α+β型钛合金线材及α+β型钛合金线材的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种具有更优异的疲劳特性的α+β型钛合金线材。前述目的可以通过如下的α+β型钛合金线材来实现，其以质量％计含有Al：4.50～6.75％、Si：0～0.50％、C：0.080％以下、N：0.050％以下、H：0.016％以下、O：0.25％以下、Mo：0～5.5％、V：0～4.50％、Nb：0～3.0％、Fe：0～2.10％、Cr：0以上且小于0.25％、Ni：0以上且小于0.15％、Mn：0以上且小于0.25％，余量为Ti和杂质，Al、Mo、V、Nb、Fe、Cr、Ni和Mn的含量满足下述式(1)，α晶粒的平均长径比为1.0～3.0，α晶粒的最大晶粒直径为30.0μm以下，α晶粒的平均晶粒直径为1.0～15.0μm，在线材的长轴方向的正交截面中的α晶粒之中，构成α晶粒的密排六方晶的c轴方向相对于长轴方向的倾斜角度在15°～40°的范围的α晶粒的面积率为5.0％以下。式(1)：‑4.0≤[Mo]+0.67[V]+0.28[Nb]+2.9[Fe]+1.6[Cr]+1.1[Ni]+1.6[Mn]‑[Al]≤2.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】α+β型钛合金线材及α+β型钛合金线材的制造方法
本专利技术涉及α+β型钛合金线材及α+β型钛合金线材的制造方法。
技术介绍
钛适用于飞机、汽车的螺栓等紧固构件(fastener)，另外，也适用于医疗相关构件，但在这些用途中疲劳强度是重要的。为了得到高疲劳强度，使材料强度高强度化是重要的，作为上述各构件，要求一种强度优异的α+β型钛合金。另外，疲劳特性与金相组织具有密切的关系，等轴晶组织的疲劳特性比针状组织的疲劳特性优异。因此，在钛要求疲劳特性的情况下，要求在α+β型钛合金中制成等轴晶组织。作为通用的α+β型钛合金的Ti-6Al-4V缺乏室温下的加工性，是难加工材料，因此，通常加工是要在β单相域或α+β两相高温域进行热加工。但是，如果在β单相域对α+β型钛合金进行热加工，则从作为高温稳定相的β相相变为α相时会形成针状组织。因此，为了得到具有等轴晶组织的钛合金，通常在α+β域两相高温域进行最终加工。然而，如果在α+β两相高温域进行热加工，则在最终的热加工之前形成的α相(先共析α相)容易变得粗大。另外，即使在α+β域两相高温域进行热加工，若最终热加工时的加工量少、或加工时间变长，则有时会由于加工时的应变而成为粗大的等轴晶组织、或成为与粗大及微细等轴晶粒的混粒组织。晶粒直径越细则疲劳特性越优异，所以在形成有混粒或粗大粒的情况下，有时疲劳特性会恶化。另外，由于钛容易加工放热，因此，若在α+β两相域进行加工时以高应变速度进行加工，有时会由于加工放热而被加热至β域。若被加热至β域，则在从β相相变为α相时会形成针状组织。因此，在α+β两相域进行热加工时，需要以比较低的应变速度进行加工，因此加工所需的时间增加，成为成本增加的主要原因。以下专利文献1提出了一种韧性、疲劳特性优异的α+β型钛合金，其以600℃以上且β相变点(α+β/β相域边界)温度以下的温度进行70％以上的热加工，进一步以低于15℃/秒的冷却速度冷却，从而在β相中微细分散析出5μm以下的α相，由此形成超微细晶粒组织。以下专利文献2提出了一种钛合金棒线材，其在β相变温度为860℃以上且920℃以下的钛合金中为由等轴α相和等轴β组织构成的组织，平均晶粒直径为1μm。以下专利文献3提出了一种疲劳特性优异的钛合金制紧固件材料的制造方法，其特征在于，在由5≤Mo等量＝[Mo]+0.67×[V]+1.67×[Cr]+2.86×[Fe]≤15、2.5≤Al等量＝[Al]+0.33×[Sn]+0.17×[Zr]≤7.5构成的钛合金中，进行固溶处理，接着实施基于滚轧的螺纹加工，然后实施时效处理。以下专利文献4提出了一种制造钛合金棒的方法，其在热加工下用具有3个或4个辊的倾斜轧机对钛合金的棒状坯料进行倾斜轧制，其中，在α相域温度和α+β相域温度下的轧制时，每1道次的截面收缩率为5％以上且40％以下，另外在β相域温度下的轧制时，每1道次的截面收缩率为5％以上且85％以下。以下专利文献5提出了一种适于阀制造的钛合金线，其特征在于，使α+β型钛合金线材的显微组织形成粒径6μm以上且25μm以下的等轴α晶体组织或针状α晶体组织中的任意组织、或者它们的混合组织。以下专利文献6提出了一种钛或钛合金制棒材的制造方法，其特征在于，包括：将钛或钛合金的坯料制成规定截面尺寸的线材的轧制工序；对上述线材进行退火的退火工序；其后进行的、切削并消除上述线材的表面瑕疵的表面瑕疵消除工序；以及将上述线材制成棒材的切断工序，其中，上述退火工序在真空中或非活性气体气氛中加热/保持至800℃～830℃的条件下进行。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭61-210163号公报专利文献2：日本特开平10-306335号公报专利文献3：日本特开2004-131761号公报专利文献4：日本特开昭59-82101号公报专利文献5：日本特开平6-81059号公报专利文献6：日本特开2002-302748号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献1中，β相中微细析出有5μm以下的α相。但是，由于在α+β两相高温域进行加工，因而难以截断α相，α相微细化的效果小。另外，由于加工温度高，因而有可能难以聚集织构、并且在疲劳试验中容易形成小刻面。在专利文献2中，使平均晶粒直径非常微细至1μm以下。