(57)【要約】【課題】延性と破壊靭性を保持しつつ、強度に優れたチタン合金鍛造材を提供する。【解決手段】元素Ｘの含有量（質量％）を[Ｘ]としたときに、下記式で表されるＭｏ当量［Ｍｏ］ｅｑが１０以上１３未満であるチタン合金からなるチタン合金鍛造材であって、[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]、α相とβ相の面積率の合計が９９％以上であり、一次α相の面積率が２０％以下であり、一次α相の平均粒径が２．５μｍ以下であり、長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の面積率が３％以下であり、二次α相および前記長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の平均間隔が１００〜２００ｎｍであることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
元素Ｘの含有量（質量％）を[Ｘ]としたときに、下記式（１）で表されるＭｏ当量［Ｍｏ］ｅｑが１０以上１３未満であるチタン合金からなるチタン合金鍛造材であって、
[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]・・・（１）
α相とβ相の面積率の合計が９９％以上であり、
一次α相の面積率が２０％以下であり、
一次α相の平均粒径が２．５μｍ以下であり、
長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の面積率が３％以下であり、
二次α相および前記長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の平均間隔が１００〜２００ｎｍであることを特徴とするチタン合金鍛造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン合金鍛造材に関し、特に、ニア（ｎｅａｒ）β型チタン合金鍛造材に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用部品等には、軽量で高強度であることに加えて、高延性、高靭性等であることが要求されることから、α＋β型チタン合金やニアβ型チタン合金が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て、強度と延性等のバランスに優れており、また、β変態点（Ｔβ）以上の温度域でβ相単相となる。ニアβ型チタン合金は、α＋β型チタン合金と高強度なβ型チタン合金との中間的な金属組織を有しており、α＋β型チタン合金と同様にα相とβ相とが共存する。これらの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。α＋β鍛造材とβ鍛造材では、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】
チタン合金の中でも、高強度なニアβ型チタン合金として、Ti-10V-2Fe-3Al合金などが知られている。Ti-10V-2Fe-3Al合金は、その特性をさらに改良するために、いくつかの改良技術が開発されている。例えば、特許文献１には、ニアβ型チタン合金の高強度化特性を維持しつつ冷間加工性を改善する加工前処理方法が開示されている。また、特許文献２には、強度・靭性に優れたニアβ型チタン合金を得るための処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−９６３６１号公報
【特許文献２】特許第３３４３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、航空機用部品には、更なる強度、延性、靱性等の機械的特性の向上が要求されている。一般に高強度化を図ると、靱性や延性は低下する傾向にある。特許文献１および特許文献２に開示された処理方法は、機械的特性にまだ改良の余地を有するものであった。
【０００６】
さらに、特に大型のチタン合金鍛造材においては、一般的な製造条件では素材内部の加熱速度や冷却速度が低下する等の理由により、優れた機械的特性、特に延性や破壊靭性を達成することが困難であった。そのため、延性や破壊靭性を一定レベルに確保した上で安定して高強度化を達成したいという要望が存在していた。
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、延性と破壊靭性を保持しつつ、強度に優れたチタン合金鍛造材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】
【０００８】
本発明者らは素材内部の機械的特性を安定して確保する方法について鋭意研究した。その結果、一次α相を微細化し、量を低減させるだけでなく、長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満の細長い形状をした特定のα相を低減させること、二次α相および前記特定のα相の間隔を制御することによって、上記課題を解消し得ることを見出して、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係るチタン合金鍛造材は、元素Ｘの含有量（質量％）を[Ｘ]としたときに、下記式（１）で表されるＭｏ当量［Ｍｏ］ｅｑが１０以上１３未満であるチタン合金からなるチタン合金鍛造材である。
[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]・・・（１）
本発明に係るチタン合金鍛造材は、α相とβ相の面積率の合計が９９％以上であり、一次α相の面積率が２０％以下であり、一次α相の平均粒径が２．５μｍ以下である。また、本発明に係るチタン合金鍛造材は、長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の面積率が３％以下である。さらに、本発明に係るチタン合金鍛造材は、二次α相および前記長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の平均間隔が１００〜２００ｎｍである。
【００１０】
かかる構成のチタン合金鍛造材であれば、延性、破壊靭性および強度のいずれにも優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチタン合金鍛造材は、延性と破壊靭性を保持しつつ、強度に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】二次α相の平均間隔を算出する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係るチタン合金鍛造材は、航空機用部品等に用いられ得るチタン合金鍛造材であって、鍛造や熱処理によって金属組織を制御することで、機械的特性に優れたものとすることができる。
【００１４】
〔チタン合金〕
本発明に係るチタン合金は、元素Ｘの含有量（質量％）を[Ｘ]としたときに、下記式（１）で表されるＭｏ（モリブデン）当量［Ｍｏ］ｅｑが１０以上１３未満である。
[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]・・・（１）
Ｍｏ当量は、チタン合金の各相の安定性を示す指標として、一般的に使用されているものである。Ｍｏ当量の詳細については、G. Lutjering & J. C. Williams, "Titanium", Second Edition, Springer-Verlag, Berlin, 2010, p30または古原、牧, 金属, vol.66（1996）, No.4, p289 等において説明がなされている。
Ｍｏ当量は、強度を確保するために１０以上の値は必要であり、より好ましくは１０．５以上である。一方、熱間鍛造性や延性を良好なものとするために１３未満に制御することが必要であり、より好ましくは１２．５以下である。
【００１５】
上記のＭｏ当量の規定を満足するチタン合金として、ＡＭＳ４９８４に定められたTi-10V-2Fe-3Al合金がある。Ti-10V-2Fe-3Al合金の合金組成は、Ｖ：９．０〜１１．０質量％、Ａｌ：２．６〜３．４質量％、Ｆｅ：１．６〜２．２２質量％を含有し、残部はＴｉおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、例えば、Ｃ：０．０５質量％以下、Ｎ：０．０５質量％以下、Ｏ：０．１３質量％以下、Ｈ：０．０１５質量％以下、Ｙ：０．００５質量％以下を含有する。ここで、Ｍｏ当量は、式（１）中でTi-10V-2Fe-3Al合金が含有しない元素については、含有量０として計算される。
【００１６】
Ti-10V-2Fe-3Al合金の場合、β相の固溶強化やβ相を安定化させるために、Ｖ：９．０質量％以上、Ｆｅ：１．６質量％以上が必要であり、α相の固溶強化やα相を安定化させるためにＡｌ：２．６質量％以上が必要である。また、過剰な添加は熱間鍛造性や延性を損なう恐れがあるため、Ｖ：１１．０質量％以下、Ａｌ：３．４質量％以下、Ｆｅ：２．２２質量％以下に制御する。また、不可避不純物が増えると素材が脆化する恐れがあるため、上記の通り上限値以下に制御する。
【００１７】
Ｍｏ当量が１０以上１３未満であるチタン合金としては、その他に、Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金等を例示することができる。
【００１８】
〔金属組織〕
本発明のチタン合金鍛造材はニアβ型チタン合金鍛造材であり、その金属組織は、主にα相とβ相からなり、α相は、一次α相と二次α相からなる。本発明のチタン合金鍛造材の金属組織は、一次α相の面積率が２０％以下であり、一次α相の平均粒径が２．５μｍ以下であり、長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の面積率が３％以下である。また、本発明のチタン合金鍛造材の金属組織は、二次α相および前記長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の平均間隔が１００〜２００ｎｍである。
以下、各特性について順次説明する。
【００１９】
本発明のチタン合金鍛造材の金属組織は、実質的にα相およびβ相からなり、α相とβ相の面積率の合計は９９％以上である。更にα相は、一次α相と二次α相に分類される。二次α相とは、時効工程において析出してくるα相のことであり、一次α相とは、二次α相以外のα相のことである。α相およびβ相以外の組織としては、炭化物や介在物等を微量含有することがある。
【００２０】
（一次α相、二次α相）
本発明のチタン合金鍛造材の金属組織において、一次α相と二次α相とは、粒径が異なる。そこで、倍率４００倍の光学顕微鏡を用いて観察したときのα相の粒径によって、一次α相と二次α相とを区別して規定することとする。すなわち、倍率４００倍の光学顕微鏡で観察したときに、粒径が０．５μｍ以上の閉じた領域のα相を一次α相と定義する。一次α相以外の領域は、二次α相およびβ相を含む領域となる。ここで、粒径は、円相当径として求められる。また、α相およびβ相以外の組織は除外している。
【００２１】
次に、上記の一次α相以外の領域を、倍率３万倍のＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走査電子顕微鏡）を用いて観察する。このとき、二次α相とβ相とは、相互に入り組んだ不規則な形状を有しているが、画像の色相から両者を区別して認識することができる。
【００２２】
（中間α相）
さらに、本発明者らの検討によると、粒径が０．５μｍ前後であって、細長い形状をしたα相が存在する。すなわち、光学顕微鏡のようなマクロレベル（例えば倍率４００倍）で確認される一次α相と、ＳＥＭのようなミクロレベル（例えば倍率３万倍）で確認される二次α相との中間付近のサイズ（例えばＦＥ−ＳＥＭにて倍率３千倍）であって、細長い形状をしたα相が存在する。このようなα相として、その代表的な寸法から、「長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相」を定義する。「長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相」を以下、適宜「中間α相」と簡略化して記載する。
【００２３】
ここで、「短径」は、α相のうち、画像解析ソフトの「直径（最小）」として求められる。すなわち「α相の領域の重心を通り、かつα相の領域の外周の２点を結ぶ径のうちで最小のもの」である。一方、「長径」は、α相の領域内で取りうる最大の線分である。
【００２４】
中間α相は、細長い形状をした閉じた領域のα相であり、一次α相か二次α相のいずれかに属するものである。中間α相は、短径（最小直径）が０．５μｍ未満であるが、粒径（円相当径）としては０．５μｍを超えることもある。そのため、中間α相には、粒径から判定すると、一次α相に属するものもあったり、二次α相に属するものもあったりする。
【００２５】
（中間α相の面積率）
本発明者らの検討によると、上記の中間α相の面積率が、延性、破壊靭性、強度に関わっていることが判明した。
チタン合金鍛造材の延性と破壊靭性を確保しつつ強度を高めるために、中間α相の面積率を３％以下に制御することが必要である。中間α相の析出を抑制することによって、延性や破壊靭性を確保した上で高強度化が図ることが可能となる。中間α相の面積率は、好ましくは２．５％以下である。中間α相の面積率は、金属組織の倍率３千倍のＦＥ−ＳＥＭによる顕微鏡写真を画像解析することによって求められる。中間α相の面積率を３％以下に制御するには、鍛造工程を所定の条件で行う方法があるが、詳細は後記する。
【００２６】
（一次α相の面積率）
チタン合金鍛造材の破壊靭性を確保しつつ強度を高めるために、一次α相の面積率を２０％以下に制御する。延性を確保する上で一次α相は一定量必要であるが、２０％を超えると破壊靭性や強度が低下する。一次α相の面積率は、好ましくは１５％未満であり、更に好ましくは１０％未満である。一次α相の面積率は、金属組織の倍率４００倍の光学顕微鏡写真を画像解析することによって求められる。一次α相の面積率を２０％以下に制御するには、溶体化工程を所定の条件で行う方法があるが、詳細は後記する。
【００２７】
（一次α相の平均粒径）
チタン合金鍛造材の延性を確保するために、一次α相の平均粒径を２．５μｍ以下に制御する。一次α相の平均粒径が２．５μｍを超えて粗大であると、一次α相に歪みが集中して延性が低下し易いと考えられる。一次α相の平均粒径は、好ましくは２．３μｍ以下である。尚、粒径は、円相当径として求められる。一次α相の平均粒径は、金属組織の倍率４００倍の光学顕微鏡写真を画像解析することによって求められる。一次α相の平均粒径を２．５μｍ以下に制御するには、鍛造工程を所定の条件で行う方法があるが、詳細は後記する。
【００２８】
（二次α相および中間α相の平均間隔）
チタン合金鍛造材の強度を高めるために、二次α相および中間α相の平均間隔を２００ｎｍ以下に制御する。ここで、二次α相および中間α相の平均間隔とは、二次α相相互の間隔、中間α相相互の間隔、および二次α相と中間α相との間の間隔の３種類の間隔を含んでいる。二次α相および中間α相の平均間隔は、より好ましくは１９０ｎｍ以下である。一方、二次α相および中間α相の平均間隔が著しく小さいと、鍛造材が脆化する恐れがあるため、二次α相および中間α相の平均間隔は、１００ｎｍ以上であり、１１０ｎｍ以上がより好ましい。二次α相および中間α相の平均間隔は、金属組織の倍率３万倍のＦＥ−ＳＥＭによる顕微鏡写真を画像解析することによって求められる。二次α相および中間α相の平均間隔を２００ｎｍ以下に制御する方法として、時効工程を所定の条件で行う方法があるが、詳細は後記する。
【００２９】
以上のように、本発明のチタン合金鍛造材は、特定の化学組成を有し、その金属組織を一次α相、二次α相および中間α相によって規定される上記の特性を満足する特定の形態とすることによって、延性、破壊靭性および強度をバランスよく満足したものとすることができる。
【００３０】
〔チタン合金鍛造材の製造方法〕
次に、本発明で規定する組織を得るための製造方法の一例について説明する。
上記の金属組織を有するチタン合金鍛造材は、以下に記載するチタン合金鍛造材の製造方法を適用することによって、製造することが可能である。本発明のチタン合金鍛造材の製造方法は、鍛造工程、溶体化工程、時効工程の各工程において、以下に記載する特定の加工条件で加工を行うことを特徴としている。
【００３１】
（チタン合金）
本発明のニアβ型チタン合金は、元素Ｘの含有量（質量％）を[Ｘ]としたときに、下記式（１）で表されるＭｏ当量［Ｍｏ］ｅｑが１０以上１３未満であるチタン合金からなる。
[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]・・・（１）
【００３２】
本発明に係るチタン合金鍛造材は、前記組成のチタン合金からなるインゴットを下記の条件でビレットに鍛造し、溶体化処理、時効処理を行って所望の製品形状に製造される。尚、下記に記載した製造条件以外の製造工程、製造条件については、公知の条件を適宜適用して行うことによって、チタン合金鍛造材を得ることができる。
【００３３】
（鍛造工程）
鍛造工程では、まず、β変態域に加熱して鍛造を行い、鍛造材としての形状を整える。この際、その後の熱処理の工程で生成される一次α相の粗大化や、中間α相の面積率を抑制するために、β鍛造時の加熱温度は１０００℃未満とする。
【００３４】
その後、α＋β温度域に加熱して、α＋β域で鍛造する。この際、中間α相の面積率を抑制するため、累積歪量εを２未満へ制御するとともに、鍛造終了温度を４５０℃以上とする。この中間α相は、β母相の回復が進むとより顕著に発生する傾向にあるため、上記の通り、鍛造歪みを抑え、且つ鍛造温度の低下を防ぐことが好ましい。また、α＋β域での保持時間が長いと粗大なα相が増えるため、トータルの累積加熱時間（７００℃以上での保持時間）は９０ｈｒ以下に制御する。
【００３５】
ここで、相当歪量は、相当塑性ひずみ量ともいう。試験片採取位置におけるα＋β域での相当歪量を市販のFEM解析ソフト（例えば、TRANSVALOR社製解析ソフト「FORGE 2011」）を用いて解析することによって測定することができる。累積された相当歪量を「累積歪量ε」と記載する。累積歪量εについても同様に、鍛造を複数回行った際の累積された相当塑性ひずみ量を、市販のFEM解析ソフトを用いて解析することによって測定することができる。
