JPS61217563A - チタン合金の製造方法 - Google Patents
チタン合金の製造方法Info
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- JPS61217563A JPS61217563A JP6033085A JP6033085A JPS61217563A JP S61217563 A JPS61217563 A JP S61217563A JP 6033085 A JP6033085 A JP 6033085A JP 6033085 A JP6033085 A JP 6033085A JP S61217563 A JPS61217563 A JP S61217563A
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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。
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、チタン合金の製造方法、特にα＋β域での加
工量をできるだけ少なくし、なおかつ延性を確保した、
高強度、高延性チタン合金の製造方法に関する。
工量をできるだけ少なくし、なおかつ延性を確保した、
高強度、高延性チタン合金の製造方法に関する。
（従来の技術）
α＋β型チタン合金は高温からの焼入れによりマルテン
サイト組織とした後、５００〜６００℃での時効により
マルテンサイトから細かなα＋βに分解させることによ
る強化、すなわち溶体化処理一時効による強化が可能で
ある。このような溶体化処理一時効を行う場合の前組織
はα＋β域での十分な加工により得られた微細な等軸α
＋β組織であることが必要である。したがって、従来、
延性を害せずに強度を確保するチタン合金の加ニー熱処
理方法はα＋β域で十分な加工率の熱間加工を加え、等
軸α＋β組織を生成させるとともに微細化を図り、次い
でそのようにして得られた微細な等軸α＋β相に対し、
溶体化処理十時効を行ってきたのであった。
サイト組織とした後、５００〜６００℃での時効により
マルテンサイトから細かなα＋βに分解させることによ
る強化、すなわち溶体化処理一時効による強化が可能で
ある。このような溶体化処理一時効を行う場合の前組織
はα＋β域での十分な加工により得られた微細な等軸α
＋β組織であることが必要である。したがって、従来、
延性を害せずに強度を確保するチタン合金の加ニー熱処
理方法はα＋β域で十分な加工率の熱間加工を加え、等
軸α＋β組織を生成させるとともに微細化を図り、次い
でそのようにして得られた微細な等軸α＋β相に対し、
溶体化処理十時効を行ってきたのであった。
ところで、チタン合金の代表例であるＴｉ−６ＡＱ−４
Ｖ合金はα＋β型合金といわれ約１０００℃以下の温度
ではα＋βの２相から成り、それ以上ではβ単相となる
。高温で加工を行うほうが変形抵抗が少ないということ
から、α＋β型チタン合金も、熱間加工性の面からは約
１０００℃以上のβ相単相域で行うのが好ましいと云い
得るが、β単相領域が１０００℃以上と余りにも高いた
め、加熱中にβ結晶粒の粗大化が起こり、この粗大粒が
強化熱処理である溶体化処理一時効を行った最終製品に
までもち来たされてその延性の劣化をもたらす。
Ｖ合金はα＋β型合金といわれ約１０００℃以下の温度
ではα＋βの２相から成り、それ以上ではβ単相となる
。高温で加工を行うほうが変形抵抗が少ないということ
から、α＋β型チタン合金も、熱間加工性の面からは約
１０００℃以上のβ相単相域で行うのが好ましいと云い
得るが、β単相領域が１０００℃以上と余りにも高いた
め、加熱中にβ結晶粒の粗大化が起こり、この粗大粒が
強化熱処理である溶体化処理一時効を行った最終製品に
までもち来たされてその延性の劣化をもたらす。
したがって、前述のように、従来より、α＋β型チタン
合金の強化熱処理は必要な延性を得るためには十分なα
＋β加工を行って得た等軸α＋β組織を有する材料につ
いて行う必要があると考えられてきた。また、このよう
な等軸α＋β組織を得るにはα＋β域における断面減少
率で５０％以上の加工が必要であることも報告されてい
る。
合金の強化熱処理は必要な延性を得るためには十分なα
＋β加工を行って得た等軸α＋β組織を有する材料につ
いて行う必要があると考えられてきた。また、このよう
な等軸α＋β組織を得るにはα＋β域における断面減少
