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JP7633542B2 - Titanium alloy plate, titanium alloy coil, and method for producing titanium alloy plate and method for producing titanium alloy coil - Google Patents
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Titanium alloy plate, titanium alloy coil, and method for producing titanium alloy plate and method for producing titanium alloy coil Download PDF

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Description

本開示は、チタン合金板およびチタン合金コイルならびにチタン合金板の製造方法およびチタン合金コイルの製造方法に関する。 The present disclosure relates to titanium alloy plates and titanium alloy coils, as well as methods for manufacturing titanium alloy plates and titanium alloy coils.

チタンは、軽量、高強度かつ耐食性に優れた材料であり、軽量化、燃費向上の観点から航空機分野に適用可能な材料である。そのため、航空機の各構成部材に求められる特性に応じたチタン合金の開発が盛んに行われている。Titanium is a lightweight, high-strength, corrosion-resistant material that can be applied to the aircraft industry from the perspective of reducing weight and improving fuel efficiency. For this reason, titanium alloys that meet the characteristics required for each component of an aircraft are being actively developed.

例えば、特許文献1には、1.4%以上2.1%未満のFe、4.4%以上5.5%未満のAl、残部チタンおよび不純物からなるα+β型チタン合金線材が開示されている。For example, Patent Document 1 discloses an α+β type titanium alloy wire containing 1.4% or more and less than 2.1% Fe, 4.4% or more and less than 5.5% Al, the remainder being titanium and impurities.

特許文献2には、0.5%以上1.4%未満のFe、4.4%以上5.5%未満のAl、残部チタンおよび不純物からなるα+β型チタン合金棒材が開示されている。Patent Document 2 discloses an α+β type titanium alloy bar material containing 0.5% or more and less than 1.4% Fe, 4.4% or more and less than 5.5% Al, the remainder being titanium and impurities.

特許文献3には、一枚または複数枚の板状のコア材をスペーサ材とカバー材で覆ってパック圧延材を形成し、このパック材を圧延してコア材を減厚する薄板の製造方法において、各々の初期板厚を、パック材に対するコア材の比率が少なくとも0.25以上となるようにカバー材の板厚を設定することを特徴とするパック圧延によるTi-6Al-4V合金薄板の製造方法が開示されている。Patent Document 3 discloses a method for manufacturing Ti-6Al-4V alloy thin plate by pack rolling, in which one or more plate-shaped core materials are covered with spacer material and cover material to form a packed rolled material, and this packed material is rolled to reduce the thickness of the core material, characterized in that the thickness of the cover material is set so that the ratio of the core material to the pack material is at least 0.25 for the initial thickness of each plate.

特許文献4には、一枚または複数枚の板状のコア材をスペーサ材とカバー材で覆ってパック材を形成し、このパック材を圧延してコア材を減厚する薄板の製造方法において、パック材の減厚前後の板厚の圧下比が3以上となる圧延について、1パス当たりの圧延率を15%以上とすることを特徴とするパック圧延によるTi-6Al-4V合金薄板の製造方法が開示されている。Patent Document 4 discloses a method for manufacturing thin plate by pack rolling, in which one or more plate-shaped core materials are covered with a spacer material and a cover material to form a pack material, and this pack material is rolled to reduce the thickness of the core material, characterized in that the rolling reduction ratio per pass is 15% or more for rolling in which the reduction ratio of the plate thickness before and after reduction of the pack material is 3 or more.

特許文献5には、重量%で、Al:2.5~3.5%、V:2.0~3.0%、残部Tiおよび通常の不純物からなるチタン合金の熱延焼鈍板を、熱間圧延方向と同一の方向に総圧延率67%以上で冷間圧延し、次いで650~900℃の間の温度で焼鈍することを特徴とするチタン合金薄板の製造方法が開示されている。Patent Document 5 discloses a method for producing a titanium alloy sheet, which comprises cold rolling a hot-rolled annealed sheet of a titanium alloy consisting of, by weight, 2.5-3.5% Al, 2.0-3.0% V, with the balance being Ti and ordinary impurities, in the same direction as the hot rolling direction at a total rolling reduction of 67% or more, and then annealing the sheet at a temperature between 650 and 900°C.

特許文献6には、α+β型チタン合金冷延板の製造工程で、冷間圧延後に実施する中間焼鈍を、焼鈍温度:〔β変態点-25℃〕以上でβ変態点未満の温度範囲、焼鈍時間:0.5~4時間、加熱保持後の冷却速度:0.5~5℃/秒、上記冷却速度での冷却を施す温度区間:300℃以下まで、なる条件で行うことを特徴とする、α+β型チタン合金薄板の製造方法が開示されている。Patent Document 6 discloses a method for producing an α+β type titanium alloy thin sheet, characterized in that in the manufacturing process of an α+β type titanium alloy cold-rolled sheet, intermediate annealing is carried out after cold rolling under the following conditions: annealing temperature: a temperature range of [β transformation point - 25°C] or higher and lower than the β transformation point, annealing time: 0.5 to 4 hours, cooling rate after heating and holding: 0.5 to 5°C/sec, and temperature range for cooling at the above cooling rate: up to 300°C.

特許文献7には、全率固溶型β安定化元素の少なくとも1種をMo当量で2.0~4.5質量%、共析型β安定化元素の少なくとも1種をFe当量で0.3~2.0質量%、α安定化元素の少なくとも1種をAl当量で3.0質量%超5.5質量%以下、を含有し、残部がTiおよび不可避的不純物からなるα+β型チタン合金薄板であって、α相の平均粒径が5.0μm以下であるとともに、α相の最大粒径が10.0μm以下であり、α相の平均アスペクト比が2.0以下であるとともに、α相の最大アスペクト比が5.0以下であることを特徴とするα+β型チタン合金薄板が開示されている。Patent Document 7 discloses an α+β type titanium alloy thin plate that contains at least one fully dissolved β stabilizing element in an Mo equivalent of 2.0 to 4.5 mass%, at least one eutectoid β stabilizing element in an Fe equivalent of 0.3 to 2.0 mass%, at least one α stabilizing element in an Al equivalent of more than 3.0 mass% and not more than 5.5 mass%, with the balance being Ti and unavoidable impurities, and that is characterized in that the average grain size of the α phase is 5.0 μm or less, the maximum grain size of the α phase is 10.0 μm or less, the average aspect ratio of the α phase is 2.0 or less, and the maximum aspect ratio of the α phase is 5.0 or less.

特許文献8には、α+β型チタン合金熱延板であって、(a)熱間圧延板の法線方向(板厚方向)をND、熱間圧延方向をRD、熱間圧延板幅方向をTDとし、α相の(0001)面の法線方向をc軸方位として、c軸方位がNDとなす角度をθ、c軸方位とNDを含む面がNDとTDを含む面となす角度をΦとし、(b1)θが0度以上、30度以下であり、かつ、Φが全周(-180度~180度)に入る結晶粒によるX線の(0002)反射相対強度のうち、最も強い強度をXNDとし、(b2)θが80度以上、100度未満であり、かつ、Φが±10度に入る結晶粒によるX線の(0002)反射相対強度のうち、最も強い強度をXTDとして、(c)XTD/XNDが5.0以上であることを特徴とする冷延性および冷間での取扱性に優れたα+β型チタン合金板が開示されている。Patent Document 8 describes an α+β type titanium alloy hot-rolled sheet, in which (a) the normal direction (sheet thickness direction) of the hot-rolled sheet is defined as ND, the hot-rolling direction is defined as RD, and the width direction of the hot-rolled sheet is defined as TD, and the normal direction of the (0001) plane of the α phase is defined as the c-axis orientation, the angle that the c-axis orientation makes with ND is defined as θ, and the angle that the plane including the c-axis orientation and ND makes with the plane including ND and TD is defined as Φ, and (b1) θ is 0 degrees or more and 30 degrees or less, and Φ is uniform throughout the entire circumference (-180 degrees to 180 degrees). (b2) among the (0002) reflection relative intensities of X-rays caused by crystal grains in which θ is 80 degrees or more and less than 100 degrees and Φ is within ±10 degrees, the strongest intensity is defined as XND; (b3) among the (0002) reflection relative intensities of X-rays caused by crystal grains in which θ is 80 degrees or more and less than 100 degrees and Φ is within ±10 degrees, the strongest intensity is defined as XTD; and (c) an α+β type titanium alloy sheet having excellent cold rollability and cold handleability is disclosed, characterized in that XTD/XND is 5.0 or more.

特許文献9には、質量%で、Fe:0.8~1.5%、Al:4.8~5.5%、N:0.030%以下を含有するとともに、Oの含有量(質量%)を[O]、Nの含有量(質量%)を[N]として、Q(%)=[O]+2.77・[N]で定義するQ(%)=0.14~0.38を満足する範囲のOおよびNを含有し、残部がTiおよび不可避的不純物からなる高強度α+β型チタン合金熱延板であって、(a)熱間圧延板の法線方向をND、熱間圧延方向をRD、熱間圧延板幅方向をTDとし、α相の(0001)面の法線方向をc軸方位として、c軸方位がNDとなす角度をθ、c軸方位とND方向を含む面がNDとTDを含む面となす角度をφとし、(b1)θが0度以上、30度以下であり、かつ、φが全周(-180度~180度)に入る結晶粒によるX線の(0002)反射相対強度のうち、最も強い強度をXNDとし、(b2)θが80度以上、100度未満であり、かつ、φが±10度に入る結晶粒によるX線の(0002)反射相対強度のうち、最も強い強度をXTDとして、(c)XTD/XNDが4.0以上であることを特徴とする冷間でのコイル(帯)の取扱性に優れた高強度α+β型チタン合金板が開示されている。Patent Document 9 describes a high-strength α+β-type titanium alloy hot-rolled sheet containing, by mass%, 0.8-1.5% Fe, 4.8-5.5% Al, and 0.030% or less N, and containing O and N in a range that satisfies Q(%) = 0.14-0.38, where Q(%) = [O] + 2.77 × [N], where the O content (mass%) is [O] and the N content (mass%) is [N], with the balance being Ti and unavoidable impurities, and (a) the normal direction of the hot-rolled sheet is ND, the hot-rolling direction is RD, and the width direction of the hot-rolled sheet is TD, and the normal direction of the (0001) plane of the α phase is the c-axis orientation, and the c-axis orientation is ND. The angle is θ, the angle between the plane including the c-axis orientation and the ND direction and the plane including the ND and TD is φ, (b1) θ is 0 degrees or more and 30 degrees or less, and the strongest intensity of the (0002) reflection relative intensity of X-rays due to crystal grains in which φ is in the full circumference (-180 degrees to 180 degrees) is XND, (b2) θ is 80 degrees or more and less than 100 degrees, and the strongest intensity of the (0002) reflection relative intensity of X-rays due to crystal grains in which φ is in the ±10 degree range is XTD, and (c) XTD/XND is 4.0 or more. A high-strength α+β type titanium alloy plate with excellent cold coil (band) handling properties is disclosed.

特許文献10には、圧延あるいは鍛造によって製造されたα+β型チタン合金薄板に圧下率20%以上の冷間圧延を施した後に700℃以上β変態点以下の温度で焼鈍することにより、微細な等軸α組織を有する板を得ることを特徴とするα+β型チタン合金薄板の製造方法が開示されている。Patent Document 10 discloses a method for producing an α+β type titanium alloy thin plate, which is characterized in that an α+β type titanium alloy thin plate produced by rolling or forging is subjected to cold rolling at a reduction rate of 20% or more, and then annealed at a temperature of 700°C or higher and lower than the β transformation point, thereby obtaining a plate having a fine equiaxed α structure.

非特許文献1には、圧延方向と圧延方向に垂直な方向の強度に異方性を有するα+βチタン合金薄板が開示されている。Non-patent document 1 discloses an α+β titanium alloy thin plate having anisotropy in strength in the rolling direction and in the direction perpendicular to the rolling direction.

非特許文献2には、β変態点よりも高い温度で熱間圧延して、圧延方向と圧延方向に垂直な方向の強度の異方性を低減させたα+βチタン合金薄板が開示されている。Non-patent document 2 discloses an α+β titanium alloy thin plate that has been hot rolled at a temperature higher than the β transformation point to reduce the anisotropy of strength in the rolling direction and in the direction perpendicular to the rolling direction.

日本国特開平7-62474号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-62474 日本国特開平7-70676号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-70676 日本国特開2001-300603号公報Japanese Patent Publication No. 2001-300603 日本国特開2001-300604号公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-300604 日本国特開昭61-147864号公報Japanese Patent Application Publication No. 61-147864 日本国特開平1-127653号公報Japanese Patent Publication No. 1-127653 日本国特開2013-227618号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-227618 国際公開第2012/115242号International Publication No. 2012/115242 国際公開第2012/115243号International Publication No. 2012/115243 日本国特開昭62-33750号公報Japanese Patent Publication No. 62-33750

KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS/Vol.59、No.1(2009)、P.81~84KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS/Vol. 59, No. 1 (2009), P. 81-84 KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS/Vol.60、No.2(2010)、P.50~54KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS/Vol. 60, No. 2 (2010), P. 50-54

ところで、航空機の構成部材の中でもより高い強度が求められる部材に用いられるチタン材はAlを多く含むが、熱間圧延または冷間圧延における変形抵抗が大きいため、薄板を製造する際に圧延機の許容荷重を超える場合がある。そのため、従来の熱間圧延方法または冷間圧延方法で高強度のチタン合金薄板を製造することは困難である。Titanium materials used in aircraft components that require higher strength contain a lot of Al, but because of their high deformation resistance during hot rolling or cold rolling, the allowable load of the rolling mill may be exceeded when manufacturing thin plates. For this reason, it is difficult to manufacture high-strength titanium alloy thin plates using conventional hot rolling or cold rolling methods.

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、高い強度を有するチタン合金板およびチタン合金コイルならびに同チタン合金板の製造方法および同チタン合金コイルの製造方法を提供することにある。The present disclosure has been made in consideration of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a titanium alloy plate and a titanium alloy coil having high strength, as well as a method for manufacturing the same.

本発明者らは、チタン合金薄板が、所定の量のAlを含有し、かつ、板厚方向からの(0001)極点図において、結晶粒の集積度のピークが最終圧延の幅方向に対し所定の角度以内に存在する集合組織とすることで、高い強度を有し、かつ、加工性に優れることを知見した。そして、このような化学組成および集合組織を同時に達成可能なチタン合金板を冷間圧延で製造する方法を見出し、本開示に至った。The inventors have discovered that a titanium alloy sheet has high strength and excellent workability when it contains a predetermined amount of Al and has a texture in which the peak of the crystal grain density in the (0001) pole figure from the sheet thickness direction is within a predetermined angle with respect to the width direction of the final rolling. They have then discovered a method for manufacturing a titanium alloy sheet by cold rolling that can simultaneously achieve such a chemical composition and texture, and have come to the present disclosure.

上記知見に基づき完成された本開示の要旨は、以下の通りである。
(1)本開示の一態様に係るチタン合金板は、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなり、α相の面積率が80%以上であり、円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超であり、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であり、平均板厚が2.5mm以下である。
(2)上記(1)に記載のチタン合金板は、アスペクト比が3.0以下である等軸組織と、アスペクト比が3.0超であり長手方向に伸長したバンド組織と、からなるミクロ組織を有し、前記等軸組織の平均結晶粒径が0.5μm以上20.0μm以下であり、前記ミクロ組織の面積に対する前記バンド組織の面積率が10.0%以下であってもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載のチタン合金板は、質量%で、Fe:0.5%以上2.3%以下、または、V:2.5%以上4.5%以下のいずれか、を含有してもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか1項に記載のチタン合金板は、前記Feまたは前記Vの一部に替えて、質量%で、Ni:0.15%未満、Cr:0.25%未満、および、Mn:0.25%未満、からなる群より選択される1種または2種以上を含有してもよい。
(5)上記(1)~(4)のいずれか1項に記載のチタン合金板は、25℃における長手方向の0.2%耐力または25℃における幅方向の0.2%耐力のうちの小さい方が700MPa以上1200MPa以下であってもよい。
(6)上記(1)~(5)のいずれか1項に記載のチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度が10°以下であり、長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が1.05以上1.18以下であってもよい。
(7)上記(1)~(5)のいずれか1項に記載のチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が35°以下であり、長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が0.85以上1.10以下であってもよい。
(8)上記(1)~(7)のいずれか1項に記載のチタン合金板は、板厚の寸法精度が、前記平均板厚に対して5.0%以下であってもよい。
The gist of the present disclosure, which has been completed based on the above findings, is as follows.
(1) A titanium alloy plate according to one embodiment of the present disclosure contains, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and less than 0.15%, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and and impurities, the area ratio of the α phase is 80% or more, the area ratio of the α phase having a circle equivalent diameter of 1 μm or more is more than 53%, in a (0001) pole figure from the plate thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° and the plate thickness direction is 65° or less, and the average plate thickness is 2.5 mm or less.
(2) The titanium alloy plate described in (1) above has a microstructure consisting of an equiaxed structure with an aspect ratio of 3.0 or less and a band structure with an aspect ratio of more than 3.0 extending in the longitudinal direction, and the average crystal grain size of the equiaxed structure is 0.5 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure to the area of the microstructure may be 10.0% or less.
(3) The titanium alloy plate according to (1) or (2) above may contain, by mass%, either Fe: 0.5% or more and 2.3% or less, or V: 2.5% or more and 4.5% or less.
(4) The titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (3) may contain, in mass%, one or more selected from the group consisting of Ni: less than 0.15%, Cr: less than 0.25%, and Mn: less than 0.25%, instead of a part of the Fe or V.
(5) The titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (4) may have a smaller one of 0.2% yield strength in the longitudinal direction at 25 ° C. or 0.2% yield strength in the width direction at 25 ° C. of 700 MPa or more and 1200 MPa or less.
(6) In the titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (5), in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the electron backscattering diffraction method has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by the texture analysis when the Gaussian half-width is 5° and the width direction is 10° or less, and the ratio of the 0.2% proof stress in the width direction to the 0.2% proof stress in the longitudinal direction may be 1.05 or more and 1.18 or less.
(7) In the titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (5), in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the electron backscattering diffraction method has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by the texture analysis when the Gaussian half-width is 5° and the plate thickness direction is 35° or less, and the ratio of the 0.2% proof stress in the width direction to the 0.2% proof stress in the longitudinal direction may be 0.85 or more and 1.10 or less.
(8) The titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (7) may have a thickness dimensional accuracy of 5.0% or less with respect to the average thickness.

(9)本開示の別の態様に係るチタン合金コイルは、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなり、α相の面積率が80%以上であり、円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超であり、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であり、平均板厚が2.5mm以下である。(9) A titanium alloy coil according to another aspect of the present disclosure contains, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and not more than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and not more than 0.15%, Cr: 0% or more and not more than 0.25%, and Mn: 0% or more and not more than 0.25%, with the balance being Ti. and impurities, the area ratio of the α phase is 80% or more, the area ratio of the α phase having a circle equivalent diameter of 1 μm or more is more than 53%, in a (0001) pole figure from the thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° and the thickness direction is 65° or less, and the average thickness is 2.5 mm or less.

(10)本開示の更に別の態様に係るチタン合金板の製造方法は、上記(1)~(8)のいずれか1項に記載のチタン合金板の製造方法であって、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向に一回以上の冷間圧延パスを行う冷間圧延工程と、最後の前記冷間圧延パス後の前記チタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を有し、前記冷間圧延工程における前記冷間圧延パス一回当たりの圧延率が30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である。
(11)上記(10)に記載のチタン合金板の製造方法では、前記冷間圧延工程は、複数の前記冷間圧延パスを行う場合は、複数の前記冷間圧延パスの間に前記チタン素材を焼鈍する中間焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程および前記最終焼鈍工程の焼鈍条件は、焼鈍温度が600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、前記焼鈍温度T(℃)と、前記焼鈍温度における保持時間t(秒)とが、下記式(1)を満足する条件であってもよい。
22000≦(T+273.15)×(Log10(t)+20)≦27000 …式(1)
ここで、Tβは、β変態点(℃)である。
(12)本開示の更に別の態様に係るチタン合金板の製造方法は、上記(1)~(8)のいずれか1項に記載のチタン合金板の製造方法であって、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向および幅方向に冷間圧延パスを行う冷間クロス圧延工程と、前記冷間クロス圧延工程後のチタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を有し、前記冷間クロス圧延工程における合計の圧延率が60%以上であり、前記幅方向の圧延率に対する前記長手方向の圧延率の比であるクロス圧延比が0.05以上20.00以下である。
(13)上記(12)に記載のチタン合金板の製造方法では、前記冷間圧延工程または前記冷間クロス圧延工程は、複数の前記冷間圧延パスを行う場合は、複数の前記冷間圧延パスの間に前記チタン素材を焼鈍する中間焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程および前記最終焼鈍工程の焼鈍条件は、焼鈍温度が600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、前記焼鈍温度T(℃)と、前記焼鈍温度における保持時間t(秒)とが、下記式(1)を満足する条件であってもよい。
22000≦(T+273.15)×(Log10(t)+20)≦27000 …式(1)
ここで、Tβは、β変態点(℃)である。
(10) A method for producing a titanium alloy plate according to yet another embodiment of the present disclosure is a method for producing a titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (8), comprising the steps of: Al: more than 4.0% and 6.6% or less; Fe: 0% or more and 2.3% or less; V: 0% or more and 4.5% or less; Si: 0% or more and 0.60% or less; C: 0% or more and less than 0.080%; N: 0% or more and 0.050% or less; O: 0% or more and 0.40% or less; Ni: 0% or more and 0.050% or less; The method includes a cold rolling process in which one or more cold rolling passes are performed in the longitudinal direction of a titanium material containing less than 1.15%, Cr: 0% or more but less than 0.25%, and Mn: 0% or more but less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities, and a final annealing process in which the titanium material after the last cold rolling pass is annealed, wherein the rolling reduction rate per cold rolling pass in the cold rolling process is more than 30%, and the total rolling reduction rate is 60% or more.
(11) In the manufacturing method of the titanium alloy plate described in (10) above, when the cold rolling process is performed in a plurality of cold rolling passes, the cold rolling process may include an intermediate annealing process of annealing the titanium material between the plurality of cold rolling passes, and the annealing conditions of the intermediate annealing process and the final annealing process may be such that the annealing temperature is 600°C or higher and (T β -50)°C or lower, and the annealing temperature T (°C) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature satisfy the following formula (1):
22000≦(T+273.15)×(Log 10 (t)+20)≦27000…Formula (1)
Here, is the β transformation point (°C).
(12) A method for producing a titanium alloy plate according to yet another embodiment of the present disclosure is a method for producing a titanium alloy plate according to any one of the above (1) to (8), comprising the steps of: Al: more than 4.0% and 6.6% or less; Fe: 0% or more and 2.3% or less; V: 0% or more and 4.5% or less; Si: 0% or more and 0.60% or less; C: 0% or more and less than 0.080%; N: 0% or more and 0.050% or less; O: 0% or more and 0.40% or less; Ni: 0% or more and less than 0.15%; Cr: 0% or more , but less than 0.25%, and Mn: 0% or more but less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities; and a final annealing step of annealing the titanium material after the cold cross rolling step, wherein a total rolling reduction rate in the cold cross rolling step is 60% or more, and a cross rolling ratio, which is the ratio of the rolling reduction rate in the longitudinal direction to the rolling reduction rate in the width direction, is 0.05 or more and 20.00 or less.
(13) In the manufacturing method of the titanium alloy plate described in (12) above, when the cold rolling process or the cold cross rolling process is performed with a plurality of cold rolling passes, the cold rolling process may include an intermediate annealing process of annealing the titanium material between the plurality of cold rolling passes, and the annealing conditions of the intermediate annealing process and the final annealing process may be that the annealing temperature is 600°C or higher and (T β -50)°C or lower, and the annealing temperature T (°C) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature satisfy the following formula (1):
22000≦(T+273.15)×(Log 10 (t)+20)≦27000…Formula (1)
Here, is the β transformation point (°C).

(14)本開示の更に別の態様に係るチタン合金コイルの製造方法は、上記(9)に記載のチタン合金コイルの製造方法であって、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向に一回以上の冷間圧延パスを行う冷間圧延工程と、最後の前記冷間圧延パス後の前記チタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を含み、前記冷間圧延工程における前記冷間圧延パス一回当たりの圧延率が30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である。 (14) A further aspect of the present disclosure relates to a method for manufacturing a titanium alloy coil, which is the method for manufacturing a titanium alloy coil described in (9) above, and which comprises, in mass %, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and not more than 0.15%. %, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities; and a final annealing step of annealing the titanium material after the last cold rolling pass, wherein the rolling reduction rate per cold rolling pass in the cold rolling step is more than 30%, and the total rolling reduction rate is 60% or more.

以上説明したように、本開示によれば、高い強度を有するチタン合金板およびチタン合金コイルならびに同チタン合金板の製造方法および同チタン合金コイルの製造方法を提供することが可能となる。As described above, the present disclosure makes it possible to provide titanium alloy plates and titanium alloy coils having high strength, as well as methods for manufacturing the same.

本開示の一実施形態に係るチタン合金板の板厚方向(ND)からの(0001)極点図の一例である。FIG. 1 is an example of a (0001) pole figure from the plate thickness direction (ND) of a titanium alloy plate according to an embodiment of the present disclosure. 集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度を説明するための図である。11 is a diagram for explaining an angle formed between a direction showing a peak of integration density and the width direction. FIG. 同実施形態に係るチタン合金板の光学顕微鏡写真の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an optical microscope photograph of the titanium alloy plate according to the embodiment. バンド組織の一例を示す光学顕微鏡写真である。1 is an optical microscope photograph showing an example of a band structure. 平均板厚の測定方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for measuring an average plate thickness.

以下、図面を参照しつつ、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
1. チタン合金板
2. チタン合金板の製造方法
Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
1. Titanium alloy plate 2. Manufacturing method of titanium alloy plate

<1.チタン合金板>
まず、図1~5を参照して、本実施形態に係るチタン合金板について説明する。図1は、本実施形態に係るチタン合金板の板厚方向(ND)からの(0001)極点図の一例である。図2は、集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度を説明するための図である。図2における板厚方向(ND)からの(0001)極点図は、図1と同じものである。図3は、本実施形態に係るチタン合金板の光学顕微鏡写真の一例を示す図である。図4は、バンド組織の一例を示す光学顕微鏡写真である。図5は、平均板厚の測定方法を説明するための模式図である。なお、詳細は後述するが、本実施形態に係るチタン合金板は、冷間圧延工程を含む方法により製造可能のものである。
<1. Titanium alloy plate>
First, the titanium alloy plate according to the present embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 5. Fig. 1 is an example of a (0001) pole figure from the plate thickness direction (ND) of the titanium alloy plate according to the present embodiment. Fig. 2 is a diagram for explaining the angle between the direction showing the peak of the integration degree and the width direction. The (0001) pole figure from the plate thickness direction (ND) in Fig. 2 is the same as Fig. 1. Fig. 3 is a diagram showing an example of an optical microscope photograph of the titanium alloy plate according to the present embodiment. Fig. 4 is an optical microscope photograph showing an example of a band structure. Fig. 5 is a schematic diagram for explaining a method for measuring the average plate thickness. The titanium alloy plate according to the present embodiment can be manufactured by a method including a cold rolling process, as will be described in detail later.

(1.1. 化学組成)
まず、本実施形態に係るチタン合金板が含有する化学成分を説明する。本実施形態に係るチタン合金板は、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなる。なお、以下では化学成分の説明において特に断りのない限り、「%」との表記は「質量%」を表わすものとする。
(1.1. Chemical composition)
First, the chemical components contained in the titanium alloy plate according to this embodiment will be described. The titanium alloy plate according to this embodiment contains, in mass%, Al: more than 4.0% and 6.6% or less, Fe: 0% or more and 2.3% or less, V: 0% or more and 4.5% or less, Si: 0% or more and 0.60% or less, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and 0.050% or less, O: 0% or more and 0.40% or less, Ni: 0% or more and less than 0.15%, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities. In the following description of the chemical components, unless otherwise specified, the notation "%" shall represent "mass%".

Alは、α相安定化元素であり、固溶強化能の高い元素である。Al含有量が増加すると室温の引張強度が高くなる。Al含有量が4.0%超であれば、高い引張強度を得ることができる。さらに、冷間圧延前の熱延板が高い冷間圧延性を維持することができる。Al含有量は、好ましくは、4.5%以上、更に好ましくは4.6%以上である。一方で、Al含有量が6.6%超であると、冷間圧延前の熱延板の冷間圧延性が著しく低下するとともに、凝固偏析等によりAlが過剰に固溶した領域が局所的に生成し、Alが規則化する。このAlが規則化した領域により、チタン合金板の衝撃靭性が低下する。よって、Al含有量は、6.6%以下、好ましくは6.5%以下、更に好ましくは6.4%以下である。 Al is an α-phase stabilizing element and has high solid solution strengthening ability. When the Al content increases, the tensile strength at room temperature increases. If the Al content exceeds 4.0%, high tensile strength can be obtained. Furthermore, the hot-rolled sheet before cold rolling can maintain high cold rolling properties. The Al content is preferably 4.5% or more, more preferably 4.6% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 6.6%, the cold rolling properties of the hot-rolled sheet before cold rolling are significantly reduced, and regions in which Al is excessively dissolved due to solidification segregation, etc. are locally generated, and Al is regularized. This region in which Al is regularized reduces the impact toughness of the titanium alloy sheet. Therefore, the Al content is 6.6% or less, preferably 6.5% or less, and more preferably 6.4% or less.

Feは、β相安定化元素である。Feは、固溶強化能の高い元素であるため、Fe含有量が増加すると室温での引張強度が高くなる。また、β相はα相と比較して高い加工性を有するため、Fe含有量を増やすと、チタン合金板の加工性が向上し、寸法精度を向上させることが可能となる。Feは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%である。しかしながら、室温で加工性の良いβ相を維持しつつ所望の引張強度を得るため、Fe含有量は0.5%以上であることが好ましい。Fe含有量は、より好ましくは、0.7%以上である。一方、Feは非常に凝固偏析し易い元素であるため、Feが過剰に含有されると局所的にFeが偏析し、Feが偏析した部分と偏析していない部分とで特性のばらつきが生じることがある。また、Feがチタン合金板に過剰に含有されると疲労強度が低下する場合がある。よって、Fe含有量は、2.3%以下であることが好ましい。Fe含有量は、より好ましくは、2.1%以下、更に好ましくは2.0%以下である。なお、Feは、VまたはSi等のβ相安定化元素と比較して安価である。 Fe is a β-phase stabilizing element. Since Fe is an element with high solid solution strengthening ability, increasing the Fe content increases the tensile strength at room temperature. In addition, since the β phase has high workability compared to the α phase, increasing the Fe content improves the workability of the titanium alloy plate and makes it possible to improve the dimensional accuracy. Since Fe is not essential for titanium alloy plates, the lower limit of its content is 0%. However, in order to obtain the desired tensile strength while maintaining the β phase with good workability at room temperature, the Fe content is preferably 0.5% or more. The Fe content is more preferably 0.7% or more. On the other hand, since Fe is an element that is very prone to solidification segregation, if Fe is contained in excess, Fe will segregate locally, and the characteristics may vary between the part where Fe is segregated and the part where it is not segregated. In addition, if Fe is contained in excess in the titanium alloy plate, the fatigue strength may decrease. Therefore, the Fe content is preferably 2.3% or less. The Fe content is more preferably 2.1% or less, and even more preferably 2.0% or less. Incidentally, Fe is less expensive than β-phase stabilizing elements such as V and Si.

本実施形態に係るチタン合金板に含有され得るFeは、Vで代替されてもよい。Vは、全率固溶型のβ相安定化元素であり、固溶強化能を有する元素である。Vは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%である。しかしながら、上述したFeと同等の固溶強化能を得るためには、V含有量は、2.5%以上であることが好ましい。V含有量は、より好ましくは、3.0%以上である。FeをVに代替するとコストが高くなるものの、VはFeに比べて偏析し難いため、偏析による特性のばらつきが抑制される。その結果、チタン合金板の長手方向および幅方向において安定した特性を得やすくなる。Vの偏析による特性のばらつきを抑制するためには、V含有量は、4.5%以下であることが好ましい。上記のとおりVはFeと比較して偏析し難いため、大型インゴット製造時する場合にはVがチタン素材に含有されることが好ましい。The Fe that may be contained in the titanium alloy plate according to this embodiment may be replaced with V. V is a completely soluble β-phase stabilizing element and has a solid solution strengthening ability. Since V is not essential in the titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%. However, in order to obtain the same solid solution strengthening ability as Fe described above, the V content is preferably 2.5% or more. The V content is more preferably 3.0% or more. Although the cost increases when Fe is replaced with V, V is less likely to segregate than Fe, so the variation in characteristics due to segregation is suppressed. As a result, it becomes easier to obtain stable characteristics in the longitudinal and width directions of the titanium alloy plate. In order to suppress the variation in characteristics due to the segregation of V, the V content is preferably 4.5% or less. As described above, V is less likely to segregate than Fe, so when manufacturing a large ingot, it is preferable that V is contained in the titanium material.

Siはβ相安定化元素であるが、α相中にも固溶して高い固溶強化能を示す。上記のように、Feは、チタン合金板に2.3%超含有されると偏析する場合があることから、必要に応じてSiを含有させてチタン合金板を高強度化しても良い。また、Siは、下記のOと逆の偏析傾向にあり、さらにO程には凝固偏析し難いことから、適正量のSiおよびOをチタン合金板に含有させることにより、高い疲労強度と引張強度を両立することが期待できる。一方で、Si含有量が多いとシリサイドと称するSiの金属間化合物が形成され、チタン合金板の疲労強度が低下する場合がある。Si含有量が0.60%以下であれば、粗大なシリサイドの生成が抑制され、疲労強度の低下が抑制される。よって、Si含有量は、0.60%以下であることが好ましい。Si含有量は、より好ましくは、0.50%以下、更に好ましくは0.40%以下である。Siは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%であるが、Si含有量は、例えば、0.10%以上であってもよい。 Although Si is a β-phase stabilizing element, it also dissolves in the α-phase and exhibits high solid-solution strengthening ability. As mentioned above, Fe may segregate if it is contained in a titanium alloy plate at more than 2.3%, so Si may be added as necessary to increase the strength of the titanium alloy plate. In addition, Si has a tendency to segregate in the opposite direction to O described below, and is less likely to solidify and segregate than O. Therefore, by adding an appropriate amount of Si and O to the titanium alloy plate, it is expected that high fatigue strength and tensile strength can be achieved at the same time. On the other hand, if the Si content is high, an intermetallic compound of Si called silicide is formed, and the fatigue strength of the titanium alloy plate may decrease. If the Si content is 0.60% or less, the generation of coarse silicide is suppressed, and the decrease in fatigue strength is suppressed. Therefore, the Si content is preferably 0.60% or less. The Si content is more preferably 0.50% or less, and even more preferably 0.40% or less. Since Si is not essential in the titanium alloy plate, the lower limit of the Si content is 0%, but the Si content may be, for example, 0.10% or more.

Cは、チタン合金板に多量に含有されると、チタン合金板の延性または加工性を低下させる場合がある。よって、C含有量は、好ましくは0.080%未満である。Cは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%である。なお、Cは、不可避的に混入する物であり、実質的な含有量は、通常、0.0001%以上である。C含有量は、より好ましくは0.060%以下である。 If a large amount of C is contained in a titanium alloy plate, it may reduce the ductility or workability of the titanium alloy plate. Therefore, the C content is preferably less than 0.080%. Since C is not essential in titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%. Note that C is an unavoidable contaminant, and the actual content is usually 0.0001% or more. The C content is more preferably 0.060% or less.

Nは、Cと同様に、チタン合金板に多量に含有されると、チタン合金板の延性または加工性を低下させる場合がある。よって、N含有量の上限は、好ましくは0.050%である。Nは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%である。なお、Nは、不可避的に混入する物であり、実質的な含有量は、通常、0.0001%以上である。N含有量は、より好ましくは0.04%以下である。Like C, when N is contained in large amounts in titanium alloy plate, it may reduce the ductility or workability of the titanium alloy plate. Therefore, the upper limit of the N content is preferably 0.050%. Since N is not essential in titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%. Note that N is an unavoidable contaminant, and the actual content is usually 0.0001% or more. The N content is more preferably 0.04% or less.

Oは、Cと同様に、チタン合金板に多量に含有されると、チタン合金板の延性または加工性を低下させる場合がある。よって、O含有量の上限は、好ましくは0.40%、より好ましく0.38%、更に好ましくは0.35%である。Oは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%である。なお、Oは、不可避的に混入する物であり、実質的な含有量は、通常、0.01%以上である。Like C, when O is contained in a large amount in a titanium alloy plate, it may reduce the ductility or workability of the titanium alloy plate. Therefore, the upper limit of the O content is preferably 0.40%, more preferably 0.38%, and even more preferably 0.35%. Since O is not essential in titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%. Note that O is an unavoidable contaminant, and the actual content is usually 0.01% or more.

Niは、FeまたはVと同様に、引張強度および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Ni含有量が0.15%以上であると、平衡相である金属間化合物TiNiが生成し、チタン合金板の疲労強度および室温延性が劣化する場合がある。よって、Ni含有量は、0.15%未満であることが好ましい。Ni含有量は、より好ましくは、0.14%以下、0.12%以下、更に好ましくは0.11%以下である。Niは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%であるが、Ni含有量は、例えば、0.01%以上であってもよい。 Ni is an element that improves tensile strength and workability, similar to Fe or V. However, if the Ni content is 0.15% or more, the equilibrium phase intermetallic compound Ti 2 Ni is generated, and the fatigue strength and room temperature ductility of the titanium alloy plate may deteriorate. Therefore, the Ni content is preferably less than 0.15%. The Ni content is more preferably 0.14% or less, 0.12% or less, and even more preferably 0.11% or less. Since Ni is not essential in the titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%, but the Ni content may be, for example, 0.01% or more.

Crは、FeまたはVと同様に、引張強度および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Cr含有量が0.25%以上であると、平衡相である金属間化合物TiCrが生成し、チタン合金板の疲労強度および室温延性が劣化する場合がある。よって、Cr含有量は、0.25%未満であることが好ましい。Cr含有量は、より好ましくは、0.24%以下、0.21%以下である。Crは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%であるが、Cr含有量は、例えば、0.01%以上であってもよい。 Cr is an element that improves tensile strength and workability, similar to Fe or V. However, if the Cr content is 0.25% or more, the equilibrium phase intermetallic compound TiCr2 is generated, and the fatigue strength and room temperature ductility of the titanium alloy plate may deteriorate. Therefore, the Cr content is preferably less than 0.25%. The Cr content is more preferably 0.24% or less, 0.21% or less. Since Cr is not essential in the titanium alloy plate, the lower limit of the content is 0%, but the Cr content may be, for example, 0.01% or more.

Mnは、FeまたはVと同様に、引張強度および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Mn含有量が0.25%以上であると、平衡相である金属間化合物TiMnが生成し、チタン合金板の疲労強度および室温延性が劣化する場合がある。よって、Mn含有量は、0.25%未満であることが好ましい。Mn含有量は、より好ましくは、0.24%以下、更に好ましくは、0.20%以下である。Mnは、チタン合金板において必須ではないことから、その含有量の下限値は0%であるが、Mn含有量は、例えば、0.01%以上であってもよい。Mn, like Fe or V, is an element that improves tensile strength and workability. However, if the Mn content is 0.25% or more, the equilibrium phase intermetallic compound TiMn is generated, and the fatigue strength and room temperature ductility of the titanium alloy plate may deteriorate. Therefore, the Mn content is preferably less than 0.25%. The Mn content is more preferably 0.24% or less, and even more preferably 0.20% or less. Since Mn is not essential in titanium alloy plate, the lower limit of its content is 0%, but the Mn content may be, for example, 0.01% or more.

上述した化学成分の効果を考慮すると、本実施形態に係るチタン合金板は、任意元素として、Fe:0.5~2.3%またはV:2.5~4.5%のいずれか、Si:0~0.60%、を含有し、さらに、C:0.080%未満、N:0.050%以下、およびO:0.40%以下、を含有することが好ましい。Taking into account the effects of the chemical components described above, the titanium alloy plate of this embodiment preferably contains, as optional elements, either Fe: 0.5-2.3% or V: 2.5-4.5%, Si: 0-0.60%, and further contains C: less than 0.080%, N: 0.050% or less, and O: 0.40% or less.

また、上述した化学成分の効果を考慮すると、本実施形態に係るチタン合金板は、当該チタン合金板がFe:0.5~2.3%またはV:2.5~4.5%のいずれかを含有する場合は、FeまたはVの一部に替えて、Ni:0.15%未満、Cr:0.25%未満、および、Mn:0.25%未満、からなる群より選択される1種または2種以上を含有することが好ましい。In addition, taking into consideration the effects of the chemical components described above, when the titanium alloy plate according to this embodiment contains either Fe: 0.5-2.3% or V: 2.5-4.5%, it is preferable that the titanium alloy plate contains, in place of a portion of the Fe or V, one or more elements selected from the group consisting of Ni: less than 0.15%, Cr: less than 0.25%, and Mn: less than 0.25%.

本実施形態に係るチタン合金板がFeを含有する場合において、Ni:0.15%未満、Cr:0.25%未満、および、Mn:0.25%未満、からなる群より選択される1種または2種以上を含有するとき、Fe、Ni、Cr、およびMnの総量は、0.5%以上、2.3%以下であることが好ましい。Fe、Ni、Cr、およびMnの総量が0.5%以上であると、高い引張強度が得られる。また、Fe、Ni、Cr、およびMnの総量が0.5%以上であると、室温で加工性の良いβ相が維持されてチタン合金板の加工性が向上するため、寸法精度を向上させることが可能となる。また、Fe、Ni、Cr、およびMnの総量が2.3%以下であると、これらの元素の偏析が抑制され、チタン合金板における特性のばらつきを抑制することが可能となる。In the case where the titanium alloy plate according to the present embodiment contains Fe, when it contains one or more selected from the group consisting of Ni: less than 0.15%, Cr: less than 0.25%, and Mn: less than 0.25%, it is preferable that the total amount of Fe, Ni, Cr, and Mn is 0.5% or more and 2.3% or less. When the total amount of Fe, Ni, Cr, and Mn is 0.5% or more, high tensile strength is obtained. In addition, when the total amount of Fe, Ni, Cr, and Mn is 0.5% or more, the β phase with good workability at room temperature is maintained, improving the workability of the titanium alloy plate, and it is possible to improve the dimensional accuracy. In addition, when the total amount of Fe, Ni, Cr, and Mn is 2.3% or less, the segregation of these elements is suppressed, and it is possible to suppress the variation in properties in the titanium alloy plate.

また、本実施形態に係るチタン合金板がVを含有する場合において、Ni:0.15%未満、Cr:0.25%未満、および、Mn:0.25%未満、からなる群より選択される1種または2種以上を含有するとき、V、Ni、Cr、およびMnの総量は、2.5%以上、4.5%以下であることが好ましい。V、Ni、Cr、およびMnの総量が2.5%以上であると、高い引張強度が得られる。また、V、Ni、Cr、およびMnの総量が2.5%以上であると、室温で加工性の良いβ相が維持されてチタン合金板の加工性が向上するため、寸法精度を向上させることが可能となる。また、Fe、Ni、Cr、およびMnの総量が4.5%以下であると、これらの元素の偏析が抑制され、チタン合金板における特性のばらつきを抑制することが可能となる。In addition, when the titanium alloy plate according to the present embodiment contains V, and contains one or more selected from the group consisting of Ni: less than 0.15%, Cr: less than 0.25%, and Mn: less than 0.25%, the total amount of V, Ni, Cr, and Mn is preferably 2.5% or more and 4.5% or less. When the total amount of V, Ni, Cr, and Mn is 2.5% or more, high tensile strength is obtained. In addition, when the total amount of V, Ni, Cr, and Mn is 2.5% or more, the β phase with good workability at room temperature is maintained, improving the workability of the titanium alloy plate, and it is possible to improve the dimensional accuracy. In addition, when the total amount of Fe, Ni, Cr, and Mn is 4.5% or less, the segregation of these elements is suppressed, and it is possible to suppress the variation in properties in the titanium alloy plate.

本実施形態に係るチタン合金板の化学組成の残部は、Tiおよび不純物であってよい。不純物とは、例示すれば、精錬工程等で混入するH、Cl、Na、Mg、Ca、Bおよびスクラップ等から混入するZr、Sn、Mo、Nb、Ta、Cuである。不純物は、総量で0.5%以下であれば問題無いレベルである。また、H含有量は、150ppm以下である。Bは、鋳塊内で粗大な析出物となる懸念がある。そのため、不純物として含有される場合でも、B含有量は極力抑制することが好ましい。本実施形態に係るチタン合金板では、B含有量を0.01%以下とすることが好ましい。The remainder of the chemical composition of the titanium alloy plate according to this embodiment may be Ti and impurities. Examples of impurities include H, Cl, Na, Mg, Ca, and B mixed in during the refining process, and Zr, Sn, Mo, Nb, Ta, and Cu mixed in from scrap. The total amount of impurities is 0.5% or less, which is not a problem. The H content is 150 ppm or less. There is a concern that B may become coarse precipitates in the ingot. Therefore, even if it is contained as an impurity, it is preferable to suppress the B content as much as possible. In the titanium alloy plate according to this embodiment, the B content is preferably 0.01% or less.

なお、本実施形態に係るチタン合金板がFeを0.5~2.3%含有する場合、チタン合金板に含有されるVは不純物とみなされる量だけ含有される場合があり、本実施形態に係るチタン合金板がVを2.5~4.5%含有する場合、チタン合金板に含有されるFeは不純物とみなされる量だけ含有される場合がある。 In addition, when the titanium alloy plate of this embodiment contains 0.5 to 2.3% Fe, the amount of V contained in the titanium alloy plate may be considered to be an impurity, and when the titanium alloy plate of this embodiment contains 2.5 to 4.5% V, the amount of Fe contained in the titanium alloy plate may be considered to be an impurity.

また、本実施形態に係るチタン合金板は、高い強度を有し、かつ、優れた寸法精度が得られれば、Tiに替えて各種元素を含有しても構わないことは言うまでもない。不純物として例示した元素についても、同様に、チタン合金板が高い強度を有し、かつ、優れた寸法精度を有していれば、不純物とみなされる量以上の量を含有してもよい。 In addition, it goes without saying that the titanium alloy plate according to this embodiment may contain various elements in place of Ti, so long as it has high strength and excellent dimensional accuracy. Similarly, the elements exemplified as impurities may be contained in amounts greater than or equal to the amount considered to be an impurity, so long as the titanium alloy plate has high strength and excellent dimensional accuracy.

ここまで説明したように、本実施形態に係るチタン合金板は、上記の化学成分を有することができる。より具体的には、本実施形態に係るチタン合金板の化学組成は、例えば、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI、Ti-5Al-1Feであってもよい。As explained above, the titanium alloy plate according to this embodiment may have the above chemical composition. More specifically, the chemical composition of the titanium alloy plate according to this embodiment may be, for example, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, or Ti-5Al-1Fe.

(1.2. 集合組織およびミクロ組織)
次に、本実施形態に係るチタン合金板の集合組織およびミクロ組織について説明する。
(1.2. Texture and Microstructure)
Next, the texture and microstructure of the titanium alloy plate according to this embodiment will be described.

[集合組織]
本実施形態に係るチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折(EBSD)法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下である集合組織を有する。チタン合金は、一般に、β域またはβ相割合の高いα+β高温域の温度で、一方向に高速で熱間圧延を行うと、β相からα相への相変態時に、バリアント選択則により圧延面において長手方向に垂直な幅方向に六方最密充填構造(hexagonal close-packed、hcp)のc軸が配向した集合組織(T-texture)を形成する。hcpのc軸が幅方向に配向した集合組織では、幅方向と長手方向の引張特性に大きな異方性が生じる。幅方向と長手方向の引張特性に大きな異方性があると、加工時に不具合を生じることがある。EBSD法の球面調和関数法を用いた逆極点図のTexture解析(展開指数=16、ガウス半値幅=5°)により算出される集積度のピークを示す方向は、hcpのc軸が最も配向する方向に対応する。本実施形態に係るチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、hcpのc軸が最も配向する方向(集積度のピークを示す方向)と板厚方向とのなす角度が65°以下であることで、異方性を小さくし、高い加工性を確保することが可能となり、寸法精度を向上させることが可能となる。板厚方向からの(0001)極点図において、hcpのc軸が最も配向する方向と板厚方向とのなす角度は、好ましくは、60°以下、さらに好ましくは55°以下、より一層好ましくは、35°以下である。hcpのc軸が最も配向する方向と板厚方向とのなす角度の下限値は、特段に制限されないが、0°以上である。チタン合金板を一方向圧延で製造した場合は、hcpのc軸が最も配向する方向と板厚方向とのなす角度の下限値は、20°以上である。
[Texture]
The titanium alloy plate according to the present embodiment has a texture in which the angle between the direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by texture analysis in the case of the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the electron backscattering diffraction (EBSD) method in the (0001) pole figure from the plate thickness direction and the plate thickness direction is 65° or less when the expansion index is 16 and the Gaussian half-width is 5°. When titanium alloy is generally hot-rolled in one direction at high speed at the temperature of the β region or the α+β high temperature region with a high β phase ratio, during the phase transformation from β phase to α phase, a texture (T-texture) is formed in which the c-axis of the hexagonal close-packed structure (hcp) is oriented in the width direction perpendicular to the longitudinal direction on the rolled surface according to the variant selection rule. In the texture in which the c-axis of hcp is oriented in the width direction, large anisotropy occurs in the tensile properties in the width direction and the longitudinal direction. If there is a large anisotropy in the tensile properties in the width direction and the length direction, it may cause problems during processing.The direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by the texture analysis (development index=16, Gaussian half-width=5°) of the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of EBSD method corresponds to the direction in which the c-axis of hcp is most oriented.In the titanium alloy plate according to this embodiment, in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the angle between the direction in which the c-axis of hcp is most oriented (the direction showing the peak of accumulation) and the plate thickness direction is 65° or less, so that the anisotropy can be reduced, high workability can be ensured, and dimensional accuracy can be improved.In the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the angle between the direction in which the c-axis of hcp is most oriented and the plate thickness direction is preferably 60° or less, more preferably 55° or less, and even more preferably 35° or less. The lower limit of the angle between the direction in which the c-axis of hcp is most oriented and the plate thickness direction is not particularly limited, but is 0 ° or more.When titanium alloy plate is manufactured by unidirectional rolling, the lower limit of the angle between the direction in which the c-axis of hcp is most oriented and the plate thickness direction is 20 ° or more.

また、集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度について、一方向の冷間圧延を行うと、hcp軸のc軸が幅方向(TD)へ傾いた集合組織(Split-TD型集合組織)となることがある。Split-TD型集合組織は、成型性に優れ、特に曲げ性に優れる。よって、集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度は、好ましくは、Split-TD型集合組織である、20°以上65°以下である。 In addition, when cold rolling is performed in one direction, the angle between the direction showing the peak of the concentration and the plate thickness direction may result in a texture (Split-TD type texture) in which the c-axis of the hcp axis is inclined toward the width direction (TD). The Split-TD type texture has excellent formability, especially excellent bendability. Therefore, the angle between the direction showing the peak of the concentration and the plate thickness direction is preferably 20° or more and 65° or less, which is a Split-TD type texture.

(0001)極点図は、チタン合金板の試料の観察表面を化学研磨し、EBSDを用いて結晶方位解析することにより得られる。具体的には、チタン合金板を、幅方向(TD)中央位置で、長手方向に沿って板厚方向に切断した断面(L断面)を化学研磨し、その断面の(全板厚)×2mmの領域を1~2μmの間隔で2~10か所程度、EBSD法による結晶方位解析を行うことで、(0001)極点図を作図することができる。(0001)極点図における特定の方位の集積度ピーク位置は、そのデータをTSLソリューションズ製のOIM AnalysisTMソフトウェア(Ver.8.1.0)を用い、球面調和関数法を用いた逆極点図のTexture解析により算出する。この際の、最も等高線が高い位置が集積度のピーク位置であり、ピーク位置のうち最も集積度の大きな値を最大集積度とする。なお、(0001)極点図における特定の方位の集積度は、その方位をもつ結晶粒の存在頻度が、完全にランダムな方位分布をもつ組織(集積度1)に対して、何倍であるかを示す。なお、上記では、幅方向中央位置でのL断面を観察表面としているが、チタン合金板の結晶方位は幅方向に均一に分布するので、任意の板幅位置におけるL断面を観察表面としてもよい。 The (0001) pole figure can be obtained by chemically polishing the observation surface of a titanium alloy plate sample and analyzing the crystal orientation using EBSD. Specifically, the titanium alloy plate is cut in the thickness direction along the longitudinal direction at the center position in the width direction (TD), and a cross section (L cross section) is chemically polished, and the (total plate thickness) × 2 mm area of the cross section is subjected to crystal orientation analysis by the EBSD method at about 2 to 10 points at intervals of 1 to 2 μm, so that the (0001) pole figure can be drawn. The peak position of the concentration of a specific orientation in the (0001) pole figure is calculated by texture analysis of the inverse pole figure using the spherical harmonic function method using the data of OIM Analysis TM software (Ver. 8.1.0) made by TSL Solutions. In this case, the position with the highest contour line is the peak position of the concentration, and the value with the highest concentration among the peak positions is the maximum concentration. The degree of accumulation of a specific orientation in the (0001) pole figure indicates how many times the frequency of crystal grains with that orientation is compared to a structure with a completely random orientation distribution (degree of accumulation 1). In the above, the L-section at the center position in the width direction is used as the observation surface, but since the crystal orientation of the titanium alloy plate is uniformly distributed in the width direction, the L-section at any position in the plate width may be used as the observation surface.

図1に、本実施形態に係るチタン合金板の板厚方向(ND)からの(0001)極点図の一例を示す。図1においては、検出された各結晶方位の極点が、最終圧延方向(RD)および最終圧延幅方向(TD)への傾きに応じて集積され、(0001)極点図に集積度の等高線が描かれている。そして、図中等高線が最も高くなる部位が結晶粒のピークP1となる。したがって、本実施形態においては、結晶粒のピークP1を示す方向とNDとのなす角度が65°以下である。通常、最大集積度は、結晶粒のピークP1の集積度となる。 Figure 1 shows an example of a (0001) pole figure from the plate thickness direction (ND) of the titanium alloy plate according to this embodiment. In Figure 1, the poles of each detected crystal orientation are accumulated according to the inclination to the final rolling direction (RD) and the final rolling width direction (TD), and the accumulation contour is drawn on the (0001) pole figure. The part where the contour line is highest in the figure is the peak P1 of the crystal grain. Therefore, in this embodiment, the angle between the direction showing the peak P1 of the crystal grain and the ND is 65° or less. Usually, the maximum accumulation degree is the accumulation degree of the peak P1 of the crystal grain.

また、本実施形態に係るチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度が10°以下であってもよい。上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度は、図2に示すように、板厚方向からの(0001)極点図の中心から集積度のピークを示す位置への方向と幅方向(TD)とのなす角度θ2である。上記角度は、製造上及び組織の観察方法の観点から、好ましくは5°以下であり、より好ましくは3°以下である。
また、本実施形態に係るチタン合金板は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が35°以下であってもよい。
In addition, in the titanium alloy plate according to this embodiment, in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half-width is 5° for the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the electron backscattering diffraction method and the width direction may be 10° or less. The angle between the direction showing the peak of the accumulation degree and the width direction is the angle θ2 between the direction from the center of the (0001) pole figure from the plate thickness direction to the position showing the peak of the accumulation degree and the width direction (TD) as shown in FIG. The angle is preferably 5° or less, more preferably 3° or less, from the viewpoint of manufacturing and the observation method of the structure.
In addition, in the (0001) pole figure of the titanium alloy plate according to this embodiment, in the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the electron backscattering diffraction method, the angle between the direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half-width is 5° and the plate thickness direction may be 35° or less.

[ミクロ組織]
本実施形態に係るチタン合金板は、α相の面積率が80%以上である。本実施形態に係るチタン合金板は、高強度化のためにα安定化元素を多く含有している。そのため、さらにβ安定化元素の添加量が多くなると、高強度なりすぎ冷延での製造が出来なくなる。したがって、本実施形態に係るチタン合金板は、α相の面積率が80%以上である。α相の面積率は、例えば、82%以上であってもよい。α相の面積率の上限は、特段制限されず、α相の面積率は、例えば、100%以下であってもよいし、98%以下であってもよい。本実施形態に係るチタン合金板の組織はα相及び残部組織からなり、残部組織には、β相、TiFe、TiAl、シリサイドが含まれる。
[Microstructure]
The titanium alloy plate according to the present embodiment has an area ratio of α phase of 80% or more. The titanium alloy plate according to the present embodiment contains a large amount of α stabilizing elements to increase strength. Therefore, if the amount of β stabilizing elements added is further increased, it becomes impossible to manufacture the titanium alloy plate by cold rolling due to excessive strength. Therefore, the titanium alloy plate according to the present embodiment has an area ratio of α phase of 80% or more. The area ratio of α phase may be, for example, 82% or more. The upper limit of the area ratio of α phase is not particularly limited, and the area ratio of α phase may be, for example, 100% or less or 98% or less. The structure of the titanium alloy plate according to the present embodiment is composed of an α phase and a remaining structure, and the remaining structure includes a β phase, TiFe, Ti 3 Al, and silicide.

本実施形態に係るチタン合金板は、円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超である。1μm以下の面積率が高いと室温での延性が乏しいことがあるため、円相当径が1μm以上であるα相の面積率は、53%超である。1μm以上であるα相の面積率は55%以上であってもよいし、60%以上であってもよい。円相当径が1μm以上であるα相の面積率の上限は、特段制限されず、円相当径が1μm以上であるα相の面積率は、例えば、98%以下であってもよい。本実施形態に係るチタン合金板のミクロ組織は、例えば、図3に示すようなものである。α相の円相当径の上限値は特に制限はなく、α相の円相当径は、例えば、20μm以下である。In the titanium alloy plate according to the present embodiment, the area ratio of the α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is more than 53%. If the area ratio of 1 μm or less is high, the ductility at room temperature may be poor, so the area ratio of the α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is more than 53%. The area ratio of the α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more may be 55% or more, or may be 60% or more. The upper limit of the area ratio of the α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is not particularly limited, and the area ratio of the α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more may be, for example, 98% or less. The microstructure of the titanium alloy plate according to the present embodiment is, for example, as shown in FIG. 3. There is no particular limit to the upper limit of the equivalent circle diameter of the α phase, and the equivalent circle diameter of the α phase is, for example, 20 μm or less.

α相の面積率および円相当径が1μm以上であるα相の面積率は、以下の方法で測定する。チタン合金板を幅方向(TD)中央位置で、長手方向に沿って板厚方向に切断した断面(L断面)を化学研磨し、その断面の(全板厚)×200μmの領域を、ステップ1~5μmで2~5視野程度を対象に、EBSD法による結晶方位解析を行う。このEBSDの結晶方位解析によりα相が同定される。上記領域の面積に対するα相が占める面積率をα相の面積率とする。また、上記視野で観察されたα相の円相当径(面積A=π×(粒径D/2)2)を算出し、上記領域の面積に対する、円相当径が1μm以上であるα相の合計の面積を円相当径が1μm以上であるα相の面積率とする。円相当径が1μm以上であるα相の結晶粒には、後述するバンド組織を含めるものとする。なお、上記では、幅方向中央位置でのL断面を基にα相の面積率および円相当径が1μm以上であるα相の面積率を測定しているが、α相は幅方向に均一に分布するので、任意の板幅位置におけるL断面を基にα相の面積率および円相当径が1μm以上であるα相の面積率を測定してもよい。The area ratio of the α phase and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more are measured by the following method. A cross section (L cross section) of a titanium alloy plate cut in the thickness direction along the longitudinal direction at the center position in the width direction (TD) is chemically polished, and a crystal orientation analysis is performed by the EBSD method on an area of (total plate thickness) x 200 μm of the cross section, for about 2 to 5 fields of view in steps of 1 to 5 μm. The α phase is identified by this EBSD crystal orientation analysis. The area ratio of the α phase is the area ratio of the α phase. In addition, the circle equivalent diameter (area A = π x (grain diameter D / 2)2) of the α phase observed in the above field of view is calculated, and the total area of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more with respect to the area of the above region is the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more. The crystal grains of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more are to include the band structure described later. In the above, the area ratio of the α phase and the area ratio of the α phase having a circle equivalent diameter of 1 μm or more are measured based on an L cross section at the center position in the width direction. However, since the α phase is uniformly distributed in the width direction, the area ratio of the α phase and the area ratio of the α phase having a circle equivalent diameter of 1 μm or more may also be measured based on an L cross section at any position in the sheet width.

本実施形態に係るチタン合金板は、アスペクト比が3.0以下である等軸組織と、アスペクト比が3.0超であり長手方向に伸長したバンド組織と、からなるミクロ組織を有し、等軸組織の平均結晶粒径が0.1μm以上20.0μm以下であり、ミクロ組織の面積に対する前記バンド組織の面積率が10.0%以下であることが好ましい。以下に各組織について説明する。The titanium alloy plate according to this embodiment has a microstructure consisting of an equiaxed structure with an aspect ratio of 3.0 or less and a band structure with an aspect ratio of more than 3.0 that is elongated in the longitudinal direction, and it is preferable that the average crystal grain size of the equiaxed structure is 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure to the area of the microstructure is 10.0% or less. Each structure is described below.

チタン合金は、α+β域やβ域の温度で熱間圧延を行うと、図4に示すように「バンド組織」と称する組織を形成することがある。ここで言うバンド組織とは、例えば、図4に示すような、長手方向に伸長した組織である。具体的には、結晶粒の長軸/短軸で表されるアスペクト比が3.0超の結晶粒のことを言う。本実施形態に係るチタン合金板は、長手方向に伸長したバンド組織を有することがある。バンド組織が形成されると、強度の異方性の原因または成形加工時の不良の原因となることがある。そのため、バンド組織はできるだけ少ない方が良い。ミクロ組織の面積に対するバンド組織の面積率は、10.0%以下であることが好ましい。バンド組織の面積率は、より好ましくは、8.0%以下である。一方、このバンド組織は無い方が良いため、下限は0%である。When titanium alloys are hot-rolled at temperatures in the α+β or β regions, a structure called a "band structure" may be formed as shown in FIG. 4. The band structure referred to here is, for example, a structure elongated in the longitudinal direction as shown in FIG. 4. Specifically, it refers to crystal grains whose aspect ratio, expressed by the long axis/short axis of the crystal grain, exceeds 3.0. The titanium alloy plate according to this embodiment may have a band structure elongated in the longitudinal direction. If a band structure is formed, it may cause anisotropy in strength or defects during forming. Therefore, it is better to have as little band structure as possible. The area ratio of the band structure to the area of the microstructure is preferably 10.0% or less. The area ratio of the band structure is more preferably 8.0% or less. On the other hand, since it is better to have no band structure, the lower limit is 0%.

アスペクト比およびバンド組織の面積率は、以下のようにして算出することができる。チタン合金板を幅方向(TD)中央位置で、長手方向に沿って板厚方向に切断した断面(L断面)を化学研磨し、その断面の(全板厚)×200μmの領域を、ステップ1~5μmで2~5視野程度を対象に、EBSD法による結晶方位解析を行う。このEBSDの結晶方位解析結果から、結晶粒のそれぞれについてアスペクト比を算出する。その後、アスペクトが3.0超の結晶粒の面積率を算出する。なお、上記では、幅方向中央位置でのL断面を基にアスペクト比およびバンド組織の面積率を算出しているが、バンド組織は幅方向に均一に分布するので、任意の板幅位置におけるL断面を基にアスペクト比およびバンド組織の面積率を算出してもよい。The aspect ratio and the area ratio of the band structure can be calculated as follows. A cross section (L cross section) of a titanium alloy plate cut in the thickness direction along the longitudinal direction at the center of the width direction (TD) is chemically polished, and an area of (total plate thickness) x 200 μm of the cross section is subjected to crystal orientation analysis by the EBSD method for about 2 to 5 fields of view in steps of 1 to 5 μm. From the results of this EBSD crystal orientation analysis, the aspect ratio is calculated for each crystal grain. Then, the area ratio of crystal grains with an aspect of more than 3.0 is calculated. Note that in the above, the aspect ratio and the area ratio of the band structure are calculated based on the L cross section at the center of the width direction, but since the band structure is uniformly distributed in the width direction, the aspect ratio and the area ratio of the band structure may be calculated based on the L cross section at any plate width position.

ミクロ組織のバンド組織以外の残部は、再結晶により形成した等軸組織であることが好ましい。チタン合金板は、成形性の観点から等軸組織を有することが好ましく、特に、チタン合金板は、超塑性特性を活用して成形されることがあることから微細粒であることが好ましい。成形性や超塑性の観点から、等軸組織の平均結晶粒径は、20.0μm以下であることが好ましい。等軸組織の平均結晶粒径は、より好ましくは、15.0μm以下、更に好ましくは10.0μm以下、より一層好ましくは、8.0μm以下である。一方、等軸組織の平均結晶粒径が0.5μm未満であると、結晶粒微細効果により強度が大きくなりすぎ、延性が著しく低下することがある。その結果、特に冷間(室温)での加工性が低下することがある。そのため、等軸組織の平均結晶粒径は、0.5μm以上であることが好ましい。等軸組織の平均結晶粒径は、より好ましくは、1.0μm以上である。
なお、等軸組織およびバンド組織は、80%超はα相であり、β相がα相とα相の間に存在する。
The remaining part of the microstructure other than the band structure is preferably an equiaxed structure formed by recrystallization. The titanium alloy plate preferably has an equiaxed structure from the viewpoint of formability, and in particular, the titanium alloy plate is preferably fine-grained because it may be formed by utilizing superplastic properties. From the viewpoint of formability and superplasticity, the average grain size of the equiaxed structure is preferably 20.0 μm or less. The average grain size of the equiaxed structure is more preferably 15.0 μm or less, even more preferably 10.0 μm or less, and even more preferably 8.0 μm or less. On the other hand, if the average grain size of the equiaxed structure is less than 0.5 μm, the strength may become too large due to the grain refinement effect, and the ductility may be significantly reduced. As a result, the workability may be reduced, especially in the cold (room temperature). Therefore, the average grain size of the equiaxed structure is preferably 0.5 μm or more. The average grain size of the equiaxed structure is more preferably 1.0 μm or more.
In addition, the equiaxed structure and band structure are more than 80% α phase, and β phase exists between the α phases.

再結晶の有無は、結晶粒のアスペクト比(長軸/短軸の比)を測定することで判別可能である。アスペクト比が3.0以下であれば、その結晶粒は再結晶粒と判断できる。なお、等軸組織のアスペクト比の下限は1.0である。The presence or absence of recrystallization can be determined by measuring the aspect ratio of the crystal grain (ratio of long axis to short axis). If the aspect ratio is 3.0 or less, the crystal grain can be determined to be a recrystallized grain. The lower limit of the aspect ratio of an equiaxed structure is 1.0.

等軸組織の平均結晶粒径は、以下のようにして算出することができる。等軸組織についてEBSDにより測定した結晶粒面積より円相当粒径(面積A=π×(粒径D/2))を求め、この個数基準の平均値を等軸組織の平均結晶粒径とする。 The average grain size of the equiaxed structure can be calculated as follows: The circle-equivalent grain size (area A = π × (grain size D/2) 2 ) is calculated from the grain area measured by EBSD for the equiaxed structure, and the number-based average value is defined as the average grain size of the equiaxed structure.

(1.3. 0.2%耐力)
本実施形態に係るチタン合金板の25℃における長手方向の0.2%耐力または25℃における幅方向の0.2%耐力のうちの小さい方は、700MPa以上であることが好ましい。以下では、長手方向の0.2%耐力または幅方向の0.2%耐力のうちの小さい方を、単に0.2%耐力と呼称する。航空機分野等では、汎用のα+β型チタン合金であるTi-6Al-4Vの25℃での引張強度に近い引張強度が要求されることが多い。チタン合金板の25℃における0.2%耐力が700MPa以上であれば、高い強度が求められる用途に用いることが可能である。チタン合金板の25℃における0.2%耐力は、より好ましくは、730MPa以上である。一方、強度が高すぎると、冷間圧延前の熱延板の強度も高いため、熱延板を冷間圧延しづらくなり、冷間圧延パス数が多くなってコスト増となる場合がある。また、強度が高すぎると、切欠き感受性が高くなり、板破断が生じる可能性がある。よって、チタン合金板の25℃における0.2%耐力は、1200MPa以下であることが好ましい。チタン合金板の25℃における0.2%耐力は、より好ましくは、1150MPa以下である。さらに、チタン合金板の25℃における0.2%耐力が1000MPa以下であれば、圧延時の割れが一層抑制されるため、チタン合金板の25℃における0.2%耐力は、より一層好ましくは、1100MPa以下である。0.2%耐力は、JIS Z2241:2011に準拠した方法で測定することができる。すなわち、長手方向の0.2%耐力および幅方向の0.2%耐力は、JIS Z2241:2011に準拠した方法で測定することができる。なお、ここで言う長手方向は、最終圧延方向である。当業者にとって、最終圧延方向の特定は容易であり、最終圧延方向は明らかである。
(1.3. 0.2% proof stress)
The smaller of the 0.2% proof stress in the longitudinal direction or the 0.2% proof stress in the width direction at 25 ° C. of the titanium alloy plate according to this embodiment is preferably 700 MPa or more. Hereinafter, the smaller of the 0.2% proof stress in the longitudinal direction or the 0.2% proof stress in the width direction is simply referred to as 0.2% proof stress. In the aircraft field, etc., a tensile strength close to the tensile strength at 25 ° C. of Ti-6Al-4V, which is a general-purpose α + β type titanium alloy, is often required. If the 0.2% proof stress at 25 ° C. of the titanium alloy plate is 700 MPa or more, it can be used in applications requiring high strength. The 0.2% proof stress at 25 ° C. of the titanium alloy plate is more preferably 730 MPa or more. On the other hand, if the strength is too high, the strength of the hot-rolled plate before cold rolling is also high, making it difficult to cold-roll the hot-rolled plate, and the number of cold rolling passes may increase, resulting in increased costs. Also, if the strength is too high, the notch sensitivity will be high and the plate may break. Therefore, the 0.2% proof stress of the titanium alloy plate at 25 ° C is preferably 1200 MPa or less. The 0.2% proof stress of the titanium alloy plate at 25 ° C is more preferably 1150 MPa or less. Furthermore, if the 0.2% proof stress of the titanium alloy plate at 25 ° C is 1000 MPa or less, the cracking during rolling is further suppressed, so the 0.2% proof stress of the titanium alloy plate at 25 ° C is even more preferably 1100 MPa or less. The 0.2% proof stress can be measured by a method conforming to JIS Z2241:2011. That is, the 0.2% proof stress in the longitudinal direction and the 0.2% proof stress in the transverse direction can be measured by a method conforming to JIS Z2241:2011. The longitudinal direction referred to here is the final rolling direction. For those skilled in the art, the final rolling direction is easy to identify and the final rolling direction is obvious.

(1.4. 異方性)
本実施形態に係るチタン合金板は、25℃における長手方向の0.2%耐力σLに対する25℃における幅方向の0.2%耐力σTの比である耐力比σT/σLが0.85以上1.18以下であることが好ましい。α+β型チタンは、上記のようにhcp相(α相)を有するため、hcpの方向により高い異方性を示す。上述したように、T-textureが形成されると異方性が大きくなることから、特に航空機分野では異方性をできるだけ小さくすることが望まれることがある。よって、耐力比σT/σLは、1.00に近いほど良いが、耐力比σT/σLが1.18以下であれば、より優れた成型性を得ることができる。耐力比σT/σLは、より好ましくは、1.16以下であり、より一層好ましくは、1.15以下であり、更に好ましくは、1.14以下である。長手方向および幅方向に冷間圧延を施す冷間クロス圧延であれば、耐力比σT/σLを0.85以上、1.10以下とすることができる。冷間クロス圧延で製造されたチタン合金板の耐力比σT/σLは、好ましくは、0.90以上、より好ましくは0.95以上である。また、冷間クロス圧延で製造されたチタン合金板の耐力比σT/σLは、好ましくは1.05以下である。長手方向への一方向の冷間圧延の場合、耐力比σT/σLが1.05未満とすることは困難であり、1.05以上とすることができる。なお、一方向の冷間圧延により耐力比σT/σLが1.18超のチタン合金板を製造可能であるため、σT/σLは、1.18超であってもよい。
(1.4. Anisotropy)
The titanium alloy plate according to the present embodiment preferably has a yield strength ratio σT/σL, which is the ratio of the 0.2% yield strength σT in the width direction at 25 ° C. to the 0.2% yield strength σL in the longitudinal direction at 25 ° C., of 0.85 or more and 1.18 or less. As described above, α+β-type titanium has a hcp phase (α phase), so it shows high anisotropy in the hcp direction. As described above, when T-texture is formed, anisotropy becomes large, so it is sometimes desired to make anisotropy as small as possible, especially in the aircraft field. Therefore, the yield strength ratio σT/σL is better as close to 1.00 as possible, but if the yield strength ratio σT/σL is 1.18 or less, better formability can be obtained. The yield strength ratio σT/σL is more preferably 1.16 or less, even more preferably 1.15 or less, and even more preferably 1.14 or less. In the case of cold cross rolling, which performs cold rolling in the longitudinal direction and the width direction, the yield strength ratio σT/σL can be 0.85 or more and 1.10 or less. The yield strength ratio σT/σL of the titanium alloy plate manufactured by cold cross rolling is preferably 0.90 or more, more preferably 0.95 or more. In addition, the yield strength ratio σT/σL of the titanium alloy plate manufactured by cold cross rolling is preferably 1.05 or less. In the case of unidirectional cold rolling in the longitudinal direction, it is difficult to make the yield strength ratio σT/σL less than 1.05, and it can be 1.05 or more. In addition, since it is possible to manufacture a titanium alloy plate with a yield strength ratio σT/σL of more than 1.18 by unidirectional cold rolling, σT/σL may be more than 1.18.

(1.5. 平均板厚)
本実施形態に係るチタン合金板の平均板厚は、2.5mm以下である。例えば、後述するチタン合金板の製造方法により、上記化学成分を含有するチタン素材を用いて、チタン合金板の平均板厚を2.5mm以下とすることができる。Al含有量が4.0%超6.6%以下のチタン素材は、変形抵抗が大きいため、一般の圧延機では薄板を製造する際に圧延機の許容荷重を超える場合がある。そのため、上記化学成分を含有し、板厚が2.5mm以下のチタン合金板を製造することが難しい。また、パック圧延を用いずに熱間圧延を行う場合、板厚が薄くなると温度が急激に低下することで変形抵抗が増大する。これにより、高強度材を熱間圧延する場合、圧延機の許容荷重を超えることがあり、平均板厚を2.5mm以下にすることが難しい。一方、本実施形態に係るチタン合金板の平均板厚の下限には特に制限はないものの、上記の強度を有するようなチタン合金では、現実的には平均板厚は0.1mm以上であることが多い。そのため、本実施形態に係るチタン合金板の平均板厚は、0.1mm以上であることが好ましい。本実施形態に係るチタン合金板の厚さは、好ましくは、2.0mm以下であり、より好ましくは、1.5mm以下である。また、本実施形態に係るチタン合金板の平均板厚は、より好ましくは、0.2mm以上である。
(1.5. Average plate thickness)
The average thickness of the titanium alloy plate according to the present embodiment is 2.5 mm or less. For example, the average thickness of the titanium alloy plate can be 2.5 mm or less by using a titanium material containing the above chemical components according to the manufacturing method of the titanium alloy plate described later. Since the titanium material having an Al content of more than 4.0% and not more than 6.6% has a large deformation resistance, the allowable load of the rolling machine may be exceeded when manufacturing a thin plate with a general rolling machine. Therefore, it is difficult to manufacture a titanium alloy plate containing the above chemical components and having a thickness of 2.5 mm or less. In addition, when hot rolling is performed without using pack rolling, the temperature drops rapidly as the plate thickness becomes thinner, and the deformation resistance increases. As a result, when hot rolling a high-strength material, the allowable load of the rolling machine may be exceeded, making it difficult to make the average thickness 2.5 mm or less. On the other hand, although there is no particular limit on the lower limit of the average thickness of the titanium alloy plate according to the present embodiment, in a titanium alloy having the above strength, the average thickness is often 0.1 mm or more in reality. Therefore, the average thickness of the titanium alloy plate according to the present embodiment is preferably 0.1 mm or more. The thickness of the titanium alloy plate according to this embodiment is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.5 mm or less. The average thickness of the titanium alloy plate according to this embodiment is more preferably 0.2 mm or more.

ここで、図5を参照して、平均板厚の測定方法を説明する。幅方向(TD)中央位置および幅方向の両端からそれぞれ板幅の1/4の距離の位置について、各位置の板厚をX線、マイクロメーターまたはノギスを用いて、長手方向に1m以上の間隔を空けて5か所以上測定し、測定した板厚の平均値を平均板厚とする。Here, the method for measuring the average plate thickness will be described with reference to Figure 5. The plate thickness at each position is measured at 5 or more positions at intervals of 1 m or more in the longitudinal direction using an X-ray, micrometer or caliper, including the center position in the width direction (TD) and positions at a distance of 1/4 of the plate width from each end in the width direction, and the average of the measured plate thicknesses is defined as the average plate thickness.

(1.6. 板厚寸法精度)
本実施形態に係るチタン合金板の板厚の寸法精度(以下では、板厚の寸法精度を、単に、板厚寸法精度と呼称することがある。)は、平均板厚に対して5.0%以下であることが好ましい。パック圧延では、複数積層され、鋼材で包まれたチタン材を熱間圧延して、チタン合金薄板を製造するが、温度分布によって複数積層されたチタン材の変形抵抗が大きく変化するため、均一な板厚の薄板を製造することが難しい。しかしながら、本実施形態に係るチタン合金板は、後述するように冷間圧延を経て製造されるため、板厚寸法精度に優れたチタン合金薄板となる。本実施形態に係るチタン合金板の寸法精度は、より好ましくは、平均板厚に対して4.0%以下であり、より一層好ましくは、平均板厚に対して2.0%以下である。
(1.6. Plate thickness dimensional accuracy)
The thickness dimensional accuracy of the titanium alloy plate according to this embodiment (hereinafter, the thickness dimensional accuracy may be simply referred to as thickness dimensional accuracy) is preferably 5.0% or less with respect to the average plate thickness. In pack rolling, a titanium alloy thin plate is manufactured by hot rolling a titanium material that is laminated in multiple layers and wrapped in steel material, but since the deformation resistance of the laminated titanium material varies greatly depending on the temperature distribution, it is difficult to manufacture a thin plate with a uniform thickness. However, since the titanium alloy plate according to this embodiment is manufactured through cold rolling as described later, it is a titanium alloy thin plate with excellent thickness dimensional accuracy. The dimensional accuracy of the titanium alloy plate according to this embodiment is more preferably 4.0% or less with respect to the average plate thickness, and even more preferably 2.0% or less with respect to the average plate thickness.

板厚寸法精度は、以下の方法で測定する。幅方向(TD)中央位置および幅方向の両端からそれぞれ板幅の1/4の距離の位置について、各位置の板厚をX線、マイクロメーターまたはノギスを用いて、長手方向に1m以上の間隔を空けて5か所以上測定する。実際に測定された板厚dと、上記の平均板厚daveとを用い、下記式(101)により算出されたa’の最大値を板厚寸法精度aとする。
a’=(d-dave)/dave×100 …式(101)
The thickness dimensional accuracy is measured by the following method. The thickness of each position is measured at 5 or more positions at intervals of 1 m or more in the longitudinal direction, including the center position in the width direction (TD) and positions at a distance of 1/4 of the width from each end in the width direction, using X-rays, a micrometer, or a vernier caliper. Using the actually measured thickness d and the above average thickness dave, the maximum value of a' calculated by the following formula (101) is taken as the thickness dimensional accuracy a.
a'=(d-dave)/dave×100...Formula (101)

以上、本実施形態に係るチタン合金板を説明した。本実施形態に係るチタン合金板は、上記の化学成分及び金属組織を有するため、高い強度を有する。以上説明した本実施形態に係るチタン合金板は、いかなる方法によって製造されてもよいが、例えば以下に説明する本実施形態に係るチタン合金板の製造方法により製造することもできる。The above describes the titanium alloy plate according to this embodiment. The titanium alloy plate according to this embodiment has high strength because it has the above-mentioned chemical components and metal structure. The titanium alloy plate according to this embodiment described above may be manufactured by any method, but can also be manufactured, for example, by the manufacturing method of the titanium alloy plate according to this embodiment described below.

<2. チタン合金板の製造方法>
本実施形態に係るチタン合金板の製造方法は、チタン合金スラブを製造するスラブ製造工程と、チタン合金スラブを熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延工程後のチタン材を冷間圧延する冷間圧延工程と、必要に応じて、冷間圧延工程後のチタン材を調質圧延または引張矯正する調質圧延・引張矯正工程とを含む。以下、本実施形態に係るチタン合金板の製造方法の各工程について説明する。冷間圧延工程では、熱間圧延工程後のチタン材を長手方向にのみ一回以上の冷間圧延パスを行う一方向冷間圧延、または、上記チタン材を長手方向および幅方向に冷間圧延パスを行う冷間クロス圧延を行う。以下では、第1の製造方法として、冷間圧延工程において熱間圧延工程後のチタン材に一方向冷間圧延を行う場合を説明し、第2の製造方法として、熱間圧延工程後のチタン材に冷間クロス圧延を行う場合を説明する。
<2. Manufacturing method of titanium alloy plate>
The manufacturing method of the titanium alloy plate according to the present embodiment includes a slab manufacturing process for manufacturing a titanium alloy slab, a hot rolling process for hot rolling the titanium alloy slab, a cold rolling process for cold rolling the titanium material after the hot rolling process, and a temper rolling/tensile straightening process for temper rolling or tensile straightening the titanium material after the cold rolling process, as necessary. Each step of the manufacturing method of the titanium alloy plate according to the present embodiment will be described below. In the cold rolling process, one-way cold rolling is performed in which the titanium material after the hot rolling process is subjected to one or more cold rolling passes only in the longitudinal direction, or cold cross rolling is performed in which the titanium material is subjected to cold rolling passes in the longitudinal direction and the width direction. In the following, as the first manufacturing method, a case in which one-way cold rolling is performed on the titanium material after the hot rolling process in the cold rolling process will be described, and as the second manufacturing method, a case in which cold cross rolling is performed on the titanium material after the hot rolling process will be described.

[第1の製造方法]
(2.1. スラブ製造工程)
スラブ製造工程では、チタン合金スラブを製造する。チタン合金スラブの製造方法は、特段制限されず、例えば、以下の手順で製造することができる。まず、スポンジチタンから真空アーク溶解法や電子ビーム溶解法またはプラズマ溶解法等のハース溶解法等の各種溶解法によりインゴットを作製する。次に、得られたインゴットをα相高温域やα+β二相域、β相単相域の温度で熱間鍛造することにより、チタン合金スラブを得ることができる。なお、チタン合金スラブには、必要に応じて洗浄処理、切削等の前処理が施されていてもよい。また、ハース溶解法で熱延可能な矩形とした場合は、熱間鍛造等を行わず熱間圧延に供してもよい。製造されたチタン合金スラブは、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有する。
[First manufacturing method]
(2.1. Slab manufacturing process)
In the slab manufacturing process, a titanium alloy slab is manufactured. The manufacturing method of the titanium alloy slab is not particularly limited, and for example, it can be manufactured by the following procedure. First, an ingot is produced from sponge titanium by various melting methods such as a vacuum arc melting method, an electron beam melting method, or a hearth melting method such as a plasma melting method. Next, the obtained ingot is hot forged at a temperature in the α-phase high temperature region, the α + β two-phase region, or the β-phase single-phase region to obtain a titanium alloy slab. Note that the titanium alloy slab may be subjected to pretreatment such as cleaning treatment and cutting as necessary. In addition, when the titanium alloy slab is made into a rectangular shape that can be hot rolled by the hearth melting method, it may be subjected to hot rolling without hot forging or the like. The produced titanium alloy slab contains, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and not more than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and not more than 0.15%, Cr: 0% or more and not more than 0.25%, and Mn: 0% or more and not more than 0.25%.

(2.2. 熱間圧延工程)
熱間圧延工程では、チタン合金スラブを加熱した後、熱間圧延する。例えば、チタン合金スラブをβ変態点Tβ℃以上の温度範囲に加熱した後、合計の圧下率が80%以上となるように圧延すればよい。ただし、α+β相の温度域以下の温度から熱間圧延を開始すると、チタン合金スラブに割れが生じたり、割れなくても上述した金属組織が得られなかったりする。そのため、本工程では、β相の温度域から熱間圧延を開始する。また、熱間圧延直後の温度である仕上げ温度は、α+β相の温度域とし、チタン合金スラブの組成により異なるが、例えば、(Tβ-250)℃以上(Tβ-50)℃以下とするまた、圧下率が一回の熱間圧延で上記の圧下率となるように熱間圧延してもよいし、複数回の熱間圧延により、上記の圧下率となるように熱間圧延してもよい。本熱間圧延工程後のチタン材は、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有する。
(2.2. Hot rolling process)
In the hot rolling process, the titanium alloy slab is heated and then hot rolled. For example, the titanium alloy slab may be heated to a temperature range equal to or higher than the β transformation point T β ° C., and then rolled so that the total reduction is 80% or more. However, if hot rolling is started from a temperature range equal to or lower than the temperature range of the α + β phase, the titanium alloy slab may crack, or the above-mentioned metal structure may not be obtained even if the titanium alloy slab does not crack. Therefore, in this process, hot rolling is started from the temperature range of the β phase. In addition, the finishing temperature, which is the temperature immediately after hot rolling, is set to the temperature range of the α + β phase, and varies depending on the composition of the titanium alloy slab, but is, for example, (T β -250) ° C. or higher and (T β -50) ° C. or lower. In addition, hot rolling may be performed so that the reduction is the above reduction in one hot rolling, or hot rolling may be performed so that the above reduction is achieved by multiple hot rolling. The titanium material after this hot rolling process contains, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and not more than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and not more than 0.15%, Cr: 0% or more and not more than 0.25%, and Mn: 0% or more and not more than 0.25%.

なお、本明細書において、「β変態点」は、チタン合金をβ相単相域から冷却した際にα相が生成し始める境界温度を意味する。β変態点は、状態図から取得することができる。状態図は、例えばCALPHAD(Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry)法により取得することができる。具体的には、Thermo-Calc Sotware AB社の統合型熱力学計算システムであるThermo-Calcおよび所定のデータベース(TI3)を用いてCALPHAD法により、チタン合金の状態図を取得し、β変態点を算出することができる。In this specification, the term "β transformation point" refers to the boundary temperature at which the α phase begins to form when a titanium alloy is cooled from the β single-phase region. The β transformation point can be obtained from a phase diagram. The phase diagram can be obtained, for example, by the CALPHAD (Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry) method. Specifically, a phase diagram of a titanium alloy can be obtained and the β transformation point can be calculated by the CALPHAD method using Thermo-Calc, an integrated thermodynamic calculation system from Thermo-Calc Software AB, and a specified database (TI3).

熱間圧延工程では、公知の連続熱間圧延設備を使用してチタン合金スラブを連続的に熱間圧延することができる。連続熱間圧延設備を使用する場合、チタン合金スラブは、熱間圧延された後に巻取機で巻き取られ、チタン合金熱延コイルとなる。よって、熱間圧延工程後のチタン材は、板状のチタン材および板状のチタン材よりも長尺なコイル状のチタン材が含まれる。In the hot rolling process, the titanium alloy slab can be continuously hot rolled using known continuous hot rolling equipment. When continuous hot rolling equipment is used, the titanium alloy slab is hot rolled and then wound by a winder to become a titanium alloy hot rolled coil. Therefore, the titanium material after the hot rolling process includes plate-shaped titanium material and coil-shaped titanium material that is longer than the plate-shaped titanium material.

上記の熱間圧延工程後のチタン材は、必要に応じて、公知の方法による焼鈍、酸洗や切削による酸化物スケール等の除去、または洗浄処理等が施されてもよい。例えば、熱間圧延工程後のチタン材は、650℃以上800℃以下の温度で20分以上90分以下の時間、焼鈍される。これにより、熱間圧延板の未再結晶粒を微細な再結晶粒として析出させることができ、最終的に得られるチタン合金板の金属組織中の結晶をより均一かつ微粒にすることができる。なお、焼鈍は、大気雰囲気、不活性雰囲気または真空雰囲気のいずれで行ってもよい。The titanium material after the hot rolling process may be annealed by a known method, pickled or cut to remove oxide scale, or cleaned, if necessary. For example, the titanium material after the hot rolling process is annealed at a temperature of 650°C to 800°C for 20 minutes to 90 minutes. This allows the unrecrystallized grains of the hot rolled plate to precipitate as fine recrystallized grains, making the crystals in the metal structure of the finally obtained titanium alloy plate more uniform and fine. The annealing may be performed in any of an air atmosphere, an inert atmosphere, and a vacuum atmosphere.

なお、上記のチタン合金板の製造方法においては、熱間圧延工程後のチタン材が本開示に係るチタン素材に対応する。 In addition, in the above-mentioned manufacturing method of titanium alloy plate, the titanium material after the hot rolling process corresponds to the titanium material disclosed herein.

(2.3. 冷間圧延工程)
本工程では、熱間圧延工程後のチタン材に対して、その長手方向に一回以上の冷間圧延パスを実施する。冷間圧延工程における冷間圧延パス一回当たりの圧延率は30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である。本冷間圧延工程により、hcpのc軸がNDに近づく。しかしながら、冷間圧延パス一回当たりの圧延率及び合計の圧延率が小さすぎる場合、結晶方位がほとんど変化せず、集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下にならない。この場合、チタン合金板の異方性が改善されない。また、上述したバンド組織は熱間圧延により形成されるが、熱間圧延後の冷間圧延における冷間圧延パス1回あたりの冷延率及び合計の冷延率が小さいと、バンド組織が破壊されずにチタン材に残存する。よって、冷間圧延工程における冷間圧延パス一回当たりの圧延率は30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である。合計の圧延率は、好ましくは、70%以上である。
(2.3. Cold rolling process)
In this process, the titanium material after the hot rolling process is subjected to one or more cold rolling passes in its longitudinal direction. The rolling rate per cold rolling pass in the cold rolling process is more than 30%, and the total rolling rate is 60% or more. This cold rolling process makes the c-axis of hcp approach ND. However, if the rolling rate per cold rolling pass and the total rolling rate are too small, the crystal orientation hardly changes, and the angle between the direction showing the peak of the concentration and the plate thickness direction does not become 65° or less. In this case, the anisotropy of the titanium alloy plate is not improved. In addition, although the above-mentioned band structure is formed by hot rolling, if the cold rolling rate per cold rolling pass and the total cold rolling rate in the cold rolling after hot rolling are small, the band structure remains in the titanium material without being destroyed. Therefore, the rolling ratio per cold rolling pass in the cold rolling step is more than 30%, and the total rolling ratio is 60% or more. The total rolling ratio is preferably 70% or more.

なお、ここで言う一回の冷間圧延パスとは、連続的に実施される冷間圧延を言う。冷間圧延パスは、具体的には、熱間圧延工程後からチタン材が最終製品厚となるまで、または熱間圧延工程後に後述する調質圧延工程を実施する場合は、熱間圧延工程後から調質圧延工程前までの冷間圧延を言う。ただし、冷間圧延工程において中間焼鈍処理を実施する場合は、熱間圧延工程後中間焼鈍処理までの冷間圧延、中間焼鈍処理からチタン材が最終製品厚となるまで、または調質圧延工程前までの冷間圧延、をそれぞれ冷間圧延パスと言う。また、中間焼鈍処理を複数回実施する場合は、先の中間焼鈍処理から後の中間焼鈍処理までの冷間圧延も冷間圧延パスと言う。なお、冷間圧延機それぞれによる圧延率は、一回当たりの圧延率が30%超であればどのような割合で行ってもよい。 Note that one cold rolling pass here refers to cold rolling that is performed continuously. Specifically, the cold rolling pass refers to cold rolling from after the hot rolling process until the titanium material reaches the final product thickness, or from after the hot rolling process until before the temper rolling process, if the temper rolling process described below is performed after the hot rolling process. However, if intermediate annealing is performed in the cold rolling process, the cold rolling from the hot rolling process until the intermediate annealing process, and the cold rolling from the intermediate annealing process until the titanium material reaches the final product thickness, or before the temper rolling process, are each called a cold rolling pass. In addition, if intermediate annealing is performed multiple times, the cold rolling from the previous intermediate annealing process to the subsequent intermediate annealing process is also called a cold rolling pass. Note that the rolling rate by each cold rolling mill may be any rate as long as the rolling rate per run is more than 30%.

本冷間圧延工程では、長尺の熱延板またはより圧延方向に長尺の熱延コイルであるチタン材を圧延することで、製造コストを低減することが可能となる。 In this cold rolling process, manufacturing costs can be reduced by rolling titanium material into long hot-rolled sheets or long hot-rolled coils in the rolling direction.

冷間圧延温度は、500℃以下であることが好ましい。冷間圧延温度が500℃以下であれば、高い寸法精度を得ることが可能であり、かつ、冷間圧延時に結晶粒が微細化され超塑性特性が発現し易くなる。冷間圧延温度は、より好ましくは、400℃以下である。冷間圧延温度の下限は特段制限されず、冷間圧延温度は、例えば、室温以上とすることができる。ここでの室温は0℃以上を意図する。The cold rolling temperature is preferably 500°C or less. If the cold rolling temperature is 500°C or less, high dimensional accuracy can be obtained, and the crystal grains are refined during cold rolling, making it easier for superplastic properties to be expressed. The cold rolling temperature is more preferably 400°C or less. There is no particular lower limit for the cold rolling temperature, and the cold rolling temperature can be, for example, room temperature or higher. Here, room temperature is intended to be 0°C or higher.

[中間焼鈍工程]
冷間圧延工程では、複数の冷間圧延パスを行う場合は、複数の冷間圧延パスの間にチタン材を焼鈍する中間焼鈍工程を有することが好ましい。中間焼鈍工程では、焼鈍温度Tが600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、焼鈍温度T(℃)と、焼鈍温度Tにおける保持時間t(秒)とが、下記式(102)を満足するように、冷間圧延工程の中間材を焼鈍することが好ましい。なお、下記式(102)の(T+273.15)×(Log10(t)+20)は、ラーソンミラーパラメータである。
22000≦(T+273.15)×(Log10(t)+20)≦27000 …式(102)
ここで、Tβは、β変態点(℃)である。
[Intermediate annealing process]
In the cold rolling process, when a plurality of cold rolling passes are performed, it is preferable to have an intermediate annealing step in which the titanium material is annealed between the plurality of cold rolling passes. In the intermediate annealing step, it is preferable to anneal the intermediate material in the cold rolling process so that the annealing temperature T is 600° C. or higher (T β -50)° C. or lower, and the annealing temperature T (° C.) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature T satisfy the following formula (102). In the following formula (102), (T+273.15)×(Log 10 (t)+20) is the Larson-Miller parameter.
22000≦(T+273.15)×(Log 10 (t)+20)≦27000…Equation (102)
Here, is the β transformation point (°C).

[最終焼鈍工程]
最終焼鈍工程は、最後の冷間圧延パスの後のチタン材に焼鈍処理を施す工程である。最終焼鈍工程における焼鈍条件は特段制限されないが、チタン合金板の成型性を向上させるため、焼鈍温度Tが600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、焼鈍温度T(℃)と、焼鈍温度Tにおける保持時間t(秒)とが、上記式(102)を満足することが好ましい。
[Final annealing process]
The final annealing process is a process of annealing the titanium material after the last cold rolling pass. The annealing conditions in the final annealing process are not particularly limited, but in order to improve the formability of the titanium alloy plate, it is preferable that the annealing temperature T is 600°C or higher and (T β -50)°C or lower, and the annealing temperature T (°C) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature T satisfy the above formula (102).

