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JPH03226537A - 高強度チタン線 - Google Patents

高強度チタン線

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Publication number
JPH03226537A
JPH03226537A JP1792090A JP1792090A JPH03226537A JP H03226537 A JPH03226537 A JP H03226537A JP 1792090 A JP1792090 A JP 1792090A JP 1792090 A JP1792090 A JP 1792090A JP H03226537 A JPH03226537 A JP H03226537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
tensile strength
titanium
strength
cold
Prior art date
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Granted
Application number
JP1792090A
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English (en)
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JPH0670263B2 (ja
Inventor
Tomojiro Tottori
鳥取 友治郎
Atsuo Morii
森井 惇雄
Takatsugu Shindou
進藤 卓嗣
Masayoshi Kondo
正義 近藤
Masaaki Koizumi
小泉 昌明
Nobuo Fukada
伸男 深田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Suzuki Metal Industry Co Ltd
Toho Titanium Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Suzuki Metal Industry Co Ltd
Toho Titanium Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Priority to JP1792090A priority Critical patent/JPH0670263B2/ja
Publication of JPH03226537A publication Critical patent/JPH03226537A/ja
Publication of JPH0670263B2 publication Critical patent/JPH0670263B2/ja
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば耐食ばねとして有用な、高強度チタン
線に関する。
[従来の技術] JIS H4600には工業用純チタン板および条とし
て1種〜3種が規定されている。これ等は線材として入
手が可能であるが、主として耐食性を目的としているた
め、これ等の線材を例えば冷間伸線減面率で95%に加
工しても、その引張強さは、本発明者等の知見によると
、115kgf/mm2以下であり、高強度のチタン線
は得られない。
高強度のチタン材としては、例えばTi−6A Q −
4V合金やTi−3A M−8V−6Cr−4Zr−4
No合金等があるが、これ等は特別でかつ厳密な合金成
分の管理や熱間加工や熱処理等を組合せて高強度を達成
するもので、製造コストが高く、また冷間伸線加工して
高強度化するのに適した材料ではない。
特開平1−252747号は、Feを0.1〜0.8重
量%含有した、Fe、O,Nを含有する、延性の優れた
高強度チタン材である。しかし特開平1−252747
号は熱間加工したチタン材に関するものであり、この材
料を用いて冷間伸線加工した際の技術に関するものでは
ない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、JIS 1種〜3種の線材を冷間伸線する従
来の方法では製造できなかった、引張強さが115kg
f/mm −165kgf/mm2の高強度チタン線を
提供することを課題としている。また本発明は高合金チ
タン材を用いないで、簡易な方法で安価に、引張強さが
I]5kgf/+nm2nm2−l65/mm2の高強
度チタン線を提供することを課題としている。
[課題を解決するための手段および作用コ本発明者等は
、各種のチタン材を冷間伸線減面率を変えて伸線加工し
た。第1表および第1図は、その例を示す。
No、]およびNo、2は高合金チタン材で、これを冷
間伸線すると、引張強さがl 15kgf/mm2以上
の高強度チタン線が製造できる。しかし高合金チタン材
は、既に述べた如く伸線前の線材が高価であるため、伸
線後の高強度チタン線のコストも高い。また高合金チタ
ン材は、冷間伸線減面率が80%以上に冷間伸線すると
断線し易く、従って高合金チタン材を用いても、引張強
さが150kgf/mm”以上の冷間伸線した高強度チ
タン線の製造は難しい。
No、3およびNo、4は工業用純チタン材の例である
JIS 3種やASTMG4は硬質の工業用純チタン材
であるが、冷間伸線減面率が95%になるまで冷間伸線
しても、引張強さは110kgf/mm2程度であり、
引張強さが115kgf/mm2以上の高強度のチタン
線の製造は固壁である。
No、5−No、8は、Feを0.1〜0.8重量%含
有し、Q=[○コ+2.77[Nコ+0.1[Feコで
表わされるパラメーターQが0.35〜1.0で残部が
実質的にTiである、特開平1−252747号に記載
の高強度チタン材を線材として用いた例である。この線
材は特殊な合金成分を含有しないために熱間加工等が容
易で、安価である。この線材は冷間伸線前の引張強さが
工業用純チタン材に比べて大きいが、冷間伸線性が優れ
、冷間伸線減面率で95%まで、断線する事なく安定し
て伸線する事が可能である。
本発明者等はこの線材を冷間伸線減面率60%以上に伸
線した結果、引張強さが115kgf/mm”以上の高
強度チタン線が製造できることを知得した。
またこの線材で冷間伸線減面率80%以上に伸線すると
、引張強さが144〜165kgf/mm”の高強度チ
タン線が得られる事を知得した。尚引張強さが144〜
165 kgf/mm2のこの高強度チタン線は、No
、1やNo、2で述べた高合金チタン材を断線限界付近
まで伸線して得られた引張強さに比べても同等の優れた
引張強さを有する高強度チタン線である。
特開平1−252747号は、熱延チタン材の冷間加工
前の引張強さは、下記のパラメーターQと強い相関関係
がある事を述べている。即ち Q=[○] + 2.77[N] +0.1[Fe1・
・・・・・ (ni)但し、[O]:チタン線材の酸素
含有量(重量%)[N]:チタン線材の窒素含有量(重
量%)[Fel:チタン線材の鉄含有量(重量%)本発
明者等は、特開平1−252747号のQの異なる各種
の線材を冷間伸線減面率を60%として伸線して冷間伸
線後の引張強さを測定した。
第2図のO印はその例である。本発明者等は更に冷間伸
線減面率を80%として伸線を行ったが第2図のム印は
その際の冷間伸線後の引張強さの例である。
第2図0及びムに見られる如くチタン材のパラメーター
Qと引張強さの強い相関関係は冷間伸線後も維持されて
いる。即ち、第2図で冷間伸線減面率が60%のチタン
材(Q印)は高い精度で直線Aに沿って分布し、Qが大
きいと冷間伸線後の引張強さが大きい。また冷間伸線減
面率が80%のチタン材(ム印)も高い精度で直線Bに
沿って分布し、Qが大きい程冷間伸線後の引張強さが大
きい。第2図のO印とム印から、冷間伸線後のチタン線
の引張強さT (kgf/mm” )は、大兄下記(i
v)式の如くに表わされる。
T=54XQ+0.46γ+63・・・・・・・・・(
iv)γ:冷間伸線減面率(%) 尚、(正)式のQを(tv)式に代入すると、下記(v
)式が得られる。
T=54[Oコ+149[N]+5[Fel+0.46
y +63−(v )第2図で、0印及びム印の測定値
は線A及び線Bに対して、−5〜+5(kgf/m+*
”)の変動の範囲内にある。
以上の如く、本発明の請求項(1)は、Feを0.1〜
0.8重量%含有し、その引張強さTが下記(i)式で
あることを特徴とする、引張強さが115〜150kg
f/mm2の高強度チタン線である。
54[O]+149[N]+5[Fel+0,46y 
+tsa<T<54[O]+149[N]+5[Fel
+0,46y +58−(i )但し7260〜80%
、 この(i)式を用いることによって、引張強さが115
〜150kgf/mm”の範囲内で所望の引張強さの高
強度チタン線を、[○]=[N]、[Felおよびγを
調整して高い精度で製造することが可能となる。
本発明者等は更に、前記の線材を用いて、冷間伸線減面
率を95%とした伸線を行ったが、何れの線材も一断線
することなく、伸線できた。第2図の・印はその際の伸
線後の引張強さの例である。この場合も、チタン材の引
張強さとQとは高い精度で直線Cに沿って分布し、Qが
大きいはど引張強さが大きい。尚本発明者等の知見では
、冷間伸線減面率が80%を超えると、冷間伸線減面率
が80%以下の場合に比べて冷間伸線による引張強さの
上昇量が大きく、またQが大きくなった際の引張強さの
上昇量が顕著となる。
即ち、冷間伸線減面率が80%超〜95%では、伸線後
の高強度チタン線の引張強さTは、下記(vi)式の如
くに表わされる。
T =75Q + 1.57−33・−・・・−・・−
・・−(vi)尚(iii)式のQを(vi)式に代入
すると、下記(vi)式が得られる。
T =75[O]+208[N]+8[Fel+1.5
y −3:l・・(vfi)また第2図で、・印の測定
値は直線Cに対して−5〜+5(kgf/a膳2)の変
動の範=内にある。
以上の如く1本発明の請求項(2)は、Feを0.1〜
0.8重量%含有し、その引張強さTが下記(ii)式
であることを特徴とする、引張強さが140〜165k
gf/ll1m2の高強度チタン線である。
75[OF + 208[Nコ+8[Fel+1.5y
  3g<T<75[○]+208[N]+8[Fel
+1.5y −28・・・・・・(ii)但し、γ=8
0%超〜95% この(五)式を用いることによって、引張強さが140
〜165kgf/m+m”の範囲内で所望の引張強さの
高強度チタン線を、[O1* [N ] −[F e 
]およびγを調整して高い精度で製造することが可能と
なる。
次に本発明の高強度チタン線の成分について説明する。
本発明の高強度チタン線はFeを0.1〜0.8重量%
含有する。Feは組織を細粒化しかつ高強度化を図るた
めに添加する。添加量はαチタン層におけるFeの最大
固溶限(約0.06重量%)を超える量とするが、その
下限は0.1重量%が適当である。
Feを0.5重量%以上含有せしめると、金属組織を細
粒化する効果が更に顕著となる。しかしFeを0.8%
を超えて含有せしめても、Feの効果は飽和するし、過
剰に含有せしめると、チタン材の延性が損なわれて、伸
線加工が困難となる。
本発明の高強度チタン線は0とNを含有している。Oと
Nは侵入型固溶元素であるため、これ得を含有させると
、固溶体強化によってチタン材は高強度化され、また伸
線加工に際しての硬化が大きい、しかし過剰なOやNの
添加は延性を低下させるために好ましくない。本発明の
請求項(1)では、冷間伸線減面率を60〜80%に伸
線し、引張強さが115〜150kgf/++m”の高
強度チタン線を製造するが、このためには第2図の直線
Aや直線Bにみられる如く、OやNの添加量は、パラメ
ーターQを0.35〜1.00とする量が適当である。
また本発明の請求項(2)では冷間伸線減面率を80%
超に伸線して、引張強さが140〜165kgf/ff
1m”の高強度チタン線を製造するが、このためには、
第2図BやCにみられる如く、○やNの添加量は、パラ
メーターQが大きい、例えばQが0.70〜1.0の線
材が好ましいが、この伸線領域では、引張強さは冷間伸
線減面率γに大きく影響されるため、前記(ii)式を
用いて所望の140kgf/mm2以上の引張強さが得
られる。
以上述べた如く、本発明の高強度チタン線は、酸素、窒
素および鉄を含有するが、残部は不可避的不純物以外は
Tiよりなる組織である。
本発明の請求項(1)では冷間伸線減面率は60〜80
%である。高強度チタン線に必要な繊維状組織を得るた
めに、冷間伸線減面率の下限は60%とする。冷間伸線
減面率が80%を超えると、(i)式を用いるよりも(
五)式を用いた方が、引張強さの精度が高い高強度チタ
ン線が得られる。以上の理由で請求項(1)の冷間伸線
減面率は60〜80%とする。
本発明の請求項(2)では、冷間伸線減面率は80超〜
95%である。80%以下では(n)式を用いるよりも
(i)式を用いた方が、引張強さの精度が高い。
また冷間伸線減面率が95%を超えると、断線等の支障
が発生し、伸線が困難となり易い。
本発明の高強度チタン線の製造に用いる線材の製造方法
を説明する5 チタン鋳塊は結晶粒が粗大な鋳造組織であるため、これ
をまずβ域に加熱し分塊圧延を施し、ビレット材を作製
する。その後このビレット材を(α+β)域加熱して線
材熱間圧延を行う。ビレット加熱温度をβ変態点以下と