率で５０％以上の加工が必要であることも報告されてい
る。
第１図は従来の強化熱処理法を示す線図であって、８０
０〜９５０℃のα＋β域での加工度（断面減少率）は５
０％以上と、かなり多量の加工を行わなければならず、
α＋β域が難加工領域であることを考えれば、それによ
る生産性の低下は大きい。
０〜９５０℃のα＋β域での加工度（断面減少率）は５
０％以上と、かなり多量の加工を行わなければならず、
α＋β域が難加工領域であることを考えれば、それによ
る生産性の低下は大きい。
α＋β域での加工後、空冷してから次工程の溶体化処理
を行うが、これについても９５５℃で１〜２時間の加熱
保持時間を要し、この面からもコスト高は免れない。
を行うが、これについても９５５℃で１〜２時間の加熱
保持時間を要し、この面からもコスト高は免れない。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、すでに述べたように、α＋β型チタン合金は
一般にα＋β域での加工が困難であり、このα＋β域で
の加工量を減少させることは大中なコスト・ダウンにつ
ながると考えられる。
一般にα＋β域での加工が困難であり、このα＋β域で
の加工量を減少させることは大中なコスト・ダウンにつ
ながると考えられる。
したがって、本発明の目的とするところは、α＋β域で
の加工量をできるだけ少なくして生産性の向上を図る方
法を提供することである。
の加工量をできるだけ少なくして生産性の向上を図る方
法を提供することである。
また、本発明の別の目的は、熱間加工と時効処理とを組
合せた効率的な方法を提供することである。
合せた効率的な方法を提供することである。
本発明のさらに別な目的は、α＋β域での加工量を少な
くしたにもかかわらず、むしろ後続の強化熱処理に際し
、微細β結晶粒が得られ、強度ばかりでなく、延性も改
善される方法を提供することである。
くしたにもかかわらず、むしろ後続の強化熱処理に際し
、微細β結晶粒が得られ、強度ばかりでなく、延性も改
善される方法を提供することである。
（問題点を解決するための手段）
すでに述べたように、本発明者らの研究によれば、β域
での熱間加工を行った材料を用いた場合、溶体化処理中
時効によっても十分な延性が得られないのは、β域での
加工中にβ結晶粒が容易に成長し、母相であるβ相の粒
径が大きくなるため、上記溶体化処理につづく焼入れに
より生成するマルテンサイトの結晶粒も大きくなってし
まうためであることがわかった。
での熱間加工を行った材料を用いた場合、溶体化処理中
時効によっても十分な延性が得られないのは、β域での
加工中にβ結晶粒が容易に成長し、母相であるβ相の粒
径が大きくなるため、上記溶体化処理につづく焼入れに
より生成するマルテンサイトの結晶粒も大きくなってし
まうためであることがわかった。
例えば、前述のＴｉ ６Ａ１２ ４Ｖは９８０〜１０
００℃（７）β−ｔｒａｎｓｕｓ以上の温度においてβ
単相となるが、β域は高温であるためβ加工を行っても
容易にβ結晶粒の細粒化は達成できない。
００℃（７）β−ｔｒａｎｓｕｓ以上の温度においてβ
単相となるが、β域は高温であるためβ加工を行っても
容易にβ結晶粒の細粒化は達成できない。
ところが、Ｔｉ−６に！−４Ｖについて本発明者らが研
究を行った結果、α＋β域で断面減少比２０％以上の加
工を行った後、β域の低温部（１０５０℃以下）に短時
間保持した後水焼入れを行うことにより、α＋β域での
加工が２０％以上という僅かなものであるにもかかわら
ず、β結晶粒の微細化が達成されることがわかり、さら
に、上述のような短時間のβ域での保持後、これも僅か
な（１０％以上）加工を行った直後に水焼入れを行うこ
とにより、予想外にもより細かいβ結晶粒が得られるこ
とが判明し、本発明を完成した。
究を行った結果、α＋β域で断面減少比２０％以上の加
工を行った後、β域の低温部（１０５０℃以下）に短時
間保持した後水焼入れを行うことにより、α＋β域での
加工が２０％以上という僅かなものであるにもかかわら
ず、β結晶粒の微細化が達成されることがわかり、さら
に、上述のような短時間のβ域での保持後、これも僅か
な（１０％以上）加工を行った直後に水焼入れを行うこ
とにより、予想外にもより細かいβ結晶粒が得られるこ
とが判明し、本発明を完成した。
このように、本発明は、加工が困難であるといわれてい
るα＋β域での加工量をできるだけ少なくしたにもかか