但是，若晶粒直径过细，则强度显著上升而使缺口敏感性变高，有时疲劳特性反而会降低。另外，若过度细粒化，则延性降低，室温下的加工性有时会降低。对于专利文献3，在固溶处理之后实施时效处理时，β相内析出α相。但是，有时析出行为会产生差异，各个晶粒的强度产生差异。若各个晶粒产生强度差异，则疲劳特性有时会降低。在专利文献4中，利用倾斜轧机通过倾斜轧制来制造钛合金圆棒。但是，在倾斜轧制时，通过曼内斯曼效应会促进线中央部处的空隙形成。在专利文献5和专利文献6中，仅通过热轧进行制造。此时，平均晶粒直径即使细，也有可能残留有粗大化的先共析α相。如上所述，以往的钛合金虽然能够发挥一定程度的疲劳特性，但有时难以以高水平发挥稳定的疲劳特性。因此，期望一种能够稳定地发挥高疲劳强度的钛合金。因此，本专利技术是鉴于上述问题而做出的，本专利技术的目的在于，提供一种具有更优异的疲劳特性的α+β型钛合金线材及α+β型钛合金线材的制造方法。用于解决问题的方案为解决上述课题而做出的本专利技术的主旨如下。[1]一种α+β型钛合金线材，其以质量％计含有Al：4.50～6.75％、Si：0～0.50％、C：0.080％以下、N：0.050％以下、H：0.016％以下、O：0.25％以下、Mo：0～5.5％、V：0～4.50％、Nb：0～3.0％、Fe：0～2.10％、Cr：0以上且小于0.25％、Ni：0以上且小于0.15％、Mn：0以上且小于0.25％，余量为Ti和杂质，进而，Al、Mo、V、Nb、Fe、Cr、Ni和Mn的含量满足下述式(1)，α晶粒的平均长径比为1.0～3.0，α晶粒的最大晶粒直径为30.0μm以下，α晶粒的平均晶粒直径为1.0μm～15.0μm，在线材的长轴方向的正交截面中的α晶粒之中，构成α晶粒的密排六方晶的c轴方向相对于前述长轴方向的倾斜角度在15°～40°的范围的α晶粒的面积率为5.0％以下，-4.0≤[Mo]+0.67[V]+0.28[Nb]+2.9[Fe]+1.6[Cr]+1.1[Ni]+1.6[Mn]-[Al]≤2.0···(1)其中，上述式(1)中，[元素符号]的标记表示对应元素符号的含量(质量％)，未含有的元素符号代入0。[2]根据[1]所述的α+β型钛合金线材，其中，以质量％计含有Al：5.50～6.75％、V：3.50～4.50％、Fe：0.40％以下。[3]根据[1]所述的α+β型钛合金线材，其中，以质量％计含有Al：4.50～6.40％、Fe：0.50～2.10％。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的α+β型钛合金线材，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种α+β型钛合金线材，其以质量％计含有/nAl：4.50～6.75％、/nSi：0～0.50％、/nC：0.080％以下、/nN：0.050％以下、/nH：0.016％以下、/nO：0.25％以下、/nMo：0～5.5％、/nV：0～4.50％、/nNb：0～3.0％、/nFe：0～2.10％、/nCr：0以上且小于0.25％、/nNi：0以上且小于0.15％、/nMn：0以上且小于0.25％，/n余量为Ti和杂质，进而，Al、Mo、V、Nb、Fe、Cr、Ni和Mn的含量满足下述式(1)，/nα晶粒的平均长径比为1.0～3.0，/nα晶粒的最大晶粒直径为30.0μm以下，/nα晶粒的平均晶粒直径为1.0μm～15.0μm，/n在线材的长轴方向的正交截面中的α晶粒之中，构成α晶粒的密排六方晶的c轴方向相对于所述长轴方向的倾斜角度在15°～40°的范围的α晶粒的面积率为5.0％以下，/n-4.0≤[Mo]+0.67[V]+0.28[Nb]+2.9[Fe]+1.6[Cr]+1.1[Ni]+1.6[Mn]-[Al]≤2.0···(1)/n其中，上述式(1)中，[元素符号]的标记表示对应元素符号的以质量％计的含量，未含有的元素符号代入0。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181009 JP 2018-191179;20181009 JP 2018-1911801.一种α+β型钛合金线材，其以质量％计含有
Al：4.50～6.75％、
Si：0～0.50％、
C：0.080％以下、
N：0.050％以下、
H：0.016％以下、
O：0.25％以下、
Mo：0～5.5％、
V：0～4.50％、
Nb：0～3.0％、
Fe：0～2.10％、
Cr：0以上且小于0.25％、
Ni：0以上且小于0.15％、
Mn：0以上且小于0.25％，
余量为Ti和杂质，进而，Al、Mo、V、Nb、Fe、Cr、Ni和Mn的含量满足下述式(1)，
α晶粒的平均长径比为1.0～3.0，
α晶粒的最大晶粒直径为30.0μm以下，
α晶粒的平均晶粒直径为1.0μm～15.0μm，
在线材的长轴方向的正交截面中的α晶粒之中，构成α晶粒的密排六方晶的c轴方向相对于所述长轴方向的倾斜角度在15°～40°的范围的α晶粒的面积率为5.0％以下，
-4.0≤[Mo]+0.67[V]+0.28[Nb]+2.9[Fe]+1.6[Cr]+1.1[Ni]+1.6[Mn]-[Al]≤2.0···(1)
其中，上述式(1)中，[元素符号]的标记表示对应元素符号的以质量％计的含量，未含有的元素符号代入0。


2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好辽太郎，国枝知德，高桥一浩，山崎达夫，川上哲，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP