DE112015000499T5 - Plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, Verfahren zum Herstellen desselben und Automobilkomponente - Google Patents

Plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, Verfahren zum Herstellen desselben und Automobilkomponente Download PDF

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Abstract

Es wird ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt bereitgestellt, wobei ein Aluminiumgefügezustand mit bevorzugter Korrosionsbeständigkeit und bevorzugten mechanischen Eigenschaften, ausgedrückt beispielsweise als Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung, erhalten wird. In einem plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt, das einen plastisch verformten Bereich, der aus einem durch plastische Verformung hergestellten schlanken Bereich 22 und an zwei Enden des schlanken Bereichs 22 gebildet Rippenbereichen 21 besteht und einen annähernd H-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist, ist der plastisch verformte Bereich ein plastisch verformter Bereich 2 mit Belastungsbereichen 23, wobei in jedem von diesen eine durch die plastische Verformung erzeugte Äquivalentformänderung von bis zu 4,0 mm/mm gegeben ist und die Belastungsbereiche 23 jeweils in der Nähe der Oberfläche des plastisch verformten Bereichs 2 an einer Grenze zwischen dem schlanken Bereich 22 und jedem der Rippenbereiche 21 vorhanden sind und jeweils aus einem nicht-umkristallisierten Gefüge N von Aluminium (Atomsymbol: Al), welches nicht umkristalliert wurde, oder jeweils aus einem nicht-umkristallisierten Gefüge N und einem feinkristallinem Gefüge M gebildet sind, das umkristalliert wurde, jedoch eine Korngröße von 500 µm oder weniger aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus einem Barren einer Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si hergestelltes plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, ein Verfahren zum Herstellen desselben und eine Automobilkomponente.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten Jahren sind plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukte, hergestellt aus Barren aus Aluminiumlegierungen auf Basis von Al-Mg-Si, als Strukturmaterialien (Komponenten) von Transportvorrichtungen, wie Fahrzeugen, Booten und Schiffen, Flugzeugen, Automobilen oder Zweirädern eingesetzt worden. Der Grund dafür ist, dass die Aluminiumlegierung auf Grundlage von Al-Mg-Si eine hervorragende Verarbeitbarkeit und eine hohe Festigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit aufweist.
  • Beispielsweise ist A6061 als ein Typ einer Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si häufig für Automobilkomponenten, beispielsweise als Aufhängungsarm, eingesetzt worden. Um das Gewicht eines Fahrzeuges zu verringern, besteht jedoch Bedarf an einem Material, das leichter ist als A6061. Um diesem Bedarf nachzukommen, ist die Verringerung der erforderlichen Legierungsmenge durch eine Erhöhung der Festigkeit der Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si versucht worden.
  • Um die Festigkeit der Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si zu erhöhen, ist beispielsweise ein Versuch durchgeführt worden, bei dem eine überschüssige Menge von Si verwendet wird, oder worin die Zugabemenge eines Kupferelements erhöht wird. Da insbesondere die Erhöhung der zugegebenen Menge eines Kupferelements die Ausfällung von Mg2Si fördert, wird die Festigkeit verbessert, und da ein Kupferelement in der Matrix als Feststoff gelöst ist, wird die Festigkeit verbessert. Somit kann die Erhöhung der zugegebenen Menge eines Kupferelements wahrscheinlich einen effektiven Weg zur Erhöhung der Festigkeit darstellen. Wenn jedoch die Kupferelementmenge 0,05% oder höher ist, kann, da die Empfindlichkeit der Korngrenzenkorrosion erhöht wird, wenn die Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si unter einer korrosiven Umgebung verwendet wird, in einigen Fällen ein Belastungskorrosionsbruch erzeugt werden.
  • Als ein ähnliches Verfahren ist eine Technik bekannt, bei der, wenn der Kristallkorndurchmesser oder die Größe der kristallisierten Materialien durch Zugabe eines Übergangselements, wie Chrom, Mangan oder Zirkonium, verringert ist, die Korngrenzenkorrosion und die Belastungskorrosionsbrüche verhindert werden und die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si verbessert wird.
  • Um beispielsweise ein geschmiedetes Material aus einem sehr festen hochzähen Aluminiumlegierungsmaterial bereit zu stellen, ist in der nachstehend genannten Patentliteratur 1 folgendes offenbart worden.
  • In einem Aluminiumlegierungsschmiedematerial, das 0,6% bis 1,6% (Massenprozent, wobei im folgenden „%“ Massenprozent angibt) Mg, 0,6% bis 1,8% Si und 0,05% bis 1,0% Cu enthält, wobei der Fe-Gehalt so kontrolliert wird, dass er 0,30% oder weniger ist, wobei eine Art oder mindestens zwei Arten von 0,15% bis 0,6% Mn, 0,1% bis 0,2% Cr und 0,1% bis 0,2% Zr enthalten ist/sind, wobei außerdem der Wasserstoffgehalt auf 0,25 cc/100 g Al oder weniger festgesetzt ist, und wobei Al und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest enthalten sind, wird, nachdem ein Aluminiumlegierungsbarren, der bei einer Abkühlrate von 10°C/Sekunde oder mehr gegossen wurde, durch eine Homogenisierungshitzebehandlung bei einer Temperatur von 530°C bis 600°C verarbeitet wird, ein Schmiedematerial durch Heißschmieden gebildet, so dass der Gesamtflächenanteil von Mg2Si und einem kristallisierten Material auf Basis von Al-Fe-Si-(Mn,Cr,Zr) in dem Aluminiumlegierungsgefüge des Schmiedematerials auf 1,5% oder weniger pro Flächeneinheit festgelegt ist.
  • Um zudem ein Aluminiumlegierungsschmiedematerial bereit zu stellen, das nicht nur eine hohe Festigkeit und eine hohe Zähigkeit, sondern auch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit aufweist, ist in der nachstehend genannten Patentliteratur 2 folgendes offenbart worden.