わらず必要な延性を確保して溶体化処理一時効による強
化を達成する方法であり、その要旨とするところは、熱
間加工を行うに際しα＋β型チタン合金をα＋β域の高
温域である８００〜９５０℃の温度域で断面減少率２０
％以上の加工を行い、さらにβ域の低温域である１００
０〜１０５０℃の間の温度域に加熱した後、断面減少率
１０％以上の加工を行い、次いで直ちに水焼入れを行っ
てから時効処理を行うことを特徴とする、高強度および
延性にすぐれたチタン合金の製造方法である。
るα＋β域での加工量をできるだけ少なくしたにもかか
わらず必要な延性を確保して溶体化処理一時効による強
化を達成する方法であり、その要旨とするところは、熱
間加工を行うに際しα＋β型チタン合金をα＋β域の高
温域である８００〜９５０℃の温度域で断面減少率２０
％以上の加工を行い、さらにβ域の低温域である１００
０〜１０５０℃の間の温度域に加熱した後、断面減少率
１０％以上の加工を行い、次いで直ちに水焼入れを行っ
てから時効処理を行うことを特徴とする、高強度および
延性にすぐれたチタン合金の製造方法である。
ここに、本発明におけるチタン合金は、すでにこれまで
の説明から明らかなように、α＋β型であれば特に制限
はない０本発明が、他のα＋β合金であるＴｉ −６Ａ
Ｑ ６Ｖ ２５ｎＳＴｉ −６Ａ１２ ２ Ｓｎ
−４Ｚｒ−２ＭＯ％ Ｔｉ−６Ｋｌ ２Ｓｎ−４Ｚｒ
−６Ｍｏ等のα＋β型チタン合金にも同様に通用可能で
あることは明らかである。
の説明から明らかなように、α＋β型であれば特に制限
はない０本発明が、他のα＋β合金であるＴｉ −６Ａ
Ｑ ６Ｖ ２５ｎＳＴｉ −６Ａ１２ ２ Ｓｎ
−４Ｚｒ−２ＭＯ％ Ｔｉ−６Ｋｌ ２Ｓｎ−４Ｚｒ
−６Ｍｏ等のα＋β型チタン合金にも同様に通用可能で
あることは明らかである。
（作用）
以下、本発明を代表的なα＋β型チタン合金であるＴｉ
−６Ａ１２−４Ｖを例にとってその構成を説明するが
、すでに述べたように本発明はそれにのみ制限されるも
のでないことは勿論である。
−６Ａ１２−４Ｖを例にとってその構成を説明するが
、すでに述べたように本発明はそれにのみ制限されるも
のでないことは勿論である。
第２図は、本発明に係る方法の各工程を示す線図であり
、まず、α＋β型チタン合金のβ−ｔｒａｎｓｕｓ
（一般に９８０〜１０００℃）よりわずかに低い８００
〜９５０℃という温度域に加熱してからα＋β組織の状
態で断面減少率２０％以上の熱間加工を行い、次いで室
温まで冷却しあるいは冷却せず再びβ−ｔｒａｎｓｕｓ
より高いβ域の１０００〜１０５０℃という温度域に加
熱しβ組織の状態で断面減少率１０％以上の熱間加工を
加えるのである。このときの加熱はβ再結晶粒の成長を
抑えるため、例えば３０分以下の時間の加熱保持とする
のがよい。β域での熱間加工終了後は直ちに水焼入れし
、そして従来法の如く時効処理する。この時効処理はす
でに従来も強化熱処理法の一部として行われていたもの
であって、その限りにおいて特に制限はないが、好まし
くは５４０〜６２０℃で４〜８時間加熱後、空冷により
行う。
、まず、α＋β型チタン合金のβ−ｔｒａｎｓｕｓ
（一般に９８０〜１０００℃）よりわずかに低い８００
〜９５０℃という温度域に加熱してからα＋β組織の状
態で断面減少率２０％以上の熱間加工を行い、次いで室
温まで冷却しあるいは冷却せず再びβ−ｔｒａｎｓｕｓ
より高いβ域の１０００〜１０５０℃という温度域に加
熱しβ組織の状態で断面減少率１０％以上の熱間加工を
加えるのである。このときの加熱はβ再結晶粒の成長を
抑えるため、例えば３０分以下の時間の加熱保持とする
のがよい。β域での熱間加工終了後は直ちに水焼入れし
、そして従来法の如く時効処理する。この時効処理はす
でに従来も強化熱処理法の一部として行われていたもの
であって、その限りにおいて特に制限はないが、好まし
くは５４０〜６２０℃で４〜８時間加熱後、空冷により
行う。
このように、本発明によれば、α＋β域での加工温度の
範囲は８００〜９５０℃に制限するが、８００℃未満で
は加工性に問題があり割れが発生し易い、一方、９５０
℃超では、α相の比率が極端に少なくなり（例、５０％
以下）α相に歪を与えるという目的を達成しなくなる。
範囲は８００〜９５０℃に制限するが、８００℃未満で
は加工性に問題があり割れが発生し易い、一方、９５０
℃超では、α相の比率が極端に少なくなり（例、５０％
以下）α相に歪を与えるという目的を達成しなくなる。
したがって、本発明にあっては上述のように８００〜９
