JPS643941B2 - - Google Patents
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- JPS643941B2 JPS643941B2 JP7105486A JP7105486A JPS643941B2 JP S643941 B2 JPS643941 B2 JP S643941B2 JP 7105486 A JP7105486 A JP 7105486A JP 7105486 A JP7105486 A JP 7105486A JP S643941 B2 JPS643941 B2 JP S643941B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- billet
- rolling
- diameter
- pure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Metal Rolling (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、熱間圧延ままでα粒径が100μｍ
以下の細粒再結晶組織を有する直径100mm以上の
純Ti大径ビレツトの圧延方法に関する。 〔従来の技術〕 純Tiは鋼に比べ熱拡散率が小さく、この傾向
は特に低温域で大きくなり、室温では鋼の1/2の
値を有する。第５図には熱定数と変形抵抗値をも
とに加工時の発熱を考慮した熱伝導モデルを用
い、300mmφの純Tiブルームを850℃に加熱後１
パス当りの圧下率10％、パス間時間10秒で圧延
し、放冷した場合の各ビレツト直径における圧延
終了後から600℃までの平均冷却速度を示した。
ビレツト径の増加とともに軸心部の冷却速度が低
下し、特にビレツト径が100mm以上では0.7℃／ｓ
以下と極めて低速度で冷却される。 そのため純Tiのこのような大径ビレツトの圧
延に際しては、圧延後の冷却過程において著しい
粒成長が生じ細粒が得られないという問題があ
る。一方、純Tiビレツトはユーザ側で最終的な
熱間鍛造や熱間押出しで加工、成形される場合が
多いが、その場合、加工、成形性の面からビレツ
トのα粒径が100μｍ以下というような細粒が要
求される場合が多い。 そのため、このような微細なα粒径の指定があ
る場合は、加熱と加工を繰り返す熱間鍛造による
対処がなされてきた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上の熱間鍛造では細粒が得られるも
のの、熱間圧延による製造に比べ歩留や生産性が
劣つてしまう。一方、従来の熱間圧延法ではこの
ような圧延後の冷却過程における粒成長には全く
留意されておらず、ビレツト径にかかわらず一律
850℃以上の高温域あるいはβ域に加熱圧延され
ているため、圧延後の冷却速度の遅い大径ビレツ
ト軸心部では100μｍ以上の粗粒が形成されるの
が現状である。従つて直径100mm以上の大径ビレ
ツトにおいても熱間圧延ままで100μｍ以下の細
粒が得られる製造方法が望まれていた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこのような問題を解決するため、多パ
ス加工後の冷却過程における純Tiα粒の粒成長挙
動を検討し、直径100mm以上の純Tiビレツトにお
いて、100μｍ以下の細粒組織が得られる圧延方
法を見出した。 以下本発明につき、詳細に説明する。 一般に純Tiのビレツト圧延においては、歪速
度１〜20／ｓ、１パス当り５〜15％の加工がパス
間時間２〜15秒間隔で繰り返される。加工後の冷
却速度は第５図に示したように、ビレツト径によ
り変化するとともにビレツト軸方向の位置により
変化する。本発明者等はこのような条件を間圧縮
試験によりシミユレートし、第１図に示すような
パターンの加工を加え、種々の条件下における純
Tiα粒の粒成長挙動を調べた。ここで第１図のパ
ターンとは、加熱温度で１パス圧下率10％、歪速
度2.5／ｓ、パス間時間10秒で５パスの加工を加
え、加工後は各種冷却速度、即ち放冷のほか、加
工後の加速冷却も想定して0.1℃／ｓから１℃／
ｓまで変化させ冷却するというものである。又、
この実験では圧延前の条件による加熱時（変形
前）のα粒径の影響も同時に調べるため、変形前
のα粒径を80μｍから1600μｍまで大幅に変化さ
せた。尚、第１図に示すように加工を常に等温Ｔ
で与えたのは、このような大径ビレツトの軸心部
では加工による発熱と表面への熱伝導による温度
降下がバランスし結果的にほとんど温度降下が生
じないためである。 第２図は上記した実験のうち、0.12％のＯを含
有する純Tiを用い、初期α粒径及び加熱温度を
変化させ加工後0.15℃／ｓで冷却した場合の再結
晶α粒径の変化を示す。同図から明らかなよう
に、同一変形条件（この場合、上記の加工条件）
では初期（変形前）α粒径が細粒なほど加工後に
微細な再結晶α粒が得られるが、この初期α粒径
の影響よりも加工温度（図中加熱温度で示され
る）の影響が支配的である。0.15℃／ｓの冷却速
度において初期α粒径にかかわらず加工後のα粒
径（図中平均α粒径で示される）を100μｍ以下
にするには825℃より低温に加熱することが必要
である。また同図に示された再結晶率からみて
675℃加熱では完全再結晶組織が得られないこと
がわかる。 更に第３図は、上記した加工条件及び手順によ
り、初期α粒径が1600μｍの場合における加熱温
度（加工温度に等しい）及び加工後の冷却速度を
変化させた場合の再結晶α粒径の調査結果を示す
ものである。同一加熱変形条件（同一加熱温度）
では、冷却速度の低下に伴い、冷却中に粒成長が
生じ、再結晶α粒径は増加する。又、どの冷却速
度においても、再結晶α粒径の変化は高温域の加
熱温度ほど著しく、同一再結晶α粒径を得るには
冷却速度が遅いほど、換言すれば大径ビレツトほ
ど加熱圧延温度を低くする必要がある。第３図の
結果より再結晶α粒径が100μｍ以下にするには
加熱温度Tr1（℃）は冷却速度Ｒ（℃／ｓ）の関数
として、α域において下式を満足する必要があ
る。 Tr1≦853＋42.5logR …… 一方、700℃加熱では冷却速度が早い場合は冷
却中に再結晶が完了せず未再結晶組織となる。従
つて完全再結晶組織とするには仕上げ温度Tr2
（℃）は冷却速度Ｒ（℃／ｓ）の関数としてα域に
おいて下式を満足しなければならない。 Tr2≧710＋15logR …… 実際の圧延では表層部は圧延中に著しい温度降
下を生じるため、上記した加熱圧延温度Tr2は表
面仕上温度に相当する。従つて表層から軸心部ま
で100μｍ以下の再結晶粒径を得るには、軸心部
の粒成長を抑制するため一旦Tr1≦853＋
42.3logRに加熱し、更に表層部まで再結晶させる
ため表面温度Tr2≧710＋15logRで圧延を終了す
る必要がある。 前述のようにビレツト径と冷却速度とが反比例
の関係にあるという事実を基に、上記式の冷
却速度を放冷時のビレツト径に対応させるため更
に次のような実験を行なつた。 即ち、ビレツト径が50mmから200mmまでの範囲
の純Tiを850℃に加熱し、次に放冷した際の軸心
部及び表面下２mmの冷却速度を測定し、そのデー
タを第４図にまとめた。尚、軸心部においては粒
成長に大きな影響を及ぼす800℃から600℃の温度
域を、又、表層部については再結晶の臨界温度で
ある700℃から600℃の温度範囲を測定した。 その結果、ビレツトの軸心部及び表層部の冷却
速度はそれぞれ次式で示される。 中心部 logR＝3.0−1.6logd …… 表層部 logR＝1.12−0.93logd …… ｄ：ビレツト直径（mm） 従つて、上式を夫々前記式に代入すれ
ば、 Tr1≦853＋42.5（3.0−1.6logd） …… Tr2≧710＋15（1.12−0.93logd） …… となり、上式に示すTr1以下の温度に加熱した
後、上式のTr2以上の表面温度で圧延を終了す
ることにより、表層から中心部まで100μｍ以下
の微細なα粒径を有する純Tiビレツトの製造が
可能である。 以上はビレツトを圧延終了後放冷した場合の臨
界加熱温度Tr1及び臨界仕上げ温度Tr2をビレツ
ト直径の関数で示したものであるが、圧延後加速
冷却を行う場合はビレツト径に関係なく前述した
式で示される冷却速度の関数として臨界加熱
温度Tr1及び臨界仕上げ温度Tr2適用される。 尚、ここで純Tiと称しているのは、Ｈ≦0.015
％、Ｏ≦0.40％、Ｎ≦0.05％、Fe≦0.50％及びそ
の他の不可避的不純物を含有する商業用Ti
（Commercial Pure Ti）である。 〔実施例〕 次に本発明の実施例につき説明する。 下記第１表は、第２表の成分を有する供試材を
