钛薄板以及其的制造方法技术

一种钛薄板，其具有以质量％计，Cu：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.20％、Fe：0.01～0.10％、O：0.01～0.10％、Cr：0～0.20％、余量：Ti以及不可避免的杂质，满足0.04≤0.3Cu+Ni≤0.44％的化学组成，α相的平均晶体粒径为15μm以上，Cu和/或Ni与Ti的金属间化合物为2.0体积％以下。该钛薄板具备优异的加工性和高强度。

Titanium sheet and its manufacturing method

A titanium sheet, its mass%, Cu:0.1 ~ 1%, Ni:0.01 ~ 0.20%, Fe:0.01 ~ 0.10%, O:0.01 ~ 0.10%, Cr:0 ~ 0.20%, margin: Ti and inevitable impurities, meet the chemical composition of 0.3Cu+Ni = 0.04 ~ 0.44%, the average particle size of the alpha crystal phase is more than 15 m, Cu and / or Ni and Ti intermetallic compound is 2 volume%. The titanium sheet has excellent machinability and high strength.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钛薄板以及其的制造方法
本专利技术涉及钛薄板以及其的制造方法。
技术介绍
纯钛薄板用作热交换器、焊接管、消声器等的摩托车尾气系统等各种制品的原材料。近年来，为了实现这些制品的薄壁化·轻量化，使钛薄板的高强度化的需求变高。此外，在谋求高强度的同时也期望维持与以往同样的加工性。其中，对于板式热交换器(以下，称为“板热交换器”)，为了压制成型为复杂的形状，其的原材料使用在纯钛之中加工性优异的物质。对于板热交换器中所谋求的热交换效率的提高，薄壁化是必要的。进行薄壁化时，产生加工性降低、耐压性能降低，因此需要确保足够的加工性和提高强度。因此，为了得到与通常的纯钛相比更优异的强度-加工性平衡，进行与O量、Fe量等的最优化，粒径控制相关的研究。例如，专利文献1中，公开了具有平均晶体粒径为30μm以上的纯钛板。然而，纯钛时强度差。因此，在专利文献2中公开了O含量和作为β稳定元素含有Fe、α相的平均晶体粒径为10μm以下的钛合金板。专利文献3中公开了降低Fe、O量并且含有Cu，使Ti2Cu相析出而利用钉扎效应来抑制晶体粒径的生长，平均晶体粒径为12μm以下的钛合金薄板。专利文献4中公开了含有Cu并且降低O含量的钛合金。根据这些文献，利用钛大量含有合金元素时晶粒变得微细、容易成为高强度，进一步通过降低O含量、Fe含量来实现确保加工性。然而，在这些文献所公开的技术中，不能以可以应对近年来的需求的程度维持足够的加工性并且显示出高强度。另一方面，对照着这些文献研究在含有合金元素的同时实现晶粒的粗粒化的技术。例如专利文献5中公开了具有含有Cu以及Ni的化学组成、在600～850℃的温度区域进行退火从而将晶体粒径调整为5～50μm的、电解铜箔制造用阴极电极中使用的钛合金以及其的制造方法。专利文献6中公开了具有含有Cu、Cr、少量的Fe、O的化学组成的、电解Cu箔制造滚筒用钛板以及其的制造方法。该文献中记载了在630～870℃下进行退火的例子。此外，专利文献7以及8中公开了如下技术：通过具有含有Si以及Al的化学组成，使冷轧的压下率减小至20％以下，并且将退火温度高温化至825℃以上且为β相变点以下的条件，从而使平均晶体粒径为15μm以上。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4088183号公报专利文献2：日本特开2010-031314号公报专利文献3：日本特开2010-202952号公报专利文献4：日本专利第4486530号公报专利文献5：日本专利第4061211号公报专利文献6：日本专利第4094395号公报专利文献7：日本专利第4157891号公报专利文献8：日本专利第4157893号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如专利文献2～4中公开的技术那样，含有合金元素、使晶粒微细，从而兼具优异的加工性以及高强度化难以说是充分的。此外，对于如专利文献5～8中公开的技术地使晶粒粗大那样的制造方法，尚未报道有通用性高、抑制成本的增加那样的技术。特别是专利文献5以及6中公开的制造方法为间歇式，需要1小时以上的长时间，在薄板的卷材生产中，生产率成为问题。并且，两技术均将Fe含量控制为较低。通过再循环将废料用于原料来制造钛板时，由于废料中的Fe而使Fe含量变多，因此难以制造将Fe含量控制为较低的钛板。因此，为了通过再循环来制造专利文献5、专利文献6中记载的钛板，需要限制为使用Fe含量低的废料等。此外，制造板热交换器等中所使用的钛材那样的加工性优异的材质的薄板时，可以由热轧板经过1次冷轧以及退火来制造制品，专利文献7以及8中所公开的那样的粗粒化处理使冷轧和退火的次数增加，因此存在成本增加的问题。