５０℃に制限する。好ましくは、８５０〜９５０℃であ
る。
５０℃に制限する。好ましくは、８５０〜９５０℃であ
る。
上記温度域での加工度（減面減少率）は２０％以上とす
るが、一般には２０〜３０％で十分であり、すでに述べ
たように従来技術が５０％以上必要としていたことを考
えれば、その効果は著しいものといえル、 、：、、：
ニ、第３図は、Ｔｉ−６Ａｉ２４Ｖ合金を９５θ℃のα
＋β域で鍛造加工を行い、次いで１０５０℃で３０分間
加熱してこのβ域で減面減少率１０％の加工を施しであ
るいは施さずして、水焼入れしたときの、α＋β域での
加工量（断面減少率）と水焼入れ後のβ結晶粒の粒径（
ａｍ）との関係を示すグラフである。β域での加工を行
ったほうがいずれの場合にも結晶粒は微細化されている
。またα＋β域での加工度は２０％以上とするほうが微
細化効果は大きい、しかもその微細化効果は加工度３０
％程度で飽和してしまうためそれ以上の加工度での加工
は微細化を達成する観点からは不用である。
るが、一般には２０〜３０％で十分であり、すでに述べ
たように従来技術が５０％以上必要としていたことを考
えれば、その効果は著しいものといえル、 、：、、：
ニ、第３図は、Ｔｉ−６Ａｉ２４Ｖ合金を９５θ℃のα
＋β域で鍛造加工を行い、次いで１０５０℃で３０分間
加熱してこのβ域で減面減少率１０％の加工を施しであ
るいは施さずして、水焼入れしたときの、α＋β域での
加工量（断面減少率）と水焼入れ後のβ結晶粒の粒径（
ａｍ）との関係を示すグラフである。β域での加工を行
ったほうがいずれの場合にも結晶粒は微細化されている
。またα＋β域での加工度は２０％以上とするほうが微
細化効果は大きい、しかもその微細化効果は加工度３０
％程度で飽和してしまうためそれ以上の加工度での加工
は微細化を達成する観点からは不用である。
次いで、α＋β域での加工が終了してから、室温まで冷
却してからあるいは冷却せずに、１０００〜１０５０℃
にまで加熱してβ域での１０％以上の加工を行うが、こ
れはすでに述べたように、さらにβ結晶粒の微細化を図
るためであって、加熱温度が１０５０℃超となるとβ結
晶粒の粗大化がみられ、一方１０００℃未満ではβ単相
とならないため、温度域を１０００〜１０５０℃とする
のである。
却してからあるいは冷却せずに、１０００〜１０５０℃
にまで加熱してβ域での１０％以上の加工を行うが、こ
れはすでに述べたように、さらにβ結晶粒の微細化を図
るためであって、加熱温度が１０５０℃超となるとβ結
晶粒の粗大化がみられ、一方１０００℃未満ではβ単相
とならないため、温度域を１０００〜１０５０℃とする
のである。
β域での加工量は１０％以上と限定するが、β結晶粒の
微細化という観点からは一般には１０〜２０％で十分で
ある。しかし、所要の形状を付与するためにそれ以上の
加工を加えてもよいことは言うまでもない、β域での加
工ということで加工それ自体は比較的容易と考えられる
。加工終了後は、これまでと同様に直ちに水焼入れして
マルテンサイト組織とする。
微細化という観点からは一般には１０〜２０％で十分で
ある。しかし、所要の形状を付与するためにそれ以上の
加工を加えてもよいことは言うまでもない、β域での加
工ということで加工それ自体は比較的容易と考えられる
。加工終了後は、これまでと同様に直ちに水焼入れして
マルテンサイト組織とする。
なお、このようにして得られた室温でのミクロ組織は、
細かな結晶粒となったβ母相中に、焼入れにより微細な
マルテンサイトが生じたものとなる０次いで、これを時
効処理するが、例えば５４０〜ｂ 従来の等軸α＋β組織を持つ材料の溶体化処理および時
効によるものと同等の強度延性を有することになるので
ある。
細かな結晶粒となったβ母相中に、焼入れにより微細な
マルテンサイトが生じたものとなる０次いで、これを時
効処理するが、例えば５４０〜ｂ 従来の等軸α＋β組織を持つ材料の溶体化処理および時
効によるものと同等の強度延性を有することになるので
ある。
次に、実施例によって本発明をさらに説明する。
実施例
第１表にその合金組成を示すＴｉ−６ＡＱ−４Ｖ合金を
第２図の工程線図に従って加工熱処理した。このときの
各処理条件は第２表にまとめて示す。加工は鍛造により
行った。
第２図の工程線図に従って加工熱処理した。このときの
各処理条件は第２表にまとめて示す。加工は鍛造により
行った。
得られた供試合金について機械的特性を決定した。同じ
く結果を第２表にまとめて示す。同表に示す結果からも
明らかなように、第２図に示す本発明に係る方法によれ
ば、微細な再結晶β粒を得た後、溶体化処理一時効を行
うことにより、加工の困難なα＋β域での加工率を減ら
し必要な延性を確保して強化することが可能となった。
く結果を第２表にまとめて示す。同表に示す結果からも
明らかなように、第２図に示す本発明に係る方法によれ
ば、微細な再結晶β粒を得た後、溶体化処理一時効を行
うことにより、加工の困難なα＋β域での加工率を減ら
し必要な延性を確保して強化することが可能となった。
第１図は、従来法の工程を示す線図；
第２図は、本発明に係る方法の工程を示す線図；および
第３図は、本発明におけるα＋β域での加工量がβ結晶
粒の粒径に及ぼす影響を示すグラフである。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 広 瀬 章 − 第１図 第２図
粒の粒径に及ぼす影響を示すグラフである。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 広 瀬 章 − 第１図 第２図
Claims (1)
- 熱間加工を行うに際しα＋β型チタン合金をα＋β域の
高温域である８００〜９５０℃の温度域で断面減少率２
０％以上の加工を行い、さらにβ域の低温域である１０
００〜１０５０℃の間の温度域に加熱した後、断面減少
率１０％以上の加工を行い、次いで直ちに水焼入れを行
ってから時効処理を行うことを特徴とする、高強度およ
び延性にすぐれたチタン合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033085A JPS61217563A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | チタン合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033085A JPS61217563A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | チタン合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217563A true JPS61217563A (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13139046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6033085A Pending JPS61217563A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | チタン合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61217563A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4902355A (en) * | 1987-08-31 | 1990-02-20 | Bohler Gesellschaft M.B.H. | Method of and a spray for manufacturing a titanium alloy |
| KR101151616B1 (ko) | 2011-12-28 | 2012-06-08 | 한국기계연구원 | 타이타늄합금 잉고트의 결정립 미세화 방법 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP6033085A patent/JPS61217563A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4902355A (en) * | 1987-08-31 | 1990-02-20 | Bohler Gesellschaft M.B.H. | Method of and a spray for manufacturing a titanium alloy |
| KR101151616B1 (ko) | 2011-12-28 | 2012-06-08 | 한국기계연구원 | 타이타늄합금 잉고트의 결정립 미세화 방법 |
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