用い、ビレツト圧延を行なつた時の該ビレツト軸
心部及び表層部のα粒径と、上式式で算出さ
れたその時の臨界加熱温度Tr1及び同じく式
で算出された臨界仕上げ温度Tr2とを、各圧延条
件と共に示したものである。
以下の細粒再結晶組織を有する直径100mm以上の
純Ti大径ビレツトの圧延方法に関する。 〔従来の技術〕 純Tiは鋼に比べ熱拡散率が小さく、この傾向
は特に低温域で大きくなり、室温では鋼の1/2の
値を有する。第５図には熱定数と変形抵抗値をも
とに加工時の発熱を考慮した熱伝導モデルを用
い、300mmφの純Tiブルームを850℃に加熱後１
パス当りの圧下率10％、パス間時間10秒で圧延
し、放冷した場合の各ビレツト直径における圧延
終了後から600℃までの平均冷却速度を示した。
ビレツト径の増加とともに軸心部の冷却速度が低
下し、特にビレツト径が100mm以上では0.7℃／ｓ
以下と極めて低速度で冷却される。 そのため純Tiのこのような大径ビレツトの圧
延に際しては、圧延後の冷却過程において著しい
粒成長が生じ細粒が得られないという問題があ
る。一方、純Tiビレツトはユーザ側で最終的な
熱間鍛造や熱間押出しで加工、成形される場合が
多いが、その場合、加工、成形性の面からビレツ
トのα粒径が100μｍ以下というような細粒が要
求される場合が多い。 そのため、このような微細なα粒径の指定があ
る場合は、加熱と加工を繰り返す熱間鍛造による
対処がなされてきた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上の熱間鍛造では細粒が得られるも
のの、熱間圧延による製造に比べ歩留や生産性が
劣つてしまう。一方、従来の熱間圧延法ではこの
ような圧延後の冷却過程における粒成長には全く
留意されておらず、ビレツト径にかかわらず一律
850℃以上の高温域あるいはβ域に加熱圧延され
ているため、圧延後の冷却速度の遅い大径ビレツ
ト軸心部では100μｍ以上の粗粒が形成されるの
が現状である。従つて直径100mm以上の大径ビレ
ツトにおいても熱間圧延ままで100μｍ以下の細
粒が得られる製造方法が望まれていた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこのような問題を解決するため、多パ
ス加工後の冷却過程における純Tiα粒の粒成長挙
動を検討し、直径100mm以上の純Tiビレツトにお
いて、100μｍ以下の細粒組織が得られる圧延方
法を見出した。 以下本発明につき、詳細に説明する。 一般に純Tiのビレツト圧延においては、歪速
度１〜20／ｓ、１パス当り５〜15％の加工がパス
間時間２〜15秒間隔で繰り返される。加工後の冷
却速度は第５図に示したように、ビレツト径によ
り変化するとともにビレツト軸方向の位置により
変化する。本発明者等はこのような条件を間圧縮
試験によりシミユレートし、第１図に示すような
パターンの加工を加え、種々の条件下における純
Tiα粒の粒成長挙動を調べた。ここで第１図のパ
ターンとは、加熱温度で１パス圧下率10％、歪速
度2.5／ｓ、パス間時間10秒で５パスの加工を加
え、加工後は各種冷却速度、即ち放冷のほか、加
工後の加速冷却も想定して0.1℃／ｓから１℃／
ｓまで変化させ冷却するというものである。又、
この実験では圧延前の条件による加熱時（変形
前）のα粒径の影響も同時に調べるため、変形前
のα粒径を80μｍから1600μｍまで大幅に変化さ
せた。尚、第１図に示すように加工を常に等温Ｔ
で与えたのは、このような大径ビレツトの軸心部
では加工による発熱と表面への熱伝導による温度
降下がバランスし結果的にほとんど温度降下が生
じないためである。 第２図は上記した実験のうち、0.12％のＯを含
有する純Tiを用い、初期α粒径及び加熱温度を
変化させ加工後0.15℃／ｓで冷却した場合の再結
晶α粒径の変化を示す。同図から明らかなよう
に、同一変形条件（この場合、上記の加工条件）
では初期（変形前）α粒径が細粒なほど加工後に
微細な再結晶α粒が得られるが、この初期α粒径
の影響よりも加工温度（図中加熱温度で示され
る）の影響が支配的である。0.15℃／ｓの冷却速
度において初期α粒径にかかわらず加工後のα粒
径（図中平均α粒径で示される）を100μｍ以下
にするには825℃より低温に加熱することが必要
である。また同図に示された再結晶率からみて
675℃加熱では完全再結晶組織が得られないこと
がわかる。 更に第３図は、上記した加工条件及び手順によ
り、初期α粒径が1600μｍの場合における加熱温
度（加工温度に等しい）及び加工後の冷却速度を
変化させた場合の再結晶α粒径の調査結果を示す
ものである。同一加熱変形条件（同一加熱温度）
では、冷却速度の低下に伴い、冷却中に粒成長が
生じ、再結晶α粒径は増加する。又、どの冷却速
度においても、再結晶α粒径の変化は高温域の加
熱温度ほど著しく、同一再結晶α粒径を得るには
冷却速度が遅いほど、換言すれば大径ビレツトほ
ど加熱圧延温度を低くする必要がある。第３図の
結果より再結晶α粒径が100μｍ以下にするには
加熱温度Tr1（℃）は冷却速度Ｒ（℃／ｓ）の関数
として、α域において下式を満足する必要があ
る。 Tr1≦853＋42.5logR …… 一方、700℃加熱では冷却速度が早い場合は冷
却中に再結晶が完了せず未再結晶組織となる。従
つて完全再結晶組織とするには仕上げ温度Tr2
（℃）は冷却速度Ｒ（℃／ｓ）の関数としてα域に
おいて下式を満足しなければならない。 Tr2≧710＋15logR …… 実際の圧延では表層部は圧延中に著しい温度降
下を生じるため、上記した加熱圧延温度Tr2は表
面仕上温度に相当する。従つて表層から軸心部ま
で100μｍ以下の再結晶粒径を得るには、軸心部
の粒成長を抑制するため一旦Tr1≦853＋
42.3logRに加熱し、更に表層部まで再結晶させる
ため表面温度Tr2≧710＋15logRで圧延を終了す
る必要がある。 前述のようにビレツト径と冷却速度とが反比例
の関係にあるという事実を基に、上記式の冷
却速度を放冷時のビレツト径に対応させるため更
に次のような実験を行なつた。 即ち、ビレツト径が50mmから200mmまでの範囲
の純Tiを850℃に加熱し、次に放冷した際の軸心
部及び表面下２mmの冷却速度を測定し、そのデー
タを第４図にまとめた。尚、軸心部においては粒
成長に大きな影響を及ぼす800℃から600℃の温度
域を、又、表層部については再結晶の臨界温度で
ある700℃から600℃の温度範囲を測定した。 その結果、ビレツトの軸心部及び表層部の冷却
速度はそれぞれ次式で示される。 中心部 logR＝3.0−1.6logd …… 表層部 logR＝1.12−0.93logd …… ｄ：ビレツト直径（mm） 従つて、上式を夫々前記式に代入すれ
ば、 Tr1≦853＋42.5（3.0−1.6logd） …… Tr2≧710＋15（1.12−0.93logd） …… となり、上式に示すTr1以下の温度に加熱した
後、上式のTr2以上の表面温度で圧延を終了す
ることにより、表層から中心部まで100μｍ以下
の微細なα粒径を有する純Tiビレツトの製造が
可能である。 以上はビレツトを圧延終了後放冷した場合の臨
界加熱温度Tr1及び臨界仕上げ温度Tr2をビレツ
ト直径の関数で示したものであるが、圧延後加速
冷却を行う場合はビレツト径に関係なく前述した
式で示される冷却速度の関数として臨界加熱
温度Tr1及び臨界仕上げ温度Tr2適用される。 尚、ここで純Tiと称しているのは、Ｈ≦0.015
％、Ｏ≦0.40％、Ｎ≦0.05％、Fe≦0.50％及びそ
の他の不可避的不純物を含有する商業用Ti
（Commercial Pure Ti）である。 〔実施例〕 次に本発明の実施例につき説明する。 下記第１表は、第２表の成分を有する供試材を
用い、ビレツト圧延を行なつた時の該ビレツト軸
心部及び表層部のα粒径と、上式式で算出さ
れたその時の臨界加熱温度Tr1及び同じく式
で算出された臨界仕上げ温度Tr2とを、各圧延条
件と共に示したものである。
【表】
＊…連続ミル圧延
以上説明したように、本発明法によれば、従来
困難であつた熱間圧延による純Ti大径ビレツト
のα粒細粒化が可能になり、そのため歩留、生産
性を向上せしめることができるという優れた効果
を有している。
困難であつた熱間圧延による純Ti大径ビレツト
のα粒細粒化が可能になり、そのため歩留、生産
性を向上せしめることができるという優れた効果
を有している。
第１図は各種実験を行なつた際の加工パターン
の説明図、第２図は加熱温度に伴平均α粒径及び
再結晶率の変化を初期の粒径別に示したグラフ
図、第３図は加熱温度及び冷却速度の変化に伴う
α粒径の変化を示すグラフ図、第４図はビレツト
放冷時の各ビレツト径における平均冷却速度を示