  • In einem Aluminiumlegierungsschmiedematerial, das 0,6% bis 1,8% (Massenprozent, wobei im folgenden „%“ Massenprozent angibt) Mg und 0,6% bis 1,8% Si enthält, welches außerdem eine Art oder mindestens zwei Arten von 0,1% bis 0,2% Cr und 0,1% bis 0,2% Zr enthält, wobei Cu, Mn, Fe und Wasserstoff so kontrolliert sind, dass der Gehalt 0,25% oder weniger, 0,05% oder weniger, 0,30% oder weniger beziehungsweise 0,25 cc/100 g Al oder weniger ist, und wobei Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest enthalten sind, wird der mittlere Korndurchmesser von Mg2Si und Kristallausfällungen auf Basis von Al-Fe-Si-(Mn,Cr,Zr) (kristallisierte Materialien und Ausfällungen), die auf den Korngrenzen eines Aluminiumlegierungsgefüges vorhanden sind, auf 1,2 µm oder weniger festgelegt, und der mittlere Abstand zwischen diesen Kristallausfällungen wird ebenfalls auf 3,0 µm oder mehr festgelegt.
  • Wenn der Kristallkorndurchmesser und die Größe der kristallisierten Materialien verringert werden, haben solche Aluminiumlegierungsausgangsmaterialien auf Basis von Al-Mg-Si die Funktion, die Korngrenzenkorrosion zu verhindern und die Erzeugung von Belastungskorrosionsbrüchen zu verhindern. Da eine Erhöhung der zugegebenen Menge eines Cu-Elements die Korrosionsbeständigkeit erhöht, kann der Korrosionsgewichtsverlust, der dadurch erzeugt wird, nicht unterdrückt werden. Wenn das Gewicht eines plastisch verformten Produkts, hergestellt aus mindestens einem solcher Aluminiumlegierungsausgangsmaterialien auf Basis von Al-Mg-Si, durch die Verringerung seiner Dicke gesenkt wird, wird die Festigkeit, welcher der Dicke entspricht, die durch den Korrosionsgewichtsverlust verringert wird, gesenkt und die Haltbarkeit wird herabgesetzt. Das heißt, es bestand ein Problem, dass solche Aluminiumlegierungsausgangsmaterialien auf Basis von Al-Mg-Si nicht in geeigneter Weise in einer korrosiven Umgebung eingesetzt werden können.
  • Zudem wurde selbst bei einem Festigkeitselementschmiedematerial, worin die Festigkeit durch eine Erhöhung der Legierungselementmenge erhöht ist und worin die Dicke verringert ist, um ein Aluminiumlegierungsschmiedematerial der Serie 6000 bereit zu stellen, welches eine 0,2% Dehnungsbelastung von 350 MPa oder aufweist, in der nachstehend genannten Patentliteratur 3 folgendes offenbart.
  • In einem Aluminiumlegierungsschmiedematerial, das 0,6% bis 1,8% (Massenprozent, wobei im folgenden „%“ Massenprozent angibt) Mg, 0,8% bis 1,8% Si und 0,2% bis 1,0% Cu enthält, wobei das Massenverhältnis Si/Mg 1 oder mehr ist, welches außerdem eine Art oder mindestens zwei Arten von 0,1% bis 0,6% Mn, 0,1% bis 0,2% Cr, 0,1% bis 0,2% Zr enthält, und das außerdem Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest enthält, wird die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des Aluminiumlegierungsschmiedematerials nach einer Härtungsbehandlung durch künstliche Alterung auf 41,0 bis 42,5 IACS% festgelegt.
  • Dokumente des Standes der Technik
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2000-144296
    • PTL 2: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2001-107168
    • PTL 3: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2004-43907
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass die Form eines umkristallisierten Gefüges von Aluminium, das durch Durchführen einer Lösungsbehandlung einer Aluminiumlegierung erzeugt wird, auf die durch plastische Verformung eine Arbeitsbelastung ausgeübt wird, Einflüsse auf verschiedene Eigenschaften hat, beispielsweise die Festigkeit, die Dehngrenze und die Dehnung eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts auf Basis von Al-Mg-Si. Das heißt, es wurde gefunden, dass wenn Aluminium durch eine Lösungsbehandlung erzeugt wird, so dass es die Form einer groben und großen Umkristallisationstextur aufweist, worin Aluminium auf grobe und große Art umkristallisiert wird, die Neigung besteht, dass verschiedene Eigenschaften, beispielsweise die Festigkeit, die Dehngrenze und die Dehnung eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts auf Basis von Al-Mg-Si verringert werden. Zudem wurde auch gefunden, dass wenn der Gefügezustand eines Aluminiumlegierungsausgangsmaterials beim Gießen aufrechterhalten wird, selbst nachdem es mit einer Arbeitsbelastung beaufschlagt wurde, verschiedene bevorzugte Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung, erhalten werden können.
  • Außerdem haben die Erfinder vorliegenden Erfindung entdeckt, dass die Anwesenheit und die Art von Ausfällungen von Chrom, Mangan, Eisen und dergleichen, welche Übergangsmetalle sind, die in einem Aluminiumlegierungsausgangsmaterial auf Basis von Al-Mg-Si enthalten sind, Einfluss auf die Umkristallisation von Aluminium haben. Der Grund dafür ist, dass die Bewegung der Korngrenzen, die während der Umkristallisation von Aluminium auftritt, beeinflusst wird, das heißt, dass beispielsweise die vorstehend genannte Bewegung durch die Ausfällungen dieser Übergangsmetalle gestört wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Situation gemacht und betrifft ein Produkt aus einer plastisch verformten Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si, welches bevorzugte Eigenschaften aufweisen kann, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung, indem ein bevorzugter Aluminiumgefügezustand gebildet und aufrecht erhalten wird, selbst wenn eine Lösungsbehandlung durchgeführt wird, nachdem es mit einer Arbeitsbelastung beaufschlagt wurde. Zudem zielt die vorliegende Erfindung auf die Bereitstellung eines Produkts aus einer plastisch verformten Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si, welches nicht nur die Festigkeit sondern auch die Korrosionsbeständigkeit verbessern kann und eine Verringerung des Gewichts durch Verringerung der Dicke erzielen kann, ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend genannten plastisch verformten Produkts und eine Automobilkomponente.
  • Lösung der Aufgabe
  • Um das vorstehend genannte Ziel zu erreichen, betrifft die vorliegende Erfindung ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, das einen plastisch verformten Bereich, der aus einem schlanken Bereich gebildet ist, der durch plastisches Verformen erzeugt wurde, und Rippenbereiche umfasst, die an zwei Enden des schlanken Bereichs gebildet sind, wobei das Produkt einen nahezu H-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist. Das vorstehend genannte plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt ist dadurch gekennzeichnet, dass der vorstehend beschriebene plastisch verformte Bereich Belastungsbereiche aufweist, wobei in jedem davon eine durch plastische Verformung erzeugte Äquivalentformänderung von bis zu 4,0 mm/mm vorhanden ist, wobei jeder der Belastungsbereiche in der Nähe der Oberfläche des plastisch verformten Bereichs an einer Grenze zwischen dem schlanken Bereich und jedem der Rippenbereiche vorhanden ist, und der Belastungsbereich jeweils aus einem nicht umkristallisierten Gefüge von Aluminium (Atomsymbol: Al) gebildet ist, der nicht umkristallisiert ist, oder jeweils aus einem nicht umkristallisierten Gefüge und einem feinkristallisierten Gefüge des Aluminiums gebildet ist, das umkristallisiert ist, jedoch Kristallkörner von 500 µm oder weniger aufweist.
  • Das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Zusammensetzung 0,15 bis 0,5 Massenprozent Kupfer (Atomsymbol: Cu), 0,8 bis 1,15 Massenprozent Magnesium (Atomsymbol: Mg), 0,95 bis 1,15 Massenprozent Silicium (Atomsymbol: Si), 0,4 bis 0,6 Massenprozent Mangan (Atomsymbol: Mn), 0,2 bis 0,3 Massenprozent Eisen (Atomsymbol: Fe), 0,11 bis 0,19 Massenprozent Chrom (Atomsymbol: Cr), 0,25 Massenprozent oder weniger Zink (Atomsymbol: Zn), 0,05 Massenprozent oder weniger Zirconium (Atomsymbol: Zr), 0,012 bis 0,035 Massenprozent Titan (Atomsymbol: Ti), 0,0001 bis 0,03 Massenprozent Bor (Atomsymbol: B) und Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest enthält, und wenn die Breitenrichtungslänge des Rippenbereichs durch x (cm) dargestellt ist, die Höhenrichtungslänge des schlanken Bereichs durch y (cm) dargestellt ist und die Höhenrichtungslänge des Rippenbereiches durch z (cm) dargestellt ist, der Gehalt (Massenprozent) des Mangans die folgende Gleichung [Gleichung 1] erfüllt. Mangan (Massenprozent) = 0,4α{z/(x + y) + 0,25} [Gleichung 1]
  • In der vorstehenden Gleichung gilt z/(x + y) ≥ 0,65 und α = 0,8 bis 0,9.
  • Zudem ist das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt dadurch gekennzeichnet, dass es eine Automobilkomponente ist.
  • Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts, welches das vorstehend beschriebene plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt herstellt, und das vorstehend beschriebene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung des Schmelzens/Gießens eine Homogenisierungsbehandlung und plastische Verformung an dem gegossenen Produkt, das durch das vorstehende Schmelzen/Gießen erhalten wurde, durchgeführt wird und danach eine Lösungsbehandlung, eine Wasserabschreckungsbehandlung und eine Härtungsbehandlung durch künstliches Altern durchgeführt wird.
  • Die vorstehend beschriebene Härtungsbehandlung durch künstliches Altern ist dadurch gekennzeichnet, dass die Alterungsbehandlungstemperatur 170°C bis 210°C ist und die Alterungsbehandlungsdauer 0,5 bis 18 Stunden ist.
  • Die vorstehend beschriebene Lösungsbehandlung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösungsbehandlungstemperatur 520°C bis 560°C ist, und die vorstehend beschriebene Wasserabschreckungstemperatur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabschreckungsbehandlungstemperatur 70°C oder niedriger ist.
  • Das vorstehend beschriebene plastische Verformen ist dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine unter Extrudieren, Schmieden und Walzen ausgewählte Verarbeitungsart ist.
  • Außerdem ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie erzielt wird unter Einsatz des Verfahrens zum Herstellen des vorstehend beschriebenen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung Da das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt einen bevorzugten Aluminiumgefügezustand bildet und beibehält, selbst wenn eine Lösungsbehandlung nach einer Arbeitsbelastung durch plastische Verformung durchgeführt wird, können bevorzugte Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung erzielt werden. Insbesondere können bevorzugte Eigenschaften, das heißt eine Zugfestigkeit von 380 MPa oder höher, eine 0,2%-Dehngrenze von 350 MPa oder höher und eine Dehnung von 10,0 % oder mehr erzielt werden. Wenn eine Immersion in einer vorbestimmten korrosiven Flüssigkeit durchgeführt wird, werden zudem Brüche und dergleichen nicht festgestellt, so dass die Korrosionsbeständigkeit hervorragend ist. Da die Festigkeit erhöht wird, die Korrosionsbeständigkeit verbessert wird und die Dicke verringert werden kann, ist die erforderliche Legierungsmenge geringer, so dass eine Gewichtsverringerung erzielt werden kann. Daher kann der Anwendungsbereich für das Produkt aus einer plastisch verformten Legierung auf Al-Mg-Si-Basis ausgeweitet werden, und beispielsweise das vorstehend beschriebene plastisch verformten Produkt kann bevorzugt für eine Automobilkomponente als Transportvorrichtungsanwendung eingesetzt werden, bei der unbedingt eine Reduzierung des Gewichts erzielt werden soll.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 veranschaulicht schematisch einen Aufhängungsarm, der ein Beispiel eines erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts ist, wobei (a) eine schematische Erklärungsansicht ist, welche einen sogenannten linearen Arm zeigt, und (b) eine schematische Erklärungsansicht ist, welche einen sogenannten A-Arm zeigt.
  • 2 erläutert schematisch einen vertikalen Querschnitt des Aufhängungsarms, der ein Beispiel des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts ist, wobei (a) einen Aufhängungsarm mit einem nahezu H-förmigen Querschnitt veranschaulicht und (b) einen Aufhängungsarm mit nahezu U-förmigen Querschnitt veranschaulicht.
  • 3 ist eine mikroskopische Aufnahme, die einen wichtigen Bereich (Belastungsbereich) des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts betrifft und einen Gefügezustand zeigt, der aus einem nicht umkristallisierten Gefüge und einem feinen umkristallisierten Gefüge gebildet ist.
  • 4 ist eine mikroskopische Aufnahme, die ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt eines Referenzbeispiels zeigt, wobei der Gefügezustand eines Bereichs, der mit Verarbeitungsbelastung beaufschlagt wurde, ein grobes und großes umkristallisiertes Gefüge ist.
  • 5 erklärt schematisch ein Beispiel einer Herstellungslinie gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Intensität der Belastung (Äquivalentformänderung) und dem Texturzustand in einem Belastungsbereich des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts (Beispiel 1) der vorliegenden Erfindung.
  • 7 veranschaulicht schematisch die Beziehung zwischen der Intensität der Belastung (Äquivalentformänderung) und dem Gefügezustand in einem Belastungsbereich eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts (Vergleichsbeispiel 1) eines ähnlichen Beispiels.
  • 8 veranschaulicht schematisch die Beziehung zwischen der Intensität einer Belastung (Äquivalentformänderung) und dem Texturzustand in einem Belastungsbereich eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts (Vergleichsbeispiel 2) eines verwandten Beispiels.
  • 9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Intensität einer Belastung (Äquivalentformänderung) und der Zugfestigkeit des Belastungsbereichs des Beispiels 1, des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2 für Vergleichszwecke zeigt.
  • 10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Intensität der Belastung (Äquivalentformänderung) und der 0,2%-Dehngrenze in einem Belastungsbereich des Beispiels 1, des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2 für Vergleichszwecke zeigt.
  • 11 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Intensität der Belastung (Äquivalentformänderung) und der Dehnung (%) in dem Belastungsbereich des Beispiels 1, Vergleichsbeispiels 1 und Vergleichsbeispiels 2 für Vergleichszwecke zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts an Hand der Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend beschriebene Ausführungsform betrifft einen Aufhängungsarm, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist. Die vorliegende Erfindung kann in ihrer Ausgestaltung verändert werden, solange nicht vom Umfang der Ansprüche abgewichen wird. Die vorliegende Erfindung betrifft beispielsweise ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, das auf einen Aufhängungsarm oder dergleichen angewandt werden soll, beispielsweise einen linearen Arm 11 mit einer geraden Stangenform oder einen sogenannten A-Arm 12 mit einer Form, die derjenigen des Buchstabens A ähnelt, wobei beide Teile Automobilkomponenten sind, wie in 1(a) beziehungsweise 1(b) gezeigt. 2(a) zeigt, dass das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt so ausgebildet wird, dass es einen plastisch verformten Bereich 2 aufweist, der einen nahezu H-förmigen Querschnitt hat und aus Rippenbereichen 21, die als die zwei Endbereiche dieser annähernden H-Form dienen, und einem schlanken Bereich 22 gebildet ist, der als Verbindungsbereich dient, der diese Rippenbereiche 21 verbindet. 2(b) zeigt außerdem ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, das so ausgebildet ist, dass ein plastisch verformter Bereich 2a, der aus Rippenbereichen 21a und einem schlanken Bereich 22a gebildet ist, geformt wird und einen nahezu U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei dieses Produkt ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst wird.
  • Das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem ein Aluminiumlegierungsausgangsmaterial mit einer festgelegten Zusammensetzung geschmolzen/gegossen wird, eine Homogenisierungsbehandlung und eine plastische Verformung des Gießprodukts, das durch Schmelzen/Gießen erhalten wird, durchgeführt wird und anschließend eine Lösungsbehandlung, eine Wasserabschreckungsbehandlung und eine Härtungsbehandlung durch künstliches Altern durchgeführt wird.
  • Durch die plastische Verformung des Gießprodukts wird der schlanke Bereich 22 gebildet. Da der schlanke Bereich 22 gebildet wird, werden die Rippenbereiche 21 an den zwei Enden dieses schlanken Bereichs 22 gebildet. Das heißt, der plastisch verformte Bereich 2 des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts wird durch plastische Verformung so gebildet, dass eine annähernde H-Form oder annähernde U-Form im Querschnitt erhalten wird. Zudem ist die annähernde H-Form oder die annähernde U-Form eine Form, die derjenigen einer Aluminiumlegierung mit einem kreisförmigen Querschnitt oder einem rechtwinkligen Querschnitt in der Biegefestigkeit oder der Biegesteifigkeit pro Gewichtseinheit, welche Querschnittseffizienz genannt wird, überlegen ist.
  • Das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt hat in diesem plastisch verformten Bereich 2 Belastungsbereiche 23, die jeweils eine Äquivalentformänderung von bis zu 4,0 mm/mm als durch die plastische Verformung erzeugte Arbeitsbelastung aufweisen. Dieser Belastungsbereich 23 befindet sich in der Nähe der Oberfläche des plastisch verformten Bereichs 2 an einer Grenze zwischen dem schlanken Bereich 22 und dem Rippenbereich 21 (in 2(b) ist der Belastungsbereich durch das Bezugszeichen 23(a) dargestellt). Die Äquivalentformänderung wird auch als effektive Belastung bezeichnet und gibt den Belastungswert an, der berechnet wird, um die Intensität der plastischen Verformung, die unter allgemeinen multiaxialen Belastungsbedingungen erhalten wird, für Vergleichszwecke zu beurteilen. Was die Erhöhung der Belastung, die in einem infinitesimalen Zeitraum während der Verformung erzeugt wird, betrifft, ist das Ausmaß der Erhöhung der Äquivalentformänderung auf ähnliche Weise wie die Vergleichsspannung definiert, und diese Erhöhung der Äquivalentformänderung wird unter Erhalt der Äquivalentformänderung integriert. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die Härtung und die Veränderung der Deformationsbeständigkeit eines Materials jeweils durch die Äquivalentformänderung bestimmt werden.
  • 3 zeigt, dass wenn die plastische Verformung durchgeführt wird und die Lösungsbehandlung nach der Verarbeitungsbelastung durchgeführt wird, der Belastungsbereich 23 ein nicht umkristallisiertes Gefüge N aufweist, worin keine Umkristallisation von Aluminium (Atomsymbol: Al) auftritt. Wenn die plastische Verformung durchgeführt wird und die Lösungsbehandlung nach der Verarbeitungsbelastung durchgeführt wird, hat der Belastungsbereich 23 zudem ein feinkristallines Gefüge M aus Kristallkörnern mit einem maximalen Durchmesser (maximale Länge) von 500 µm oder weniger, welche durch die Umkristallisation von Aluminium gebildet wird. Der Korndurchmesser der Kristallkörner, welche das nicht umkristallisierte Gefüge N bilden, ist der 1 bis 1/2-Fache des Durchmessers der Kristallkörner, welche das feinkristalline Gefüge M bilden. Das Innere des in 3 gezeigten schwarzen Rahmens gibt das feinkristalline Gefüge M an, und der Außenbereich des schwarzen Rahmens gibt das nicht umkristallisierte Gefüge N an.
  • Das heißt, der Belastungsbereich 23 ist aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N und dem feinkristallinen Gefüge M gebildet. Durch die vorstehend beschriebene Gefügestruktur hat das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt wie nachstehend beschrieben verschiedene hervorragende Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung. Zudem gibt das nicht umkristallisierte Gefüge ein Gefüge an, worin Kristalle, die erzeugt werden, wenn Schmelzen/Gießen eines Aluminiumlegierungsausgangsmaterials durchgeführt wird, verbleiben können, ohne umkristallisiert zu werden. In 3 wird die Anwesenheit von kristallisierten Materialien an den Korngrenzen erkannt. Ein erfindungsgemäßes plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, worin der Belastungsbereich 23 nur aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N gebildet ist, hat ebenfalls verschiedene hervorragende Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung, wobei dieses Produkt vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird. Zudem zeigt die Umkristallisation Kristalle an, die an einem Bereich erzeugt werden, der durch die Durchführung einer Lösungsbehandlung mit Verarbeitungsbelastung beaufschlagt wurde. Als Referenzbeispiel zeigt 4 eine mikroskopische Aufnahme, in der ein Bereich, der mit Verarbeitungsbelastung beaufschlagt werden soll, Aluminium in großer und grober Form durch eine Lösungsbehandlung umkristallisiert wird, und es wird eine Gefügeform gebildet, die als grobes und großes umkristallisiertes Gefüge L bezeichnet wird. Der Korndurchmesser der Kristallkörner, welche das grobe und große umkristallisierte Gefüge L bilden, ist der 10 bis 50-Fache des Korndurchmessers der Kristallkörner, welche das nicht umkristallisierte Gefüge N bilden. Wie nachstehend gezeigt wird, ist ein Produkt aus einer plastisch verformten Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si mit der vorstehend beschriebenen Gefügeform einem erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt in verschiedenen Eigenschaften unterlegen, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung.
  • Zudem ist das grobe und große umkristallisierte Gefüge L auch im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit nicht bevorzugt. Da die Korngrenzenkorrosion entlang der Korngrenzen fortschreitet, je gröber und größer die Kristallkörner sind, werden durch die Korrosion tiefe Einbuchtungen gebildet. Das heißt, der Korrosionsgewichtsverlust wird erhöht.
  • Deshalb umfasst das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt die Form, in der der Belastungsbereich 23 nur aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N von Aluminium gebildet wird, das nicht umkristallisiert ist. Außerdem umfasst das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt der vorliegenden Erfindung die Form, in der der Belastungsbereich 23 aus diesem nicht umkristallisierten Gefüge N und dem feinkristallinem Gefüge M von Aluminium gebildet ist, das so umkristallisiert ist, dass es einen maximalen Kristallkorndurchmesser von 500 µm oder weniger aufweist.
  • Der Grund dafür, der Belastungsbereich 23 des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N und dem feinkristallinem Gefüge M gebildet wird, wie in 3 gezeigt wird, wird nachstehend beschrieben.
  • Der Grund dafür, dass das nicht umkristallisierte Gefüge N in dem Belastungsbereich 23 gebildet wird, ist, dass die Kristallkorngrenzen von Aluminium durch feine Ausfällungen von Übergangsmetallen, wie Chrom, Mangan und Eisen, die in der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts enthalten sind, fixiert werden.
  • Demgemäß können die Kristallkorngrenzen von Aluminium selbst durch eine Lösungsbehandlung nicht bewegt werden, und die beim Gießen erzeugten Kristalle können verbleiben, ohne dass sie umkristallisiert werden. Wenn die Verarbeitungsbelastung des Aluminiums des Belastungsbereichs 23 ein vorbestimmtes Maß oder weniger ist (beispielsweise eine Äquivalentformänderung von 4,0 mm/mm oder weniger), können die Kristallkorngrenzen von Aluminium sicher befestigt werden.
  • Der Grund dafür, dass das feinkristalline Gefüge M in dem Belastungsbereich 23 gebildet wird, ist die Bewegung der Kristallkorngrenzen von Aluminium, wobei diese Bewegung durch das Fixieren mit den feinen Ausfällungen des Übergangsmetallsystems, wie Chrom, Mangan und Eisen, die in dem erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt enthalten sind, unterdrückt wird. Dementsprechend werden die Kristallkorngrenzen von Aluminium in ihrer Bewegung unterdrückt, selbst wenn eine Lösungsbehandlung durchgeführt wird, und selbst wenn eine Umkristallisation durchgeführt wird, ist der maximale Durchmesser der Kristallkörner so kontrolliert, dass er 500 µm oder weniger ist. Im Fall eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts mit signifikant hervorragenden Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit, Dehngrenze und Dehnung, und mit einer bevorzugten Struktur ist außerdem der maximale Durchmesser der umkristallisierten Kristallkörner von Aluminium 100 µm. Das heißt, grobe und große Kristallkörner werden nicht gebildet.
  • In der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts werden, wenn die Verarbeitungsbelastung des Aluminiums des Belastungsbereichs 23 ein vorbestimmtes Maß oder weniger ist, insbesondere, wenn die Verarbeitungsbelastung 4,0 mm/mm oder weniger als Äquivalentformänderung ist, die Kristallkorngrenzen von Aluminium fixiert, und die Unterdrückung der Bewegung kann bestätigt werden. Die Größe (Korndurchmesser) der Kristallkörner kann beispielsweise durch ein Verfahren unter Einsatz einer optischen mikroskopischen Aufnahme gemessen werden.
  • Das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt ist eine Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si. Ihre Zusammensetzung enthält 0,15 bis 0,5 Massenprozent Kupfer (Atomsymbol: Cu), 0,8 bis 1,15 Massenprozent Magnesium (Atomsymbol: Mg), 0,95 bis 1,15 Massenprozent Silicium (Atomsymbol: Si), 0,4 bis 0,6 Massenprozent Mangan (Atomsymbol: Mn), 0,2 bis 0,3 Massenprozent Eisen (Atomsymbol: Fe), 0,11 bis 0,19 Massenprozent Chrom (Atomsymbol: Cr), 0,25 Massenprozent oder weniger Zink (Atomsymbol: Zn), 0,05 Massenprozent oder weniger Zirconium (Atomsymbol: Zr), 0,012 bis 0,035 Massenprozent Titan (Atomsymbol: Ti) und 0,0001 bis 0,03 Massenprozent Bor (Atomsymbol: B), wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
  • Si koexistiert mit Mg unter Bildung eines Niederschlags auf Basis von Magnesiumsilicid (Zusammensetzungsformel: Mg2Si) und trägt zu einer Verbesserung der Festigkeit des Endprodukts bei. Wenn Si in einer überschüssigen Menge zugegeben wird, die höher ist als erforderlich zur Bildung von Mg2Si in Bezug auf die Menge von Mg, was nachstehend beschrieben wird, wird die Festigkeit des nach der Alterungsbehandlung erhaltenen Endprodukts weiter erhöht. Deshalb ist der Si-Gehalt vorzugsweise 0,95 Massenprozent oder höher. Wenn andererseits der Gehalt von Si höher als 1,15 Massenprozent ist, wird die Menge der Korngrenzenausfällung von Si erhöht, so dass die Tendenz zu einer spröden Korngrenze besteht, so dass die plastische Verarbeitbarkeit eines Barrens sowie die Zähigkeit des Endprodukts in einigen Fällen beeinträchtigt werden kann. Wenn zudem der Gehalt von Si höher als 1,15 Massenprozent ist, kann der mittlere Korndurchmesser von kristallisierten Materialien des Barrens eine festgelegte Obergrenze übersteigen. Deshalb ist der Si-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,95 bis 1,15 Massenprozent liegt.
  • Mg koexistiert mit Si unter Bildung eines Niederschlags auf Basis von Mg2Si und trägt zu einer Verbesserung der Festigkeit des Endprodukts bei. Wenn der Mg-Gehalt niedriger als 0,8 Massenprozent ist, kann die Wirkung der Verbesserung der Festigkeit durch Ausfällung in einigen Fällen verringert werden. Wenn andererseits der Mg-Gehalt mehr als 1,15 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die plastische Verarbeitbarkeit eines Barrens sowie die Zähigkeit des Endprodukts verringert sein. Wenn zudem der Mg-Gehalt höher als 1,15 Massenprozent ist, kann der mittlere Korndurchmesser von kristallisierten Materialien des Barrens eine festgelegte Obergrenze übersteigen. Somit wird der Mg-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er in einem Bereich von 0,8 bis 1,15 Massenprozent liegt.
