため、延性(伸び)が低下し
た。また、試験番号15では、β相安定化元素の総和
(Pd+Fe)が本発明の上限値を超えて添加されたた
め、強い凝固偏析を生じ、延性が低下した。さらに、試
験番号18では酸素等価量値Qが本発明の下限値に未達
であったため、850MPa以上の高い引張強度が達成
されなかった。また、試験番号19では、伸びが15%
以下の低い値となっているが、これはβ相安定化元素の
総和が本発明に規定した値よりよりも低かったため、β
相の量が少なくなり、α相の粗大化を招き、延性が不十
分なものとなった結果である。試験番号21および27
では、腐食速度が著しく大きく耐食性が劣っているが、
これはPdおよびRuの添加量が本発明に規定した値よ
りも少なかったためである。また、試験番号23および
29は、強度、延性、耐食性ともに良好な試験結果を示
しているが、試験番号23は、試験番号23より少量の
Pdしか添加されていない試験番号22とほとんど同じ
強度、延性、耐食性であり、また試験番号29は、試験
番号23より少量のRuしか添加されていない試験番号
28とほとんど同じ強度、延性、耐食性しか示していな
い。すなわち、試験番号23および29は高価なPdあ
るいはRuが不必要に添加されており、経済的に無駄で
ある。
50MPaに未達であったが、これは酸素含有量が本発
明における下限値である0.3重量%未満であったた
め、窒素を本発明における上限値に近い量を添加して
も、十分な強度が得られなかったものである。また試験
番号11では、窒素の添加量が本願発明で規定した上限
値以上であったため未溶解介在物が生じたり、成分が不
均一になり、延性(伸び)が不十分であった。試験番号
12では、酸素含有量が本発明で規定した上限値以上で
あったため、不可避レベルの窒素(0.007重量%)
しか含んでいなくても、低い延性(伸び)しか得られな
かった。試験番号14では、酸素等価量値Qが本発明で
規定した上限値を超えたため、延性(伸び)が低下し
た。また、試験番号15では、β相安定化元素の総和
(Pd+Fe)が本発明の上限値を超えて添加されたた
め、強い凝固偏析を生じ、延性が低下した。さらに、試
験番号18では酸素等価量値Qが本発明の下限値に未達
であったため、850MPa以上の高い引張強度が達成
されなかった。また、試験番号19では、伸びが15%
以下の低い値となっているが、これはβ相安定化元素の
総和が本発明に規定した値よりよりも低かったため、β
相の量が少なくなり、α相の粗大化を招き、延性が不十
分なものとなった結果である。試験番号21および27
では、腐食速度が著しく大きく耐食性が劣っているが、
これはPdおよびRuの添加量が本発明に規定した値よ
りも少なかったためである。また、試験番号23および
29は、強度、延性、耐食性ともに良好な試験結果を示
しているが、試験番号23は、試験番号23より少量の
Pdしか添加されていない試験番号22とほとんど同じ
強度、延性、耐食性であり、また試験番号29は、試験
番号23より少量のRuしか添加されていない試験番号
28とほとんど同じ強度、延性、耐食性しか示していな
い。すなわち、試験番号23および29は高価なPdあ
るいはRuが不必要に添加されており、経済的に無駄で
ある。
【0026】表3において、試験番号32、34、36
はいずれも伸びが15%以下の低い値となっているが、
これは各々Cr、Mn、Niの添加量が本発明で規定し
た上限値以上に添加されたため、Cr、Mn、Niとチ
タンの脆弱な化合物が析出し、延性が低下したものであ
る。
はいずれも伸びが15%以下の低い値となっているが、
これは各々Cr、Mn、Niの添加量が本発明で規定し
た上限値以上に添加されたため、Cr、Mn、Niとチ
タンの脆弱な化合物が析出し、延性が低下したものであ
る。
【0027】
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、原
料価格が高いMoおよびVを含有し、さらに加工性を低
下させ最終の製造コスト増となるばかりか耐食性をも劣
化させるAlを含有している多くのチタン合金の問題点
を排除し、耐食性に優れ、かつ引張強度で850MPa
以上、好ましくは900MPa超の高強度を有し、かつ
高い延性値を有するチタン合金を、低コストで提供する
ことができる。
料価格が高いMoおよびVを含有し、さらに加工性を低
下させ最終の製造コスト増となるばかりか耐食性をも劣
化させるAlを含有している多くのチタン合金の問題点
を排除し、耐食性に優れ、かつ引張強度で850MPa
以上、好ましくは900MPa超の高強度を有し、かつ
高い延性値を有するチタン合金を、低コストで提供する
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項1】重量%で、 N:0.055%以下、 O:0.3〜0.6%、 を含有し、さらに、 Pd:0.03〜0.25%、 Ru:0.10〜0.50% の1種以上を含有し、[Pd]+[Ru]+[Fe]が
0.85〜2.30%を満たし、Q=[O]+2.77
[N]+0.1([Pd]+[Ru]+[Fe])によ
り定まる酸素等価量値Qが0.50〜0.92であるこ
とを特徴とする耐食性に優れた高強度高延性チタン合
金。 - 【請求項2】 Feの一部あるいは全部を、0.25重
量%以下のNi、0.25重量%以下のCr、0.25
重量%以下のMnの1種以上で代替することを特徴とす
る請求項1に記載の耐食性に優れた高強度高延性チタン
合金。 - 【請求項3】 Q=[O]+2.77[N]+0.1
([Pd]+[Ru]+[Fe]+[Ni]+[Cr]
+[Mn])により定まる酸素等価量値Qが0.68超
〜0.92であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の耐食性に優れた高強度高延性チタン合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1379096A JPH09209064A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 耐食性に優れた高強度高延性チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1379096A JPH09209064A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 耐食性に優れた高強度高延性チタン合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09209064A true JPH09209064A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11843052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1379096A Withdrawn JPH09209064A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 耐食性に優れた高強度高延性チタン合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09209064A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005098063A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Nippon Steel Corporation | 高強度α+β型チタン合金 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1379096A patent/JPH09209064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005098063A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Nippon Steel Corporation | 高強度α+β型チタン合金 |
EP1736560A1 (en) * | 2004-04-09 | 2006-12-27 | Nippon Steel Corporation | High-strength alpha+beta-type titanium alloy |
EP1736560A4 (en) * | 2004-04-09 | 2009-03-11 | Nippon Steel Corp | TITANIUM ALLOY TYPE ALPHA + BETA OF HIGH STRENGTH |
US8562763B2 (en) | 2004-04-09 | 2013-10-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High strength α+β type titanuim alloy |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |