JPS63130755A - α+β型チタン合金の加工熱処理方法 - Google Patents
α+β型チタン合金の加工熱処理方法Info
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- JPS63130755A JPS63130755A JP27823786A JP27823786A JPS63130755A JP S63130755 A JPS63130755 A JP S63130755A JP 27823786 A JP27823786 A JP 27823786A JP 27823786 A JP27823786 A JP 27823786A JP S63130755 A JPS63130755 A JP S63130755A
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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、α+β型チタン合金の熱間加工方法および熱
処理方法、特に高歪の加工と熱処理との組み合わせによ
り強度と延性を大幅に改善できるα+β型チタン合金の
加工熱処理方法に関するものである。
処理方法、特に高歪の加工と熱処理との組み合わせによ
り強度と延性を大幅に改善できるα+β型チタン合金の
加工熱処理方法に関するものである。
(従来の技術)
α+β型チタン合金は、疲労強度/比重の比が実用金属
中で最も大きいことから、航空・宇宙用材料として広く
用いられているが、十分な延性(伸び、絞り)を保つた
めに、そのミクロ組織は微細な等軸組織であることが要
求されている。
中で最も大きいことから、航空・宇宙用材料として広く
用いられているが、十分な延性(伸び、絞り)を保つた
めに、そのミクロ組織は微細な等軸組織であることが要
求されている。
ところで、微細な等軸組織を得るには、α+β域におけ
る十分な加工と加熱が必要とされるが、一般にα+β型
チタン合金は低温のα+β域での加工性が悪く (変形
抵抗が高い、変形能が小さい)、高歪の加工が困難であ
り、そのため加熱回数も多くなり加工コスト上昇は免れ
ない。
る十分な加工と加熱が必要とされるが、一般にα+β型
チタン合金は低温のα+β域での加工性が悪く (変形
抵抗が高い、変形能が小さい)、高歪の加工が困難であ
り、そのため加熱回数も多くなり加工コスト上昇は免れ
ない。
したがって、α+β域での加工量を可及的に少なくする
ため、β域とα+β域とに分けて加工を行うこと、ある
いは微細等軸化は熱処理によって実現すること、あるい
はそれらを組合わせること等が試みられてきた。例えば
、第1図に示すように、β域で加工後、α+β域で加工
を行うとともに、加工終了後、βトランザス−(30〜
85℃)の温度域に加熱し、空冷以上の冷却速度で冷却
してから705〜790℃で時効を行うのである。
ため、β域とα+β域とに分けて加工を行うこと、ある
いは微細等軸化は熱処理によって実現すること、あるい
はそれらを組合わせること等が試みられてきた。例えば
、第1図に示すように、β域で加工後、α+β域で加工
を行うとともに、加工終了後、βトランザス−(30〜
85℃)の温度域に加熱し、空冷以上の冷却速度で冷却
してから705〜790℃で時効を行うのである。
また、特公昭59−35987号に開示されている方法
は異常組織の改善を目的にしているが、第2図に示すよ
うに、β域への加熱あるいはβ域で加工を行った後、8
50〜1000℃への加熱を2〜10回も繰り返す方法
である。
は異常組織の改善を目的にしているが、第2図に示すよ
うに、β域への加熱あるいはβ域で加工を行った後、8
50〜1000℃への加熱を2〜10回も繰り返す方法
である。
しかしながら、前述のような従来技術はいずれもコスト
高となるのは免れず、またそのようにして得た材料の機
械的特性も十分ではなかった。
高となるのは免れず、またそのようにして得た材料の機
械的特性も十分ではなかった。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の1つの目的は、コスト高の要因となるα+β域
での加工を行なわない、α+β型チタン合金の安価な加
工熱処理法を提供することである。
での加工を行なわない、α+β型チタン合金の安価な加
工熱処理法を提供することである。
本発明の別の目的は、α+β域での加工を行なわずに、
従来のα+β加工材と同等の強度、延性を有するα+β
型合金の加工熱処理法を提供することである。
従来のα+β加工材と同等の強度、延性を有するα+β
型合金の加工熱処理法を提供することである。
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは、かかる目的を達成すべく、種々検討した
ところ、α+β型チタン合金の加工を、加工性の良好な
(変形抵抗が小さい、変形能が大きい)β単相となるβ
変態点以上の高温でのみ行い、その後は熱処理のみによ
って組織の調整を行うことにより、強度と延性の良好な
α+β型チタン合金を低い加工コストで製造できること
を知り、本発明を完成した。
ところ、α+β型チタン合金の加工を、加工性の良好な
(変形抵抗が小さい、変形能が大きい)β単相となるβ
変態点以上の高温でのみ行い、その後は熱処理のみによ
って組織の調整を行うことにより、強度と延性の良好な
α+β型チタン合金を低い加工コストで製造できること
を知り、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、α+β型チタン
合金を、β変態点以上の温度で1回の加熱により断面減
少率が80%以上となる加工を加えた後、5℃/秒以上
の速度で急冷し、その後、500〜750℃の温度で0
.5〜8時間の時効を行うことを特徴とする、α+β型
チタン合金の加工熱処理方法である。
合金を、β変態点以上の温度で1回の加熱により断面減
少率が80%以上となる加工を加えた後、5℃/秒以上
の速度で急冷し、その後、500〜750℃の温度で0
.5〜8時間の時効を行うことを特徴とする、α+β型
チタン合金の加工熱処理方法である。
(作用)
ここで、本発明にかかる加工熱処理法を添付図面のうち
第3図の線図によって説明すると、断面減少率が80%
以上となるように圧延、鍛造等により熱間で加工してか
ら5℃/秒以上の冷却速度で急冷する。通常、室温まで
冷却するが、後続の時効処理を連続して行う場合には、
500 ”c以下まで急冷してから、再加熱して以下の
時効処理を行ってもよい。このように、冷却の後、50
0〜750 ’Cに0.5〜8時間時効処理する。
第3図の線図によって説明すると、断面減少率が80%
以上となるように圧延、鍛造等により熱間で加工してか
ら5℃/秒以上の冷却速度で急冷する。通常、室温まで
冷却するが、後続の時効処理を連続して行う場合には、
500 ”c以下まで急冷してから、再加熱して以下の
時効処理を行ってもよい。このように、冷却の後、50
0〜750 ’Cに0.5〜8時間時効処理する。
次に、本発明において各加工、熱処理条件を上述のよう
に限定した理由を説明する。
に限定した理由を説明する。
加工温度をβ変態点以上と限定したのは、β変態点以上
ではbcc (体心立方格子)のβ相単相であり、加工
が容易で1回の加熱で高歪加工が可能となるからである
。1回の加熱により80%以上の断面減少率での加工を
行うことと限定したのは、加工による亜結晶粒の形成に
より実質上β結晶粒の微細化が達成されることによるも
のであり、これより低い加工度ではβ結晶粒の微細化が
十分に達成されないためである。なお、この点、従来に
あってはα+β域での加工によりαおよびβ結晶粒の微
細化を図っていた。
ではbcc (体心立方格子)のβ相単相であり、加工
が容易で1回の加熱で高歪加工が可能となるからである
。1回の加熱により80%以上の断面減少率での加工を
行うことと限定したのは、加工による亜結晶粒の形成に
より実質上β結晶粒の微細化が達成されることによるも
のであり、これより低い加工度ではβ結晶粒の微細化が
十分に達成されないためである。なお、この点、従来に
あってはα+β域での加工によりαおよびβ結晶粒の微
細化を図っていた。
加工後の冷却速度を5℃/秒以上と限定したのは、これ
以下の冷却速度では加工により形成された亜結晶粒界が
消失し、またβ粒界に初析α相が析出することにより、
延性の著しい低下をみるからである。なお、通常、この
ときの冷却は水冷で行う。
以下の冷却速度では加工により形成された亜結晶粒界が
消失し、またβ粒界に初析α相が析出することにより、
延性の著しい低下をみるからである。なお、通常、この
ときの冷却は水冷で行う。
冷却後、マルテンサイト組織が得られるが、0.2%耐
力を上昇させるためには時効によりマルテンサイト中に
微細なβ相を析出させることが必要である。時効温度を
500℃以上としたのは、それ以下の温度での時効では
β相の析出が十分に得られないためであり、750℃以
下としたのはそれ以上の時効では析出するβ相が粗大化
し、0.2%耐力の上昇が得られずかえって耐力は低下
する傾向があるためである。また、時効時間を0.5時
間以上としたのはこれ以下の時効時間ではβ相が十分析
出しないためであり、8時間以下としたのは、これ以上
の時効では析出するβ相が粗大化し、どちらも十分な0
.2%耐力の上昇が得られないためである。
力を上昇させるためには時効によりマルテンサイト中に
微細なβ相を析出させることが必要である。時効温度を
500℃以上としたのは、それ以下の温度での時効では
β相の析出が十分に得られないためであり、750℃以
下としたのはそれ以上の時効では析出するβ相が粗大化
し、0.2%耐力の上昇が得られずかえって耐力は低下
する傾向があるためである。また、時効時間を0.5時
間以上としたのはこれ以下の時効時間ではβ相が十分析
出しないためであり、8時間以下としたのは、これ以上
の時効では析出するβ相が粗大化し、どちらも十分な0
.2%耐力の上昇が得られないためである。
かくして、本発明により、強度および延性のすくれたα
+β型チタン合金を短い加工時間で製造することが可能
となった。
+β型チタン合金を短い加工時間で製造することが可能
となった。
以下に、実施例により本発明の効果をさらに具体的に説
明する。
明する。
1スi)セ1」クリ−,1一
本例における供試+A’ (Ti 6 AQ4V合金
)の化学組成を第1表に示す。本供試材のβ変態点は9
90℃であった。本供試材のβ鍛造およびα+β鍛造さ
れた直径100mmのヒレソトを用い1100〜100
0℃のβ相単相域で1ヒーl−による連続圧延を行った
後、第2表に示した方法で冷却し時効処理を行った。
)の化学組成を第1表に示す。本供試材のβ変態点は9
90℃であった。本供試材のβ鍛造およびα+β鍛造さ
れた直径100mmのヒレソトを用い1100〜100
0℃のβ相単相域で1ヒーl−による連続圧延を行った
後、第2表に示した方法で冷却し時効処理を行った。
時効処理後に各供試材の機械的特性を評価した。
機械的性質の試験結果を第2表にまとめて示す。
実験隘1〜3および隘10は本発明にかかる方法で製造
した場合であり、実験1に4〜9は本発明の範囲外の条
件での製造例である。実験阻4はβ相域での加工度が低
く、同陽5は加工後の冷却が空冷で冷却速度が小さい場
合であり、いずれも伸び、絞りの値が低い。
した場合であり、実験1に4〜9は本発明の範囲外の条
件での製造例である。実験阻4はβ相域での加工度が低
く、同陽5は加工後の冷却が空冷で冷却速度が小さい場
合であり、いずれも伸び、絞りの値が低い。
実験陽6は加工後の冷却を炉冷にしており冷却速度がさ
らに小さく、0.2%耐力、引張強さも低く、伸び、絞
りも低い。同1’h7は時効温度、時効時間が本発明の
範囲外であり、0.2%耐力が低い。
らに小さく、0.2%耐力、引張強さも低く、伸び、絞
りも低い。同1’h7は時効温度、時効時間が本発明の
範囲外であり、0.2%耐力が低い。
同N[1,8は時効温度が高く、間隔9は時効時間が長
い場合であり、いずれも0.2%耐力が低い。
い場合であり、いずれも0.2%耐力が低い。
これに対し、実験Nll〜3および隘10に示した本発
明にかかる製造条件で製造したものは、参考に示したA
MS 4928規格の引張性質規格を十分満足する、通
常のα+β域での圧延及び熱処理材とは\同等の引張性
質を有している。
明にかかる製造条件で製造したものは、参考に示したA
MS 4928規格の引張性質規格を十分満足する、通
常のα+β域での圧延及び熱処理材とは\同等の引張性
質を有している。
実施例2
本例での供試材(Ti−6へQ−23n −4Zr −
2M。
2M。
合金)の化学組成を第3表に示す。本供試材のβ変態点
は990℃である。第3表の化学組成を有する直径10
0mmのインゴットを用い、1100〜1000℃のβ
相単相域で1ヒートによる連続圧延を行った後、冷却し
時効処理を行った。
は990℃である。第3表の化学組成を有する直径10
0mmのインゴットを用い、1100〜1000℃のβ
相単相域で1ヒートによる連続圧延を行った後、冷却し
時効処理を行った。
時効処理後の機械的性質を第4表にまとめて示す。
実験阻1〜3およびNo、10は本発明にががる方法に
よる製造例であり、間隔4〜9は本発明の範囲外での製
造例である。
よる製造例であり、間隔4〜9は本発明の範囲外での製
造例である。
第4表に示す結果からも明らかなように、本発明により
実施例1と同様に、規格を十分満足する良好な機械的性
質の製品が短い加工時間と低加工コストで得られた。
実施例1と同様に、規格を十分満足する良好な機械的性
質の製品が短い加工時間と低加工コストで得られた。
(発明の効果)
上述した如く、本発明によればα+β型チタン合金につ
いて加工の困難なα+β域での多数回の加熱と加工の繰
返しを行うことなく、−回の加工と熱処理により、従来
の製造法によって得られる強度と延性をもった製品をコ
スト安く得られるという優れた効果を奏する。
いて加工の困難なα+β域での多数回の加熱と加工の繰
返しを行うことなく、−回の加工と熱処理により、従来
の製造法によって得られる強度と延性をもった製品をコ
スト安く得られるという優れた効果を奏する。
第1図および第2図は、従来例にみられる加工熱処理法
のヒートパターンを示す線図;および第3図は、本発明
にかかる加工熱処理法のヒートパターンを示す線図であ
る。
のヒートパターンを示す線図;および第3図は、本発明
にかかる加工熱処理法のヒートパターンを示す線図であ
る。
Claims (1)
- α+β型チタン合金を、β変態点以上の温度で1回の加
熱により断面減少率が80%以上となる加工を加えた後
