的面IOA来实施。需要说明的是，表面层的加热例如照射电子束来进行。以下，作为 加热方法的一个例子以电子束照射为例进行说明。
[0072] 在此，如图2所不，对于矩形铸还10的面IOA利用一只电子束照射枪12的电子 束的照射区域14的面积通常与需要照射的面IOA的总面积相比格外小，因此实际上，通 常一边连续地移动电子束照射枪12、或者一边连续地移动矩形铸坯10,一边进行电子束照 射。该照射区域可以通过调整电子束的焦点、或者通过使用电磁透镜使小射线以高频率振 动（振荡Oscillation)而形成射线束，从而调整其形状、面积。并且，在本实施方式的说明 中，如图2中的箭头A所示，以使电子束照射枪12连续地移动的方式进行以下的说明。需 要说明的是，电子束照射枪的移动方向没有特别限定，通常使其沿着矩形铸坯10的长度方 向（通常为铸造方向D)或宽度方向（通常为与铸造方向D垂直的方向）连续地移动，以前 述照射区域14的宽度W(圆形射线或射线束的情况为直径W)连续地进行带状地照射。进 而，对于其旁边未照射的区域边在逆方向（或相同方向）上连续地移动照射枪12边进行带 状地电子束照射。此外，根据情况，也可以使用多只照射枪，同时地对于多个区域同时地进 行电子束照射。图2中示出沿矩形铸坯10的长度方向（通常为铸造方向D)连续地移动矩 形射线的情况。此外，在射线通过与已照射一次的部位邻接的部位时，以对之前已照射部位 的1/2~1/4左右再次照射的方式进行处理使得所有区域实现了期望的处理深度，从而可 以充分地发挥本发明的效果。
[0073] 若采用这样的第1段表层加热处理工序Pl对矩形钛铸坯10的表面（面10A)照 射电子束，将该表面加热到工业用纯钛的熔点（通常为1670°C左右）以上的温度，则如图 3(A)的中央偏左所示，矩形钛铸坯10的面IOA的表面层可熔融与输入热量相应的深度dl 的程度。即，在自表面沿厚度方向至深度dl的位置的区域成为熔融层（第1段熔融层）16。 此外，与该第1段熔融层16相比铸坯内部侧的区域也受到电子束照射产生的热影响而温度 上升，达到纯钛的P相变点以上的温度的部分（热影响层=HAZ层）相变为0相。将如 此受到第1段表层加热处理工序Pl中的电子束照射产生的热影响而相变为P相的区域在 本说明书中称为第1段0相变层18。需要说明的是，将该第1段P相变层18的厚度设为 d2〇
[0074] 在此，基于第1段表层加热处理工序Pl的第1段熔融层16以及P相变层18的 深度dl+d2设为6mm~20mm的范围内。需要说明的是，第1段熔融层16的厚度dl没有特 别限定。dl+d2的深度设为前述深度即可，通常dl期望设为3mm~IOmm的范围内。
[0075] 基于电子束照射的熔融深度主要与输入热量相关，因此以达到可得到上述的熔融 深度+0相变层的dl+d2 (6mm~20mm)的输入热量的方式选定电子束照射条件。实际上， 根据铸坯的厚度（热容量）、母材温度、母材侧的冷却条件等需要的输入热量不同，因此用 于得到上述的熔融厚度的输入热量不能一概而论，但通常将每单位面积（每Icm 2)的输入 热量设为80~300J左右即可。此外，在此，作为影响每单位面积的输入热量的电子束照射 条件，有照射枪的输出以及射线直径、进而如前所述边连续地移动照射枪边进行照射的情 况的枪移动速度（照射位置移动速度）等，恰当地设定它们以确保上述的输入热量即可。
[0076] 若边连续地移动照射枪边进行电子束的照射，结束照射的部分的第1段熔融层16 以及0相变层18如图3(A)的中央附近所示通过从母材（铸坯10的内部）的排热而冷却、 达到凝固温度以下，则凝固成为再凝固层（以下将其记作第1段熔融再凝固层）20。此外， 基于电子束照射的第1段熔融层的下侧的热影响层（第1段0相变层18)被加热至高于 0相变点的温度之后，冷却至低于0相变点的温度，从而逆相变为a相。并且，在这样的 已P相变的层进一步逆相变为a相的过程中，粗大的铸造组织消失、成为微细的针状组织 (以下，将其记作第1段HAZ层）。将如此第1段P相变层18冷却而逆相变为a相的层 在图3中表示为第1段HAZ层22。这样的冷却过程相当于第1段冷却工序P2。在此，边连 续地移动照射枪12边对矩形钛铸坯10的表面照射电子束的本实施方式的情况下，在对矩 形钛铸坯10的板面IOA的某个位置照射电子束进行第1段表层加热处理工序Pl期间，在 其它的位置（已经结束照射的位置）进行冷却至低于0相变点的温度的第1段冷却工序 P2〇