  • Da Cu die apparente übersättigte Menge eines Niederschlags auf Basis von Mg2Si erhöht und auch die Menge eines Mg2Si-Niederschlags erhöht, wird das Alterungshärten des Endprodukts signifikant verbessert. Wenn der Cu-Gehalt höher als 0,5 Massenprozent ist, kann die Schmiedeverarbeitbarkeit eines Barrens sowie die Zähigkeit eines Endprodukts verringert werden, und außerdem kann die Korrosionsbeständigkeit in einigen Fällen abgesenkt werden. Deshalb ist es erforderlich, dass der Cu-Gehalt so festgelegt wird, dass er im Bereich von 0,5 Massenprozent oder weniger liegt. Wenn andererseits der Cu-Gehalt niedriger als 0,15 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen eine Erhöhung der apparenten übersättigten Menge eines Niederschlags auf Basis von Mg2Si sowie eine Erhöhung der Menge eines Mg2Si-Niederschlags nicht ausreichend erzielt werden.
  • Mn wird in der Form einer AlMnSi-Phase kristallisiert, und Mn, das nicht kristallisiert wird, wird ausgefällt, um eine Umkristallisation zu unterdrücken. Durch diese Unterdrückung der Umkristallisation kann die Größe der Kristallkörner selbst nach der plastischen Verformung verringert werden, so dass im Ergebnis eine Verbesserung der Zähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit eines Endprodukts erzielt werden kann. Wenn der Mn-Gehalt niedriger als 0,4 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die vorstehend beschriebene Wirkung verringert sein. Wenn andererseits der Mn-Gehalt mehr als 0,6 Massenprozent ist, wird eine riesige intermetallische Verbindung erzeugt, und das Barrengefüge der vorliegenden Erfindung kann in einigen Fällen nicht zufriedenstellend sein. Deshalb wird der Mn-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,4 bis 0,6 Massenprozent liegt.
  • Der Mn-Gehalt (Massenprozent) ist insbesondere 0,4 bis 0,6 Massenprozent. Wenn außerdem die Breitenrichtungslänge des Rippenbereichs 21 durch x (cm) dargestellt ist, die Höhenrichtungslänge des schlanken Bereichs 22 durch y (cm) dargestellt ist und die Höhenrichtungslänge des Rippenbereichs 21 durch z (cm) dargestellt ist (vergleiche die in 2(a) und (b) gezeigte Querschnittsform des plastisch verformten Bereichs 2), ist die folgende Gleichung [Gleichung 2] erfüllt. Wenn der Mn-Gehalt wie vorstehend beschrieben durch die feinen Niederschläge auf Basis von Übergangsmetallen festgelegt wird, kann die Fixierung der Kristallkorngrenzen von Aluminium und die Unterdrückung der Umkristallisation bevorzugt erhalten werden. Mn (Massenprozent) = 0,4α{z/(x + y) + 0,25} [Gleichung 2]
  • In der obigen Gleichung gilt z/(x + y) ≥ 0,65 und α = 0,8 bis 0,9.
  • Cr wird in der Form einer AlCrSi-Phase kristallisiert, und nicht kristallisiertes Cr wird ausgefällt, um die Umkristallisation zu unterdrücken. Durch die Unterdrückung der Umkristallisation kann die Größe der Kristallkörner selbst nach der plastischen Verformung verringert werden, so dass im Ergebnis eine Verbesserung der Zähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit eines Endprodukts erzielt werden kann. Wenn der Cr-Gehalt unter 0,1 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die vorstehend beschriebene Wirkung eingeschränkt sein. Wenn andererseits der Cr-Gehalt höher als 0,2 Massenprozent ist, werden riesige intermetallische Verbindungen erzeugt, so dass in einigen Fällen das Barrengefüge der vorliegenden Erfindung nicht zufriedenstellend ist. Deshalb wird der Cr-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,11 bis 0,19 Massenprozent liegt.
  • Fe wird kristallisiert, indem es in der Legierung an Al und Si gebunden wird, und verhindert die Bildung von groben und großen Kristallkörnern. Wenn der Fe-Gehalt unter 0,2 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die vorstehend beschriebene Wirkung nicht erzielt werden. Wenn zudem der Fe-Gehalt höher als 0,3 Massenprozent ist, besteht die Neigung, dass eine grobe und große intermetallische Verbindung erzeugt wird, und in einigen Fällen kann die plastische Verarbeitbarkeit eingeschränkt sein. Deshalb ist der Fe-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,2 bis 0,3 Massenprozent liegt.
  • Zn wird als Verunreinigung gehandhabt. Wenn der Zn-Gehalt mehr als 0,25 Massenprozent ist, wird die Korrosion von Aluminium selbst gefördert, und die Korrosionsbeständigkeit wird beeinträchtigt. Deshalb wird der Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er 0,25 Massenprozent oder weniger ist.
  • Zr wird als Verunreinigung gehandhabt. Wenn der Zr-Gehalt mehr als 0,05 Massenprozent ist, wird die Verringerung der Größe der Kristallkörner einer Legierung auf Basis von Al-Ti-B eingeschränkt, und es kommt zu einer Verringerung der Festigkeit eines bearbeiteten Gegenstandes nach der plastischen Verformung. Deshalb wird der Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er 0,05 Massenprozent oder weniger ist.
  • Ti ist ein Legierungselement, welches die Größe der Kristallkörner verringert. Außerdem kann Ti die Erzeugung von Sprüngen in den Barren und dergleichen in einem kontinuierlichen Gießstrang verhindern. Wenn der Ti-Gehalt weniger als 0,012 Massenprozent ist, kann die Verringerung der Größe in einigen Fällen nicht erzielt werden. Wenn anderseits der Ti-Gehalt mehr als 0,035 Massenprozent ist, wird eine grobe und große Ti-Verbindung kristallisiert, und in einigen Fällen kann die Zähigkeit beeinträchtigt sein. Deshalb wird der Ti-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,012 bis 0,035 Massenprozent ist.
  • Wie im Fall von Ti ist auch B ein Element, das die Größe der Kristallkörner verringern kann. Wenn der B-Gehalt weniger als 0,0001 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die Verringerung der Größe nicht erzielt werden. Wenn andererseits der B-Gehalt höher als 0,03 Massenprozent ist, kann in einigen Fällen die Zähigkeit verringert werden. Deshalb wird der B-Gehalt vorzugsweise so festgelegt, dass er im Bereich von 0,0001 bis 0,03 Massenprozent liegt.
