(57)【要約】【課題】鍛造材内部に生じる歪分布を均一化し、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材を提供する。【解決手段】α＋β型のチタン合金から成り、回転対称で且つ所定の大径薄肉形状で、径方向の外周部が製品部となるチタン合金β鍛造材の製造に供されるチタン合金中間鍛造材１００を用いて製造された前記チタン合金β鍛造材であって、チタン合金中間鍛造材１００は、最小厚み部が中心部２８にあり、外周部２３に最大厚み部が１箇所存在し、所定の式を満足し、且つ、前記チタン合金β鍛造材の形状との間に所定の関係を有し、前記チタン合金β鍛造材は、歪量が０．５０以上２．７０以下、（最大歪量−最小歪量）／最大歪量が０．７０以下であることを特徴とする。【選択図】図２
2018034207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
α＋β型のチタン合金から成り、回転対称で且つ式（１）、式（２）、式（３）で示される大径薄肉形状で、径方向の外周部が製品部となるチタン合金β鍛造材の製造に供されるチタン合金中間鍛造材を用いて製造された前記チタン合金β鍛造材であって、
前記チタン合金中間鍛造材は、最小厚み部が中心部にあり、外周部に最大厚み部が１箇所存在し、式（４）、式（５）、式（６）、式（７）、式（８）を満足し、且つ、
前記チタン合金β鍛造材の形状との間に式（９）の関係を有し、
前記チタン合金β鍛造材は、歪量が０．５０以上２．７０以下、（最大歪量−最小歪量）／最大歪量が０．７０以下であることを特徴とするチタン合金β鍛造材。
０．１＜ｂ１／Ａ１＜０．５・・・・・（１）
４０＜ｂ1＜２００・・・・・・・・・（２）
０．１＜Ｂ１／Ａ１＜０．９・・・・・（３）
１．２≦ｂ０／ａ０≦４．０・・・・・（４）
０．０５＜Ｂ０／Ａ０≦０．５５・・・（５）
２０°≦θ≦ ７０°・・・・・・・・（６）
２Ａ０／５≦Ｃ０・・・・・・・・・・（７）
０．５≦ｃ０／ｂ０・・・・・・・・・（８）
０．２０≦ｂ１／ｂ０≦０．６０・・・（９）
ここで、
ａ０：チタン合金中間鍛造材の中心部の底部からの最小厚み（ｍｍ）
ｂ０：チタン合金中間鍛造材の外周部の底部からの最大厚み（ｍｍ）
ｃ０：チタン合金中間鍛造材の最外周部の厚み（ｍｍ）
Ａ０：チタン合金中間鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ０：チタン合金中間鍛造材の凹部の半径（ｍｍ）
Ｃ０：中心部から最大厚みに達するまでの径（ｍｍ）
Ａ１：チタン合金β鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ１：チタン合金β鍛造材の内径の半径（ｍｍ）
ｂ１：チタン合金β鍛造材の製品部の最大厚さ（ｍｍ）
θ ：チタン合金中間鍛造材の上面において中心部から外周部にかけて形成された傾斜
部における、底部から（ａ０＋ｂ０）／２の位置の接線と、前記凹部の底面の接線とのなす角
である。
【請求項２】
式（１０）で表されるＭｏ当量[Ｍｏ]ｅｑが２．７を超え１５未満であるチタン合金を用いることを特徴とする請求項１に記載のチタン合金β鍛造材。
［Ｍｏ]ｅｑ＝[Ｍｏ]＋[Ｔａ]／５＋[Ｎｂ]／３．６＋[Ｗ]／２．５＋[Ｖ]／１．５＋
１．２５[Ｃｒ]＋１．２５[Ｎｉ]＋１．７[Ｍｎ]＋１．７[Ｃｏ]＋２．５[Ｆｅ]・・・（１０）
ただし、前記式（１０）の[Ｘ]は、前記チタン合金における元素Ｘの含有量（質量％）とする。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のチタン合金β鍛造材に対する超音波探傷検査方法であって、
プローブ径が５〜３０ｍｍの範囲である探触子を用いて、周波数が１〜２０ＭＨｚの範囲である超音波にて、前記チタン合金β鍛造材の鍛造圧下量の最も大きい方向に平行な方向に探傷する工程を含むことを特徴とする超音波探傷検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査にて欠陥の有無が検査されるα＋β型チタン合金のチタン合金β鍛造材、および、超音波探傷検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に代表されるα＋β型チタン合金は、軽量、高強度、高耐食性に加え、溶接性、超塑性、拡散接合性等の諸特性を有することから、エンジン部品等、航空機産業で多く使用されている。α＋β型チタン合金は、主相である稠密六方晶（ｈｃｐ構造）のα相と体心立方晶（ｂｃｃ構造）のβ相とが室温で安定に共存し、β変態点（Ｔβ）以上の温度域でβ相単相となる。α＋β型チタン合金の鍛造材には、Ｔβ以上の温度に到達しないようにＴβ未満の温度域（α＋β二相域）に加熱してこの温度域で鍛造するα＋β鍛造によるものと、Ｔβ以上の温度域（β単相域）に加熱して鍛造するβ鍛造によるものとがある。そして、α＋β鍛造とβ鍛造とでは、形成される材料組織は全く異なり、それに伴い材料特性が異なることが知られている。
【０００３】
チタン合金鍛造材は、β鍛造によれば、針状α相組織となる。具体的には、次のように組織が形成される。まず、Ｔβ以上の温度域でβ相単相となり、等軸状のβ相（β粒）が鍛造加工により扁平に潰れた後、Ｔβ未満の温度域まで冷却されてこの温度域で保持されると、β粒の結晶粒界に沿ってα相が膜状に析出し、引き続き、β粒の結晶粒内にα相が針状に析出する（図３で白く示されているのがα相）。なお、β鍛造には、β単相域で鍛造を完了させるもの、β単相域外（α＋β二相域）に温度降下後も鍛造が継続されるもの、およびα＋β二相域に温度が降下してから鍛造を開始するものがある。さらにβ鍛造材は、鍛造条件やその後の冷却条件によって、旧β粒の結晶粒界上のα相の形態や厚さ、また粒内の針状α相の長さや厚さが変化し、さらには粒界上の膜状のα相が存在しないものもあり得る。一方、チタン合金鍛造材は、α＋β鍛造によれば、粒状α組織となる（図４参照）。一般的に、α＋β型チタン合金鍛造材において、破壊靭性はβ鍛造をされた鍛造材の方がα＋β鍛造をされた鍛造材よりも優れ、逆に疲労強度特性はα＋β鍛造をされた鍛造材の方がβ鍛造をされた鍛造材よりも優れることが知られている。
【０００４】
このようなチタン合金鍛造材に関する技術として、例えば特許文献１には、Ａｌ：５．５０〜６．７５％、Ｖ：３．５０〜４．５０％を含有し、残部が不可避の不純物およびＴｉからなるチタン合金の部品を製造する方法が開示されている。そして、この製造方法では、このチタン合金の素材を９００℃以上変態温度未満の温度において恒温鍛造し、その際の歪み速度を５×１０−３／ｓｅｃ以下に保って素材の変形を行ない、等軸（α＋β）組織をもつニアネットシェープの成形品を得、これに必要な機械加工を施して製品とすることが開示されている。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、外面形状が円形の素材を開放型の上下金型を用いてその軸方向に圧下して外面形状が円形の円形材に鍛造する際に、内径が下記（１）式に規定される条件を満足する直径ｄのリング工具をその軸心を前記金型の軸心に一致させて設け、この状態で鍛造中の材料を前記リング工具の内面に接触させ、その後、リング工具を取り除いて鍛造することを特徴とする円形材の鍛造方法が開示されている。
Ｄ＋２Ｅ≦ｄ≦Ｄ１ ・・・（１）、ここでＤ：素材の最大直径（ｍｍ）、Ｅ：素材装入時の金型の軸心と素材の軸心との変位量（ｍｍ）、Ｄ１：圧下量が総圧下量の７０％の時点における材料の平均外径（ｍｍ）。
【０００６】
また、例えば特許文献３には、β鍛造をされたチタン合金鍛造材であって、アスペクト比が平均で２以上１０以下である旧β粒の多結晶構造を有し、前記旧β粒の粒界は、鍛造方向に平行な線となす角が平均で８０°以下であり、前記旧β粒の粒界上に形成されたα相は、前記粒界方向における長さが平均で１５μｍ以下であることを特徴とするチタン合金鍛造材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２５５９７号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５３４号公報
【特許文献３】特開２０１４−５５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
航空機のエンジン部品等は、高い疲労強度特性と共に、高い信頼性が要求されることから、超音波探傷により欠陥の有無が検査される。超音波探傷検査は、探触子から発信（送信）された超音波を被検査体の表面から内部に入射させ、傷等の欠陥で反射する反射波を同じく探触子で受信することで、内部の欠陥の有無を判定する検査である。
【０００９】
そして、チタン合金β鍛造材は、低サイクル疲労強度と超音波探傷性の両立が課題とされている。チタン合金β鍛造材の低サイクル疲労強度はβ鍛造時に素材に加える歪の増加に伴い向上するものの、逆に超音波探傷性は鍛造歪の増加と共に悪化することが知られている。そして、鍛造材の形状が大径薄肉の場合、鍛造素材内の歪の不均一が生じ易く、局所的に鍛造歪が大きくなる部位が生じ、超音波探傷性を悪化させる問題がある。
【００１０】
ここで、特許文献１に記載の技術では、本願で対象とするβ域での鍛造には適用できず、また、歪分布についても制御できていない。なお、実施例において、歪速度を適正化することで切屑が減少するとしている。しかしながら、これについて実験データが開示されているわけではない。
【００１１】
また、特許文献２に記載の鍛造方法は、開放型の金型を用いて鍛造する際に軸芯のズレ起因で起こる偏肉を抑制する方法であり、所定形状のリングを下金型にセットし、途中鍛造段階の偏肉を抑制するものである。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、円形材に生じる偏肉は抑制されるが、この技術は内部の歪分布を均一にするものではない。
【００１２】
また、特許文献３に記載のチタン合金鍛造材は、鍛造材に加えるβ鍛造歪を全体的に低減することで、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させている。なお、鍛造歪については、高い低サイクル疲労強度を発現させるのに必要なβ鍛造歪よりも多く、一方で、超音波探傷性を損なわない鍛造歪の範囲に圧下量で制御する。しかしながら、特許文献３に記載の技術では、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立できる歪の範囲が狭く、β鍛造チタン合金鍛造材の形状の自由度が低いという問題がある。
【００１３】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、鍛造材内部に生じる歪分布を均一化し、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材、および、超音波探傷検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るチタン合金β鍛造材は、α＋β型のチタン合金から成り、回転対称で且つ式（１）、式（２）、式（３）で示される大径薄肉形状で、径方向の外周部が製品部となるチタン合金β鍛造材の製造に供されるチタン合金中間鍛造材を用いて製造された前記チタン合金β鍛造材であって、前記チタン合金中間鍛造材は、最小厚み部が中心部にあり、外周部に最大厚み部が１箇所存在し、式（４）、式（５）、式（６）、式（７）、式（８）を満足し、且つ、前記チタン合金β鍛造材の形状との間に式（９）の関係を有し、前記チタン合金β鍛造材は、歪量が０．５０以上２．７０以下、（最大歪量−最小歪量）／最大歪量が０．７０以下であることを特徴とする。
【００１５】
０．１＜ｂ１／Ａ１＜０．５・・・・・（１）
４０＜ｂ1＜２００・・・・・・・・・（２）
０．１＜Ｂ１／Ａ１＜０．９・・・・・（３）
１．２≦ｂ０／ａ０≦４．０・・・・・（４）
０．０５＜Ｂ０／Ａ０≦０．５５・・・（５）
２０°≦θ≦ ７０°・・・・・・・・（６）
２Ａ０／５≦Ｃ０・・・・・・・・・・（７）
０．５≦ｃ０／ｂ０・・・・・・・・・（８）
０．２０≦ｂ１／ｂ０≦０．６０・・・（９）
【００１６】
ここで、
ａ０：チタン合金中間鍛造材の中心部の底部からの最小厚み（ｍｍ）
ｂ０：チタン合金中間鍛造材の外周部の底部からの最大厚み（ｍｍ）
ｃ０：チタン合金中間鍛造材の最外周部の厚み（ｍｍ）
Ａ０：チタン合金中間鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ０：チタン合金中間鍛造材の凹部の半径（ｍｍ）