【００３６】
（溶体化工程）
鍛造後に、溶体化処理を行う。溶体化処理は、（Ｔβ−６０℃）〜（Ｔβ−１０℃）の温度に加熱保持し、保持後に水冷する。（Ｔβ−６０℃）〜（Ｔβ−１０℃）の温度に保持することで、一次α相の面積率を適切に制御することができる。すなわち、一次α相が消失する（０％となる）ことを防ぐために、加熱温度は、（Ｔβ−１０℃）以下とする。一方、一次α相の面積率を２０％以下とするために、加熱温度は、（Ｔβ−６０℃）以上とする。溶体化処理の保持時間は、好ましくは６０〜２４０ｍｉｎである。
【００３７】
（時効工程）
溶体化処理後に、時効処理を行う。時効処理は、４８０℃〜５２０℃の温度に保持する。４８０℃〜５２０℃の温度に管理することによって、二次α相および中間α相の平均間隔を適切に制御することができる。時効処理の保持時間は、好ましくは２〜１２ｈｒである。
【実施例】
【００３８】
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。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
〔試験材の作製〕
ＡＭＳ４９８４で規定されるTi-10V-2Fe-3Al合金（Ｔβ：８１０℃、Ｍｏ当量１１．７）からなるビレットを用いて、β変態点以上の温度で鍛造後に、表１に記載の各条件で、仕上げ鍛造、熱処理を行った。表１には、α＋β域での仕上げ鍛造における累積歪量εを示した。
【００４０】
鍛造後の素材を使って、溶体化処理および時効処理を表１に記載の条件で行った。溶体化の加熱保持後は、水冷した。時効処理は、所定温度に加熱保持後、空冷にて室温まで冷却した。溶体化処理や時効処理の時間は、表１に記載の加熱温度の炉に入れてからの時間とした。
【００４１】
【表１】
2017218661.tif 000002
【００４２】
〔試験材の評価〕
得られた鍛造材からそれぞれ評価用試験片を切り出して評価に供した。このとき、物性がばらつく端部を避けるため、引張試験用試験片と組織観察用ブロックを切り出す位置は、鍛造材の長さ方向（Ｌ方向、鍛伸方向）の各端部から５０ｍｍ以上内側となる位置で切り出した。さらに、前記範囲内の鍛造材の任意の位置において、鍛造材の幅方向および厚さ方向における断面平面が得られるように、長さ方向と直角方向であって、厚さ方向と平行に切断した。得られた断面において最大内接円が得られる位置で最大内接円を描いた。その最大内接円において３０ｍｍ±１０ｍｍの深さとなる位置が、試験片の中心位置となるように試験片を採取した。
得られた試験材（試験材Ｎｏ.１〜６）について、以下に記載する評価条件によって、各種物性を測定・評価した。評価結果は表２に示した。
尚、試験材Ｎｏ.１〜６はいずれも、ニアβ型チタン合金鍛造材であり、α相とβ相の面積率の合計が９９％以上であった。
【００４３】
（引張試験）
試験材の長さ方向と引張試験片の荷重軸方向が平行になるように、各試験材毎に２個ずつ試験片を採取した。引張試験ではＡＳＴＭ規格のＥ８に準拠して実施した。試験片サイズはＡＳＴＭ規格のＥ８のSpecimen2とした。測定の結果、強度（引張強さ、ＴＳ）は１２５０ＭＰａ以上、延性（伸び、ＥＬ）は８％以上のとき、合格と判定した。
【００４４】
（破壊靭性試験（ＫＩＣ））
ＡＳＴＭのＥ３９９に準拠して実施した。試験片はＳ−Ｌ方向の向きに各試験材毎に２個ずつ採取し、試験片の厚みは１９ｍｍとした。得られた結果は、破壊靱性値ＫＩＣ（ＭＰａ・ｍ１／２）として算出した。ＫＩＣが４０以上のとき合格と判定した。
【００４５】
（組織観察）
＜試料調製＞
鍛造材のＬ方向（光学顕微鏡で観察した際にβ結晶粒の伸張方向で判別できる）に平行な断面が観察できるように、引張試験片採取位置のすぐ隣の深さが同等の位置から、各試験材毎に２試験片ずつ組織観察用のブロックを切出した。
樹脂包埋、研磨および腐食（フッ硝酸溶液）を実施し組織観察用のサンプルとし、光学顕微鏡（OLYMPUS社製、GX71）観察、ＦＥ−ＳＥＭ（日立製作所社製、SU-70））観察を実施した。
【００４６】
＜一次α相の粒径、面積率の測定＞
各試験材の各試験片毎に、倍率４００倍の光学顕微鏡により観察した。粒径が０．５μｍ以上と判別された領域を「一次α相」とし、一次α相以外の領域は「一次α相以外の相」とした。各試験片において、各５枚の写真をランダムに取得し、各写真毎に一次α相と判別された領域の個々の面積から、一次α相の平均粒径（＝円相当径）および面積率（個々の面積の合計の比率）を画像解析（画像解析ソフトウェア；日本ローパー社製、Image-Pro Plus、ver.7.0）により求めた。
【００４７】
尚、一次α相は鍛造や熱処理によって徐々にくびれ（凹み）が生じ、更には分断されていくが、くびれが生じていても互いに重なっている一次α相については一つの一次α相としてカウントした。
【００４８】
解析結果から、一次α相の平均粒径（各試験材毎に２試験片×５枚の写真の平均）、平均面積率（各試験材毎に２試験片×５枚の写真の平均）を算出した。
【００４９】
＜中間α相の面積率の測定＞
各試験材の各試験片毎に、倍率３千倍のＦＥ−ＳＥＭにより観察を行い、各試験片において、各５枚の写真をランダムに撮影した。各写真毎に画像解析によって、長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相（中間α相）を特定した。
【００５０】
ここで、短径とは、画像解析ソフトの測定項目：「直径（最小）」により求めた。すなわち「α相の領域の重心を通り、かつα相の領域の外周の２点を結ぶ径のうちで最小のもの」を短径とした。なお、まれに、重心がα相の領域の外の場合があるが、その場合は、重心を中心にしてα相の領域に接する最小の円が接する点を定め、重心と接点を結ぶ直線がα相の領域を横切った長さをもって、短径とした。但し、横切る線分が複数存在する場合は、重心から最も近い線分を短径とした。
【００５１】
また、長径については、α相の領域内で取りうる最大の線分により求めた。長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相の各領域について、それぞれの面積を求めた。そして、それらの面積の合計をもって「長径２μｍ以上、短径０．１μｍ以上かつ０．５μｍ未満のα相（中間α相）の面積率」とした。
解析結果から、中間α相の平均面積率（各試験材毎に２試験片×５枚の写真の平均）を算出した。
【００５２】
＜二次α相および中間α相の平均間隔の測定＞
各試験材の各試験片毎に、倍率３万倍のＦＥ−ＳＥＭにより観察を行い、一次α相以外の相から各５枚の写真をランダムに撮影した。
写真を元に、二次α相を例に取って測定方法を以下に説明する。水平方向及び垂直方向に写真の端から端まで線分を各５本、等間隔に引き、線分が二次α相と交わる点をカウントした。その後、（線分長さの合算）÷（カウント数の総数）から、二次α相の平均間隔を算出した。図１に二次α相の平均間隔を算出する方法を示す模式図を示した。線分ｌと二次α相Ｐとの交点Ｘ１〜Ｘ５をカウントした。
尚、測定の際、まれに極端に微細なα相や極端に微細なβ相の領域が存在する場合があるが、画像解析ソフトにて円相当径が５ｎｍ以上とカウントされるα相・β相をカウント対象とした。ここで、円相当径の算出にあたっては、図１の交点Ｘ４、Ｘ５を通る二次α相のような場合、二次α相の中に含まれるβ相（白色）の領域は円相当径を算出する際の計算対象としていない（つまり黒色の領域のみの面積から円相当径を求めた。）
ここで、二次α相および中間α相の平均間隔の測定においては、二次α相の領域が大部分を占めるが、二次α相および中間α相の両者を含めた平均間隔として求めた。
解析結果から、二次α相および中間α相の平均間隔（各試験材毎に２試験片×５枚の写真の平均）を算出した。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
試験材Ｎｏ．３〜５は、いずれも本発明のＭｏ当量を満足し、前記の特定の製造条件を用いて製造されたものである。試験材Ｎｏ．３〜５は、一次α相の面積率、一次α相の平均粒径および中間α相の面積率において、本発明の規定を満足するものである。そのため、いずれの試験材も、延性と破壊靭性に優れ、強度においても優れたものであった。
【００５５】
試験材Ｎｏ．１は、α＋β域鍛造工程における累積歪量εが大きいため、中間α相の面積率が３％を超えており、破壊靭性と強度において劣るものであった。
試験材Ｎｏ．２は、β鍛造の温度がやや高く、α＋β域鍛造における鍛造終了温度が好ましい温度に比べて低いため、一次α相の平均粒径が２．５μｍを超え、中間α相の面積率が３％を超えており、破壊靭性、延性および強度において劣るものであった。
試験材Ｎｏ．６は、β鍛造の温度がやや高く、α＋β域鍛造における累積加熱時間が９０ｈｒを超えているため、一次α相の平均粒径が２．５μｍを超えており、延性において劣るものであった。
【符号の説明】
【００５６】
Ｐ    二次α相
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５    交点
ｌ    線分
【図１】
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