上記の条件で中間焼鈍工程および最終焼鈍工程を実施することで、未結晶粒が再結晶してα相のc軸がND方向に近づく。これにより、チタン合金板の異方性を低減することが可能となる。また、再結晶により、ミクロ組織における過剰量のバンド組織が消滅する。一方で、焼鈍温度がβ変態点Tβ以上であると、β相からα相への相変態が生じ、これにより生じたα相は針状組織となる。また、焼鈍温度がβ変態点直下であっても、等軸組織と針状組織が混在したバイモーダル組織となる。針状組織およびバイモーダル組織は、冷間圧延したときの内部割れや耳割れの原因となることがある。さらに、針状組織またはバイモーダル組織は、粗大粒となることが多く、超塑性特性が発現し難くなる。中間焼鈍工程および最終焼鈍工程において、焼鈍温度Tが600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、焼鈍温度Tと焼鈍時間tとが上記式(102)を満足するように焼鈍温度Tと焼鈍時間tとを決定することで、再結晶により、α相のc軸がND方向に近づいてチタン合金板の異方性をより一層低減し、かつ、ミクロ組織におけるバンド組織をより一層低減することが可能となる。さらに、中間焼鈍工程および最終焼鈍工程において、焼鈍温度Tが600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、焼鈍温度Tと焼鈍時間tとが上記式(102)を満足するように焼鈍温度Tと焼鈍時間tとを決定することで、微細な等軸組織が増加し、冷間圧延時の内部割れや耳割れが抑制され、また、超塑性特性が発現し易くなる。 By carrying out the intermediate annealing step and the final annealing step under the above conditions, the uncrystallized grains are recrystallized and the c-axis of the α phase approaches the ND direction. This makes it possible to reduce the anisotropy of the titanium alloy sheet. In addition, the recrystallization causes an excess amount of band structure in the microstructure to disappear. On the other hand, if the annealing temperature is equal to or higher than the β transformation point T β , a phase transformation from the β phase to the α phase occurs, and the α phase thus produced becomes an acicular structure. In addition, even if the annealing temperature is just below the β transformation point, a bimodal structure in which an equiaxed structure and an acicular structure are mixed is formed. The acicular structure and the bimodal structure may cause internal cracks and edge cracks during cold rolling. Furthermore, the acicular structure or the bimodal structure often becomes a coarse grain, making it difficult to exhibit superplastic properties. In the intermediate annealing step and the final annealing step, the annealing temperature T is 600°C or more and (T β -50)°C or less, and the annealing temperature T and the annealing time t are determined so that they satisfy the above formula (102), so that the c-axis of the α phase approaches the ND direction by recrystallization, and the anisotropy of the titanium alloy sheet is further reduced, and the band structure in the microstructure can be further reduced. Furthermore, in the intermediate annealing step and the final annealing step, the annealing temperature T is 600°C or more and (T β -50)°C or less, and the annealing temperature T and the annealing time t are determined so that they satisfy the above formula (102), so that the fine equiaxed structure is increased, internal cracks and edge cracks during cold rolling are suppressed, and superplastic properties are easily developed.

(2.4. 調質圧延・引張矯正工程)
上記冷間圧延工程を経てチタン合金板が製造されるが、冷間圧延工程後のチタン合金板は、必要に応じて、機械的特性を調整するための調質圧延または形状を矯正するための引張矯正が施されることが好ましい。調質圧延における圧下率は10%以下が好ましく、引張矯正における伸び率は5%以下であることが好ましい。なお、調質圧延および引張矯正は、必要がない場合は実施しなくてもよい。
(2.4. Temper rolling and tensile straightening process)
The titanium alloy plate is manufactured through the above-mentioned cold rolling process, and the titanium alloy plate after the cold rolling process is preferably subjected to temper rolling to adjust mechanical properties or tensile straightening to straighten the shape, as necessary. The rolling reduction in temper rolling is preferably 10% or less, and the elongation in tensile straightening is preferably 5% or less. Note that temper rolling and tensile straightening do not have to be performed if they are not necessary.

第1の製造方法によれば、上記のチタン合金板の素材を用いて製造された熱間圧延板を長手方向に一回以上冷間圧延する冷間圧延工程において、冷間圧延における一回当たりの圧延率が30%超、かつ、合計の圧延率が60%以上であることで、板厚方向からの(0001)極点図において、EBSD法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であるチタン合金板が得られる。また、第1の製造方法によれば、チタン合金板の平均板厚を2.5mm以下とし、かつ、板厚の寸法精度を平均板厚に対して5.0%以下とすることができる。According to the first manufacturing method, in the cold rolling process in which the hot-rolled plate manufactured using the above titanium alloy plate material is cold-rolled once or more in the longitudinal direction, the rolling reduction rate per cold rolling is more than 30% and the total rolling reduction rate is 60% or more, so that a titanium alloy plate is obtained in which, in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the angle between the direction showing the peak of the accumulation calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half-width is 5° is 65° or less in the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the EBSD method. In addition, according to the first manufacturing method, the average plate thickness of the titanium alloy plate can be set to 2.5 mm or less, and the dimensional accuracy of the plate thickness can be set to 5.0% or less with respect to the average plate thickness.

また、第1の製造方法によれば、チタン合金板の金属組織は、アスペクト比が3.0以下である等軸組織と、アスペクト比が3.0超であり長手方向に伸長したバンド組織と、からなるミクロ組織を有し、等軸組織の平均結晶粒径が0.1μm以上20.0μm以下であり、ミクロ組織の面積に対する前記バンド組織の面積率が10.0%以下となる。これにより、チタン合金板は、より一層異方性が低減される。
また、第1の製造方法によれば、長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が1.05以上1.18以下とすることができる。
In addition, according to the first manufacturing method, the metal structure of the titanium alloy plate has a microstructure consisting of an equiaxed structure with an aspect ratio of 3.0 or less and a band structure with an aspect ratio of more than 3.0 and extending in the longitudinal direction, the average crystal grain size of the equiaxed structure is 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure to the area of the microstructure is 10.0% or less. This further reduces the anisotropy of the titanium alloy plate.
Furthermore, according to the first manufacturing method, the ratio of the 0.2% proof stress in the width direction to the 0.2% proof stress in the longitudinal direction can be set to 1.05 or more and 1.18 or less.

また、第1の製造方法によれば、冷間圧延により、結晶粒が微細化して超塑性特性が発現し易くなり、チタン合金板は、薄板成型における加工性にすぐれたものとなる。In addition, according to the first manufacturing method, cold rolling refines the crystal grains, making it easier to develop superplastic properties, and the titanium alloy plate has excellent workability in thin plate forming.

本実施形態に係るチタン合金板の製造方法によれば、一方向の冷間圧延工程を含むため、長尺なチタン合金板、チタン合金コイルを製造することが可能である。よって、上記の製造方法は、チタン合金コイルの製造方法とも言える。したがって、上記の製造方法によって製造されたチタン合金コイルが、本開示のチタン合金板と同様の特徴を有することは言うまでもない。具体的には、本開示のチタン合金コイルは、質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなり、α相の面積率が80%以上であり、円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超であり、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であり、平均板厚が2.5mm以下である。According to the manufacturing method of the titanium alloy plate according to the present embodiment, since it includes a unidirectional cold rolling process, it is possible to manufacture a long titanium alloy plate and a titanium alloy coil. Therefore, the above manufacturing method can also be said to be a manufacturing method of a titanium alloy coil. Therefore, it goes without saying that the titanium alloy coil manufactured by the above manufacturing method has the same characteristics as the titanium alloy plate of the present disclosure. Specifically, the titanium alloy coil of the present disclosure contains, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and not more than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and not more than 0.15%, Cr: 0% or more and not more than 0.25%, and Mn: 0% or more and not more than 0.25%, with the balance being Ti and and impurities, the area ratio of the α phase is 80% or more, the area ratio of the α phase having a circle equivalent diameter of 1 μm or more is more than 53%, in a (0001) pole figure from the plate thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° and the plate thickness direction is 65° or less, and the average plate thickness is 2.5 mm or less.

なお、チタン合金コイルを製造する場合、上記の「長手方向」は、チタン合金コイルの長手方向に対応し、「幅方向」は、チタン合金コイルの圧延面における長手方向に垂直な方向に対応する。
ここまで、第1の製造方法を説明した。
In addition, when manufacturing a titanium alloy coil, the above-mentioned "longitudinal direction" corresponds to the longitudinal direction of the titanium alloy coil, and the "width direction" corresponds to the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rolled surface of the titanium alloy coil.
So far, the first manufacturing method has been described.

[第2の製造方法]
次に第2の製造方法を説明する。第2の製造方法は、第1の製造方法と冷間圧延工程が異なり、他の工程は第1の製造方法と同様である。そのため、ここでは、冷間圧延工程について詳細に説明し、他の工程の説明は省略する。
[Second manufacturing method]
Next, the second manufacturing method will be described. The second manufacturing method is different from the first manufacturing method in the cold rolling step, but the other steps are the same as those of the first manufacturing method. Therefore, here, the cold rolling step will be described in detail, and the description of the other steps will be omitted.

第2の製造方法における冷間圧延工程は、熱間圧延工程後のチタン材に対して、長手方向および幅方向に冷間圧延パスを行う冷間クロス圧延工程である。The cold rolling process in the second manufacturing method is a cold cross rolling process in which cold rolling passes are performed in the longitudinal and width directions on the titanium material after the hot rolling process.

本工程における長手方向の圧延および幅方向の圧延のいずれもを含めた合計の圧延率は60%以上である。本工程における最終の圧延方向を長手方向とし、長手方向に対し直交した方向を幅方向とする。合計の圧延率が60%以上であれば、hcpのc軸がよりNDに配向するようになり、異方性が小さいチタン合金薄板を製造することが可能である。圧延率が大きいほどチタン合金薄板のα相のc軸が板厚方向に近くなりかつ集積度も大きくなるため、圧延率の上限は制限されない。The total rolling ratio, including both the longitudinal rolling and the widthwise rolling in this process, is 60% or more. The final rolling direction in this process is the longitudinal direction, and the direction perpendicular to the longitudinal direction is the width direction. If the total rolling ratio is 60% or more, the c-axis of the hcp is more oriented in the ND, making it possible to produce a titanium alloy thin plate with small anisotropy. The higher the rolling ratio, the closer the c-axis of the α-phase of the titanium alloy thin plate is to the plate thickness direction and the greater the degree of integration, so there is no upper limit to the rolling ratio.

クロス圧延比は、特段制限されず、例えば、0.05以上20.00以下である。ここで言うクロス圧延比は、板厚が4mmから目標の板厚になるまでに施した、幅方向の圧延率に対する長手方向の圧延率(長手方向圧延率/幅方向圧延率)を言う。このクロス圧延比が0.05以上20.00以下であれば、hcpのc軸がよりNDに配向するようになり、異方性が小さい薄板を製造することが可能である。また、過剰に生じたバンド組織を低減することが可能である。クロス圧延比は、より好ましくは、0.07以上15.00以下である。The cross rolling ratio is not particularly limited, and is, for example, 0.05 or more and 20.00 or less. The cross rolling ratio here refers to the longitudinal rolling ratio (longitudinal rolling ratio/width rolling ratio) applied from 4 mm to the target plate thickness to achieve the plate thickness. If the cross rolling ratio is 0.05 or more and 20.00 or less, the c-axis of the hcp is more oriented in the ND, making it possible to manufacture a thin plate with small anisotropy. In addition, it is possible to reduce the excessive band structure. The cross rolling ratio is more preferably 0.07 or more and 15.00 or less.

冷間圧延パス1回当たりの圧延率は、合計の圧延率が60%以上であれば、特段制限されない。なお、ここで言う1回の冷間圧延パスとは、熱間圧延板に対し連続的に実施される長手方向の冷間圧延または幅方向の冷間圧延を言う。したがって、本冷間クロス圧延工程において、熱間圧延板に長手方向の冷間圧延および幅方向の冷間圧延がそれぞれ複数回実施される場合は、その合計回数が冷間圧延パス数となる。例えば、熱間圧延板に1回の長手方向の冷間圧延および1回の幅方向の冷間圧延を施す場合、冷間圧延パス数は2回となる。第2の製造方法では、長手方向の圧延または幅方向の圧延を複数回実施してもよい。また、板厚が4mm以下であっても、再加熱等は行っても良い。また、長手方向への熱間圧延を1回または数回行うごとに幅方向への熱間圧延を行ってもよい。
また、幅方向への圧延はどのタイミングで行っても良い。
The rolling ratio per cold rolling pass is not particularly limited as long as the total rolling ratio is 60% or more. In addition, one cold rolling pass referred to here refers to cold rolling in the longitudinal direction or cold rolling in the width direction that is continuously performed on the hot rolled plate. Therefore, in this cold cross rolling process, when the hot rolled plate is subjected to cold rolling in the longitudinal direction and cold rolling in the width direction multiple times, the total number of times is the number of cold rolling passes. For example, when the hot rolled plate is subjected to one cold rolling in the longitudinal direction and one cold rolling in the width direction, the number of cold rolling passes is two. In the second manufacturing method, rolling in the longitudinal direction or rolling in the width direction may be performed multiple times. In addition, even if the plate thickness is 4 mm or less, reheating, etc. may be performed. In addition, hot rolling in the width direction may be performed every time hot rolling in the longitudinal direction is performed once or several times.
Furthermore, rolling in the width direction may be carried out at any time.

冷間圧延パス1回あたりの圧延率は、特段制限されず、例えば、5%以上とすることができる。冷間圧延パス1回あたりの圧延率は、好ましくは、10%以上、より好ましくは、20%以上である。また、冷間圧延パス1回あたりの圧延率は、80%以下であってもよいし、75%以下であってもよい。The rolling ratio per cold rolling pass is not particularly limited and can be, for example, 5% or more. The rolling ratio per cold rolling pass is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. The rolling ratio per cold rolling pass may be 80% or less, or 75% or less.

冷間クロス圧延工程における圧延温度は、500℃以下であることが好ましい。圧延温度が500℃以下であれば、高い寸法精度を得ることが可能であり、かつ、圧延時に結晶粒が微細化される。圧延温度は、より好ましくは、400℃以下である。冷間圧延温度の下限は特段制限されず、冷間圧延温度は、例えば、室温以上とすることができる。ここでの室温は0℃以上を意図する。The rolling temperature in the cold cross rolling process is preferably 500°C or less. If the rolling temperature is 500°C or less, high dimensional accuracy can be obtained, and the crystal grains are refined during rolling. The rolling temperature is more preferably 400°C or less. There is no particular lower limit for the cold rolling temperature, and the cold rolling temperature can be, for example, room temperature or higher. Here, room temperature is intended to be 0°C or higher.

第2の製造方法によれば、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が35°以下であり、長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が0.85以上1.10以下であるチタン合金板が得られる。長手方向の圧延パスおよび幅方向の圧延パスを複数回行うことで、長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比を1.00に近づけることが可能である。According to the second manufacturing method, a titanium alloy plate is obtained in which, in the (0001) pole figure from the plate thickness direction, the angle between the direction showing the peak of the accumulation calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half-width is 5° and the plate thickness direction is 35° or less, and the ratio of the 0.2% yield strength in the width direction to the 0.2% yield strength in the longitudinal direction is 0.85 to 1.10. By performing multiple rolling passes in the longitudinal direction and multiple rolling passes in the width direction, it is possible to make the ratio of the 0.2% yield strength in the width direction to the 0.2% yield strength in the longitudinal direction close to 1.00.

また、チタン素材がV等のβ相安定化元素を多く含有する場合、β域またはβ相割合の高いα+β高温域の温度で、一方向に高速で熱間圧延すると、T-textureが形成しやすく、チタン合金薄板の異方性が大きくなりやすい。しかしながら、第2の製造方法によれば、冷間クロス圧延を実施するため、チタン素材がV等のβ相安定化元素を含む場合においてもT-textureの形成が抑制される。その結果、異方性が小さいチタン合金板を製造することが可能である。Furthermore, when the titanium material contains a large amount of a β-phase stabilizing element such as V, hot rolling in one direction at high speed at a temperature in the β region or in the α+β high temperature region where the β phase ratio is high is likely to form a T-texture, and the anisotropy of the titanium alloy thin plate is likely to increase. However, according to the second manufacturing method, cold cross rolling is performed, so the formation of T-texture is suppressed even when the titanium material contains a β-phase stabilizing element such as V. As a result, it is possible to manufacture a titanium alloy plate with small anisotropy.

また、第2の製造方法によれば、チタン合金板の金属組織は、アスペクト比が3.0以下である等軸組織と、アスペクト比が3.0超であり長手方向に伸長したバンド組織と、からなるミクロ組織を有し、等軸組織の平均結晶粒径が0.1μm以上20.0μm以下であり、ミクロ組織の面積に対する前記バンド組織の面積率が10.0%以下となる。これにより、チタン合金板は、より一層異方性が低減される。 According to the second manufacturing method, the metal structure of the titanium alloy plate has a microstructure consisting of an equiaxed structure with an aspect ratio of 3.0 or less and a band structure with an aspect ratio of more than 3.0 and elongated in the longitudinal direction, the average crystal grain size of the equiaxed structure is 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure to the area of the microstructure is 10.0% or less. This further reduces the anisotropy of the titanium alloy plate.

以下に、実施例を示しながら、本開示の実施形態について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本開示のあくまでも一例であって、本開示が、下記の例に限定されるものではない。 Below, the embodiment of the present disclosure will be specifically explained while showing examples. Note that the examples shown below are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the examples below.

(実施例1)
1. チタン合金板の製造
まず、真空アーク溶解(VAR:Vacuum Arc Remelting)、電子ビーム溶解(EBR:Electron Beam Remelting)、またはプラズマ溶解(PAM:Prasma Arc Melting)のいずれかにて表1に示す化学成分を有するチタン合金板の素材となるチタン合金インゴットを製造した後、分塊圧延または鍛造により厚さ150mm×幅800mm×長さ5000mmのチタン合金スラブを製造した。その後、これらのチタン合金スラブに対して熱間圧延、熱延板焼鈍、ショットブラストおよび酸洗を施して厚さ4mmの熱延板とした。熱間圧延は、チタン合金スラブの温度がβ変態点Tβ以上となるように、1050~1100℃に加熱し、その温度から熱間圧延を開始し、仕上げ温度がβ変態点Tβ以下となるように、800~950℃とした。なお、表1に記載の元素以外は、Tiおよび不純物である。
Example 1
1. Manufacturing of titanium alloy plate First, a titanium alloy ingot, which is a raw material of titanium alloy plate having the chemical composition shown in Table 1, was manufactured by either vacuum arc remelting (VAR), electron beam remelting (EBR), or plasma arc melting (PAM), and then a titanium alloy slab having a thickness of 150 mm, a width of 800 mm, and a length of 5000 mm was manufactured by blooming or forging. Then, these titanium alloy slabs were subjected to hot rolling, hot rolled sheet annealing, shot blasting, and pickling to obtain a hot rolled sheet having a thickness of 4 mm. In the hot rolling, the titanium alloy slab was heated to 1050 to 1100°C so that the temperature was equal to or higher than the β transformation point , and the hot rolling was started from that temperature, and the finishing temperature was set to 800 to 950°C so that the temperature was equal to or lower than the β transformation point Tβ. The elements other than those listed in Table 1 were Ti and impurities.

熱延板の化学成分について、Al、Fe、Si、Ni、Cr、Mn、VをICP発光分光分析により測定した。OおよびNについては、酸素・窒素同時分析装置を用い、不活性ガス溶融、熱伝導度・赤外線吸収法により測定した。Cについては、炭素硫黄同時分析装置を用い、赤外線吸収法により測定した。製造された熱延板それぞれの化学成分は、表1に示したチタン合金スラブの化学成分と等しいものであった。また、表1に示したチタン素材A~Pについて、Thermo-Calc Sotware AB社の統合型熱力学計算システムであるThermo-Calcおよび所定のデータベース(TI3)を用いてCALPHAD法により、チタン合金の状態図を取得し、β変態点Tβを算出した。 The chemical components of the hot-rolled sheets were measured for Al, Fe, Si, Ni, Cr, Mn, and V by ICP emission spectrometry. O and N were measured by inert gas fusion, thermal conductivity, and infrared absorption using an oxygen and nitrogen simultaneous analyzer. C was measured by infrared absorption using a carbon and sulfur simultaneous analyzer. The chemical components of each of the hot-rolled sheets produced were equal to the chemical components of the titanium alloy slabs shown in Table 1. In addition, for the titanium materials A to P shown in Table 1, a titanium alloy phase diagram was obtained by the CALPHAD method using Thermo-Calc, an integrated thermodynamic calculation system from Thermo-Calc Software AB, and a specified database (TI3), and the β transformation point T β was calculated.

Figure 0007633542000001
Figure 0007633542000001

次に、得られた熱延板について表2に示す条件で冷間圧延工程を行った。表2の発明例1~18、30、および比較例3は、冷間圧延パス一回当たりの圧延率を35~60%とする冷間圧延と、表2に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が70~94%となるまで冷間圧延した例である。発明例19は、冷間圧延パス一回当たりの圧延率を35%とする冷間圧延と表2に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が60%となるまで冷間圧延した例である。発明例20は、冷間圧延温度を300℃として冷間圧延した例である。発明例21は、冷間圧延パス一回当たりの圧延率を40%とする冷間圧延と表2に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が78%となるまで冷間圧延した例である。発明例21における中間焼鈍工程は、上記式(102)を満たさない例である。発明例22および23は、中間焼鈍を行わずに圧延率をそれぞれ75%および60%とする冷間圧延を施した例である。発明例24~26は、一回目の冷間圧延パスの圧延率を75%として冷間圧延した後、表2に示す条件で中間焼鈍を施し、次に二回目の冷間圧延パスの圧延率を50%として冷間圧延して合計の圧延率を88%とした例である。発明例27~29は、一回目の冷間圧延パスの圧延率を50%として冷間圧延した後、表2に示す条件で一回目の中間焼鈍を施し、二回目の冷間圧延パスの圧延率を50%として冷間圧延を施し、二回目の冷間圧延パスの後に表2に示す条件で二回目の中間焼鈍を施し、三回目の冷間圧延パスの圧延率を60%として冷間圧延を実施して合計の圧延率を90%とした例である。参考例は、冷間圧延工程を実施しなかった熱延板である。比較例1は、一回当たりの圧延率が20%であり、合計の圧延率が59%の例である。比較例2は、合計の圧延率が50%の例である。Al含有量が高いチタン素材Oを用いた比較例4では、熱延後、冷延時に表面割れおよび重度な耳割れが発生した。そのため、比較例4では、中間焼鈍および最終焼鈍は行わなかった。なお、表2中、「Tβ」は、β変態点であり、「ラーソンミラーパラメータ」は、(T+273.15)×(Log10(t)+20)の値である。また、表2中「パターンA」は、一回目の冷間圧延パスの圧延率を75%とし、二回目の冷間圧延パスの圧延率を50%として冷間圧延した冷間圧延パターンであることを示す。表2中「パターンB」は、一回目の冷間圧延パスの圧延率を50%とし、二回目の冷間圧延パスの圧延率を50%とし、三回目の冷間圧延パスの圧延率を60%として冷間圧延した冷間圧延パターンであることを示す。 Next, the obtained hot-rolled sheet was subjected to a cold rolling process under the conditions shown in Table 2. Inventive Examples 1 to 18, 30, and Comparative Example 3 in Table 2 are examples in which cold rolling with a rolling ratio of 35 to 60% per cold rolling pass and intermediate annealing under the conditions shown in Table 2 were repeated until the total rolling ratio was 70 to 94%. Inventive Example 19 is an example in which cold rolling with a rolling ratio of 35% per cold rolling pass and intermediate annealing under the conditions shown in Table 2 were repeated until the total rolling ratio was 60%. Inventive Example 20 is an example in which cold rolling was performed at a cold rolling temperature of 300°C. Inventive Example 21 is an example in which cold rolling with a rolling ratio of 40% per cold rolling pass and intermediate annealing under the conditions shown in Table 2 were repeated until the total rolling ratio was 78%. The intermediate annealing step in Example 21 is an example that does not satisfy the above formula (102). Examples 22 and 23 are examples in which cold rolling was performed with a rolling reduction of 75% and 60%, respectively, without intermediate annealing. Examples 24 to 26 are examples in which cold rolling was performed with a first cold rolling pass with a rolling reduction of 75%, followed by intermediate annealing under the conditions shown in Table 2, and then cold rolling with a second cold rolling pass with a rolling reduction of 50%, resulting in a total rolling reduction of 88%. Inventive Examples 27 to 29, the first cold rolling pass was cold rolled at a rolling ratio of 50%, followed by a first intermediate annealing under the conditions shown in Table 2, a second cold rolling pass was cold rolled at a rolling ratio of 50%, a second intermediate annealing was performed under the conditions shown in Table 2 after the second cold rolling pass, and a third cold rolling pass was cold rolled at a rolling ratio of 60% to achieve a total rolling ratio of 90%. The reference example is a hot-rolled sheet that was not subjected to a cold rolling process. Comparative Example 1 is an example in which the rolling ratio per pass is 20% and the total rolling ratio is 59%. Comparative Example 2 is an example in which the total rolling ratio is 50%. In Comparative Example 4, which used titanium material O with a high Al content, surface cracks and severe edge cracks occurred during cold rolling after hot rolling. Therefore, in Comparative Example 4, intermediate annealing and final annealing were not performed. In Table 2, "T β " is the β transformation point, and "Larson-Miller parameter" is a value of (T + 273.15) × (Log 10 (t) + 20). In Table 2, "Pattern A" indicates a cold rolling pattern in which the reduction ratio of the first cold rolling pass is 75% and the reduction ratio of the second cold rolling pass is 50%. In Table 2, "Pattern B" indicates a cold rolling pattern in which the reduction ratio of the first cold rolling pass is 50%, the reduction ratio of the second cold rolling pass is 50%, and the reduction ratio of the third cold rolling pass is 60%.

Figure 0007633542000002
Figure 0007633542000002

2. 評価
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板について、以下の項目の評価を行った。
2. Evaluation The titanium alloy plates according to the invention examples, reference examples and comparative examples were evaluated for the following items.

2.1. 化学成分
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板の化学成分を、熱延板の化学成分の測定方法と同様の方法で測定した。
2.1 Chemical Composition The chemical compositions of the titanium alloy sheets according to the invention examples, reference examples, and comparative examples were measured in the same manner as the method for measuring the chemical compositions of the hot-rolled sheets.

2.2. 集積度ピーク位置
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板の試料の観察表面を化学研磨し、電子線後方散乱回折法を用いて結晶方位解析することにより、(0001)極点図を得た。具体的には、各試料の幅方向(TD)中央位置で、L断面を化学研磨し、その断面において、(全板厚)×2mmの領域を1~2μmの間隔で2~10視野程度を対象に、EBSD法による結晶方位解析を行い、(0001)極点図を作図した。(0001)極点図における特定の方位の集積度ピーク位置は、そのデータをTSLソリューションズ製のOIM Analysisソフトウェアを用いて球面調和関数法を用いた逆極点図のTexture解析(展開指数=16、ガウス半値幅=5°)により算出した。
2.2. Accumulation Peak Position The observed surface of the titanium alloy plate samples according to each of the invention examples, reference examples, and comparative examples was chemically polished, and the crystal orientation was analyzed using electron backscatter diffraction to obtain a (0001) pole figure. Specifically, the L cross section was chemically polished at the center position in the width direction (TD) of each sample, and the crystal orientation analysis was performed by EBSD method on the cross section for about 2 to 10 fields of view at intervals of 1 to 2 μm in an area of (total plate thickness) × 2 mm, and a (0001) pole figure was drawn. The accumulation peak position of a specific orientation in the (0001) pole figure was calculated by texture analysis of the inverse pole figure using the spherical harmonic function method (expansion index = 16, Gaussian half-width = 5°) using the data from TSL Solutions' OIM Analysis software.

2.3. α相の面積率および円相当径が1μm以上であるα相の面積率
α相の面積率および円相当径が1μm以上であるα相の面積率は、以下の方法で測定した。チタン合金板を幅方向(TD)中央位置で、幅方向に垂直に切断した断面を化学研磨し、その断面の(全板厚)×200μmの領域を、ステップ1~5μmで2~5視野程度を対象に、EBSD法による結晶方位解析を行った。上記領域の面積に対するα相が占める面積率をα相の面積率とした。また、上記視野で観察されたα相の円相当径(面積A=π×(粒径D/2))を算出し、上記領域の面積に対する、円相当径が1μm以上であるα相の合計の面積を円相当径が1μm以上であるα相の面積率とした。円相当径が1μm以上であるα相の結晶粒には、後述するバンド組織を含むものとした。
2.3. Area ratio of α phase and area ratio of α phase with circle equivalent diameter of 1 μm or more The area ratio of α phase and area ratio of α phase with circle equivalent diameter of 1 μm or more were measured by the following method. The cross section of the titanium alloy plate cut perpendicular to the width direction (TD) at the center position in the width direction (TD) was chemically polished, and the crystal orientation analysis was performed by the EBSD method on the area of (total plate thickness) × 200 μm of the cross section, for about 2 to 5 fields of view in steps of 1 to 5 μm. The area ratio of the α phase to the area of the above area was defined as the area ratio of the α phase. In addition, the circle equivalent diameter (area A = π × (grain diameter D / 2) 2 ) of the α phase observed in the above field of view was calculated, and the total area of the α phase with circle equivalent diameter of 1 μm or more to the area of the above area was defined as the area ratio of the α phase with circle equivalent diameter of 1 μm or more. The crystal grains of the α phase with circle equivalent diameter of 1 μm or more were assumed to include a band structure described later.

2.4. アスペクト比およびバンド組織面積率
チタン合金板の試料を幅方向(TD)中央位置で、幅方向に垂直に切断した断面を化学研磨し、その断面の(全板厚)×200μmの領域を、ステップ1~5μmで2~5視野程度を対象に、EBSD法による結晶方位解析を行った。このEBSDの結晶方位解析結果から、結晶粒のそれぞれについてアスペクト比を算出した。バンド組織面積率として、アスペクトが3.0超の結晶粒の面積率を算出した。
2.4. Aspect ratio and band structure area ratio A cross section of a titanium alloy plate sample cut perpendicular to the width direction (TD) at the center position in the width direction (TD) was chemically polished, and a crystal orientation analysis was performed by EBSD method on an area of (total plate thickness) x 200 μm of the cross section, with steps of 1 to 5 μm and about 2 to 5 fields of view. From the results of this EBSD crystal orientation analysis, the aspect ratio of each crystal grain was calculated. The area ratio of crystal grains with an aspect of more than 3.0 was calculated as the band structure area ratio.

2.5. 等軸組織の平均結晶粒径
等軸組織の平均結晶粒径は、等軸組織についてEBSDにより測定した結晶粒面積から円相当粒径(面積A=π×(粒径D/2)2)を求め、この個数基準の平均値を等軸組織の平均結晶粒径とした。
2.5. Average grain size of equiaxed structure The average grain size of the equiaxed structure was determined by calculating the circle equivalent grain size (area A = π × (grain size D / 2)2) from the grain area measured by EBSD for the equiaxed structure, and the number-based average value was defined as the average grain size of the equiaxed structure.

2.6. 0.2%耐力
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板の25℃における0.2%耐力については、JIS Z 2241:2011に準拠して測定した。
2.6. 0.2% Yield Strength The 0.2% yield strength at 25°C of the titanium alloy plates according to each of the invention examples, reference examples and comparative examples was measured in accordance with JIS Z 2241:2011.

2.7. 平均板厚dave
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板の平均板厚daveを以下の方法で測定した。製造された各チタン合金板の幅方向中央位置および幅方向の両端からそれぞれ板幅の1/4の距離の位置について、各位置の板厚をX線、マイクロメーターまたはノギスを用いて、長手方向に1m以上の間隔を空けて5か所以上測定し、測定した板厚の平均値を平均板厚daveとした。
2.7. Average plate thickness dave
The average thickness dave of the titanium alloy plate according to each invention example, reference example and comparative example is measured by the following method. For each titanium alloy plate manufactured, the thickness of each position is measured at 5 or more positions at intervals of 1 m or more in the longitudinal direction at the center position in the width direction and at the positions at 1/4 of the width direction from both ends of the width direction by X-ray, micrometer or caliper, and the average value of the measured thickness is taken as the average thickness dave.

2.8. 板厚寸法精度a
各発明例、参考例および比較例に係るチタン合金板の板厚寸法精度aは、上記の方法で実際に測定された板厚dと、上記の平均板厚daveとを用い、下記式(101)により算出されたa’の最大値を寸法精度aとした。
a’=(d-dave)/dave×100 …式(101)
2.8. Plate thickness dimensional accuracy a
The thickness dimensional accuracy a of the titanium alloy plate according to each invention example, reference example and comparative example is determined by using the plate thickness d that is actually measured by the above-mentioned method and the above-mentioned average plate thickness dave, and calculates the maximum value of a' by the following formula (101).
a'=(d-dave)/dave×100...Formula (101)

3. 結果
上記の評価結果を表3に示す。なお、表3に示す「θ」は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度である。また、表3に示す「θ2」は、板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す極点図の中心からの方向と板幅方向とのなす角度である。
3. Results The above evaluation results are shown in Table 3. In addition, "θ" shown in Table 3 is the angle between the direction showing the peak of the degree of accumulation calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half width is 5° in the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the backscattered electron diffraction method in the (0001) pole figure from the plate thickness direction and the plate thickness direction. In addition, "θ2" shown in Table 3 is the angle between the direction from the center of the pole figure showing the peak of the degree of accumulation calculated by texture analysis when the expansion index is 16 and the Gaussian half width is 5° in the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of the backscattered electron diffraction method in the (0001) pole figure from the plate thickness direction and the plate width direction.

Figure 0007633542000003
Figure 0007633542000003

発明例1~30、参考例、および比較例1~4のいずれについても、製造されたチタン合金板のAl、Fe、Si、Ni、Cr、Mn、V、O、NおよびCの含有量は、それぞれに用いた熱延板が含有する上記元素の含有量と等しかった。For all of the invention examples 1 to 30, the reference example, and the comparative examples 1 to 4, the contents of Al, Fe, Si, Ni, Cr, Mn, V, O, N and C in the produced titanium alloy plates were equal to the contents of the above elements in the hot-rolled plates used.

発明例1~20について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、65°以下であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度θ2は0°であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、0.1μm以上20.0μm以下であり、バンド組織の面積率は10%以下であった。α相の面積率は、いずれも80%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は53%超であった。平均板厚は、1.0~1.2mmであり、寸法精度は、0.8~4.5%であった。また、25℃における長手方向0.2%耐力は700MPa以上であり、25℃における長手方向の0.2%耐力σLに対する25℃における幅方向の0.2%耐力σTの比である耐力比σT/σLは、1.05以上1.18以下であった。 For Examples 1 to 20, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 65° or less, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average crystal grain size of the equiaxed structure was 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure was 10% or less. The area ratio of the α phase was 80% or more in all cases, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more was more than 53%. The average sheet thickness was 1.0 to 1.2 mm, and the dimensional accuracy was 0.8 to 4.5%. The longitudinal 0.2% yield strength at 25°C was 700 MPa or more, and the yield strength ratio σT/σL, which is the ratio of the longitudinal 0.2% yield strength σT at 25°C to the width direction 0.2% yield strength σL at 25°C, was 1.05 to 1.18.

発明例21について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、49°であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度はθ2は0°であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、1.8μmであり、バンド組織の面積率は5.0%であった。α相の面積率は、88%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は88%であった。平均板厚は、0.9mmであり、寸法精度は2.0%であった。また、25℃における0.2%耐力は805MPaであり、耐力比σT/σLは、1.12であった。 For Example 21, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 49°, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average grain size of the equiaxed structure was 1.8 μm, and the area ratio of the band structure was 5.0%. The area ratio of the α phase was 88% or more, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more was 88%. The average sheet thickness was 0.9 mm, and the dimensional accuracy was 2.0%. The 0.2% yield strength at 25°C was 805 MPa, and the yield strength ratio σT/σL was 1.12.

発明例22および23について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、いずれも50°であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度θ2は0°であった。また、発明例22の等軸組織の平均結晶粒径は、3.5μmであり、発明例23の等軸組織の平均結晶粒径は、10.5μmであった。バンド組織の面積率は、それぞれ15.0%および20.0%であった。α相の面積率は、いずれも80%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は53%超であった。平均板厚は、1.0mmおよび1.6mmであり、寸法精度は2.0%および2.5%であった。また、25℃における0.2%耐力は700MPa以上であり、耐力比σT/σLは、1.11および1.15であった。For Examples 22 and 23, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 50°, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average grain size of the equiaxed structure of Example 22 was 3.5 μm, and the average grain size of the equiaxed structure of Example 23 was 10.5 μm. The area ratios of the band structure were 15.0% and 20.0%, respectively. The area ratios of the α phase were 80% or more in both cases, and the area ratios of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more were more than 53%. The average sheet thicknesses were 1.0 mm and 1.6 mm, and the dimensional accuracy was 2.0% and 2.5%. The 0.2% yield strength at 25°C was 700 MPa or more, and the yield strength ratios σT/σL were 1.11 and 1.15.

発明例24~26について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、65°以下であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度θ2は0°であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、0.1μm以上20.0μm以下であり、バンド組織の面積率は10%以下であった。α相の面積率は、いずれも80%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は53%超であった。平均板厚は、いずれも0.5mmであり、寸法精度はいずれも1.0であった。また、25℃における長手方向0.2%耐力は700MPa以上であり、耐力比σT/σLは、1.05以上1.18以下であった。 For Examples 24 to 26, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 65° or less, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average grain size of the equiaxed structure was 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure was 10% or less. The area ratio of the α phase was 80% or more in all cases, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more was more than 53%. The average sheet thickness was 0.5 mm in all cases, and the dimensional accuracy was 1.0 in all cases. The 0.2% longitudinal yield strength at 25°C was 700 MPa or more, and the yield strength ratio σT/σL was 1.05 to 1.18.

発明例27~29について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、65°以下であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度θ2は0°であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、0.1μm以上20.0μm以下であり、バンド組織の面積率は10%以下であった。α相の面積率は、いずれも80%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は53%超であった。平均板厚は、いずれも0.4mmであり、寸法精度はいずれも1.0%以下であった。また、長手方向0.2%耐力は700MPa以上であり、耐力比σT/σLは、1.05以上1.18以下であった。 For Examples 27 to 29, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 65° or less, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average grain size of the equiaxed structure was 0.1 μm or more and 20.0 μm or less, and the area ratio of the band structure was 10% or less. The area ratio of the α phase was 80% or more in all cases, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more was more than 53%. The average sheet thickness was 0.4 mm in all cases, and the dimensional accuracy was 1.0% or less in all cases. The 0.2% yield strength in the longitudinal direction was 700 MPa or more, and the yield strength ratio σT/σL was 1.05 to 1.18.

発明例30について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、45°であり、上記集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度θ2は0°であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、3.5μmであり、バンド組織の面積率は5.0%であった。α相の面積率は、85%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は80%であった。平均板厚は1.0mmであり、寸法精度は1.5%であった。また、0.2%耐力は800MPaであり、耐力比σT/σLは、1.14であった。For Example 30, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 45°, and the angle θ2 between the direction showing the peak of the density and the width direction was 0°. The average crystal grain size of the equiaxed structure was 3.5 μm, and the area ratio of the band structure was 5.0%. The area ratio of the α phase was 85% or more, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more was 80%. The average sheet thickness was 1.0 mm, and the dimensional accuracy was 1.5%. The 0.2% yield strength was 800 MPa, and the yield strength ratio σT/σL was 1.14.

参考例について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは65°超であった。そのため、耐力比σT/σLは1.18超となり、強い異方性を示した。 For the reference example, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the plate thickness direction was more than 65°. Therefore, the yield strength ratio σT/σL was more than 1.18, indicating strong anisotropy.

また、比較例1は一回当たりの圧延率が20%と小さく、また、合計圧延率も59%と小さい。そのため、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは65°超であった。そのため、耐力比σT/σLは1.18超となり、強い異方性を示した。また、比較例2は、一回当たりの圧延率が50%だが、中間焼鈍、冷間圧延を繰り返しておらず、合計圧延率が50%と小さい。そのため、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、65°超であった。そのため、耐力比σT/σLは1.18超となり、強い異方性を示した。比較例3は、Al含有量が少ないため、0.2%耐力が598MPaと小さかった。比較例4は、上記のとおり、冷延時に表面割れおよび重度な耳割れが発生した。In addition, in Comparative Example 1, the rolling rate per run was as low as 20%, and the total rolling rate was also as low as 59%. Therefore, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the plate thickness direction was more than 65°. Therefore, the yield strength ratio σT/σL was more than 1.18, indicating strong anisotropy. In Comparative Example 2, the rolling rate per run was 50%, but intermediate annealing and cold rolling were not repeated, and the total rolling rate was small at 50%. Therefore, the angle θ between the direction showing the peak of the density in the (0001) pole figure and the plate thickness direction was more than 65°. Therefore, the yield strength ratio σT/σL was more than 1.18, indicating strong anisotropy. In Comparative Example 3, the Al content was low, so the 0.2% yield strength was as low as 598 MPa. In Comparative Example 4, as described above, surface cracks and severe edge cracks occurred during cold rolling.

(実施例2)
実施例1と同様にして、表1のA、B、C、E、およびMに示す化学成分を有する、厚さ4mmの熱延板を製造した。
Example 2
In the same manner as in Example 1, hot-rolled steel sheets having chemical compositions shown in A, B, C, E and M in Table 1 and a thickness of 4 mm were produced.

次に、得られた熱延板について表4に示す条件で冷間圧延工程を行った。表2の発明例31~37は、冷間圧延パス1回当たりの圧延率を5%以上として、表4に示す合計の圧延率となるように複数の冷間圧延パスを行った。表4の発明例31~35は、25℃の圧延温度での複数の冷間圧延パスと、表2に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が60~75%となるまで冷間でクロス圧延した例である。中間焼鈍は680~900℃の温度で60~28800s、最終焼鈍は650~930℃の温度で120~28800s行った。発明例32~36のクロス圧延比は、0.4~7.0とした。発明例36は、400℃の圧延温度での複数の冷間圧延パスと、表4に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が75%となるまで冷間でクロス圧延した例である。中間焼鈍は800℃の温度で120s、最終焼鈍は850℃の温度で120s行った。発明例36のクロス圧延比は、13.0とした。発明例37は、25℃の圧延温度での複数の冷間圧延パスと、表4に示す条件の中間焼鈍を繰り返し、合計圧延率が62%となるまで冷間でクロス圧延した例である。中間焼鈍は800℃の温度で120s、最終焼鈍は850℃の温度で120s行った。発明例37のクロス圧延比は、0.17とした。この際、クロス方向の圧延については、圧延できるサイズとなるように圧延ロールの幅に応じて適宜切断をしながら行った。Next, the obtained hot-rolled sheet was subjected to a cold rolling process under the conditions shown in Table 4. In invention examples 31 to 37 in Table 2, multiple cold rolling passes were performed so that the rolling ratio per cold rolling pass was 5% or more and the total rolling ratio shown in Table 4 was achieved. In invention examples 31 to 35 in Table 4, multiple cold rolling passes at a rolling temperature of 25°C and intermediate annealing under the conditions shown in Table 2 were repeated, and cold cross rolling was performed until the total rolling ratio reached 60 to 75%. Intermediate annealing was performed at a temperature of 680 to 900°C for 60 to 28,800 seconds, and final annealing was performed at a temperature of 650 to 930°C for 120 to 28,800 seconds. The cross rolling ratio of invention examples 32 to 36 was 0.4 to 7.0. Inventive Example 36 is an example in which multiple cold rolling passes at a rolling temperature of 400 ° C and intermediate annealing under the conditions shown in Table 4 were repeated, and cold cross rolling was performed until the total rolling reduction was 75%. The intermediate annealing was performed at a temperature of 800 ° C for 120 s, and the final annealing was performed at a temperature of 850 ° C for 120 s. The cross rolling ratio of Inventive Example 36 was set to 13.0. Inventive Example 37 is an example in which multiple cold rolling passes at a rolling temperature of 25 ° C and intermediate annealing under the conditions shown in Table 4 were repeated, and cold cross rolling was performed until the total rolling reduction was 62%. The intermediate annealing was performed at a temperature of 800 ° C for 120 s, and the final annealing was performed at a temperature of 850 ° C for 120 s. The cross rolling ratio of Inventive Example 37 was set to 0.17. At this time, the rolling in the cross direction was performed while appropriately cutting according to the width of the rolling roll so as to obtain a size that can be rolled.

Figure 0007633542000004
Figure 0007633542000004

各発明例に係るチタン合金板について、実施例1と同じ項目の評価を、実施例1と同様の方法で行った。評価結果を表5に示す。 For the titanium alloy plates according to each invention example, the same items as in Example 1 were evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 5.

Figure 0007633542000005
Figure 0007633542000005

発明例31~37について、(0001)極点図における集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度θは、35°以下であった。また、等軸組織の平均結晶粒径は、0.1μm以上10.0μm以下であり、バンド組織の面積率は10%以下であった。α相の面積率は、いずれも80%以上であり、円相当径が1μm以上のα相の面積率は53%超であった。平均板厚は、1.0~1.8mmであり、寸法精度は、1.5~3.5%以下であった。また、25℃における0.2%耐力は700MPa以上であり、25℃における長手方向の0.2%耐力σLに対する25℃における幅方向の0.2%耐力σTの比である耐力比σT/σLは、0.85以上1.10以下であった。 For Examples 31 to 37, the angle θ between the direction showing the peak of the accumulation in the (0001) pole figure and the sheet thickness direction was 35° or less. The average grain size of the equiaxed structure was 0.1 μm or more and 10.0 μm or less, and the area ratio of the band structure was 10% or less. The area ratio of the α phase was 80% or more in all cases, and the area ratio of the α phase with a circle equivalent diameter of 1 μm or more exceeded 53%. The average sheet thickness was 1.0 to 1.8 mm, and the dimensional accuracy was 1.5 to 3.5% or less. The 0.2% yield strength at 25°C was 700 MPa or more, and the yield strength ratio σT/σL, which is the ratio of the 0.2% yield strength σT in the width direction at 25°C to the 0.2% yield strength σL in the longitudinal direction at 25°C, was 0.85 to 1.10.

以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present disclosure pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.

Claims (14)

質量%で、
Al:4.0%超、6.6%以下、
Fe:0%以上、2.3%以下、
V:0%以上、4.5%以下、
Si:0%以上、0.60%以下、
C:0%以上、0.080%未満、
N:0%以上、0.050%以下、
O:0%以上、0.40%以下、
Ni:0%以上、0.15%未満、
Cr:0%以上、0.25%未満、および
Mn:0%以上、0.25%未満、
を含有し、残部がTiおよび不純物からなり、
α相の面積率が80%以上であり、
円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超であり、
板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であり、
平均板厚が2.5mm以下である、チタン合金板。
In mass percent,
Al: more than 4.0%, less than 6.6%,
Fe: 0% or more, 2.3% or less,
V: 0% or more, 4.5% or less,
Si: 0% or more, 0.60% or less,
C: 0% or more and less than 0.080%;
N: 0% or more, 0.050% or less,
O: 0% or more, 0.40% or less,
Ni: 0% or more and less than 0.15%
Cr: 0% or more and less than 0.25%; and Mn: 0% or more and less than 0.25%;
with the remainder being Ti and impurities,
The area ratio of the α phase is 80% or more,
The area ratio of α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is more than 53%,
In a (0001) pole figure from the thickness direction, an inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° and the thickness direction is 65° or less;
A titanium alloy plate having an average plate thickness of 2.5 mm or less.
アスペクト比が3.0以下である等軸組織と、アスペクト比が3.0超であり長手方向に伸長したバンド組織と、からなるミクロ組織を有し、
前記等軸組織の平均結晶粒径が0.5μm以上、20.0μm以下であり、
前記ミクロ組織の面積に対する前記バンド組織の面積率が10.0%以下である、請求項1に記載のチタン合金板。
The microstructure is composed of an equiaxed structure having an aspect ratio of 3.0 or less and a band structure having an aspect ratio of more than 3.0 and extending in the longitudinal direction;
The average grain size of the equiaxed structure is 0.5 μm or more and 20.0 μm or less,
The titanium alloy plate according to claim 1, wherein the area ratio of the band structure to the area of the microstructure is 10.0% or less.
質量%で、Fe:0.5%以上、2.3%以下、または、V:2.5%以上4.5%以下のいずれか、
を含有する、請求項1または2に記載のチタン合金板。
In mass%, Fe: 0.5% or more and 2.3% or less, or V: 2.5% or more and 4.5% or less;
The titanium alloy plate according to claim 1 or 2, comprising:
前記Feまたは前記Vの一部に替えて、質量%で、
Ni:0.15%未満、
Cr:0.25%未満、および、
Mn:0.25%未満、からなる群より選択される1種または2種以上を含有する、請求項に記載のチタン合金板。
In place of a portion of the Fe or V,
Ni: less than 0.15%
Cr: less than 0.25%; and
The titanium alloy plate according to claim 3 , containing one or more selected from the group consisting of: Mn: less than 0.25%.
25℃における長手方向の0.2%耐力または25℃における幅方向の0.2%耐力のうちの小さい方が700MPa以上、1200MPa以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のチタン合金板。 A titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 4, in which the smaller of the 0.2% yield strength in the longitudinal direction at 25°C and the 0.2% yield strength in the width direction at 25°C is 700 MPa or more and 1200 MPa or less. 板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と幅方向とのなす角度が10°以下であり、
長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が1.05以上1.18以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のチタン合金板。
In a (0001) pole figure from the plate thickness direction, an inverse pole figure obtained by using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16 and a Gaussian half-width of 5°, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis and the width direction is 10° or less;
The titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of the 0.2% proof stress in the width direction to the 0.2% proof stress in the longitudinal direction is 1.05 or more and 1.18 or less.
板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が35°以下であり、
長手方向の0.2%耐力に対する幅方向の0.2%耐力の比が0.85以上1.10以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のチタン合金板。
In the (0001) pole figure from the thickness direction, the inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the thickness direction and the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° is 35° or less.
The titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of the 0.2% proof stress in the width direction to the 0.2% proof stress in the longitudinal direction is 0.85 or more and 1.10 or less.
板厚の寸法精度が、前記平均板厚に対して5.0%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載のチタン合金板。 A titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 7, in which the dimensional accuracy of the plate thickness is 5.0% or less of the average plate thickness. 質量%で、
Al:4.0%超、6.6%以下、
Fe:0%以上、2.3%以下、
V:0%以上、4.5%以下、
Si:0%以上、0.60%以下、
C:0%以上、0.080%未満、
N:0%以上、0.050%以下、
O:0%以上、0.40%以下、
Ni:0%以上、0.15%未満、
Cr:0%以上、0.25%未満、および
Mn:0%以上、0.25%未満、
を含有し、残部がTiおよび不純物からなり、
α相の面積率が80%以上であり、
円相当径が1μm以上であるα相の面積率が53%超であり、
板厚方向からの(0001)極点図において、後方散乱電子線回折法の球面調和関数法を用いた逆極点図について、展開指数が16であり、ガウス半値幅が5°である場合のTexture解析により算出される集積度のピークを示す方向と板厚方向とのなす角度が65°以下であり、
平均板厚が2.5mm以下である、チタン合金コイル。
In mass percent,
Al: more than 4.0%, less than 6.6%,
Fe: 0% or more, 2.3% or less,
V: 0% or more, 4.5% or less,
Si: 0% or more, 0.60% or less,
C: 0% or more and less than 0.080%;
N: 0% or more, 0.050% or less,
O: 0% or more, 0.40% or less,
Ni: 0% or more and less than 0.15%
Cr: 0% or more and less than 0.25%; and Mn: 0% or more and less than 0.25%;
with the remainder being Ti and impurities,
The area ratio of the α phase is 80% or more,
The area ratio of α phase having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is more than 53%,
In a (0001) pole figure from the thickness direction, an inverse pole figure using the spherical harmonic function method of electron backscatter diffraction has an expansion index of 16, and the angle between the direction showing the peak of the accumulation degree calculated by texture analysis when the Gaussian half width is 5° and the thickness direction is 65° or less;
A titanium alloy coil having an average thickness of 2.5 mm or less.
請求項1~8のいずれか1項に記載のチタン合金板の製造方法であって、
質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向に一回以上の冷間圧延パスを行う冷間圧延工程と、
最後の前記冷間圧延パス後の前記チタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を有し、
前記冷間圧延工程における前記冷間圧延パス一回当たりの圧延率が30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である、チタン合金板の製造方法。
A method for producing a titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 8,
a cold rolling process of performing one or more cold rolling passes in the longitudinal direction of a titanium material containing, by mass%, Al: more than 4.0% and 6.6% or less, Fe: 0% or more and 2.3% or less, V: 0% or more and 4.5% or less, Si: 0% or more and less than 0.60%, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and 0.050% or less, O: 0% or more and 0.40% or less, Ni: 0% or more and less than 0.15%, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities;
and a final annealing step of annealing the titanium material after the last cold rolling pass,
A method for producing a titanium alloy plate, wherein the cold rolling step has a rolling ratio per cold rolling pass of more than 30% and a total rolling ratio of 60% or more.
前記冷間圧延工程は、複数の前記冷間圧延パスを行う場合は、複数の前記冷間圧延パスの間に前記チタン素材を焼鈍する中間焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程および前記最終焼鈍工程の焼鈍条件は、焼鈍温度が600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、前記焼鈍温度T(℃)と、前記焼鈍温度における保持時間t(秒)とが、下記式(1)を満足する条件である、請求項10に記載のチタン合金板の製造方法。
22000≦(T+273.15)×(Log10(t)+20)≦27000 …式(1)
ここで、Tβは、β変態点(℃)である。
The cold rolling process, when performing a plurality of cold rolling passes, includes an intermediate annealing process of annealing the titanium material between the plurality of cold rolling passes, and the annealing conditions of the intermediate annealing process and the final annealing process are that the annealing temperature is 600 ° C or more and (T β -50) ° C or less, and the annealing temperature T (° C.) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature satisfy the following formula (1):
22000≦(T+273.15)×(Log 10 (t)+20)≦27000…Formula (1)
Here, is the β transformation point (°C).
請求項1~8のいずれか1項に記載のチタン合金板の製造方法であって、
質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向および幅方向に冷間圧延パスを行う冷間クロス圧延工程と、
前記冷間クロス圧延工程後のチタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を有し、
前記冷間クロス圧延工程における合計の圧延率が60%以上であり、
前記幅方向の圧延率に対する前記長手方向の圧延率の比であるクロス圧延比が0.05以上20.00以下である、チタン合金板の製造方法。
A method for producing a titanium alloy plate according to any one of claims 1 to 8,
a cold cross rolling process in which cold rolling passes are performed in the longitudinal and transverse directions of the titanium material, the titanium material containing, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and less than 0.15%, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities;
A final annealing step of annealing the titanium material after the cold cross rolling step,
The total rolling ratio in the cold cross rolling step is 60% or more,
A method for producing a titanium alloy plate, wherein a cross rolling ratio, which is a ratio of the rolling ratio in the longitudinal direction to the rolling ratio in the width direction, is 0.05 or more and 20.00 or less.
前記冷間クロス圧延工程は、複数の前記冷間圧延パスを行う場合は、複数の前記冷間圧延パスの間に前記チタン素材を焼鈍する中間焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程および前記最終焼鈍工程の焼鈍条件は、焼鈍温度が600℃以上(Tβ-50)℃以下であり、かつ、前記焼鈍温度T(℃)と、前記焼鈍温度における保持時間t(秒)とが、下記式(1)を満足する条件である、請求項12に記載のチタン合金板の製造方法。
22000≦(T+273.15)×(Log10(t)+20)≦27000 …式(1)
ここで、Tβは、β変態点(℃)である。
The cold cross rolling process, when performing a plurality of cold rolling passes, includes an intermediate annealing process of annealing the titanium material between the plurality of cold rolling passes, and the annealing conditions of the intermediate annealing process and the final annealing process are that the annealing temperature is 600 ° C or more and (T β -50) ° C or less, and the annealing temperature T (° C.) and the holding time t (seconds) at the annealing temperature satisfy the following formula (1):
22000≦(T+273.15)×(Log 10 (t)+20)≦27000…Formula (1)
Here, is the β transformation point (°C).
請求項9に記載のチタン合金コイルの製造方法であって、
質量%で、Al:4.0%超、6.6%以下、Fe:0%以上、2.3%以下、V:0%以上、4.5%以下、Si:0%以上、0.60%以下、C:0%以上、0.080%未満、N:0%以上、0.050%以下、O:0%以上、0.40%以下、Ni:0%以上、0.15%未満、Cr:0%以上、0.25%未満、およびMn:0%以上、0.25%未満、を含有し、残部がTiおよび不純物からなるチタン素材の長手方向に一回以上の冷間圧延パスを行う冷間圧延工程と、
最後の前記冷間圧延パス後の前記チタン素材を焼鈍する最終焼鈍工程と、を含み、
前記冷間圧延工程における前記冷間圧延パス一回当たりの圧延率が30%超であり、かつ、合計の圧延率が60%以上である、チタン合金コイルの製造方法。
A method for producing a titanium alloy coil according to claim 9,
a cold rolling process of performing one or more cold rolling passes in the longitudinal direction of a titanium material containing, by mass%, Al: more than 4.0% and not more than 6.6%, Fe: 0% or more and not more than 2.3%, V: 0% or more and not more than 4.5%, Si: 0% or more and not more than 0.60%, C: 0% or more and less than 0.080%, N: 0% or more and not more than 0.050%, O: 0% or more and not more than 0.40%, Ni: 0% or more and less than 0.15%, Cr: 0% or more and less than 0.25%, and Mn: 0% or more and less than 0.25%, with the balance being Ti and impurities;
and a final annealing step of annealing the titanium material after the last cold rolling pass,
A method for producing a titanium alloy coil, wherein the cold rolling step has a rolling ratio per cold rolling pass of more than 30% and a total rolling ratio of 60% or more.
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