Ｃ０：中心部から最大厚みに達するまでの径（ｍｍ）
Ａ１：チタン合金β鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ１：チタン合金β鍛造材の内径の半径（ｍｍ）
ｂ１：チタン合金β鍛造材の製品部の最大厚さ（ｍｍ）
θ ：チタン合金中間鍛造材の上面において中心部から外周部にかけて形成された傾斜
部における、底部から（ａ０＋ｂ０）／２の位置の接線と、前記凹部の底面の接線とのなす角
である。
【００１７】
かかる構成によれば、チタン合金β鍛造材は、大径薄肉形状であり、内部に生じる歪分布が均一化されたものとなる。これにより、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材となる。
【００１８】
また、チタン合金β鍛造材は、式（１０）で表されるＭｏ当量[Ｍｏ]ｅｑが２．７を超え１５未満であるチタン合金を用いることが好ましい。
［Ｍｏ]ｅｑ＝[Ｍｏ]＋[Ｔａ]／５＋[Ｎｂ]／３．６＋[Ｗ]／２．５＋[Ｖ]／１．５＋
１．２５[Ｃｒ]＋１．２５[Ｎｉ]＋１．７[Ｍｎ]＋１．７[Ｃｏ]＋２．５[Ｆｅ]・・・（１０）
ただし、前記式（１０）の[Ｘ]は、前記チタン合金における元素Ｘの含有量（質量％）とする。
【００１９】
かかる構成によれば、得られたチタン合金β鍛造材は、α相の体積含有率が減少して旧β粒の形状の影響が強くなり、超音波探傷性が向上する。
【００２０】
本発明に係る超音波探傷検査方法は、前記記載のチタン合金β鍛造材に対する超音波探傷検査方法であって、プローブ径が５〜３０ｍｍの範囲である探触子を用いて、周波数が１〜２０ＭＨｚの範囲である超音波にて、前記チタン合金β鍛造材の鍛造圧下量の最も大きい方向に平行な方向に探傷する工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる方法により、超音波探傷検査方法は、比較的高ノイズとなる鍛造方向に探傷しても十分にノイズが少ないため、チタン合金β鍛造材における面積の広い面を探触子で走査することができ、検査が容易になり、かつ高精度な検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のチタン合金β鍛造材によれば、大径薄肉形状の鍛造材内部に生じる歪分布が均一化され、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させた鍛造材となる。
本発明の超音波探傷検査方法によれば、前記のチタン合金β鍛造材に対して高精度な検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のチタン合金β鍛造材の形状の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】本発明のチタン合金中間鍛造材の形状の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図３】チタン合金鍛造材の組織の画像写真であり、β鍛造材の一例である。
【図４】チタン合金鍛造材の組織の画像写真であり、α＋β鍛造材の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜チタン合金中間鍛造材＞
本発明のチタン合金中間鍛造材は、大径薄肉形状の鍛造材内部に生じる歪分布を均一化し、製造されるチタン合金β鍛造材における低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたものである。そして、そのために、鍛造前の素材（チタン合金中間鍛造材）の形状を蝶型とし、チタン合金β鍛造材の形状に応じて適性化した中間鍛造材形状としたものである。
このチタン合金中間鍛造材を用いて製造された大径薄肉形状のチタン合金β鍛造材において、内部に生じる歪分布が均一化される。これにより、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材を得ることができる。
【００２５】
なお、製造されるチタン合金β鍛造材において、
疲労強度特性発現に必要なβ鍛造歪量：０．５０以上
超音波探傷性の悪化を防ぐために必要な歪量：２．７０以下（好ましくは２．５０以下）
とする。これらの値は、基礎実験の結果、求めたクライテリアである。
超音波探傷ノイズの誤認識を防ぎ、また、特性の均質化（機械的特性の均質化および超音波探傷性の均質化）のため、
「（最大歪量−最小歪量）／最大歪量」：０．７０以下
すなわち、（εmax−εmin）／εmax≦０．７０
とする。
なお、超音波探傷時に周囲よりもノイズの高い箇所（歪の高い箇所に対応）があると、欠陥と誤認される可能性があり、全体でのバランス（均質化すること）も必要となる。
【００２６】
以下、具体的に説明する。
本発明のチタン合金中間鍛造材は、α＋β型のチタン合金から成り、回転対称で且つ式（１）、式（２）、式（３）で示される大径薄肉形状で、径方向の外周部が製品部となるチタン合金β鍛造材の製造に供されるものである。
そして、チタン合金中間鍛造材は、最小厚み部が中心部にあり、外周部に最大厚み部が１箇所存在し、式（４）、式（５）、式（６）、式（７）、式（８）を満足し、且つ、前記チタン合金β鍛造材の形状との間に式（９）の関係を有する。なお、これらの式は、解析を繰り返すことで導き出したものである。
【００２７】
０．１＜ｂ１／Ａ１＜０．５・・・・・（１）
４０＜ｂ1＜２００・・・・・・・・・（２）
０．１＜Ｂ１／Ａ１＜０．９・・・・・（３）
１．２≦ｂ０／ａ０≦４．０・・・・・（４）
０．０５＜Ｂ０／Ａ０≦０．５５・・・（５）
２０°≦θ≦ ７０°・・・・・・・・（６）
２Ａ０／５≦Ｃ０・・・・・・・・・・（７）
０．５≦ｃ０／ｂ０・・・・・・・・・（８）
０．２０≦ｂ１／ｂ０≦０．６０・・・（９）
【００２８】
ここで、
ａ０：チタン合金中間鍛造材の中心部の底部からの最小厚み（ｍｍ）
ｂ０：チタン合金中間鍛造材の外周部の底部からの最大厚み（ｍｍ）
ｃ０：チタン合金中間鍛造材の最外周部の厚み（ｍｍ）
Ａ０：チタン合金中間鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ０：チタン合金中間鍛造材の凹部の半径（ｍｍ）
Ｃ０：中心部から最大厚みに達するまでの径（ｍｍ）
Ａ１：チタン合金β鍛造材の外径の半径（ｍｍ）
Ｂ１：チタン合金β鍛造材の内径の半径（ｍｍ）
ｂ１：チタン合金β鍛造材の製品部の最大厚さ（ｍｍ）
θ ：チタン合金中間鍛造材の上面において中心部から外周部にかけて形成された傾斜
部における、底部から（ａ０＋ｂ０）／２の位置の接線と、前記凹部の底面の接線とのなす角
である。
なお、これらのパラメータは、チタン合金中間鍛造材の製造における荒地鍛造およびチタン合金β鍛造材の製造におけるβ鍛造など、これらの製造の際の諸条件により制御することができる。
【００２９】
まず、対象とするチタン合金β鍛造材の形状に関する式（１）〜（３）について、図１を参照して説明する。チタン合金β鍛造材は、図１に示す形状である。チタン合金β鍛造材１０は、中心部１８を通る中心線Ｌを基準に回転対称である。
【００３０】
［式（１）：０．１＜ｂ１／Ａ１＜０．５］
式（１）は、チタン合金β鍛造材１０が大径薄肉形状であることを定義したものである。
図１に示すように、チタン合金β鍛造材１０は、製品部１１である外周部１３と、この外周部１３の一方側（内側）に位置する内周部１４と、この外周部１３の他方側（外側）に位置するバリ部１２とからなる。チタン合金β鍛造材１０は、径方向の外周部１３が製品部１１となる。径方向とは、チタン合金β鍛造材１０の中心部１８から、外側に向かう方向である。チタン合金β鍛造材１０は、外周部１３と内周部１４とによって、ここでは中央の下側が凹状に形成されている（凹部を有する）。なお、図１では、内周部１４の肉厚の薄い部分が外周部１３の上側に位置し、チタン合金β鍛造材１０の中央の下側が凹状に形成されている。しかしながら、必ずしも内周部１４の肉厚の薄い部分が外周部１３の上側にある必要はなく、外周部１３の肉厚中央付近や下側に位置していてもよく、更には内周部１４の厚みが途中で変化したり、曲線を有したりしていてもよい。これらは、いずれも本発明の範囲に含まれる。このような内周部１４の肉厚の薄い部分を有する構成により、歩留まりを上げることができる。
【００３１】
そして、Ａ１におけるチタン合金β鍛造材１０の外径の半径とは、チタン合金β鍛造材１０の中心部１８から製品部１１の最外端までの長さをいう。
また、製品部１１とは、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３（本体部）をいい、例えば航空機のエンジン部品等の製品になる部分である。ここでは、製品部１１とは、中心部１８側において底部（底面）１５が水平になる位置（ここでは、最大厚みｂ１となる部位）から、チタン合金β鍛造材１０の外側のバリ部１２になるまでの部位をいう（符号Ｐは、製品部の長さである）。ただし、図１の形状は一例であり、製品部１１は、実際に製品として用いる部位の最内端から最外端であればよい。なお、後記するように、製品部１１の形状によっては、製品部１１の最内端が最大厚みｂ１とならない場合もある。
【００３２】
ここで、チタン合金β鍛造材１０は、外周部１３に最大厚み部が１箇所存在するものとすることができる。図１では、製品部１１（外周部１３）の全てが最大厚みｂ１であり、製品部１１が最大厚み部となる。ただし、製品部１１の厚みは、製品部の長さＰの全域において一定である必要はなく、所望の製品形状に合わせて適宜変更してもよい。例えば、製品部１１の長さＰの領域の途中が括れていても良く、この括れ部を挟んだ外側と内側（いずれも製品部１１内）で厚みが異なっていても良い（最大厚みｂ１は製品部１１の最内端よりも外側になる場合もある）。
また、チタン合金β鍛造材１０は、中心部１８を最小厚みとすることができる。なお、符号ａ１は、チタン合金β鍛造材１０の中心部１８の底部からの最小厚みである。
ここで、チタン合金β鍛造材１０の中心部１８とは、回転対称となるチタン合金β鍛造材１０の中心となる部位であり、図１において、中心線Ｌとチタン合金β鍛造材１０が交差する部位である。そして、チタン合金β鍛造材１０は、中心部１８を通る中心線Ｌを基準に回転対称となる。
【００３３】
ｂ１／Ａ１は、好ましくは０．２超であり、より好ましくは０．２５超である。また、ｂ１／Ａ１は、好ましくは０．４未満であり、より好ましくは０．３５未満である。
【００３４】
［式（２）：４０＜ｂ1＜２００］
式（２）は、想定するチタン合金β鍛造材１０の厚み範囲を定義したものである。
ｂ1は、好ましくは６０ｍｍ超であり、より好ましくは８０ｍｍ超である。また、ｂ1は、好ましくは１７０ｍｍ未満であり、より好ましくは１５０ｍｍ未満である。
【００３５】
［式（３）：０．１＜Ｂ１／Ａ１＜０．９］
式（３）は、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３と内周部１４との割合を規定したものである。
ここで、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３とは、チタン合金β鍛造材１０の外側の所定領域である。また、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４とは、チタン合金β鍛造材の内側（中心部側）の所定領域であり、外周部１３（製品部１１）よりも中心部１８側の領域である。
また、Ｂ１におけるチタン合金β鍛造材１０の内径の半径とは、図１に示すように、チタン合金β鍛造材１０の中心部１８から製品部１１の最内端までの長さをいう。なお、製品部１１の最内端とは、ここでは、製品部１１の中心部１８側において底部（底面）１５が水平になる位置（ここでは、最大厚みｂ１となる部位）をいう。ただし、前記したとおり、製品部１１の最内端が最大厚みｂ１とならない場合もあるが、この場合でも、実際に製品として用いる部位の最内端をチタン合金β鍛造材１０の内径の半径の基準とすればよい。そして、製品部１１の最内端より外側が製品部１１となる。
Ｂ１／Ａ１は、好ましくは０．２超であり、より好ましくは０．２５超である。また、Ｂ１／Ａ１は、好ましくは０．８未満であり、より好ましくは０．７５未満である。
【００３６】
次に、チタン合金中間鍛造材の形状に関する式（４）〜（８）について、図２を参照して説明する。チタン合金中間鍛造材は、図２に示す形状である。チタン合金中間鍛造材１００は、中心部２８を通る中心線Ｌを基準に回転対称である。
【００３７】
［式（４）：１．２≦ｂ０／ａ０≦４．０］
ｂ０／ａ０が１．２未満となると、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４に歪の集中が生じる。一方、ｂ０／ａ０が４．０を超えると、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３に歪の集中が生じる。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（４）として「１．２≦ｂ０／ａ０≦４．０」とする。
ここで、ａ０、ｂ０におけるチタン合金中間鍛造材１００の底部２５とは、チタン合金中間鍛造材１００の底面のことであり、チタン合金中間鍛造材１００の底面が水平になる部位である。そして、この底部２５には、後述する底面の凸部４０は含まれない。
また、チタン合金中間鍛造材１００の外周部２３とは、後述する接線５１と接線５２との接点に垂直な位置よりも外側の部位をいう。
【００３８】
ここで、チタン合金中間鍛造材１００は、外周部２３に最大厚み部が１箇所存在するものとする。最大厚みｂ０の領域（径方向の長さ）は、製造されるチタン合金β鍛造材１０の形状に応じて適宜調整すればよい。また、チタン合金中間鍛造材１００は、中心部２８を最小厚みとする。
ｂ０／ａ０は、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４に歪の集中が生じることで製品部１１の内周側（内周部１４と近接する位置）に歪の集中が生じることを抑制する観点から、好ましくは１．５以上であり、より好ましくは１．６５以上である。また、ｂ０／ａ０は、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３の歪の集中を抑制する観点から、好ましくは３．５以下であり、より好ましくは２．８以下である。
【００３９】
［式（５）：０．０５＜Ｂ０／Ａ０≦０．５５］
Ｂ０／Ａ０が０．０５以下となると、チタン合金β鍛造材１０の中央部に歪が集中する傾向が強くなる。なお、チタン合金β鍛造材１０の中央部とは、内周部１４に加えて、製品部１１の内周部１４寄りを含む部位である。一方、Ｂ０／Ａ０が０．５５を超えると、チタン合金中間鍛造材１００の鍛造時の荷重が高くなる。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（５）として「０．０５＜Ｂ０／Ａ０≦０．５５」とする。
ここで、Ｂ０におけるチタン合金中間鍛造材１００の凹部３０とは、チタン合金中間鍛造材１００の中心部２８の上面に形成された凹状の部位である。すなわち、チタン合金中間鍛造材１００は、その中央に凹部３０を有している。チタン合金中間鍛造材１００の中央とは、中心部２８を含む中心部２８近傍の部位である。ここでは、中心線Ｌを中心とした半径Ｂ０の内側の領域である。そして、チタン合金中間鍛造材１００の凹部３０の半径とは、中心部２８から、後述する接線５１と接線５２との接点に垂直な位置までの長さをいう。
また、Ａ０におけるチタン合金中間鍛造材１００の外径の半径とは、チタン合金中間鍛造材１００の中心部２８からチタン合金中間鍛造材１００の最外周部までの長さをいう。
Ｂ０／Ａ０は、チタン合金β鍛造材１０の中央部の歪の集中を抑制する観点から、好ましくは０．１６超である。また、Ｂ０／Ａ０は、チタン合金中間鍛造材１００の鍛造時の荷重を低くする観点から、好ましくは０．５以下であり、より好ましくは０．４５以下である。
【００４０】
［式（６）：２０°≦θ≦ ７０°］
θが２０°未満となると、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４に歪が集中し易くなる。一方、θが７０°を超えると、チタン合金中間鍛造材１００の鍛造時の荷重が高くなると共に、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３に歪が集中し易くなる。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（６）として「２０°≦θ≦ ７０°」とする。
ここで、θは、接線５１と接線５２とのなす角のうち、小さいほうの角である。
接線５１は、チタン合金中間鍛造材１００の上面において中心部２８から外周部２３にかけて形成された傾斜部における、底部２５から（ａ０＋ｂ０）／２の位置の接線である。すなわち、接線５１は、チタン合金中間鍛造材１００の上面内側の斜面（凹部３０に連続して形成された傾斜面）に沿って引いた線である。また、接線５２は、中心線Ｌと直交する凹部３０の底面の接線である。すなわち、接線５２は、中心線Ｌと直交するように凹部３０の底面に沿って引いた線である。
θは、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４の歪の集中が生じることで製品部１１の内周側（内周部１４と近接する位置）に歪の集中が生じることを抑制する観点から、好ましくは３０°以上であり、より好ましくは４０°以上である。また、θは、チタン合金中間鍛造材１００の鍛造時の荷重を低くすると共に、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３の歪の集中を抑制する観点から、好ましくは６５°以下である。
【００４１】
［式（７）：２Ａ０／５≦Ｃ０］
チタン合金中間鍛造材１００の底部２５からの最大厚み部は、チタン合金中間鍛造材１００の半径の２／５の位置、あるいは、２／５の位置よりも外側にある。底部２５からの最大厚み部が２／５の位置よりも内側に存在すると、チタン合金β鍛造材１０の内周部１４に歪が集中し易くなる。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（７）として「２Ａ０／５≦Ｃ０」とする。
ここで、ａ０、Ｃ０におけるチタン合金中間鍛造材１００の中心部２８とは、回転対称となるチタン合金中間鍛造材１００の中心となる部位であり、図２において、中心線Ｌとチタン合金中間鍛造材１００が交差する部位である。そして、チタン合金中間鍛造材１００は、中心部２８を通る中心線Ｌを基準に回転対称となる。
【００４２】
［式（８）：０．５≦ｃ０／ｂ０］
ｃ０／ｂ０が０．５未満となると、例えば、Ｃ0より外側の最大厚みｂ0を有する領域が減り、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３の歪が小さくなる虞がある。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（８）として「０．５≦ｃ０／ｂ０」とする。
ここで、ｃ０におけるチタン合金中間鍛造材１００の最外周部は、ここでは、チタン合金中間鍛造材１００の最も外側の側面が垂直になる部位をいう。
【００４３】
次に、チタン合金中間鍛造材の形状とチタン合金β鍛造材の形状の関係に関する式（９）について、図１、２を参照して説明する。
【００４４】
［式（９）：０．２０≦ｂ１／ｂ０≦０．６０］
ｂ１／ｂ０が０．２０未満となると、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３の歪が大きくなり過ぎる。一方、ｂ１／ｂ０が０．６０を超えると、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３に所定の歪を加えることが出来ない。したがって、チタン合金中間鍛造材１００は、式（９）として「０．２０≦ｂ１／ｂ０≦０．６０」とする。
ｂ１／ｂ０は、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３の歪を抑制する観点から、好ましくは０．３０以上であり、より好ましくは０．３５以上である。また、ｂ１／ｂ０は、チタン合金β鍛造材１０の外周部１３に所定の歪を加えやすくする観点から、好ましくは０．５０以下である。
【００４５】
［その他］
図２に示すように、チタン合金中間鍛造材１００は、鍛造時にチタン合金中間鍛造材１００を下金型に設置する際の位置決めを容易にするため、チタン合金中間鍛造材１００の底面に凸部４０を設けることが好ましい。
更に、チタン合金中間鍛造材１００は、位置決めを容易にするため、図２中のｄ０を１０ｍｍ以上とすることが好ましい。ｄ０は、チタン合金中間鍛造材１００の底部２５から、チタン合金中間鍛造材１００の最も外側の側面が垂直になるまでの部位である。ｄ０の上限はｂ０まで大きくすることが可能であるが、鍛造変形の均一性を確保するため、（２／３）ｂ０以下が好ましい。
【００４６】
（チタン合金：Ｍｏ当量２．７を超え１５未満）
本発明に係るチタン合金β鍛造材を形成するチタン合金は、α＋β型チタン合金であれば適用することができるが、次式（１０）で表されるＭｏ当量[Ｍｏ]ｅｑが２．７を超え１５未満となる組成であることが好ましい。チタン合金は、Ｍｏ当量が大きくなるに従い、α相の体積含有率が減少して旧β粒の形状の影響が強くなり、超音波探傷性に与える鍛造歪の影響が強くなるためである。チタン合金のＭｏ当量は、超音波探傷性に与える鍛造歪の影響をより強くする観点から、より好ましくは４．５以上、さらに好ましくは６．５以上である。一方、チタン合金は、Ｍｏ当量[Ｍｏ]ｅｑが大きくなるにしたがい、合金元素が偏析し易くなり、組織がばらつく虞があるため、１５未満とすることが好ましい。チタン合金のＭｏ当量は、組織がばらつく虞をより低減させる観点から、より好ましくは１２以下、さらに好ましくは１０．５以下である。
【００４７】
［Ｍｏ]ｅｑ＝[Ｍｏ]＋[Ｔａ]／５＋[Ｎｂ]／３．６＋[Ｗ]／２．５＋[Ｖ]／１．５＋
１．２５[Ｃｒ]＋１．２５[Ｎｉ]＋１．７[Ｍｎ]＋１．７[Ｃｏ]＋２．５[Ｆｅ]・・・（１０）
ただし、前記式（１０）の[Ｘ]は、前記チタン合金における元素Ｘ（Ｘ：Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｆｅ）の各含有量（質量％）とする。
【００４８】
このようなチタン合金としては、具体的にはＡＭＳ４９８１，ＡＭＳ４９９５で規定されるチタン合金が挙げられる。ＡＭＳ４９８１で規定されるチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ合金、Ｔｉ−６２４６合金）は、Ａｌ：５．５０〜６．５０質量％、Ｓｎ：１．７５〜２．２５質量％、Ｚｒ：３．５０〜４．５０質量％、Ｍｏ：５．５０〜６．５０質量％を含有し、残部はＴｉおよび不可避的不純物であり、各元素の平均値から計算されるＭｏ当量は６．０である。前記不可避的不純物としては、概ね、Ｎ：０．０４質量％、Ｃ：０．０８質量％、Ｈ：０．０１５質量％、Ｆｅ：０．１５質量％、Ｏ：０．１５質量％を含有する。
【００４９】
ＡＭＳ４９９５で規定されるチタン合金（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｓｎ−２Ｚｒ−４Ｃｒ−４Ｍｏ合金、Ｔｉ−１７合金）は、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｓｎ：１．５〜２．５質量％、Ｚｒ：１．５〜２．５質量％、Ｃｒ：３．５〜４．５質量％、Ｍｏ：３．５〜４．５質量％、Ｏ：０．０８〜０．１２質量％であって、残部はＴｉおよび不可避的不純物であり、各元素の平均値から計算されるＭｏ当量は９．５である。前記不可避的不純物としては、概ね、Ｆｅ：０．０３質量％、Ｃ：０．０５質量％、Ｎ：０．０４質量％、Ｈ：０．０１２５質量％を含有する。
【００５０】
＜チタン合金中間鍛造材の形状決定方法＞
本発明のチタン合金中間鍛造材の形状決定方法は、前記した式（１）〜（９）の関係式に則り、前記したチタン合金中間鍛造材の形状を定めるものである。
すなわち、想定するチタン合金β鍛造材の形状について、式（１）〜（３）を満足するように、厚さや内径、外径を決定する。そして、それに基づき、チタン合金中間鍛造材の形状について、式（４）〜（８）を満足するように、厚さや内径、外径、凹部の形状等を決定する。さらに、チタン合金中間鍛造材の形状とチタン合金β鍛造材の形状の関係に関する式（９）を決定する。
また、前記したとおり、チタン合金中間鍛造材は、式（１０）で表されるＭｏ当量[Ｍ
ｏ]ｅｑが２．７を超え１５未満であるチタン合金を用いるものとしてもよい。
チタン合金中間鍛造材の形状決定方法は、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材を得るためのチタン合金中間鍛造材の形状を簡便に決定することができる。
【００５１】
＜チタン合金β鍛造材の製造方法＞
本発明に係るチタン合金β鍛造材は、所望の組成のチタン合金からなるインゴットを公知の方法でビレットに鍛造し（ビレット鍛造工程と称する）、必要に応じて機械加工を行ってから、α＋β二相域にて荒地鍛造を行い、チタン合金中間鍛造材とする。その後、β鍛造を行って所望の製品形状に製造される。ビレット鍛造工程は、例えば、β鍛造→α＋β鍛造→β熱処理→応力除去焼鈍→α＋β鍛造→焼鈍の順序で行われる。α＋β鍛造はβ変態点（適宜、Ｔβと表す）よりも１０〜２００℃程度低い温度域に、β鍛造はＴβよりも１０〜１５０℃程度高い温度域に、それぞれ加熱し、所定の鍛錬比（鍛伸方向に垂直な断面の、鍛造前に対する鍛造後の面積比、例えば１．５）の鍛造を行い、室温に冷却する。ビレット鍛造工程における鍛造をα＋β鍛造とするかβ鍛造とするかは製品に要求される特性に応じて設定すればよく、鍛造の回数も所望するビレットの径等に応じて行えばよい。また２回の焼鈍はそれぞれ必要に応じて行えばよく、例えば２回目の焼鈍はその後の機械加工をし易くするために行われる。さらにチタン合金ビレットを機械加工することで、表面の酸化皮膜やシワやバリが除去され、表面粗度を整えることができ、その後の鍛造（チタン合金中間鍛造材の製造における荒地鍛造およびチタン合金β鍛造材の製造におけるβ鍛造）がし易くなる。そして、本発明に係るチタン合金β鍛造材を製造するために、チタン合金中間鍛造材を以下の方法でβ鍛造する。
【００５２】
本発明に係るチタン合金β鍛造材の製造方法は、前記のチタン合金中間鍛造材を、合金成分によって決まるβ変態点をＴβで表したとき、（Ｔβ＋５℃）以上に加熱して、β結晶粒径（平均粒径）が１００μｍ以上８００μｍ未満の範囲になるまで保持した後、（Ｔβ−１５０℃）以上の温度域で鍛造を行い、直ちに（Ｔβ−１５０℃）未満の温度まで冷却する方法である。
【００５３】
（鍛造前加熱温度：（Ｔβ＋５℃）以上）
鍛造前加熱は、一般的なβ鍛造と同様に、鍛造前に、チタン合金中間鍛造材をβ単相域まで加熱してβ相単相にするために行われる。β単相域とはβ変態点（Ｔβ）以上の温度域であり、Ｔβはチタン合金ビレットの全体（１００％）がβ相となる最低温度で、当該チタン合金中間鍛造材（チタン合金β鍛造材）を形成するチタン合金の組成によって変化する。例えば、ＡＭＳ４９８１で規定されるチタン合金（Ｔｉ−６２４６合金）のＴβは９６０℃程度であり、ＡＭＳ４９９５で規定されるチタン合金（Ｔｉ−１７合金）のＴβは８９０℃程度である。本発明においては、チタン合金中間鍛造材を深部まで確実にβ相単相とし、また（Ｔβ−１５０℃）以上の温度域で鍛造を完了させる。本発明においては、チタン合金中間鍛造材を深部まで確実にβ相単相とするため、鍛造前加熱温度は（Ｔβ＋５℃）以上とする。一方、チタン合金中間鍛造材がβ単相域において高温になるにしたがい、β相の結晶粒の成長速度が速くなるため結晶粒径を制御し難くなり、また（Ｔβ＋１５０℃）を超えると、表面に厚い酸化スケールが形成され易く、鍛造後に除去する必要が生じるため、加熱温度は（Ｔβ＋１５０℃）以下が好ましい（より好ましくはＴβ＋１００℃）。さらに、鍛造前の加熱温度が過剰に高いと、鍛造完了時の温度が高くなって、鍛造後に（Ｔβ−１５０℃）以上の温度域外（（Ｔβ−１５０℃）未満）に冷却されるまでに、β結晶粒（非扁平粒）が過剰に成長する虞がある。
【００５４】
チタン合金中間鍛造材を加熱してβ単相域に到達させた後、鍛造開始前に一定時間保持して、β結晶粒を適度な大きさ、具体的には径１００μｍ以上８００μｍ未満の範囲に成長させる。保持時間は、チタン合金中間鍛造材の保持温度によって異なるが、例えば１０００℃で６０〜４８０分間程度保持すればよい。なお、いったん所望のβ結晶粒組織が形成された後は、チタン合金中間鍛造材の温度は、鍛造前に（Ｔβ＋５℃）未満に降下してもよいが、後記するように、鍛造完了まで（Ｔβ−１５０℃）以上の温度域を保持することができるように設定する。
【００５５】
（鍛造温度：（Ｔβ−１５０℃）以上）
鍛造温度を（Ｔβ−１５０℃）以上で行うことで、鍛造前にβ結晶粒の粒界上および粒内にα相が析出するのを抑え、破壊靱性が低下し難くしている。
鍛造温度が（Ｔβ−１５０℃）未満になると、β結晶粒の粒界上および粒内にα相が析出し始める。鍛造を完了する前にこれらのα相が形成されると破壊靭性が劣化する虞がある。したがって、鍛造温度（より具体的には、チタン合金中間鍛造材の鍛造の完了時における温度）は、（Ｔβ−１５０℃）以上とする。β結晶粒の粒界上および粒内にα相をより析出し難くする観点から、鍛造温度は（Ｔβ−１００℃）以上が好ましい。このとき、鍛造に使用される金型は、４００℃以上に加熱されていることが好ましく、鍛造温度（チタン合金中間鍛造材の温度）に加熱されていることがさらに好ましい。このように加熱された金型を使用することで、鍛造されるチタン合金中間鍛造材の表面が内部に対して早期に冷却され過ぎることがなく、表面近傍もＴβ−１５０℃以上に保持して鍛造を完了することができる。なお、鍛造完了まで（Ｔβ−１５０℃）以上の温度域に保持する必要があるのは、チタン合金β鍛造材の製品部分であり、鍛造後（冷却後）に除去される表層等の余肉（製品部分以外）における温度は、これに限定されない。
【００５６】
鍛造における加工率（圧下率）は、本発明の構成を満たす条件であれば、一般的な仕上げ鍛造と同様の条件で鍛造することができる。例えばβ結晶粒をアスペクト比が３を超える扁平粒にするためには、平坦面を有する金型による円柱形状ビレットの鍛造を例にすると、圧下率４５％以上、好ましくは５５％以上の加工、あるいはそれに相当する加工を加えることが好ましい。また、チタン合金ビレットに対する金型の移動速度は、ひずみ速度が１０-3〜１０（１／ｓ）とすることが好ましい。
【００５７】
鍛造後のチタン合金中間鍛造材を、前記保持時間の経過後に直ちに（Ｔβ−１５０℃）未満に冷却することで、β単相域外（α＋β二相域）として非扁平なβ結晶粒の成長を停止させ、かつ旧β粒の粒界に太く連続したα相が析出することを抑制して、得られたチタン合金β鍛造材の疲労強度の劣化を防止する。そのために、保持後の冷却速度は、好ましくは１０℃／ｍｉｎ以上、より好ましくは５０℃／ｍｉｎ以上である。一方、冷却速度の上限は特に規定しないが、５００℃／ｍｉｎ以下が実用的であり、また粒内の針状α相を長くして破壊靭性を向上させるため、好ましい。冷却方法は、空冷、送風、水冷、湯冷、油冷等の公知の方法を適用すればよい。
【００５８】
得られたチタン合金β鍛造材は、必要に応じて、公知の方法にて溶体化処理および時効処理にて調質熱処理を行い、さらに機械加工を行って酸化皮膜や余肉を除去し、以下の超音波探傷検査を実施される。具体的には表面から１ｍｍ以上の厚さを除去し、表面粗度６．３Ｓ以上に平滑化してから、超音波探傷検査を行うことが好ましい。チタン合金β鍛造材は、その後、必要に応じて再度機械加工されてエンジン部品等の製品となる。これらの処理は、公知の方法で行われてよい。
チタン合金β鍛造材の製造方法は、大径薄肉形状であり、内部に生じる歪分布が均一化された、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を両立させたチタン合金β鍛造材を得ることができる。
【００５９】
＜チタン合金β鍛造材＞
本発明のチタン合金β鍛造材は、前記したチタン合金β鍛造材の製造方法で製造されたものである。すなわち、チタン合金β鍛造材は、α＋β型のチタン合金から成り、図１に示すように、回転対称で且つ式（１）〜（３）で示される大径薄肉形状で、径方向の外周部が製品部となる鍛造材となる。
チタン合金β鍛造材は、例えば航空機のエンジン部品等に用いることができる。航空機のエンジン部品としては、例えば航空機エンジンの回転部品等が挙げられる。
【００６０】
＜超音波探傷検査方法＞
本発明に係るチタン合金β鍛造材に対する超音波探傷検査は、公知の方法で行うことができ、探触子はプローブ径が５〜３０ｍｍの範囲のものから選択し、超音波（送信波）は周波数１〜２０ＭＨｚの範囲を使用する。プローブ径は１０ｍｍ以上、超音波の周波数は１５ＭＨｚ以下が好ましい。また、欠陥の検出分解能が高い水浸探傷法にて検査を行うことが好ましい。本発明に係るチタン合金β鍛造材は、鍛造における圧下量の最も大きい方向と平行な方向を含む方向に探傷する超音波探傷検査に供すことができる。超音波探傷検査の方向とは、送信波の進行方向（チタン合金β鍛造材の内部を透過させる方向）を指す。チタン合金β鍛造材は鍛造圧下量の最も大きい方向が最もノイズが多い傾向があるが、本発明に係るチタン合金β鍛造材は、かかる方向に探傷しても十分にノイズが少なく高精度な検査を行うことができる。また、チタン合金β鍛造材は、この方向の厚さが最も小さい（薄い）場合が多いので、深部まで精度よく検査を行うことができ、さらに探触子を走査するこの方向に垂直な表面の面積が広い場合が多いので、検査し易い。また、チタン合金β鍛造材（製品）の形状に応じて、前記１方向での探傷、またはさらに方向を変化させて合計２回以上検査することが好ましい。さらに、チタン合金β鍛造材の厚さ（送信波の進行方向長さ）によっては、逆方向から送信波を入射してもよい。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、回転対称の薄肉大径形状のチタン合金β鍛造材の外周に翼形状の部位が備え付けられている鍛造材に対しても、適用することができる。
【実施例】
【００６２】
以上、本発明を実施するための形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例によって制限を受けるものではなく、請求項に示した範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６３】
ＦＥＭ（Finite Element Method (有限要素法)）解析によりチタン合金鍛造材中に発生する歪分布に対して、チタン合金中間鍛造材の形状の影響を調査した。
ここでは、チタン合金素材として、ＡＭＳ４９８１で規定されるＴｉ−６２４６合金（Ｔβ：９６０℃）の物性値を用いてＦＥＭ解析を行った。
【００６４】
解析では、チタン合金中間鍛造材内の温度分布を所定温度に一定とした後、炉外に取り出し、下金型に設置後、鍛造を行う解析を行った。
解析の結果、歪分布を出力し、製品部内の最大値と最小値を抽出した。ここで、鍛造材の外周面、並びに金型に接する面から１０ｍｍ内側が製品部として歪量を評価し、歪量が０．５０以上２．７０以下の範囲、および、歪の均一性として“（最大歪−最大歪）／最大歪“が０．７０以下に収まる形状条件を合格とした。
結果を表１に示す。また、解析条件は以下である。
【００６５】
［解析条件］
鍛造前加熱温度：９９０℃（Ｔβ＋３０℃）
鍛造温度：９３０℃以上（（Ｔβ−１５０℃）以上）
冷却温度：鍛造後、直ちに８００℃以下まで冷却
金型温度：６５０℃
雰囲気温度：２０℃
鍛造速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
金型方式：セミクローズドダイ
【００６６】
【表１】
2018034207.tif 000003
【００６７】
表１に示すように、所定の形状条件を満足する試験体１〜９は適正な歪分布が得られ、低サイクル疲労強度と超音波探傷性を兼備することが分かる。一方、試験体１０〜１５は規定の形状条件を満足しないため、歪分布が悪い。具体的には、以下のとおりである。
【００６８】
試験体１０は、式（４）、（５）、（６）、（７）が規定の範囲外となり、歪の均一性が悪い。
試験体１１は式（７）、（９）が規定の範囲外となり、最小歪が小さく、歪の均一性が悪い。
試験体１２は式（９）が下限を下回り、式（６）の上限を超え、最大歪が上限を超え、歪の均一性が悪い。
試験体１３は式（４）が下限を下回り、歪の均一性が悪い。
試験体１４、１５は式（９）が上限を上回り、最小歪が小さく、且つ、歪の均一性が悪い。
【００６９】
以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７０】
１０  チタン合金β鍛造材
１１  製品部
１２  バリ部
１３  チタン合金β鍛造材の外周部
１４  チタン合金β鍛造材の内周部
１５  チタン合金β鍛造材の底部
１８  チタン合金β鍛造材の中心部
２３  チタン合金中間鍛造材の外周部
２５  チタン合金中間鍛造材の底部
２８  チタン合金中間鍛造材の中心部
３０  チタン合金中間鍛造材の凹部
４０  凸部
５１  接線
５２  接線
１００  チタン合金中間鍛造材
Ｌ  中心線
【図１】
2018034207.tif 000004
【図２】
2018034207.tif 000005
【図３】
2018034207.tif 000006
【図４】
2018034207.tif 000007