專利名稱：擠壓成型性和強(qiáng)度的平衡優(yōu)異的純鈦板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擠壓成型性和強(qiáng)度的平衡優(yōu)異的純鈦板，詳細(xì)地說(shuō)，是涉及以相當(dāng)于JISH4600(2007年)所規(guī)定的兩種純鈦的O. 2%屈服強(qiáng)度(以下稱為“強(qiáng)度”)計(jì)具有215MPa以上，并且擠壓成形性也優(yōu)異的純鈦板。
背景技術(shù)：
鈦利用其優(yōu)異的耐腐蝕性、比強(qiáng)度、輕量性等，在例如眼鏡、照相機(jī)外殼、移動(dòng)設(shè)備等的框體、汽車(chē)等的結(jié)構(gòu)體、自行車(chē)和汽車(chē)的消音器等的排氣系統(tǒng)部件、熱交換器的管和片、化工廠容器的電極等廣闊領(lǐng)域、用途中得到應(yīng)用。另外在新材料領(lǐng)域中的利用也得到研 究，例如面向燃料電池用隔板的應(yīng)用倍受期待。這些多用的純鈦由JISH4600的規(guī)格規(guī)定，根據(jù)Fe、O等雜質(zhì)量和強(qiáng)度等而存在JISl類(lèi)、2類(lèi)、3類(lèi)等的等級(jí)。隨著其等級(jí)增加，最低強(qiáng)度變高，根據(jù)用途分別使用。純鈦板之中最多被使用的用途之一可列舉片式熱交換器(PHE)，但從提高熱交換率的觀點(diǎn)出發(fā)，一般為了擴(kuò)大熱交換有效面積，會(huì)對(duì)于適用于本用途的鈦板進(jìn)行冷擠壓成形，使之成為復(fù)雜的波紋板形狀，對(duì)于原材來(lái)說(shuō)是被曝露在極其嚴(yán)酷的擠壓環(huán)境中。面對(duì)這樣嚴(yán)酷的擠壓成形條件而被利用的純鈦，使用的是規(guī)格上成形最容易的軟質(zhì)的JISI類(lèi)的純鈦。但是熱交換器的熱交換率提高并不限于上述這樣依據(jù)熱交換器本身的形狀，例如通過(guò)載熱體(或制冷劑)的流動(dòng)增加也可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)此需要高的耐壓性，因此對(duì)于鈦板則要求更高強(qiáng)度和優(yōu)異的成形性。但是，強(qiáng)度和擠壓成形性是相反的特性，實(shí)際情況是，無(wú)法提高能夠滿足這兩種特性的鈦板。作為使純鈦板的擠壓成形性提高的方法，例如提出有控制鈦的組織(日本·特開(kāi)2004-285457號(hào))或使鈦合金化(日本 特開(kāi)2002-317234號(hào))。但是，以這些技術(shù)為對(duì)象的鈦，是以具有相當(dāng)于JISl類(lèi)的強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度)級(jí)別的純鈦的成形性提高為目的的鈦，不是以強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)于JIS2類(lèi)的純鈦為對(duì)象。即，強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)于JIS2類(lèi)時(shí)，在JISl類(lèi)中主要承擔(dān)變形的雙晶變形難以發(fā)生，直接應(yīng)用以JISl類(lèi)為對(duì)象的技術(shù)，仍看不到成形性提聞。作為具有相當(dāng)于JIS2類(lèi)或JIS3類(lèi)的強(qiáng)度級(jí)別(215MPa以上)的純鈦的擠壓成形性的提高方法，提出有調(diào)整氧(O)和鐵(Fe)的含量，并且控制鈦的結(jié)晶粒徑的技術(shù)(日本 特開(kāi)2009-228092號(hào))。但只是控制氧和鐵以及鈦的結(jié)晶粒徑，實(shí)現(xiàn)擠壓成形性和強(qiáng)度的平衡有困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而做，其目的在于，提供一種擠壓成形性和強(qiáng)度的平衡優(yōu)異的純鈦板。具體來(lái)說(shuō)，是提供一種具有JIS2類(lèi)級(jí)別(以O(shè). 2%屈服強(qiáng)度計(jì)為215MPa)以上的強(qiáng)度，并且具有優(yōu)異的擠壓成形性的純鈦板。
能夠達(dá)成上述目的的本發(fā)明的純鈦板，由鈦和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，O. 2%屈服強(qiáng)度為215MPa以上，所述純鈦板的組織的平均晶粒直徑d為25 μ m以上、75 μ m以下，以所述純鈦板的六方晶結(jié)晶結(jié)構(gòu)的各晶粒的軋制方向?yàn)檩S的(11-22)雙晶的施密特因子的平均值(SF)和所述dhm)的關(guān)系滿足下式(I)。0.055彡SFATd彡0.084." (I)根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使純鈦板的晶粒的特定面的施密特因子和平均晶粒直徑之間滿足規(guī)定的關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)擠壓成形性和強(qiáng)度的平衡優(yōu)異的純鈦板。這樣的純鈦板作為在熱交換器和化工廠等之中作為具有復(fù)雜形狀的成型品時(shí)，具有所要求的高擠壓成形性和強(qiáng)度的原材極其有用。特別是作為板式熱交換器用的原材有用。


圖I (a)是用于說(shuō)明評(píng)價(jià)擠壓成形性的方法的俯視圖。圖1(b)是圖1(a)的A-A’間的概略剖面圖。圖2是表示在實(shí)施例中使用潤(rùn)滑材I時(shí)的擠壓成形性和(SFATd)的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖3是表示在實(shí)施例中使用潤(rùn)滑材2時(shí)的擠壓成形性和(SFATd)的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖4是表示在實(shí)施例中使用潤(rùn)滑材3時(shí)的擠壓成形性和(SFATd)的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖5是表示擠壓成形性和最終退火前的冷軋的壓下率(最終冷軋率)的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖6是表示擠壓成形試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的照片。
具體實(shí)施例方式關(guān)于純鈦板的成形性，除了滑移變形以外，雙晶變形也非常有助于變形，據(jù)此可知，在雙晶容易產(chǎn)生的程度，擠壓成形性優(yōu)異。純鈦越是軟質(zhì)，變形雙晶越容易產(chǎn)生，擠壓成形性越良好，因此，具有相當(dāng)于JIS2 3類(lèi)的強(qiáng)度級(jí)別(強(qiáng)度為215MPa 低于485MPa)的純鈦板，與具有相當(dāng)于JISl類(lèi)的強(qiáng)度級(jí)別(強(qiáng)度為165MPa以上)的純鈦板相比，難以產(chǎn)生變形雙晶，可知擠壓成形性差。本發(fā)明者們?yōu)榱嗽诰S持相當(dāng)于JIS2 3類(lèi)的強(qiáng)度級(jí)別(215MPa以上)的狀態(tài)下改善擠壓成形性(特別是板式熱交換器這樣具有復(fù)雜形狀的成型品時(shí)的擠壓成形性)，對(duì)于金屬組織從各種角度進(jìn)行研究，得出了如下見(jiàn)解。若沿一個(gè)方向進(jìn)行冷軋，則鈦板產(chǎn)生強(qiáng)度各向異性，軋制方向的強(qiáng)度比低延展性的寬度方向的強(qiáng)度低，因此若進(jìn)行擠壓成形，則強(qiáng)度低的軋制方向上的變形優(yōu)先進(jìn)行。因此，為了使擠壓成形性提高，認(rèn)為有效的是進(jìn)行促進(jìn)作為主要變形方向的軋制方向的雙晶變形的組織控制，可知在JIS2 3類(lèi)中，統(tǒng)一使變形雙晶容易發(fā)生的結(jié)晶定向也很重要。因此在本發(fā)明中，對(duì)于向變形雙晶容易發(fā)生施加影響的施密特因子和晶粒直徑進(jìn)行研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果施密特因子和晶粒直徑的關(guān)系處于特定的范圍，則既能夠維持強(qiáng)度級(jí)別，又能夠提高擠壓成形性，從成完成了本發(fā)明。
具體來(lái)說(shuō)，如果以沿一個(gè)方向軋制的純鈦板的六方晶結(jié)晶結(jié)構(gòu)的軋制方向?yàn)檩S的(11-22)面的的雙晶變形的施密特因子的平均值(SF)和鈦板組織的平均結(jié)晶粒徑(d : μ m)的關(guān)系是滿足式⑴，即
(以下有僅稱為式(I)的情況)的關(guān)系，則既能夠維持相當(dāng)于JIS2 3類(lèi)強(qiáng)度級(jí)別，又能夠得到具有格外優(yōu)異的擠壓成形性的鈦板。還有，在表示晶面的米勒指數(shù)中，在指數(shù)為負(fù)時(shí)，一般是在數(shù)字之上附加橫杠的表述法。但指數(shù)為負(fù)時(shí)，在本說(shuō)明書(shū)中，為了方便而以負(fù)數(shù)表述。因此，上述(11-22)面的-2表示指數(shù)為負(fù)。在本發(fā)明中，作為用于提高擠壓成形性的指標(biāo)，采用施密特因子。一般沿著晶面使位錯(cuò)移動(dòng)所需要的臨界切應(yīng)力(O的大小，根據(jù)晶面和結(jié)晶軸方向而有所不同，已知由[T=GCOSCp · cosX](式中，O表示軸向的拉伸應(yīng)力，φ表示滑移面法線和張力軸的夾角，λ表示滑移方向和張力軸的夾角)賦予。上式中的[COSCp · COsX]被稱為施密特因子，表示張力軸上的結(jié)晶的傾斜度。因此，用于金屬多晶體的塑性變形發(fā)生所需要的前述臨界切應(yīng)力(τ)的值，根據(jù)施密特因子([COSCp · COsX])的值變化，向金屬板施加外力時(shí)，施密特因子的值最大的晶面首先變形。在純鈦板中，用于結(jié)晶的變形發(fā)生所需要的臨界切應(yīng)力(τ )，能夠根據(jù)上述角度φ和角度λ的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算施密特因子的平均值(SF)而求得。純鈦的晶粒(主相α )具有密排六方晶格的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在相當(dāng)于JISl類(lèi)的純鈦的情況，可知該晶粒的(11-22)面的雙晶變形最容易發(fā)生。而且在本發(fā)明者們確認(rèn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在相當(dāng)于JIS2 3類(lèi)的強(qiáng)度級(jí)別的純鈦板中，軋制方向(張力軸方向)的晶粒的(11-22)面的施密特因子的值越大，擠壓成形性越良好。因此，在本發(fā)明中施密特因子的平均值(SF)采用以鈦板的六方晶結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的各晶粒的軋制方向?yàn)檩S的(11-22)面的值。在本發(fā)明中施密特因子的平均值(SF)的范圍沒(méi)有特別限定，與式⑴中的平均晶粒直徑的關(guān)系(SFATd)為規(guī)定的范圍內(nèi)(0.055彡SFATd彡0.084)的值即可，如果是滿足這樣的范圍的施密特因子的平均值(SF)，則不論潤(rùn)滑條件如何，擠壓成形性都良好。在本發(fā)明中，鈦的平均晶粒直徑(d:ym)需要在25μπι以上。平均晶粒直徑低于25 μ m時(shí)，雙晶變形所需要的結(jié)晶晶界的應(yīng)力不充分，因此變形雙晶難以發(fā)生，擠壓成形性降低。因此鈦的平均晶粒直徑的下限為25 μ m。優(yōu)選的平均晶粒直徑為30 μ m以上，更優(yōu)選為35 μ m以上。若鈦的平均晶粒直徑過(guò)于粗大化，則在鈦板表面發(fā)生桔皮，設(shè)計(jì)性降低，或晶粒粗大化，應(yīng)力集中是晶界，因此在成形時(shí)從晶界界面發(fā)生裂紋。因此晶粒直徑為75 μ m以下，優(yōu)選為65 μ m以下，更優(yōu)選為55 μ m以下。在本發(fā)明中，施密特因子的平均值(SF)與晶粒直徑(chym)由[SF/V~d]確定關(guān)系。對(duì)擠壓成形性造成影響的雙晶變形發(fā)生的容易度，能夠由結(jié)晶的定向性，即“SF”和誘發(fā)又晶變形的內(nèi)部應(yīng)力的大小表示。而且該內(nèi)部應(yīng)力的大小與晶粒直徑(d :ym)的平方根的倒數(shù)成正比，因此除以“ VdISFATd]低于O. 055時(shí)，晶粒直徑大，而且變形雙晶產(chǎn)生的方位不規(guī)則，因此得不到良好的擠壓成形性。因此，在本發(fā)明中[SFATd]的下限為O. 055以上，優(yōu)選為O. 058以上，更優(yōu)選為O. 061以上。另一方面[SFATd]超過(guò)O. 084時(shí)，晶粒直徑過(guò)于微細(xì)化，在結(jié)晶晶界的內(nèi)部應(yīng)力不充分，變形雙晶難以產(chǎn)生，擠壓成形性降低。因此，在本發(fā)明中，[SFATd]的上限為O. 084以下，優(yōu)選為O. 081以下，更優(yōu)選為O. 078以下。本發(fā)明中作為對(duì)象的純鈦板的組成，大概設(shè)定為工業(yè)上所使用的純鈦(JIS H4600所述的2類(lèi)或3類(lèi))，因此純鈦板的化學(xué)成分組成優(yōu)選滿足JIS2類(lèi)或JIS3類(lèi)所規(guī)定的化學(xué)成分組成，此外強(qiáng)度(O. 2%屈服強(qiáng)度)為215MPa以上。另外，相當(dāng)于JIS2類(lèi)或JIS3類(lèi)的ASTM等規(guī)格所規(guī)定的純鈦板也能夠適用。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明中作為對(duì)象的純鈦板可代表性地列舉如下等JIS H4600 (2007年)2類(lèi)(N :0· 03質(zhì)量％以下、C 0. 08質(zhì)量％以下、H O. 013質(zhì)量％以下、Fe 0. 25質(zhì)量％以下、O 0. 20質(zhì)量％以下、余量Ti) JIS3類(lèi)(N 0. 05質(zhì)量％以下、C 0. 08質(zhì)量％以下、H :0. 013質(zhì)量％以下、Fe 0. 30質(zhì)量％以下、O 0. 30質(zhì)量％以下、余量 Ti) ;ASTM 級(jí) B265 Gradel (N :0. 03 質(zhì)量％ 以下、C :0. 08 質(zhì)量％ 以下、H :0. 015 質(zhì)量％以下、Fe :0. 20質(zhì)量％以下、0:0. 18質(zhì)量％以下、余量Ti) ;Grade2 (N :0. 03質(zhì)量％以下、C 0. 08質(zhì)量％以下、H 0. 015質(zhì)量％以下、Fe 0. 30質(zhì)量％以下、O 0. 25質(zhì)量％以下、 余量Ti)，但本發(fā)明沒(méi)有限定于這些的意思。以下，對(duì)于本發(fā)明的純鈦板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明的上述純鈦板沒(méi)有限定為通過(guò)下述制造方法進(jìn)行制造的意思。在本發(fā)明中，對(duì)于后述優(yōu)選的冷軋條件和退火以外的制造條件沒(méi)有特別限定，能夠采用通常的純鈦板的制造方法。純鈦板一般經(jīng)由如下工序制造鑄造一開(kāi)坯軋制一熱軋一熱軋后退火一冷軋一中間退火一冷軋一最終退火。例如，通過(guò)熔煉/鍛造等使調(diào)整為特定的成分組成的純鈦成為預(yù)期的形狀(例如塊狀)后，進(jìn)行熱軋而得到熱軋板。其后，對(duì)于熱軋板進(jìn)行退火、酸洗而脫氧化皮之后，進(jìn)行冷軋、退火，從而能夠得到本發(fā)明的鈦板。特別是在制造上述本發(fā)明的純鈦板上，緊接最后最終退火之前的冷軋條件和最終退火條件，是用于控制上述(11-22)面的施密特因子的平均值(SF)和平均晶粒直徑(d)，將[SFATd]控制在上述范圍內(nèi)的重要的工序。為了控制SF，對(duì)于SF和冷軋率的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查時(shí)可知，若使冷軋率為68%以上，則雙晶變形容易發(fā)生，即，能夠得到SF高的結(jié)晶定向，能夠獲得良好的擠壓成形性。冷軋時(shí)的壓下率高的程度下，SF高，擠壓成形性提高，因此優(yōu)選冷軋時(shí)的壓下率為70%以上，更優(yōu)選為80%以上，另一方面，壓下率的上限沒(méi)有特別限定，也可以提高壓下率直至冷軋極限。
雖然詳情尚不明確，但冷軋率低于68 %時(shí)，在冷軋前的晶粒中，施密特因子高的晶粒優(yōu)先變形，因此該區(qū)域中的退火形成的再結(jié)晶粒比較細(xì)。另一方面，施密特因子低的晶粒難以變形，因此在退火時(shí)不會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，而是容易作為比較大的晶粒殘留。進(jìn)行了變形的前者若進(jìn)行退火并再結(jié)晶，則有容易形成施密特因子高的晶粒的傾向，一般大多晶的晶粒生長(zhǎng)中，大的晶粒會(huì)侵蝕小的晶粒而發(fā)生粗大化，因此結(jié)果認(rèn)為，若冷軋率小，則退火時(shí)施密特因子低的晶粒(粒徑大的)將侵蝕施密特因子高的晶粒(粒徑小的)，SF仍無(wú)法提高。相對(duì)于此，實(shí)施68%以上的強(qiáng)軋制時(shí)，施密特因子低的晶粒中，變形量也增加，由退火形成微細(xì)的再結(jié)晶晶粒，施密特因子高的晶粒也重新產(chǎn)生，因此SF變高。另一方面，施密特因子調(diào)質(zhì)晶粒從軋制初期進(jìn)行變形，因此應(yīng)變大量蓄積，在再結(jié)晶后的晶粒生長(zhǎng)中，SF高的晶粒優(yōu)先生長(zhǎng)，即，侵蝕施密特因子低的晶粒，SF提高，因此推測(cè)擠壓成形性也提高。還有，所謂上述冷軋的壓下率，是只以緊接最終退火(最終退火)之前的冷軋作為對(duì)象的壓下率。在本發(fā)明中，根據(jù)需要能夠進(jìn)行多次冷軋，但是最終冷軋的壓下率對(duì)SF的影響最大，因此只規(guī)定最終冷軋的壓下率。
在本發(fā)明中以上述的68%的壓下率進(jìn)行冷軋后，進(jìn)行最終退火(最終退火)。通過(guò)控制最終退火的溫度、停留時(shí)間等條件，能夠適當(dāng)?shù)乜刂柒伨ЯＶ睆胶途w取向。退火時(shí)的升溫速度適宜調(diào)節(jié)即可，但若升溫速度過(guò)慢，則無(wú)法成為生適于擠壓性結(jié)晶定向，因此優(yōu)選為20°C /s以上，更優(yōu)選為25°C /s以上。因?yàn)橥嘶饻囟葘?duì)晶粒直徑造成影響，所以優(yōu)選適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若退火溫度過(guò)高，則β相大量析出，擠壓成形性降低。因此退火溫度優(yōu)選為880°C以下，更優(yōu)選為860°C以下。另一方面，若退火溫度過(guò)低，則得不到上述期望的尺寸的晶粒直徑。因此，優(yōu)選為750°C以上，更優(yōu)選為800°C以上。當(dāng)然，以比上述低的溫度進(jìn)行退火時(shí)，通過(guò)延長(zhǎng)退火保持時(shí)間，也可以將晶?？刂圃谏鲜龇秶珡纳a(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，還是優(yōu)選在上述溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火。優(yōu)選上述退火溫度下的保持時(shí)間為I分鐘以上、10分鐘以下。若保持時(shí)間過(guò)短，則得不到上述期望尺寸的晶粒。另一方面，若保持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則生產(chǎn)效率降低，并且結(jié)晶尺寸變大而不為優(yōu)選。更優(yōu)選的保持時(shí)間為2分鐘以上、6分鐘以下。最終退火處理時(shí)的氣氛可以在大氣氣氛下，但也可以在真空氣氛和Ar等惰性氣氛下，沒(méi)有特別限定。還有，為了達(dá)到上述期望的平均晶粒直徑的范圍，也可以反復(fù)多次退火來(lái)控制晶