することにより、Feを0.1〜0.8重量%含有する
チタンビレット材ではβ相がα相の粒成長を抑制し、ま
た線材熱間圧延中にはβ相が圧延加工中にα相中に微細
分散され、極めて微細な金属組織が得られる。このよう
に微細な第二相(β相)が分散した熱間圧延線材は、そ
の後実施する冷間伸線工程において、伸線中、線材の均
質な加工硬化を促して極めて伸線加工性を良好にする効
果をもつ。
以上のようにして得られた熱間圧延チタン線材は(α+
β)域に再度加熱しあるいは再度加熱変形加工を加えて
も、結晶粒の粗大化が生じ難く、安定した機械的性質を
有している。
従って例えば第1表のN015の如く、熱間圧延線材を
そのま\使用してもよいし、あるいはNo、6やNo、
7の如く、熱処理した後で伸線に供してもよい[発明の
効果コ 本発明の高強度チタン線は、引張強さが115〜165
kgf/mm2で、優れた強度を有している。従って。
例えば耐食雰囲気で用いるチタンバネ材としであるいは
チタンロープ用の素線等として、広範囲な用途に用いる
事ができる。
本発明の高強度チタン線は、安価でかつ製造が容易なチ
タン線材を使用するため、またこのチタン線材は伸線性
が優れているため、例えばTiJA Q−4V合金やT
i−3A Q−8V−6Cr−4Zr−4No合金等を
用いた高強度チタン線に比べて、製造が容易でありかつ
製造コストも安い。
本発明の高強度チタン線は、引張強さが、成分と冷間伸
線減面率によって高い精度に制御されているため、安定
して優れた品質特性を備えている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、チタン材の冷間伸線減面率と引張強さの関係
の例を示す図、 第2図は1本発明で用いるチタン線材のパラメーターQ
と引張強さの関係の例を示す図 である。 第1 図 t;を間伸IIII減面参゛ (y、) 第2 図 04   0.5   06   07Q = [O)
 +2.77(Nl +0.11Fe18 9 0

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Feを0.1〜0.8重量%含有し、かつ引張強
    さT(kgf/mm^2)が下記(i)式であることを
    特徴とする、引張強さが115〜150kgf/mm^
    2の高強度チタン線。 54[O]+149[N]+5[Fe]+0.46γ+
    68<T<54[O]+149[N]+5[Fe]+0
    .46γ+58・・・・・・(i)但し[O]:酸素含
    有量(重量%) [N]:窒素含有量(重量%) [Fe]:鉄含有量(重量%) γ:冷間伸線減面率で60〜80(%)
  2. (2)Feを0.1〜0.8重量%含有し、かつ引張強
    さT(kgf/mm^2)が下記(ii)式であること
    を特徴とする、引張強さが140〜165kgf/mm
    ^2の高強度チタン線。 75[O]+208[N]+8[Fe]+1.5γ−3
    8<T<75[O]+208[N]+8[Fe]+1.
    5γ−28・・・・・・(ii)但し[O]:酸素含有
    量(重量%) [N]:窒素含有量(重量%) [Fe]:鉄含有量(重量%) γ:冷間伸線減面率で80超〜95(%)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507624A (ja) * 2004-07-22 2008-03-13 エフエムダブリュー コンポジットシステムズ,インコーポレイテッド 特性が強化されたチタン合金ワイヤーの製造方法
WO2008050828A1 (fr) * 2006-10-26 2008-05-02 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Alliage de titane

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507624A (ja) * 2004-07-22 2008-03-13 エフエムダブリュー コンポジットシステムズ,インコーポレイテッド 特性が強化されたチタン合金ワイヤーの製造方法
WO2008050828A1 (fr) * 2006-10-26 2008-05-02 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Alliage de titane

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