(57)【要約】【課題】  本発明はＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ（Ｔｉ３２５）の高温強度を低下させることなく冷間成形性を高めたチタン合金展伸材を、加えて耐高温酸化性を改善したチタン合金展伸材を提供するものである。【解決手段】  質量％で、ベース添加元素であるＡｌとＶの濃度を各々規格範囲である２．５〜３．５％、２．０〜３．０％とすることによって高温強度を維持しながら、Ｏを０．０５〜０．０９％、ＮとＣの合計濃度を０．０２〜０．０３％とし、且つ引張強さを６２０ＭＰａ未満とすることによって、工業用純チタンＪＩＳ３種と同等レベルまで冷間成形性を向上できる。さらに、Ｏを０．０５％未満、ＮとＣの合計濃度を０．０２％未満、加えてＦｅを０．０１％未満に低下することによって、冷間成形性をより向上できる。また、Ａｌを３．２〜３．５％、Ｖを２．０〜２．３％とすることによって、耐高温酸化性が改善できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ａｌが２．５〜３．５％、Ｖが２．０〜３．０％、Ｏが０．０５〜０．０９％、ＮとＣの合計濃度が０．０２〜０．０３％であり、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【請求項２】
質量％で、前記ＮとＣの合計濃度が、０．０２％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【請求項３】
質量％で、前記Ｏが、０．０５％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【請求項４】
質量％で、前記Ｏが０．０５％未満、前記ＮとＣの合計濃度が０．０２％未満であることを特徴とする、請求項１に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【請求項５】
質量％で、Ｆｅが０．１％未満であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【請求項６】
質量％で、前記Ａｌが３．２〜３．５％、前記Ｖが２．０〜２．３％であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材に関し、特に、熱間加工あるいは冷間加工が施された板、棒、線などの、冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン合金Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ（以降、Ｔｉ３２５と略記する。）は、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０において６１種として規格化されている。このＴｉ３２５は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（以降、Ｔｉ６４と略記する。）に対して金属元素であるＡｌとＶの添加量を約半分にすることによって、Ｔｉ６４よりは強度は低いものの冷間での変形能を有しており、工業用純チタンＪＩＳ１種、２種、３種と比べると強度が高く冷間変形能が低いことが知られている。また、Ｔｉ３２５は、金属元素の添加によって強度を高めているため、軽元素であるＯ（酸素）と微量なＦｅを添加している工業用純チタンＪＩＳ１種、２種、３種、４種と比べると、高温強度が高いのが特徴である。
【０００３】
Ｔｉ３２５の化学成分は、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種では、Ａｌが２．５〜３．５質量％、Ｖが２〜３質量％、Ｆｅが０．２５質量％以下、Ｏが０．１５質量％以下、Ｎ（窒素）が０．０３質量以下、Ｃ（炭素）が０．０８質量％以下、Ｈ（水素）が０．０１５質量％以下である。Ｔｉ３２５の引張特性は、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種の板、条、管、棒、鍛造品では引張強さ６２０ＭＰａ以上、耐力４８５ＭＰａ以上、伸び１５％以上であり、線では引張強さ７００〜９００ＭＰａ、伸び９％以上である。
【０００４】
一方で、Ｔｉ３２５の板は冷間でプレス成形されたり、管は拡管、縮管、曲げなどの冷間加工が施されたり、棒線は冷間伸線や曲げられたりして、所定の形状に成形される。例えば、板や管は二輪車や自動車の排気系部材（マフラーや排気管および排気管の集合部など）に、棒線はボルトやナットなどに冷間鍛造される場合がある。そのため、Ｔｉ３２５製の板、管、棒線などの展伸材を使用する側からは、冷間成形性の向上が望まれている。また、排気系部材など高温で使用される場合には、高温強度や耐酸化性に代表される高温特性が重要となる。
【０００５】
特許文献１には、冷間加工性の優れたチタン合金として、Ａｌが２．５〜３．５質量％、Ｖが２〜３質量％、Ｏが０．０５〜０．１質量％、Ｎｂが２．０〜５．０質量％のチタン合金が開示されており、Ｎｂの多量添加はβ相を安定化し冷間加工性を改善する作用があることが記載されている。
【０００６】
特許文献２には、冷間加工性およびロウ付け後の疲労強度に優れたチタン合金として、Ａｌが０．５〜２．３質量％でβ安定化元素を実質的に含有しないチタン合金、さらには左記合金にＧａを４質量％以下またはＳｉを１質量％以下含有するチタン合金が開示されており、Ａｌが２．３質量％以下の領域では７５％の冷間圧延を行なっても耳割れが発生しないことから十分な冷間加工性を有し、結晶粒が粗大化する眼鏡フレーム・ロウ付け部の疲労特性も良好であることが記載されている。
【０００７】
非特許文献１では、「Development of Low Cost Titanium Alloy Sheets for Automotive Exhaust Applications」と題して、開発された排気系用チタン合金の特性が記載されており、その化学成分は、Ｓｉが０．６質量％、Ｆｅが０．５質量％、Ｏが０．１５質量％である。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−１０３３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−０５５７２５号公報
【非特許文献１】「Cost-Affordable Titanium Symposium Dedicated to Professor Harvey Flower」、ＴＭＳ発行、２００４年、ｐ．６９〜７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｔｉ３２５の展伸材（板、管、棒、線など）は、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０を満足する引張強度（引張強さ、耐力）の材質にした場合、展伸材を所定の形状にプレス、曲げ、伸線などによって冷間成形する際に必ずしも十分な冷間成形性を有しないことがある。そのため、冷間成形の途中段階で何回か中間焼鈍を実施する場合があり、製造コストを高めてしまう。
【００１０】
また、二輪車や自動車の排気系部材に適用する際には、耐熱性（高温強度、耐高温酸化性など）が求められる。Ｔｉ３２５の高温強度は、６００〜８００℃といった高温域では工業用純チタンよりも高く、排気系用途に用いられている高温用フェライト系ステンレス鋼と同等である。冷間成形性を高めるためにＡｌやＶの添加量を下げてしまうと高温強度が低下してしまう。耐高温酸化性は、高温大気暴露による重量増加で比較すると工業用純チタンと同レベルである。
【００１１】
これに対して、特許文献２のチタン合金（Ａｌが０．５〜２．３質量％、さらにはＧａを４質量％以下またはＳｉを１質量％以下）と非特許文献１のチタン合金（Ｓｉが０．６質量％、Ｆｅが０．５質量％、Ｏが０．１５質量％）は、Ｔｉ３２５（平均的にはＡｌが３質量％、Ｖが２．５質量％）と比較すると金属元素の総添加量が低いことからもわかるように、冷間成形性はＴｉ３２５よりも良いと考えられるが、６００〜８００℃の高温強度は低く高温用フェライト系ステンレス鋼には及ばない。
【００１２】
特許文献１のチタン合金は、Ｎｂを２．０〜５．０質量％と多量に添加しており、成形性とともに耐熱性も良くなる方向に作用していると考えられるが、ＮｂはＴｉよりも密度が高くチタン合金そのものの密度を高めてしまうために最終部材の重量が増えてしまう。また、決して安価ではないことからチタン合金のコストを高めてしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、Ｔｉ３２５の高温強度を低下させることなく冷間成形性を高め、加えてＴｉ３２５の耐高温酸化性を改善することのできる、冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明は、以下のとおりである。
（１）  質量％で、Ａｌが２．５〜３．５％、Ｖが２．０〜３．０％、Ｏが０．０５〜０．０９％、ＮとＣの合計濃度が０．０２〜０．０３％であり、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
（２）  質量％で、前記ＮとＣの合計濃度が、０．０２未満であることを特徴とする、上記（１）に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
（３）  質量％で、前記Ｏが、０．０５％未満であることを特徴とする、上記（１）に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
（４）  質量％で、前記Ｏが０．０５％未満、前記ＮとＣの合計濃度が０．０２％未満であることを特徴とする、上記（１）に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
（５）  質量％で、Ｆｅが０．１％未満であることを特徴とする、上記（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
（６）  質量％で、前記Ａｌが３．２〜３．５％、前記Ｖが２．０〜２．３％であることを特徴とする、上記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載の冷間成形性および高温特性に優れた引張強さ６２０ＭＰａ未満のＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ製チタン合金展伸材。
【００１５】
ここで、展伸材とは、鋳造品を除く、圧延や鍛造などの熱間または冷間での加工が加わったもので、板、管、棒、線および鍛造品などのことである。
【００１６】
上記（１）〜（６）で化学成分を規定していない残部のうちの不純物とは、精練、溶解、展伸、熱処理、酸洗などの工程で除去できない、あるいはこれらの工程で混入する少量の元素のことであり、例えば、０．０１５質量％以下のＨなどが相当する。
【００１７】
なお、６２０ＭＰａ未満の引張強さはＪＩＳ  Ｈ  ４６５０に規定されている６１種の引張強さの下限値から外れている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によって、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種に相当するＴｉ３２５の高温強度を低下させることなく冷間成形性を高めたチタン合金展伸材を提供することができる。さらには、冷間成形性に加えて耐高温酸化性を改善したチタン合金展伸材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種に相当するＴｉ３２５の高温強度を低下させることなく冷間成形性を高めるため、さらには、冷間成形性に加えて耐高温酸化性を改善するために鋭意研究を重ねた結果、ベース添加元素であるＡｌとＶの濃度を各々規格範囲である２．５〜３．５質量％、２．０〜３．０質量％とすることによって高温強度を維持しながら、Ｏ、Ｎ、Ｃの濃度を低減し且つ引張強さを低くすること（引張強さをＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種の規格下限値よりも低くすること）によって、工業用純チタンＪＩＳ３種と同等なレベルまで冷間成形性を向上できることを見いだした。加えて、Ｆｅ濃度を低くすることによって、冷間成形性がさらに向上できること見いだした。さらには、Ａｌ濃度を高めにすること、加えてＶ濃度を低めにすることによって耐高温酸化性が改善できることを見いだした。
【００２０】
まず、本発明の（１）〜（５）では、高温である６００〜８００℃での強度をベース組成であるＴｉ３２５よりも低下させないために、質量％で、Ａｌが２．５〜３．５％、Ｖが２．０〜３．０％の範囲とした。また、６００〜８００℃の高温では、元々添加量が少なくさらに拡散が速いＦｅ、Ｏ、Ｎ、Ｃは、高温強度にほとんど影響しない。本発明の（６）は、Ａｌが高めで、Ｖが低めの範囲であるが、Ａｌ、Ｖともに上記（１）〜（５）の範囲内であることから、上述同様の理由で高温強度はＴｉ３２５よりも低下することはない。
【００２１】
冷間成形性は、板のエリクセン値と最小曲げ半径、棒線の限界圧縮率によって評価した。これらの冷間成形性指標と種々材料因子との関係を検討した結果、引張強さとＯ、Ｎ、Ｃの濃度が関連することがわかった。なお、ＮとＣは添加量が微量であるためこの両者の合計濃度で整理することができた。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示す種々のＯ、Ｎ、Ｃの濃度（Ｏ濃度、ＮとＣの合計濃度）を有する試料ア〜キのＴｉ３２５において、引張強さとエリクセン値、最小曲げ半径（Ｒ／ｔで表示、Ｒは曲げ半径、ｔは板厚）、限界圧縮率の関係を、各々図１、図２、図３に示す。エリクセン値と限界圧縮率は大きいほど、最小曲げ半径は小さいほど、冷間成形性が良いことを意味する。表１の試料アと試料イは、Ｏ濃度が０．０９質量％超かあるいはＮとＣの合計濃度が０．０３質量％超でＴｉ３２５の従来例である。表１の試料ウはＯ濃度が０．０５〜０．０９質量％でＮとＣの合計濃度が０．０２〜０．０３質量％の、試料エはＯ濃度が０．０５〜０．０９質量％でＮとＣの合計濃度が０．０２質量％未満の、試料オはＯ濃度が０．０５質量％未満でＮとＣの合計濃度が０．０２〜０．０３質量％の、試料カはＯ濃度が０．０５質量％未満でＮとＣの合計濃度が０．０２質量％未満の、試料キはＯ濃度が０．０５〜０．０９質量％でＮとＣの合計濃度が０．０２〜０．０３質量％で且つＦｅ濃度が０．１質量％未の各々の例である。
【００２４】
ここで、エリクセン試験と曲げ試験には、厚み１．０ｍｍの冷間圧延板を用いた。エリクセン試験はＪＩＳ  Ｚ  ２２４７のＢ法に準拠し、潤滑にグラファイトグリスを用いて、しわ押さえ力９．８ｋＮ（１トン）で実施した。曲げ試験はＪＩＳ  Ｂ  ２２４８に準拠し、幅２５ｍｍの試験片を用いて１８０°曲げを実施し、曲げ外側表面の割れの有無を目視で観察して最小曲げ半径を求めた。圧縮試験は直径１４ｍｍ高さ２１ｍｍの円柱形試料を高さ方向に圧縮し、圧縮後表面を割れの有無を目視にて観察し限界圧縮率を求めた。圧縮率は円柱形試料の初期高さに対する圧縮量の割合であり、表面に割れが生じなかった最大圧縮率を限界圧縮率と定義した。なお、図１と図２の引張強さは板の冷間圧延方向に対して直角な方向に引っ張った値であり、図３の引張強さは棒線を長手方向に引っ張った値である。図１、図３の板の引張強さは冷間圧延後の焼鈍条件あるいは焼鈍後のスキンパス圧延にて調整した。図２の棒線の引張強さは冷間伸線後の焼鈍条件あるいは焼鈍後の軽伸線にて調整した。なお、引張試験は板、棒線ともＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定された試験片形状にてＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した方法で実施した。
【００２５】
これら冷間成形性指標は、引張試験の延性とは相関がなく、引張強さとの間に良い相関が得られた。これは、Ｔｉ３２５は稠密六方晶であるα相が主であることから変形能の異方性が大きく、引張試験の延性（伸び、絞り値）は強度差ほどに大きく変化しないためと考えられる。例えば、引張強さが約６００ＭＰａと約６５０ＭＰａの延性を比較すると、線ではいずれも伸びは約１２％、絞り値は約６５％、板ではいずれも伸びは約２３％であり、引張強さに５０ＭＰａもの差があるものの延性には差がない。
【００２６】
図１〜図３より、引張強さが低下するとエリクセン値、最小曲げ半径、限界圧縮率がともに向上している（エリクセン値と限界圧縮率は増加し、最小曲げ半径は減少する。）。また、Ｏ濃度、ＮとＣの合計濃度が小さくなるほどに引張強さが小さい場合には、エリクセン値、最小曲げ半径、限界圧縮率が向上する側に曲線（引張強さとの関係曲線）がシフトしており、同等な引張強さであってもＯ濃度とＮとＣの合計濃度が小さい方がこれらの冷間成形性指標が高位になる傾向にある。材質因子である引張強さの他にＯ、Ｎ、Ｃの濃度が冷間成形性に影響していることがわかる。なお、Ｏ濃度が高い試料アとＮとＣの合計濃度が高い試料イは、焼鈍７５０℃１時間さらには８５０℃１時間実施しても引張強さは６２０ＭＰａ未満には低下しなかった。
【００２７】
従来のＴｉ３２５よりも冷間加工性が良い工業用純チタンＪＩＳ３種のエリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径２．０、限界圧縮率４０％を本発明のしきい値として、冷間成形性指標がこれらのしきい値以上になるＯ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さの範囲を本発明の範囲とした。
【００２８】
本発明（１）では、試料ウに代表されるようにエリクセン値が７ｍｍ以上、最小曲げ半径が２．０以下、限界圧縮率が４０％以上となることから、Ｏ濃度を０．０５〜０．０９質量％、ＮとＣの合計濃度を０．０２〜０．０３質量％、引張強さを６２０ＭＰａ未満とした。
【００２９】
さらに、本発明（１）よりもこれらの冷間成形性指標が上位になる傾向にあることから本発明（２）では、記号エに代表されるようにＯ濃度を０．０５〜０．０９質量％、ＮとＣの合計濃度を０．０２質量％未満、引張強さを６２０ＭＰａ未満とし、本発明（３）では、記号オに代表されるようＯ濃度を０．０５質量％未満、ＮとＣの合計濃度を０．０２〜０．０３質量％、引張強さを６２０ＭＰａ未満とした。本発明（２）と（３）よりもこれらの冷間成形性指標が上位になる傾向にあることから、本発明（４）では、記号カに代表されるようにＯ濃度を０．０５質量％未満、ＮとＣの合計濃度を０．０２質量％未満、引張強さを６２０ＭＰａ未満とした。また、引張強さは、本発明（１）〜（４）において安定して冷間成形性指標が高まることから、５８５ＭＰａ未満が好ましい。
【００３０】
Ｆｅ濃度は、ＪＩＳ  Ｈ  ４６５０の６１種の規格では、０．２５質量％以下となっているが、Ｆｅ濃度を０．１質量％未満に低下させることもＯ、Ｎ、Ｃ同様に冷間成形性指標を向上される作用があることから、本発明（５）は、本発明（１）〜（４）においてＦｅ濃度を０．１質量％未満とした。表１の試料キは、Ｆｅ濃度が０．１質量％未満の例であり、Ｆｅ濃度以外の化学成分は試料ウとほぼ同等である。Ｆｅ濃度は、試料キと試料ウで各々０．０８９、０．１９８質量％であり、この両者を比較すると、図１〜図３に示したように、エリクセン値、最小曲げ半径、限界圧縮率は、引張強さが低い側でＦｅ濃度が０．１質量％未満である試料キの方が上位にある。Ｆｅは、β相を安定化する元素であるためα相安定化元素であるＯ、Ｎ、Ｃのα相への濃化を促すことからα相の変形能が抑制させることとなるが、逆に、Ｆｅ濃度の低下は、冷間成形性の向上に寄与したものと考えられる。
【００３１】
一般的に、管は、冷間で曲げ加工やへん平や拡管などの加工が施される場合が多い。溶接管は、その元となる板の冷間成形性が良いものであれば自ずと溶接管の冷間成形性も良いものとなる。例えば、板のエリクセン試験は管の拡管に、板の曲げ試験は管の曲げやへん平とその変形モードが類似しており、板のエリクセン値が高く且つ最小曲げ半径が小さければ管の冷間成形性も良いものと判断できる。
【００３２】
次に、耐高温酸化性への化学成分の影響について説明する。耐高温酸化性は、大気中に８００℃で１００時間暴露したときの単位面積当たりの質量増加量を測定した。質量増加量が小さいほど耐高温酸化性が良いものと評価できる。ここで、より厳しい高温酸化環境を模擬するため暴露温度は高温側である８００℃を選択した。図４にＡｌ、Ｖの濃度と質量増加の関係を示す。Ｔｉ３２５のＡｌとＶの濃度が中央値である３．０質量％（Ａｌ）と２．５質量％（Ｖ）のとき、その質量増加は１８．４（ｍｇ／ｃｍ2）である。これに対して１０％低減された値１６．６（ｍｇ／ｃｍ2）をしきい値としたとき、図４よりＡｌが３．２質量％以上で且つＶが２．３質量％以下のとき質量増加がしきい値以下となる。このことから、本発明（６）では、本発明（１）〜（５）において、質量％でＡｌを３．２〜３．５％、Ｖを２．０〜２．３％とした。
【００３３】
なお、本発明において、冷間成形性の観点からは、Ｏ、Ｎ、Ｃ、Ｆｅの下限濃度を特に限定する理由はないものの、工業的な製造能力として、各下限濃度は、質量％で、Ｏが０．０２％、Ｎが０．００２％、Ｃが０．００２％、Ｆｅが０．００５％程度である。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
【表３−１】
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【００３６】
【表３−２】
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【００３７】
【表３−３】
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【００３８】
【表４】
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【００３９】
【表５】
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【実施例１】
【００４０】
本発明を、以下の実施例１を用いて本発明（１）を更に詳細に説明する。
【００４１】
まず、表２に用いた素材Ａ〜Ｘの化学成分を、また、表２の最右欄には各素材成分が該当する本発明の請求項を示しており、素材記号Ｄ〜Ｘが該当する。表３−１、表３−２、表３−３に板の冷間圧延後の履歴、引張強さ、エリクセン値、１８０°曲げ試験の最小曲げ半径、７００°での引張強さを、表４には棒線の冷間伸線後の履歴、引張強さ、限界圧縮率を示す。なお、表３−１、表３−２、表３−３、表４の最右欄には該当する請求項を示す。
【００４２】
板は、２．０ｍｍの焼鈍板を１．０ｍｍ厚さに冷間圧延した後、表３−１、表３−２、表３−３の冷間圧延後の履歴に示した種々条件で真空焼鈍を施し、一部はその後にスキンパス圧延を実施した。棒線は、直径２０ｍｍから冷間伸線にて１４ｍｍにした後、表４に示した種々条件で真空焼鈍を施し、一部はその後に軽伸線を実施した。板のエリクセン試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４７のＢ法に準拠し、潤滑にグラファイトグリスを用いて、しわ押さえ力９．８ｋＮ（１トン）で実施した。板の曲げ試験は、ＪＩＳ  Ｂ  ２２４８に準拠し、幅２５ｍｍの試験片を用いて１８０°曲げを実施し、曲げ外側表面の割れの有無を目視で観察して最小曲げ半径を求めた。棒線の圧縮試験は、直径１４ｍｍ高さ２１ｍｍの円柱形試料を高さ方向に圧縮し、圧縮後表面を割れの有無を目視にて観察し限界圧縮率を求めた。なお、板の引張強さは板の冷間圧延方向に対して直角な方向に引っ張った値、棒線の引張強さは長手方向に引っ張った値である。引張試験は、板、棒線ともＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定された試験片形状にて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した方法で実施した。
【００４３】
表３−１より、従来成分である素材記号Ａ、Ｂ、Ｃを用いた板の従来例Ｎｏ．１−１、１−２、１−３、１−４は、工業用純チタンＪＩＳ３種のエリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径（Ｒ／ｔ）２．０に及ばない。化学成分が本発明（１）に該当する素材記号Ｄ、Ｅ、Ｌ、Ｓを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である本発明（１）の実施例Ｎｏ．１−５、１−６、１−７、１−８、１−９、１−１０、１−１３、１−１５、１−１６、１−１７は、エリクセン値が７ｍｍ以上で最小曲げ半径も２．０以上と従来例よりも値が上位にあり、工業用純チタンＪＩＳ３種と同等以上の冷間成形性であることがわかる。一方、上記と同じ素材記号Ｅ、Ｌ、Ｓを用いたものの引張強さが６２０ＭＰａ超である比較例Ｎｏ．１−１１、１−１２、１−１４、１−１８は、従来例同様にエリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径２．０に及ばない。なお、７００℃での引張強さは、いずれの実施例も従来例とほぼ同等である。
【００４４】
次に、表４に示した本発明（１）の棒線の実施例について説明する。表４より、従来成分である素材記号Ａ、Ｂを用いた棒線の従来例Ｎｏ．４−１、４−２、４−３は、工業用純チタンＪＩＳ３種の限界圧縮率４０％に及ばない。化学成分が本発明（１）に該当する素材記号Ｅ、Ｓを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である本発明（１）の実施例Ｎｏ．４−４、４−５、４−６、４−２９は、限界圧縮率が４０％以上であり、工業用純チタンＪＩＳ３種と同等以上の冷間成形性であることがわかる。一方、上記と同じ素材記号Ｅを用いたものの引張強さが６２０ＭＰａを超える比較例Ｎｏ．４−７、４−８は、従来例同様に限界圧縮率が４０％に及ばない。なお、７００℃での引張強さは、いずれの実施例も従来例とほぼ同等である。
【実施例２】
【００４５】
本発明を、以下の実施例２を用いて本発明（２）〜（４）を更に詳細に説明する。
【００４６】
表３−２より板の冷間成形性について説明する。
【００４７】
本発明（１）よりもＮとＣの合計濃度が低く化学成分が本発明（２）に該当する素材記号Ｆ、Ｇ、Ｔを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．２−１、２−２、２−３、２−４、２−５、２−８は、エリクセン値が７ｍｍ以上で最小曲げ半径も２．０以上であり、同等な引張強さの場合には本発明（１）の実施例よりもエリクセン値が上位になっている。例えば、素材記号Ｇの実施例Ｎｏ．２−２、２−３、２−４、２−５は、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．１−７、１−８、１−９、１−１０と比較してエリクセン値が高いことがわかる。
【００４８】
本発明（１）よりもＯ濃度が低く化学成分が本発明（３）に該当する素材記号Ｈ、Ｉ、Ｕを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．２−９、２−１０、２−１１、２−１２、２−１５、２−１６は、エリクセン値が７ｍｍ以上で最小曲げ半径も２．０以上であり、同等な引張強さの場合には本発明（１）の実施例よりもエリクセン値が上位にある。例えば、素材記号Ｈの実施例Ｎｏ．２−９、２−１０、２−１１、２−１２は、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．１−７、１−８、１−９、１−１０と比較してエリクセン値が高く、引張強さが低い側では最小曲げ半径も上位にあることがわかる。
【００４９】
一方、同じ素材記号Ｇ、Ｈ、Ｕを用いても引張強さが６２０ＭＰａを超える比較例Ｎｏ．２−６、２−７、２−１３、２−１４、２−１７は、エリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径２．０に及ばない。
【００５０】
次に、表４に示した本発明（２）の棒線の実施例について説明する。表４より、化学成分が本発明（２）に該当する素材記号Ｇを用いた棒線のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．４−９、４−１０、４−１１、４−１２は、限界圧縮率が４０％以上であり、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．４−４、４−５、４−６と比較して、引張強さが低い側では限界圧縮率が高くなることがわかる。
【００５１】
化学成分が本発明（３）に該当する素材記号Ｈを用いた棒線のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．４−１４、４−１５、４−１６は、限界圧縮率が４０％以上であり、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．４−４、４−５、４−６と比較して、引張強さが低い側では限界圧縮率が高くなることがわかる。
【００５２】
一方、同じ素材記号Ｇ、Ｈを用いても引張強さが６２０ＭＰａを超える比較例Ｎｏ．４−１３、４−１７は、限界圧縮率が４０％に及ばない。なお、７００℃での引張強さはいずれの実施例も従来例とほぼ同等である。
【００５３】
本発明（１）よりもＯ濃度とＮとＣの合計濃度がともに低い本発明（４）について説明する。表３−２の板の例より、本発明（４）に該当する素材記号Ｋ、Ｍ、Ｖを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．２−１８、２−２０、２−２１、２−２２、２−２３、２−２６、２−２７は、エリクセン値が７ｍｍ以上で最小曲げ半径も２．０以上であり、同等な引張強さの場合には本発明（１）〜（３）の実施例よりもエリクセン値又は最小曲げ半径が上位にある。また、表４より、本発明（４）に該当する素材記号Ｋ、Ｍを用いた棒線で引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．４−１８、４−１９、４−２０、４−２２は、限界圧縮率が４０％以上であり、引張強度が低い側で本発明（１）〜（３）の実施例よりも高めにある。
【００５４】
一方、同じ素材記号Ｋ、Ｍであっても引張強さが６２０ＭＰａを超える板の比較例Ｎｏ．２−１９、２−２４、２−２５、棒線の比較例Ｎｏ．４−２１は、エリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径２．０、限界圧縮率４０％には及ばない。
【００５５】
なお、７００℃での引張強さは、本発明（２）〜（４）の板、棒線の実施例と従来例とでほぼ同等である。
【実施例３】
【００５６】
本発明を、以下の実施例３を用いて本発明（５）を更に詳細に説明する。
【００５７】
表３−３より板の冷間成形性について説明する。
【００５８】
Ｆｅ濃度が０．１質量％未満である本発明（５）の化学成分に該当する素材記号Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｗ、Ｘを用いた板のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．３−１、３−２、３−３、３−４、３−７、３−８、３−９、３−１０、３−１１、３−１３は、Ｏ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さが同等な本発明（１）〜（４）の実施例と比較すると、エリクセン値が若干ながら上位になっている。例えば、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．１−７、１−８、１−９、１−１０と本発明（５）の実施例である素材記号Ｎを用いたＮｏ．３−１、３−２、３−３、３−４を比較すると、引張強さが低い側で後者の方がエリクセン値と一部最小曲げ半径が若干ながら上位にあることがわかる。
【００５９】
次に、表４に示した本発明（５）の棒線の実施例について説明する。Ｆｅ濃度が０．１質量％未満である本発明（５）の化学成分に該当する素材記号Ｎ、Ｏ、Ｐ．Ｑを用いた棒線のうち引張強さが６２０ＭＰａ未満である実施例Ｎｏ．４−２３、４−２４、４−２６、４−２７、４−２８は、Ｏ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さが同等な本発明（１）〜（４）の実施例と比較すると、限界圧縮率が高めになっている。例えば、本発明（１）の実施例である素材記号Ｅを用いたＮｏ．４−４、４−５、４−６と本発明（５）の実施例である素材記号Ｎを用いたＮｏ．４−２３、４−２４を比較すると、引張強さが低い側で後者の方が、限界圧縮率が高いことがわかる。
【００６０】
一方、同じ素材記号Ｎ、Ｗ、Ｘであっても引張強さが６２０ＭＰａを超える板の比較例Ｎｏ．３−５、３−６、３−１２、３−１４、棒線の比較例Ｎｏ．４−２５は、エリクセン値７ｍｍ、最小曲げ半径２．０、限界圧縮率４０％には及ばない。
【００６１】
なお、７００℃での引張強さは、本発明（５）の板、棒線の実施例と従来例とでほぼ同等である。
【実施例４】
【００６２】
本発明を、以下の実施例４を用いて本発明（６）を更に詳細に説明する。
【００６３】
Ａｌが３．２〜３．５質量％、Ｖが２．０〜２．３質量％である本発明（６）に化学成分が該当する素材記号Ｓ〜Ｘを用いた板と棒線のエリクセン値、最小曲げ半径、限界圧縮率は、上述の実施例１、実施例２、実施例３で説明したように、エリクセン値７ｍｍ以上、最小曲げ半径２．０以下、限界圧縮率４０％以上を示している。
【００６４】
表５に、これらの８００℃で１００時間、大気中に暴露したときの質量増加を示す。本発明（６）の実施例であるＮｏ．５−６、５−７、５−８、５−９、５−１０、５−１１は、本発明（６）の範囲からＡｌ濃度やＶ濃度が外れている比較例Ｎｏ．５−１、５−２、５−３、５−４、５−５よりも質量増加が小さく、上述で用いたしきい値１６．６（ｍｇ／ｃｍ2）以下の値となっており、耐高温酸化性が上位にあることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】Ｔｉ−３Ａｌ−２．５ＶにおけるＯ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さと板のエリクセン値との関係を示す図である。
【図２】Ｔｉ−３Ａｌ−２．５ＶにおけるＯ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さと板の最小曲げ半径との関係を示す図である。
【図３】Ｔｉ−３Ａｌ−２．５ＶにおけるＯ濃度、ＮとＣの合計濃度、引張強さと棒線の限界圧縮率との関係を示す図である。
【図４】本発明のＴｉ−３Ａｌ−２．５ＶのＡｌ、Ｖ濃度と高温大気暴露後の質量増加の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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