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公開番号2024155480
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023070234
出願日2023-04-21
発明の名称鋳塊
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 14/00 20060101AFI20241024BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】鋳造組織におけるFe、Al、V、Moなどの偏析を低減し、鋳塊を熱間加工することにより発生しうる表面疵を抑制可能な鋳塊を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.100～0.900%、Al:0～7.000%、Mo:0～7.000%、V:0～6.000%、Zr:0～5.000%、Sn:0～3.000%、Fe:0～2.100%、Si:0～0.500%、Cr:0～0.400%、Ni:0～0.400%、Ta:0～0.400%、Nb:0～0.400%、Mn:0～0.200%、Ru:0～0.100%、Pd:0～0.100%、Cu:0～0.200%、B:0～0.090%、Hf:0～0.090%、O:0.400%以下、N:0.300%以下、S:0.110%以下、P:0.110%以下、H:0.035%以下、残部:Ti及び不純物からなり、鋳造組織の平均粒径が90μm以下の鋳塊を採用する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．１００～０．９００％、
Ａｌ：０～７．０００％、
Ｍｏ：０～７．０００％、
Ｖ：０～６．０００％、
Ｚｒ：０～５．０００％、
Ｓｎ：０～３．０００％、
Ｆｅ：０～２．１００％、
Ｓｉ：０～０．５００％、
Ｃｒ：０～０．４００％、
Ｎｉ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．４００％、
Ｎｂ：０～０．４００％、
Ｍｎ：０～０．２００％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％、
Ｃｕ：０～０．２００％、
Ｂ：０～０．０９０％、
Ｈｆ：０～０．０９０％、
Ｏ：０．４００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｓ：０．１１０％以下、
Ｐ：０．１１０％以下、
Ｈ：０．０３５％以下、
残部：Ｔｉ及び不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である、鋳塊。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
質量％で
Ｃ：０．１００～０．４５０％、
Ｆｅ：０．０１０～０．４５０％、
Ｈ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．４００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．５００％以下、
Ｍｏ：０～１．９００％、
Ａｌ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．２００％、
Ｎｂ：０～０．０９０％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％、
Ｎｉ：０～０．２００％
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｒの１種又は２種以上：合計で０～０．２００％、
残部：Ｔｉ及び不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である、鋳塊。
【請求項３】
前記鋳塊中に残存するチタン化合物の体積率が５ｖｏｌ％以下である、請求項２に記載の鋳塊。
【請求項４】
前記鋳塊中に残存するチタン化合物の平均粒子径が１μｍ未満である、請求項２に記載の鋳塊。
【請求項５】
前記鋳塊中に残存するチタン化合物の体積率が５ｖｏｌ％以下であり、前記チタン化合物の平均粒子径が１μｍ未満である、請求項２に記載の鋳塊。
【請求項６】
下記（１）式または下記（２）式の何れか一方または両方を満足する、請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の鋳塊。
［Ｃ］
ｍａｘ
／［Ｃ］
ａｖｅ
≦１．４ … （１）
［Ｆｅ］
ｍａｘ
／［Ｆｅ］
ａｖｅ
≦１．３ … （２）
ただし、（１）式および（２）式において、［Ｃ］
ｍａｘ
、［Ｆｅ］
ｍａｘ
はそれぞれ、前記鋳塊におけるＣ、Ｆｅのそれぞれの最大濃度（質量％）である。また、［Ｃ］
ａｖｅ
、［Ｆｅ］
ａｖｅ
はそれぞれ、前記鋳塊におけるＣ、Ｆｅのそれぞれの平均化学組成（質量％）である。
【請求項７】
質量％で
Ｃ：０．３１０～０．９００％、
Ａｌ：４．５００％～６．５００％、
Ｆｅ：０．５００％～２．１００％、
Ｎ：０．０５０％以下、
Ｏ：０．２５０％以下、
Ｓｉ：０～０．５００％、
Ｍｏ：０～７．０００％、
Ｃｒ：０～０．４００％、
Ｃｕ：０～０．０９０％、
Ｎｉ：０～０．４００％、
Ｈｆ：０～０．０９０％、
Ｂ：０～０．０９０％、
Ｎｂ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．４００％、
Ｓｎ：０～１．９００％、
Ｚｒ：０～０．４００％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％
Ｓ：０．０８０％以下、
Ｐ：０．０８０％以下、
Ｈ：０．０２５％以下、
残部：Ｔｉおよび不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である鋳塊。
【請求項８】
質量％で
Ｃ：０．３１０～０．９００％、
Ａｌ：２．０００％～７．０００％、
Ｖ：１．５００～６．０００％、
Ｆｅ：０．５００％以下、
Ｎ：０．０５０％以下
Ｏ：０．２５０％以下
Ｓｉ：０～０．５００％、
Ｍｏ：０～７．００％、
Ｃｒ：０～０．４００％、
Ｃｕ：０～０．０９０％、
Ｎｉ：０～０．４００％、
Ｈｆ：０～０．０９０％、
Ｂ：０～０．０９０％、
Ｎｂ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．４００％、
Ｓｎ：０～１．９００％、
Ｚｒ：０～０．４００％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％
Ｓ：０．１１０％以下、
Ｐ：０．１１０％以下、
Ｈ：０．０３０％以下、
残部：Ｔｉおよび不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である鋳塊。
