为针状α相的一个方式，意味着针状α相沿多个方向伸长的（换言之，针状α相 彼此交叉）区域。即冷却速度快的情况下，α相沿各个方向生长。但是，通常的骤冷（例 如水冷）程度的冷却速度下马氏体状的α相几乎不析出。图3中示出马氏体状的α相的 一个例子。图3为本实施方式的钛合金构件的光学显微镜照片。
[0064] 需要说明的是，钛合金构件中含有马氏体状的α相时，针状α相的平均宽度如以 下所述而算出。即，由马氏体状的α相抽出轴向大致相同并且相互邻接的针状α相的组， 将它们视为1个集落Α。然后，通过与上述的方法同样的方法算出马氏体状的α相的平均 宽度。
[0065] 需要说明的是，用光学显微镜观察微细组织的情况下，针状组织的针状α相的宽 度根据观察面与针状组织的轴方位的相对关系而不同，因此存在产生误差的情况。在此，如 前所述，使用在5个位置以上的观察点观察针状组织而得到的针状α相的宽度的平均值从 而排除误差。在此，集落为在旧β粒内观察到的方位集中的区域。
[0066] 作为本发明的α+β型钛合金构件的一个例子，得到将具有本发明的规定组成的 成形为直径Φ20πιπι的圆棒形状的母材构件在β相变温度以上的温度保持5分钟以上、进 行空气冷却而成的钛合金构件。此时，得到针状α相的平均宽度不足5 μπι的针状组织，代 替空气冷却进行水冷从而得到针状α相的平均宽度不足2 μπι的针状组织。需要说明的是， 对于直径Φ20πιπι的圆棒中心自于β相变温度以上保持的温度至500°C左右的冷却速度，空 气冷却的情况下设为1°C /秒以上、水冷的情况下设为KTC /秒以上。
[0067] -方面，代替空气冷却进行炉冷的情况下，得到针状α相的平均宽度为10? 30 μ m的针状组织。
[0068] 因此，在本实施方式中，自加热温度至500°C左右的冷却速度为1°C /秒以上即可。 冷却速度为1°C/秒以上的情况下，针状α相的平均宽度不足5 μπι。此外，冷却速度为钛 合金构件的表面的冷却速度。
[0069] 本发明的钛合金的β相变温度根据组成而不同，为1000°C左右。Si形成TixSi y 的硅化物、硅化物固溶的温度在本发明的合金成分范围内为900°C?1050°C左右，Si添加 量越多越高。
[0070] 通过EPMA分析，调查各元素的分布，结果在β相变温度以上的温度保持5分钟以 上、进行水冷的情况下，在所得到的钛合金构件中，未发现Al、Fe、Si有明确的分布偏差。进 行空气冷却代替水冷的情况下，在所得到的钛合金构件中，发现Al和Fe的分布有变化，发 现Al主要向α相、Fe主要向β相移动。一方面，进行空气冷却代替水冷的情况下，未发 现Si分布有偏差。
[0071] 但是，在β相变温度以上的温度保持5分钟以上、进行炉冷的情况下，在所得到的 钛合金构件中，Al和Fe的分布更明确地分离、Si也大量分布于β相中。
[0072] 由以上推定如下，本发明的钛合金构件中，因为始于β相变温度的冷却过程中的 Si的移动速度慢，因此在β相变温度以上的温度保持5分钟以上、以空气冷却以上的冷却 速度进行冷却时，即便添加〇. 25%以上的Si也可以维持过饱和的固溶状态，维持对于提高 强度以及韧性的贡献。
[0073] 此外，如上所述，将具有本发明的规定组成的母材构件在β相变温度以上的温度 保持5分钟以上、以空气冷却以上的冷却速度进行冷却时，得到针状α相的平均宽度不足 5 ym的针状组织。进行得到这样的微观组织的热处理的情况下，即便在热处理后的钛合金 构件中存在硅化物，也被微细的针状组织所阻止而抑制硅化物的粗大化。其结果，抑制由粗 大的硅化物引起的韧性的降低。因此，推定具有上述的微观组织的本发明的α+β型钛合 金构件中，充分地得到基于过饱和地含有的Si的提高强度以及韧性的效果。