すグラフ図、第５図は各ビレツト直径における冷
却速度の変化を示すグラフ図である。
の説明図、第２図は加熱温度に伴平均α粒径及び
再結晶率の変化を初期の粒径別に示したグラフ
図、第３図は加熱温度及び冷却速度の変化に伴う
α粒径の変化を示すグラフ図、第４図はビレツト
放冷時の各ビレツト径における平均冷却速度を示
すグラフ図、第５図は各ビレツト直径における冷
却速度の変化を示すグラフ図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直径100mm以上の純Ti大径ビレツトの圧延に
際し、下式(1)に示される臨界加熱温度Tr1以下の
温度に加熱した後、同じく下式(2)に示される臨界
仕上げ温度Tr2以上の表面温度で圧延を終了し、
放冷することを特徴とする熱間圧延ままで細粒再
結晶組織を有する純Ti大径ビレツトの圧延方法。 Tr1＝853＋42.5（3.0−1.6logd） ……(1) Tr2＝710＋15（1.12−0.93logd） ……(2) Tr1、Tr2：単位℃ ｄ：ビレツトの直径、単位mm ２ 直径100mm以上の純Ti大径ビレツトの圧延に
際し、下式(3)に示される臨界加熱温度Tr1以下の
温度に加熱した後、同じく下式(4)に示される臨界
仕上げ温度Tr2以上の表面温度で圧延を終了し、
更に両式に示される冷却速度Ｒで加速冷却するこ
とを特徴とする熱間圧延ままで細粒再結晶組織を
有する純Ti大径ビレツトの圧延方法。 Tr1＝853＋42.5logR ……(3) Tr2＝710＋15logR ……(4) Tr1、Tr2：単位℃ Ｒ：単位℃／ｓ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105486A JPS62228458A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱間圧延ままで細粒再結晶組織を有する純Ｔｉ大径ビレツトの圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105486A JPS62228458A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱間圧延ままで細粒再結晶組織を有する純Ｔｉ大径ビレツトの圧延方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228458A JPS62228458A (ja) | 1987-10-07 |
| JPS643941B2 true JPS643941B2 (ja) | 1989-01-24 |
Family
ID=13449420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7105486A Granted JPS62228458A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱間圧延ままで細粒再結晶組織を有する純Ｔｉ大径ビレツトの圧延方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62228458A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218610U (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-07 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109127726B (zh) * | 2018-08-22 | 2020-06-19 | 佛山职业技术学院 | 一种工业纯钛板的制备方法 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7105486A patent/JPS62228458A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218610U (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62228458A (ja) | 1987-10-07 |
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