【請求項９】
質量％で
Ｃ：０．３１０～０．９００％、
Ａｌ：５．０００％～７．０００％、
Ｍｏ：１．０００％～７．０００％、
Ｚｒ：３．０００％～５．０００％、
Ｓｎ：１．０００％～３．０００％、
Ｓｉ：０％～０．５００％、
Ｆｅ：０．５００％以下、
Ｎ：０．０５０％以下
Ｏ：０．２５０％以下
Ｃｒ：０～０．４００％、
Ｃｕ：０～０．０９０％、
Ｎｉ：０～０．４００％、
Ｈｆ：０～０．０９０％、
Ｂ：０～０．０９０％、
Ｎｂ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．４００％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％
Ｓ：０．１１０％以下、
Ｐ：０．１１０％以下、
Ｈ：０．０３５％以下、
残部：Ｔｉおよび不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である鋳塊。
【請求項１０】
前記鋳塊中に残存するチタン化合物の体積率が５ｖｏｌ％以下である、請求項７に記載の鋳塊。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳塊に関し、特に、チタン系の鋳塊に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
チタン材は、耐食性に優れ、また、密度が炭素鋼に比べて小さく、比強度（単位重量あたりの強度）に優れた金属材料である。本発明者らの一部は、Ｐｄなどの希少元素に代えてＣを含有させて、高い加工性を維持しつつ耐食性を向上させたチタン材を提案している（例えば、特許文献１、参照）
【０００３】
ところで、チタンまたはチタン合金の鋳塊に熱間加工を施すと、表面疵が発生する場合がある。通常、溶解されたチタンまたはチタン合金を鋳造すると、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｏなどが顕著に偏析した鋳塊が得られる。このような鋳塊におけるこれらの元素の偏析は、製造性や製品特性の安定性の点で望ましくなく、表面疵の発生原因になりうる。熱間加工時に発生した疵は、後工程である冷間加工などにおける疵や亀裂発生の原因となる場合がある。
【０００４】
特許文献２には、熱間加工時の表面疵の発生を回避するために、鋳造時に溶融金属に振動を与えることで、鋳塊の中心部と表層部の金属組織とを微細化する発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／１９８１４７号
特開２０２０－１２１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋳造組織におけるＦｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｏなどの元素の偏析（マクロ偏析、ミクロ偏析の両方）を低減することで、鋳塊を熱間加工することにより発生しうる表面疵を抑制することが可能な鋳塊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】
【０００７】
課題を解決するために研究を行った結果、チタン材に適量のＣを添加して、鋳塊製造時の冷却速度を特定の範囲とすることで、鋳塊の金属組織を微細化して偏析を低減することができ、熱間加工における疵が抑制されることを明らかにした。
本発明は以下の構成を採用する。
【０００８】
［１］質量％で、
Ｃ：０．１００～０．９００％、
Ａｌ：０～７．０００％、
Ｍｏ：０～７．０００％、
Ｖ：０～６．０００％、
Ｚｒ：０～５．０００％、
Ｓｎ：０～３．０００％、
Ｆｅ：０～２．１００％、
Ｓｉ：０～０．５００％、
Ｃｒ：０～０．４００％、
Ｎｉ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．４００％、
Ｎｂ：０～０．４００％、
Ｍｎ：０～０．２００％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％、
Ｃｕ：０～０．２００％、
Ｂ：０～０．０９０％、
Ｈｆ：０～０．０９０％、
Ｏ：０．４００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｓ：０．１１０％以下、
Ｐ：０．１１０％以下、
Ｈ：０．０３５％以下、
残部：Ｔｉ及び不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である、鋳塊。
［２］質量％で
Ｃ：０．１００～０．４５０％、
Ｆｅ：０．０１０～０．４５０％、
Ｈ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．４００％以下、
Ｎ：０．３００％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．５００％以下、
Ｍｏ：０～１．９００％、
Ａｌ：０～０．４００％、
Ｔａ：０～０．２００％、
Ｎｂ：０～０．０９０％、
Ｒｕ：０～０．１００％、
Ｐｄ：０～０．１００％、
Ｎｉ：０～０．２００％、
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｒの１種又は２種以上：合計で０～０．２００％、
残部：Ｔｉ及び不純物、からなり、
鋳造組織の平均粒径が９０μｍ以下である、鋳塊。
［３］前記鋳塊中に残存するチタン化合物の体積率が５ｖｏｌ％以下である、［２］に記載の鋳塊。
［４］前記鋳塊中に残存するチタン化合物の平均粒子径が１μｍ未満である、［２］または［３］に記載の鋳塊。
［５］下記（１）式または下記（２）式の何れか一方または両方を満足する、［２］乃至［４］の何れか一項に記載の鋳塊。
［Ｃ］
ｍａｘ
／［Ｃ］
ａｖｅ
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鋳造組織におけるＦｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｏなどの元素の偏析（マクロ偏析、ミクロ偏析の両方）を低減することで、鋳塊を熱間加工することにより発生しうる表面疵を抑制することが可能な鋳塊を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、鋳塊を製造する設備の模式図である。
図２は、鋳塊を製造する設備のうち鋳造を行う箇所の拡大模式図である。
図３は、鋳塊の寸法関係を例示する模式図である。
図４は、鋳塊とサンプル採取位置との関係を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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