本专利技术特别是以提供延展性和强度的平衡优异的钛薄板以及生产率优异的高强度钛薄板的制造方法为课题。用于解决问题的方案根据专利文献2～4，晶粒微细化、合金元素的添加等对于钛材料的高强度化是有效的。因此，本专利技术人等为了解决上述问题，进行合金元素的添加和晶粒的控制，研究了对于强度的提高和孪晶变形的影响。其结果，得到以下的见解。(1)对于纯钛，控制合金含量以及晶体粒径，结果得到如下见解：与使晶粒微细化相比，添加合金元素使晶粒粗粒化反而能够进一步改善强度和延展性平衡。(2)此外，得到如下见解：Cu以及Ni与其它的合金元素相比，难以抑制退火时的晶粒的生长，为适于粗粒化的合金元素。难以抑制颗粒生长是因为在退火时组织大体上成为α单相。然而，这些元素的过量添加由于生成与Ti的金属间化合物和β相中的一者或两者，因此会阻碍颗粒生长，抑制孪晶变形。在此，通常固溶强化与元素的个数比(at％)的平方根成比例。因此，存在即便过量添加这些元素也不能预见高效的强化，容易析出Ti2Cu等金属间化合物，不能得到如期待那样的强化量的情况。因此，为了兼具优异的加工性以及强度，需要调整这些元素的总含量。(3)进而，即便为相同的组成、粒径，在低温下进行退火时也存在抑制孪晶变形的产生的倾向。即，通过以固溶于α相的范围含有Cu以及Ni，在可以使它们充分地固溶的温度下将晶体粒径粗大化，从而可以促进孪晶变形，得到具备优异的加工性和高强度的钛薄板。(4)此外，在上述(3)的基础上，退火温度过低时，会产生Ti2Cu、Ti2Ni，它们阻碍α相的粗粒化。因此，详细地研究了不产生这些化合物的条件，结果在Ti-Cu-Ni系钛合金中，偶然得到如下见解：在Cu以及Ni的含量与退火温度的下限值之间存在紧密的关系，根据这些元素的含量存在退火温度的最适的下限值。(5)通过为上述那样的最终退火的温度范围，从而可在短时间内得到规定的粒径，因此生产率提高。其中，本专利技术如下所述。[A]一种钛薄板，其具有以下化学组成：以质量％计，Cu：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.20％、Fe：0.01～0.10％、O：0.01～0.10％、Cr：0～0.20％、余量：Ti以及不可避免的杂质，且满足0.04≤0.3Cu+Ni≤0.44％，其中，α相的平均晶体粒径为15μm以上，Cu和/或Ni与Ti的金属间化合物为2.0体积％以下。[B]根据上述[A]的钛薄板，其中，伸长率[％]为42％以上，并且满足下述(1)式。(伸长率)[％]≥-0.12×(0.2％耐力)[MPa]+73···(1)[C]根据上述[A]或[B]的钛薄板，其中，前述化学组成以质量％计含有Cr：0.01～0.20％。[D]一种上述[A]～[C]中任一项的钛薄板的制造方法，其为对钛材进行热加工、酸洗、冷加工、以及、最终退火的钛薄板的制造方法，对于前述最终退火，在前述化学组成为0.1％≤Cu≤0.8％时、或0.8％＜Cu≤1.0％并且0.01≤Ni≤0.09％时，在满足下述(2)式的温度T(℃)下进行，在前述化学组成为0.8％＜Cu≤1.0％并且0.09％＜Ni≤0.20时，在满足下述(3)式的温度T(℃)下进行。210[Ni％]+665≤T≤890-340[Ni％]-15[Cu％]-800[Fe％]-200[Cr％]···(2)-0.0037[Ni％]-4+735≤T≤890-340[Ni％]-15[Cu％]-800[Fe％]-200[Cr％]···(3)其中，(2)式以及(3)式中，[Ni％]、[Cu％]、[Fe％]以及[Cr％]分别表示各个钛板中的Ni、Cu以及Fe的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛薄板，其具有以下化学组成：以质量％计，Cu：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.20％、Fe：0.01～0.10％、O：0.01～0.10％、Cr：0～0.20％、余量：Ti以及不可避免的杂质，且满足0.04≤0.3Cu+Ni≤0.44％，其中，α相的平均晶体粒径为15μm以上，Cu和/或Ni与Ti的金属间化合物为2.0体积％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.02 JP 2015-0405501.一种钛薄板，其具有以下化学组成：以质量％计，Cu：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.20％、Fe：0.01～0.10％、O：0.01～0.10％、Cr：0～0.20％、余量：Ti以及不可避免的杂质，且满足0.04≤0.3Cu+Ni≤0.44％，其中，α相的平均晶体粒径为15μm以上，Cu和/或Ni与Ti的金属间化合物为2.0体积％以下。2.根据权利要求1所述的钛薄板，其中，伸长率[％]为42％以上，并且满足下述(1)式，(伸长率)[％]≥-0.12×(0.2％耐力)[MPa]+73···(1)。3.根据权利要求1或2所述的钛薄板，其中，所述化学组成以质量％计含有Cr：0.01～0.20％。4.一种权利要求1～3中任一项所述的钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳边秀德，白井善久，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP