チタンの焼鈍と真空溶解処理

焼鈍処理の目的は、組織と相組成を均質化し、均一な性能を得て、可塑性を向上させ、加圧処理、溶接、機械加工などの際に形成される内部応力を除去することです。完全焼鈍は、再結晶開始温度以上、 β相の変態温度以下の加熱です。通常、焼鈍温度はβ相の変態温度より120～200℃低い温度に選ばれます。不完全焼鈍は応力を除去するために行われ、その温度は一般に再結晶開始温度より150～250℃低い温度です。板材の焼鈍温度は棒材や鍛造品よりも低くなります。チタン合金の焼鈍は一般に非真空状態で行われますが、水素を除去したり、酸素や窒素などの有害ガスによる汚染を防ぐために真空焼鈍が必要な場合もあります。真空焼鈍温度は一般的に500～750℃です。耐熱チタン合金の組織と特性を安定させるために、二重焼鈍処理や等温焼鈍処理を使用することができます。二重焼鈍は、二段階加熱と中間空冷、すなわち、B相の変態温度より20〜160℃低い温度で加熱して空冷し、次に相変態温度より300〜450℃低い温度で加熱して空冷するという工程から構成されます。等温焼鈍と二重焼鈍の違いは、2 回の加熱間の冷却速度が異なることです。二重焼鈍では空冷を使用します。等温焼鈍は、高温炉から低温炉へ熱を移動させ、炉で保温・冷却することで行われます。

溶体化処理（焼入れ）と時効処理はチタン合金の強化熱処理であり、その目的は高強度と良好な可塑性の組み合わせ特性を得ることです。溶体化処理にはβ相溶化処理と（α＋β）相溶化処理の2種類があります。 β相溶化処理は、β相変態温度より30〜100℃高い温度で10〜30分間保温し、空冷または水冷で行います。主に準安定β相合金に適しています。（α+β）相溶化処理は、β相変態温度より30〜60℃低い温度で30〜120分間保温し、水冷で行います。時効は、溶化処理で得られた準安定相を分解するためです。一般的には450〜550℃で2〜8時間の時効処理を行い、その後空冷します。