粒直徑。將以上的緊接最終退火之前的冷軋的壓下率和其后的最終退火條件適當(dāng)加以組合，能夠制造本發(fā)明的高強(qiáng)度、成形性優(yōu)異的純鈦板?？墒?，作為在擠壓成形時(shí)確保良好的擠壓成形性的手段，已知有在鈦板上涂布潤(rùn)滑油，或在鈦板表面形成潤(rùn)滑皮膜等的方法。在這樣的方法中，利用擠壓油或在鈦板表面形成潤(rùn)滑皮膜，允許鈦板朝向金屬模具變形而使擠壓成形性提高。在本發(fā)明的鈦板中，即使基本上不實(shí)施上述這樣的潤(rùn)滑皮膜，仍發(fā)揮著優(yōu)異的擠壓成形性，但根據(jù)需要，也可以在鈦板表面形成潤(rùn)滑性高的皮膜。通過(guò)實(shí)施這樣的潤(rùn)滑手段，能夠進(jìn)一步提高擠壓成形性。作為潤(rùn)滑手段，例如可列舉如下方法在鈦板上涂布擠壓油等潤(rùn)滑油的方法；以聚乙烯薄膜等的膜被覆鈦板的表面的方法；以聚亞安酯樹(shù)脂和聚烯烴樹(shù)脂等為主體的有機(jī)系樹(shù)脂被覆鈦板的表面的方法等。另外，在潤(rùn)滑皮膜中，根據(jù)需要也可以配合二氧化硅系的無(wú)機(jī)系固體潤(rùn)滑劑使用。本發(fā)明的鈦板，例如適合作為熱交換設(shè)備和化工廠的原材使用。特別是適合作為板式熱交換器的原材使用。本發(fā)明的鈦板，適用于為這樣的原材時(shí)的擠壓成形性良好。鈦板的板厚沒(méi)有特別限定，但是若板厚太厚，則加工本身有困難。據(jù)此，本發(fā)明的鈦板優(yōu)選適用于在期望的用途中可以使用的板厚的鈦板，因此具體的板厚的上限沒(méi)有規(guī)定，但是例如能夠適用于板厚2mm的鈦板。另外，關(guān)于板厚的下限，考慮到所需要的強(qiáng)度等進(jìn)行設(shè)定即可，因?yàn)楸景l(fā)明的鈦板也可以達(dá)成高強(qiáng)度，所以，即使板厚O. Imm也可以充分適用。
本發(fā)明所使用的所謂純鈦板，由鈦和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。所謂不可避免的雜質(zhì)，是在原料的海綿鈦中不可避免地被含有的雜質(zhì)元素，代表性的有氧、鐵、碳、氮、氫、鉻、鎳等，另外也含有在制造工序中有著進(jìn)入到制品中的可能性的兀素，例如氧等也是不可避免的雜質(zhì)。鈦板所含的不可避免的雜質(zhì)的含量沒(méi)有特別限定，但是若雜質(zhì)含量過(guò)多，則本發(fā)明的優(yōu)選的制造條件，即制造盤(pán)管等時(shí)，難以使最終退火前的冷軋率達(dá)到68%以上，由此優(yōu)選使之適宜降低。 例如氧在確保鈦板的強(qiáng)度上是有效的元素，為了發(fā)揮這樣的效果，可氧量可以在O. 06%以上(質(zhì)量％的意思，以下關(guān)于化學(xué)成分均相同)，更優(yōu)選使之含有O. 08%以上，但若氧含量過(guò)多，則強(qiáng)度變得過(guò)高，冷加工性和擠壓成形性降低。因此氧為O. 3%以下，優(yōu)選為O. 2%以下，更優(yōu)選為O. 15%以下。另外，鐵與氧同樣，在確保鈦板的強(qiáng)度上是有效的元素，為了使來(lái)自氧的強(qiáng)度提高效果加強(qiáng)，也可以根據(jù)需要使之含有，但是若鐵量過(guò)多，則強(qiáng)度上升，不僅冷加工性和擠壓成形性降低，而且耐間隙腐蝕性也降低。因此鐵量在O. 50%以下，優(yōu)選為O. 35%以下。碳也與氧和鐵同樣，在確保鈦板的強(qiáng)度上是有效的元素，但是若過(guò)剩地含有碳，則強(qiáng)度上升，冷加工性和擠壓成形性降低。