[0077] 需要说明的是，虽未特别图示，但当在进行对于矩形钛铸坯的表面的电子束照射 而实施第1段表层加热处理工序Pl之后实施第1段冷却工序P2时，也可以先将矩形钛铸 坯载放在由不锈钢、铜、铝等导热材料（金属）制成的水冷基台上，以便矩形钛铸坯不因电 子束的照射而整体升温。并且，在实施第1段表层加热处理工序Pl之后，采取立刻快速地 进行从母材侧的排热来实施第1段冷却工序P2。由此，能够进一步提高本发明的效果。
[0078] 在从如上所述的第1段表层加热处理工序Pl至第1段冷却工序P2的过程中，利 用电子束照射而熔融的矩形钛铸坯的表面（第1段熔融层16)由于表面张力而平坦化、消 除铸造外观表面的粗大凹凸10P。此外，由于表面（第1段熔融层16)的熔融，存在于该表 面内部的源自铸造的空隙IOQ也消失。因此，使第1段熔融层16冷却凝固的第1段熔融再 凝固层20成为表面凹凸少、并且内部的空隙也少的层。此外，由于熔融使粗大的铸造组织 消失，通过此后的冷却过程中的凝固、进而从0相相变为a相而生成微细的针状组织。该 冷却/凝固通过从母材侧的排热来进行，而基于从母材侧的排热的冷却速度相当大，因此， 凝固、相变后的针状组织成为微细的组织。
[0079] 此外，第1段P相变层18被加热至高于P相变点的温度之后，以基于从母材侧 的排热的大的冷却速度冷却、逆相变为a相、成为第1段HAZ层22。因此，第1段HAZ层 22也成为微细的针状组织。
[0080] 其中，第1段熔融再凝固层20+第1段HAZ层22的厚度为6mm以上是比较大的， 因此如在后面再说明的那样，需要注意的是第1段冷却工序P2中的冷却速度小于第2段冷 却工序P4中的冷却速度。
[0081] 需要说明的是，向第1段的熔融深度（深度dl)的熔炼是为了消除存在于一定程 度的深度位置的空隙、皱褶等缺陷（源自铸造）而进行的工序。通常，通过目视观察铸造外 观的表面可以一定程度地预测具有何种程度的缺陷，所以根据目视观察结果来决定第1段 熔融再凝固层20的厚度即可。
[0082] 在此，第1段表层加热处理工序Pl中的熔融层（第1段熔融层16)的深度dl若 小于3mm，则不能使铸还（矩形钛铸还10)中存在于距表面3mm~IOmm附近的源自铸造的 空隙消失。其结果，担心表面层改性效果变得不充分、在热乳板中产生源自上述空隙的表面 瑕疵。此外，铸坯的表面层内部的空隙等缺陷通常在距表面超过IOmm深度的位置减少到基 本可以忽略的程度，即便存在也可在热乳工序压合而无害化。因此，熔融层的深度dl即便 大于10mm，也不能期待上述以上的改性效果的提高。另一方面，为了使熔融深度深于10mm， 需要使处理速度（照射枪移动速度）变慢、或增大照射枪的电子束输出，因此，担心导致处 理效率的降低、成本增加。在此，第1段表层加热处理工序中的熔融深度（第1段熔融层的 深度）dl优选设为3mm~10mm。然而，关于熔融深度dl和位于其下部的P相变层（第1 段P相变层18)的深度d2,由于在第1段冷却过程P2中从P相相变为a相从而生成微 细的针状组织，因此有时难以明确地区分dl和d2。另一方面，在深度d2下部的母材部28 为铸造状态的粗大组织（铸造凝固组织），因此可以辨别。可知将dl+d2的总计的厚度设 为6mm~20mm时dl的厚度大致为3~10mm，因此将dl+d2设为6~20mm的范围内。需 要说明的是，第1段熔融层16通过第1段冷却工序P2再凝固而成的第1段熔融再凝固层 20的厚度实质上与第1段熔融层16的熔融深度dl相同。进而，第1段0相变层18通过 第1段冷却工序P2冷却至P相变点以下而成的第1段HAZ层22的厚度实质上与第1段 0相变层18的深度d2同样。因此，第1段熔融再凝固层20以及第1段HAZ层22的厚度 在此也设为dl以及d2,将它们总计设为6mm~20mm的范围内。当然实际上，由于原材料铸 坯（矩形钛铸坯10)表面的凹凸的影响、凝固收缩以及表面层内的空隙的消失等的影响，第 1段熔融层16、第1段P相变层18的深度与第1段熔融再凝固层20、第1段HAZ层22的 厚度存在些许不同，但其差别只要不过度，则可以称为实质上相同。需要说明的是，第1段 表层加热处理工序中的第1段熔融深度与第1段HAZ层深度dl+d2在上述范围内，也特别 优选下限为8mm以上，此外上限为16mm以下、进一步优选为13mm以下。