、5℃/秒以上の速度で急冷し、その後、500〜75
0℃の温度で0.5〜8時間の時効を行うことを特徴と
する、α+β型チタン合金の加工熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27823786A JPS63130755A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | α+β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27823786A JPS63130755A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | α+β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63130755A true JPS63130755A (ja) | 1988-06-02 |
Family
ID=17594527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27823786A Pending JPS63130755A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | α+β型チタン合金の加工熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63130755A (ja) |
Cited By (6)
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 |
US5244517A (en) * | 1990-03-20 | 1993-09-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Manufacturing titanium alloy component by beta forming |
KR100473809B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-03-08 | 학교법인 포항공과대학교 | 기계적 특성 및 동적파괴 특성이 개선된 (α+β)티타늄합금의 제조방법 |
JP2015501878A (ja) * | 2011-11-08 | 2015-01-19 | スネクマ | TA6Zr4DEチタン合金製部品の製造方法 |
WO2019038534A1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Imperial Innovations Limited | METHOD FOR FORMING COMPONENTS FROM SHEET MATERIAL |
JP2019167584A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 日本製鉄株式会社 | α+β型チタン合金押出形材 |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP27823786A patent/JPS63130755A/ja active Pending
Cited By (6)
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 |
US5244517A (en) * | 1990-03-20 | 1993-09-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Manufacturing titanium alloy component by beta forming |
KR100473809B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-03-08 | 학교법인 포항공과대학교 | 기계적 특성 및 동적파괴 특성이 개선된 (α+β)티타늄합금의 제조방법 |
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WO2019038534A1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Imperial Innovations Limited | METHOD FOR FORMING COMPONENTS FROM SHEET MATERIAL |
JP2019167584A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 日本製鉄株式会社 | α+β型チタン合金押出形材 |
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