因此碳量?jī)?yōu)選為O. 05%以下，更優(yōu)選為O. 03%以下。實(shí)施例以下，列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然不受下述實(shí)施例限制，在能夠符合前后述的宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以適當(dāng)加以變更實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。使用下述表I所示的各種化學(xué)成分組成I 3(JIS H4600)的純鈦板(板厚200mm),進(jìn)行熱軋(軋制條件以830°C,從板厚200mm軋制到4. Omm)、退火、酸洗處理(酸洗條件單面250 μ m),制作板厚3. 5mm的供試材。對(duì)于得到的供試材在熱軋后進(jìn)行退火(參照表2)，進(jìn)行第一次冷軋?zhí)幚砗?，進(jìn)行中間退火(參照表2)。接著，進(jìn)行第二次冷軋?zhí)幚?軋制率參照表2 “最終退火前冷軋率”)，得到板厚O. 6mm的冷軋板。對(duì)該冷軋材在大氣氣氛下進(jìn)行最終退火(平均升溫速度約20°C/s，退火溫度、退火溫度下的保持時(shí)間參照表2)后，進(jìn)行酸洗(鹽處理每一面50 μ m),得到試驗(yàn)片(板厚O. 5mm)。另外制造參考例(試驗(yàn)片No. A)，其具有相當(dāng)于JIS2類(lèi)的化學(xué)成分組成(參照表I “化學(xué)成分組成No. 2”)和強(qiáng)度。關(guān)于各試驗(yàn)片的平均晶粒直徑(d)、施密特因子平均值(SF)、擠壓成形性(得分)、強(qiáng)度，由下述方法測(cè)量的結(jié)果顯示在表3中。(I)平均晶粒直徑(d : μ m)平均晶粒直徑(d)，是使用各試樣的倍率100倍的光學(xué)顯微鏡照片，在軋制方向剖面的任意之處的總板厚(O. 5mm)、制方向O. 7mm的范圍,采用切片法求得。(2)施密特因子平均值(SF)以軋制方向?yàn)閺埩S時(shí)的六方晶的(11-22)面的施密特因子的平均值(SF)，是對(duì)于試驗(yàn)片的t X 1/4 (t為板厚)的面的任意的I. 8mmX I. 8mm的范圍，以晶粒的1/10的間距，通過(guò)使用了電子背散射衍射花樣 EBSP (Electron Backscatter Diffraction Pattern)的晶體取向分析法進(jìn)行測(cè)量，求得各晶粒的施密特因子的值的平均值。(3)擠壓成形性(得分)圖l(a)、(b)是擠壓成形性的評(píng)價(jià)方法的說(shuō)明圖。使用上述試驗(yàn)片，制作模擬了板式熱交換器的熱交換部分的擠壓試驗(yàn)片[尺寸160mmX 160mm (評(píng)價(jià)部分IOOmmX 100mm),間距:10mm，最大高度4_，具有曲率半徑R = O. 4、0. 6、0. 8、I. O、I. 4、I. 8 (mm)的6種脊線的人字形模具，根據(jù)位置，頂峰的曲率半徑R不同]，以SOton液壓機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。擠壓條件為Imm/秒，壓入深度為3. 4mm,最大載荷200kN，涂布量為I. Og/m2。另外作為潤(rùn)滑條件，使用下述潤(rùn)滑材料I 3的任意一種。潤(rùn)滑材料I (皮膜)聚乙烯薄膜膜 潤(rùn)滑材料2 :擠壓油(^ ￥ Λ ^化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制寸^ S-304)潤(rùn)滑材料3(皮膜)潤(rùn)滑皮膜(丙烯酸系樹(shù)脂80質(zhì)量％、膠態(tài)二氧化硅10質(zhì)量％、聚乙烯臘10質(zhì)量％ )擠壓試驗(yàn)片的裂紋測(cè)量位置，如圖I [圖1(a)為俯視圖，圖1(b)為部面圖]所示，為脊部和虛線的交點(diǎn)的24處(脊端部12處(凸部)、脊中央部12處(凸部6處，凹部6處))。關(guān)于構(gòu)成裂紋的基點(diǎn)的A-A’線、B-B’線、C_C’線，目測(cè)判斷時(shí)，健全的為4點(diǎn)，如果有頸縮(中間變細(xì)的現(xiàn)象)傾向的則為3點(diǎn)，如果發(fā)生頸縮則為2點(diǎn)，如果發(fā)生小的裂紋則為I點(diǎn)，如果發(fā)生大的裂紋則為O點(diǎn)。下式(2)再在各個(gè)點(diǎn)數(shù)上乘以曲率半徑R(將其一并表示為R(ij))的倒數(shù)而使裂紋的狀況數(shù)值化，將該值與整體沒(méi)有產(chǎn)生裂紋時(shí)的比例表示為得分(下式(3))，作為本發(fā)明中的擠壓成形性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。E(ij)=(健全4，頸縮傾向3，頸縮2，小裂紋1，大裂紋0)…(2)得分=[ΣE(ij)/R(ij)]/[ Σ 4/R(ij)]X100... (3)還有，如圖6所示，所謂“頸縮傾向”是指，目測(cè)時(shí)還沒(méi)有發(fā)生頸縮，但能夠觸摸判斷。所謂“頸縮”是以目測(cè)能夠確認(rèn)有一部分變細(xì)。另外所謂“小裂紋”是指在變形部產(chǎn)生的裂紋，所謂“大裂紋”是指產(chǎn)生3mm以上的裂紋。(4)強(qiáng)度(MPa)強(qiáng)度是采取ASTM所規(guī)定的試驗(yàn)片，基于ASTM E8所規(guī)定的金屬材料試驗(yàn)方法，測(cè)量L方向(軋制方向)的屈服應(yīng)力(0.2%屈服強(qiáng)度)。拉伸試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)方法是，從開(kāi)始至O. 5%的應(yīng)變?yōu)镺. 5% /min，其以后為40% /min。表I
~化學(xué)成分組成(質(zhì)量％)
N ο · ---
_ OFeC化學(xué)成分組展Γ O. 094% O. 054% O. 006%
化學(xué)成分組成 2 ~O. 081% O. 055% O. 008%
化學(xué)成分組成 3 ~O. 101% O. 057% O. 006%※(^ Fe、C以外的不可避免的雜質(zhì)在JIS2類(lèi)的范圍內(nèi)?！嗔渴氢?。
權(quán)利要求
1.一種純鈦板，其由鈦和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 0. 2%屈服強(qiáng)度為215MPa以上， 所述純鈦板的組織的平均晶粒直徑d為25 y m以上75 y m以下， 以所述純鈦板的六方晶結(jié)晶結(jié)構(gòu)的各晶粒的軋制方向?yàn)檩S的(11-22)雙晶的施密特因子的平均值(SF)和所述d(i!m)的關(guān)系滿足下式(1)， 0.055≤SFATd≤0.084." (I)。
2.一種使用權(quán)利要求I所述的純鈦板作為結(jié)構(gòu)材的板式熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明的純鈦板，具有JIS2類(lèi)級(jí)別(以0.2％屈服強(qiáng)度計(jì)為215MPa)以上的強(qiáng)度，并且具有優(yōu)異的擠壓成形性。本發(fā)明的純鈦板，由鈦和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述純鈦板的組織的平均晶粒直徑為25μm以上、75μm以下，以所述純鈦板的六方晶結(jié)晶結(jié)構(gòu)的各晶粒的軋制方向?yàn)檩S(11-22)的雙晶的施密特因子的平均值(SF)和所述d(μm)的關(guān)系滿足下式(1)。
文檔編號(hào)C22F1/18GK102618752SQ20121001886
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者大山英人, 工藤健, 村上昌吾, 藤田皓久, 逸見(jiàn)義男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所