[0074] 本实施方式的钛合金构件为高强度并且高韧性，因此用于航空器用途以及汽车部 件、民用品等广泛的用途。这些用途中所使用的钛合金构件的厚度各种各样。并且，对厚 的钛合金构件的表面仅进行骤冷的情况下，在钛合金构件的表面与内部会产生冷却速度的 差。一方面，晶体结构会根据冷却速度而变化。例如，将钛合金构件的某区域以3°C/秒冷 却的情况下，该区域的晶体结构成为图1中示出的结构，将该区域以20°C /秒冷却时，该区 域的晶体结构能够成为图3中示出的结构。因此，在晶体的表面与内部的冷却速度不同的 情况下，存在表面的晶体结构与内部的晶体结构产生差异的情况。对于钛合金构件的晶体 结构，即便假设在表面与内部不同，若满足本实施方式的条件（即具有特定组成、并且针状 α相的平均宽度不足5 μπι的条件），则强度以及韧性也优异。因此，这样的钛合金构件也 包含在本实施方式的范围内。但是，对于晶体结构优选尽量在钛合金构件的全部区域均匀。 这是由于晶体结构越均匀、强度以及韧性越高，即更进一步发挥本实施方式的效果。
[0075] 因此，尤其是钛合金构件厚的情况下，钛合金构件的冷却优选通过例如以下的方 法来进行。即，将自加热温度至500°C的温度范围划分成各个规定范围（例如IO(TC)。然后， 重复如下的处理：利用水冷等将钛合金构件的表面仅冷却该规定范围的温度、进行恒温。在 此，冷却时的冷却速度以及恒温时间以自加热温度至500°C的平均的冷却速度为1°C /秒以 上的方式来设定。
[0076] 例如，加热温度为1000°C时，将钛合金构件的表面水冷至900°C，然后在900°C下 恒温。然后，将钛合金构件的表面水冷至800°C，然后在800°C下恒温。重复该处理直至钛 合金构件的表面成为500°C左右。恒温时内部的温度降低而接近表面的温度，因此通过上述 处理可以使钛合金构件表面的冷却速度与内部的冷却速度的差变小。因此，可以减小钛合 金构件的表面与内部的晶体结构的差。
[0077] 冷却速度的上限值没有特别限制。需要说明的是，水冷的情况下，虽然依赖于钛合 金构件的形状，但可以实现70?80°C /s左右的冷却速度，即便以这样的冷却速度冷却钛合 金构件，也可以完成本实施方式的钛合金构件。即，即便使冷却速度上升至70?80°C /s， 也未发现韧性大幅降低。因此，冷却速度的上限值例如可以为70?80°C /s左右。
[0078] 将具有本发明的钛合金构件的母材成分的已成形的母材构件在β相变温度以上 的温度保持5分钟以上、进行空气冷却而制成针状α相的平均宽度不足5 μπι的针状组织 之后，为了微观组织的稳定化，可以在650°C?850°C进行追加的热处理。因骤冷而在钛合 金构件内产生的热应变可以通过追加的热处理（所谓的退火）来缓和。即，微观组织稳定 化。
[0079] 因此推定，在本发明的钛合金构件的针状组织中，即便在实施用于组织稳定化的 追加的热处理的情况下，也保持过饱和地含有的Si的固溶状态，维持对于提高强度以及韧 性的贡献。
[0080] 权利要求1中记载的本发明的钛合金构件中，规定了母材（钛合金构件）的构成 元素的含有比率和微观组织的形态。
[0081] Al为α稳定化元素，通过在α相中固溶，从而根据含量的增加使钛合金构件的强 度增加。但是，母材含有5.5%以上的Al时，韧性劣化。所以，母材的Al的含量设为4.5% 以上且不足5. 5%。Al的含量的上限值更优选为不足5. 3%。此外，Al的含量的下限值更 优选为4. 8%以上。
[0082] Fe为共析型的β稳定化元素，通过在β相中固溶，从而根据含量的增加使钛合 金构件的室温强度增加、而使韧性降低。为了