[0083] [第2段表层加热处理工序P3]~[第2段冷却工序P4]
[0084] 根据如前所述的第1段表层加热处理工序Pl以及第1段冷却工序P2,对于矩形钛 铸还10中的作为乳制面的宽度宽的2个面之中的一个面10A，在自表面至6mm~20mm的 深度形成第1段熔融再凝固层20以及第1段HAZ层22之后，如图3 (B)的中央偏左所示， 作为第2段表层加热处理工序P3,对第1段熔融再凝固层20的表面再次照射电子束，快速 加热第1段熔融再凝固层20的表面层。该第2段表层加热处理工序P3中的电子束照射与 第1段表层加热处理工序Pl中的电子束照射同样地、边使照射枪12相对于矩形板坯相对 地连续移动边对表面照射电子束，从而对面IOA的几乎整面进行再加热，并且通过从母材 侧的排热而将该再加热层24骤冷，形成组织微细化层26。
[0085] 在此，第2段表层加热处理工序P3中的电子束照射如下进行，将矩形钛铸坯10的 表面（第1段熔融再凝固层20的表面）IOA再加热，以使从该最表面开始在厚度方向上至 Imm以上且不足6mm的深度位置的区域（厚度d3的区域）为P相变点以上，从而产生0 相变。如此，将再加热至P相变点以上的区域在此称为再加热层24。该再加热层24在冷 却后成为组织微细化层26。
[0086] 如此，以Imm以上的深度范围为P相变点以上的方式进行基于电子束照射的加热 时，多数情况下最表面的薄层（〇. 5~2mm程度以下：标记24A的区域）被加热至熔点以上 的温度，最表面层再次熔融。如此，最表面层即便熔融也没有特殊的问题，总之，制成从最表 面在厚度方向上至Imm以上且不足6mm的深度位置的区域加热至P相变点以上的再加热 层24即可。当然，也可以是从最表面至Imm以上且不足6mm的深度位置被加热至P相变 点以上而最表面不熔融，该再加热层24整体成为P相变层。因此，第2段表层加热处理工 序P3产生的再加热层24存在包含最表面的熔融层（本说明书中记为第2段熔融层24A) 及其下侧的P相变层24B的情况、以及厚度方向整体范围仅由P相变层24B构成的情况。 而且，本实施方式中，示出再加热层24的最表面熔融而成为第2段熔融层24A的情况。
[0087] 第2段表层加热处理工序P3中的电子束照射的输入热量以至Imm以上且不足6mm 的深度位置的区域为0相变点以上的方式设定即可。即以再加热层24的厚度d3为Imm 以上且不足6mm的方式进行控制即可。
[0088] 在此，第1段表层加热处理工序Pl中的电子束照射以使熔融深度（即被加热至熔 点以上的深度）dl为3mm~10mm、以使dl和HAZ层d2的总计为6mm~20mm输入热量，与 之相对，第2段表层加热处理工序P3中的电子束的照射以使被加热至P相变点以上的深 度d3为1mm以上且不足6mm地控制输入热量。P相变点为与熔点相比格外低的温度，并且 由第2段表层加热处理工序P3规定的自表面起的P相变点以上的加热深度与第1段表层 加热处理工序Pl中的熔融深度相比浅。因此，第2段表层加热处理工序P3中的电子束照射 的输入热量（每单位时间、单位面积）控制为小于第1段表层加热处理工序Pl中的电子束 照射的输入热量即可。作为用于该控制的具体方法，例如，存在下述等方法：将照射枪的输 出抑制为比第1段表层加热处理工序Pl小、或者使照射枪的射线直径大于第1段表层加热 处理工序PU进而使枪移动速度（照射位置移动速度）比第1段表层加热处理工序Pl大。 可以应用这些方法的任一种、或组合应用2以上的方法。需要说明的是，第2段表层加热处 理工序P3中的电子束照射的具体的输入热量没有特别限定，通常可以设为每单位面积（每 Icm2) 15 ~80J 左右。
[0089] 第2段表层加热处理工序P3也与第1段表层加热处理工序Pl同样地，为了遍及 铸坯（矩形钛铸坯10)的面IOA的几乎全部区域进行处理，边使照射枪相对于铸坯相对地 连续移动边进行电子束的照射。此时，射线通过与已照射一次的部位邻接的部位时，以对之 前已照射部位的1/2~1/4左右再次照射的方式进行处理使得所有区域实现了期望的处理 深度，从而能够充分地发