  • Das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt hat die Form von Rippenbereichen 21 und des schlanken Bereichs 22, definiert durch z/(x + y) ≥ 0,65 (wobei x die Breitenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt, y die Höhenrichtungslänge (cm) des schlanken Bereichs 22 darstellt und z die Höhenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt; vergleiche die 2(a) und (b)), und die Zusammensetzung jedes die Legierung bildenden Elements liegt in dem vorstehend beschriebenen festgelegten Bereich.
  • Das heißt, die vorliegende Erfindung ist ein plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, das die Rippenbereiche 21 und den schlanken Bereich 22 umfasst, und die Form der Rippenbereiche 21 und des schlanken Bereichs 22 ist durch z/(x + y) ≥ 0,65 definiert (wobei x die Breitenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt, y die Höhenrichtungslänge (cm) des schlanken Bereichs 22 darstellt und z die Höhenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt; vergleiche 2(a) und (b)). Zudem ist in der vorliegenden Erfindung die Zusammensetzung jedes die Legierung bildenden Elements in dem vorstehend beschriebenen festgelegten Bereich und fällt unter den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • In dem vorstehend beschriebenen Fall kann ein erfindungsgemäßes plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt erhalten werden, worin der Belastungsbereich 23 aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N und dem feinkristallinen Gefüge M gebildet ist und worin kein grobes und großes kristallines Gefüge L erkannt wird. Zudem können in dem erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt bevorzugte Eigenschaften erzielt werden, das heißt eine Zugfestigkeit von 380 MPa oder mehr, eine 0,2%-Dehngrenze von 350 MPa oder mehr und eine Dehnung von 10,0% oder mehr. Wenn zudem eine Immersion in eine festgelegte korrosive Flüssigkeit durchgeführt wird, werden Sprünge und dergleichen, die dadurch erzeugt werden, nicht beobachtet, so dass die Korrosionsbeständigkeit hervorragend ist.
  • Das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt wird vorzugsweise für Strukturmaterialien von Fahrzeugen und Transportvorrichtungen eingesetzt. Als Beispiele können Automobilkomponenten, Zweiradkomponenten, Schiffs/Bootkomponenten, Flugzeugkomponenten und Fahrzeugkomponenten von elektrischen Zügen und von Frachtgut genannt werden.
  • Als Automobilkomponenten des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts können außerdem ein oberer Arm, ein unterer Arm, ein Gelenk, ein Kontrollarm, eine untere Querverbindung, ein Unterrahmen, eine Druckstange und eine Querstrebe genannt werden. In diesen Komponenten erfüllt die Form eines Bereichs, welcher den Rippenbereichen und dem schlanken Bereich entspricht und eine annähernde H-Form oder U-Form aufweist, die Gleichung z/(x + y) ≥ 0,65 (worin x die Breitenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt, y die Höhenrichtungslänge (cm) des schlanken Bereichs 22 darstellt und z die Höhenrichtungslänge (cm) des Rippenbereichs 21 darstellt; vergleiche die 2(a) und 2(b)).
  • Obwohl die vorstehend genannten Komponenten vollständig aus dem erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt hergestellt sein können, kann zudem, wenn das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt in Kombination mit einem anderen Element eingesetzt wird oder mit diesem Element verbunden ist, die Herstellung der Komponente durchgeführt werden. Das heißt, das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt kann auch als Teil dieser Komponente eingesetzt werden.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts beschrieben.
  • Zuerst werden die einzelnen Elemente, welche die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts bilden, hergestellt, so dass deren Gehalte innerhalb der jeweiligen Bereiche liegen, und ein Aluminiumlegierungsbarren wird durch Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung gebildet. In diesem Fall kann das Gießen durchgeführt werden, indem eine beliebige Art eines Schmelz/Gießverfahrens durchgeführt wird, beispielsweise ein horizontales kontinuierliches Gießverfahren, ein vertikales kontinuierliches Gießverfahren, ein kontinuierliches Gieß- und Walzverfahren, ein halbkontinuierliches Gießverfahren (DC-Gießverfahren), ein HotTop-Gießverfahren, ein kontinuierliches Gasdruck-Gießverfahren oder ein kontinuierliches Gasdruck-HotTop-Gießverfahren. Um einen brauchbaren Barren zu erhalten, wird das Gießen vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt, bei denen die Gießtemperatur 750°C ± 50°C und die Gießrate 240 ± 50 mm/min ist.
  • Als nächstes wird die Homogenisierungsbehandlung bei 470°C bis 540°C mit dem so erhaltenen Barren durchgeführt. Der Grund dafür ist, dass wenn die Homogenisierungsbehandlung in diesem Temperaturbereich durchgeführt wird, die Homogenisierung des Barrens und die Auflösung der löslichen Atome ausreichend durchgeführt wird, und durch eine nachfolgende Alterungsbehandlung kann die erforderliche Festigkeit erzielt werden. Die Verweilzeit in der Homogenisierungsbehandlung kann auf 3 bis 10 Stunden festgelegt sein.
  • Eine plastische Verformung wird nach der Homogenisierungsbehandlung durchgeführt, und falls erforderlich, kann eine Verarbeitung durchgeführt werden, um eine festgelegte Größe zu erhalten. Wenn die plastische Verformung ein Verarbeitungsverfahren ist, bei dem die Erhitzungstemperatur des Ausgangsmaterials in der Verarbeitung innerhalb eines festgelegten Bereichs liegt, kann ein ähnliches plastisches Verformungsverfahren eingesetzt werden.
  • Es kann beispielsweise ein Verarbeitungsverfahren, wie Extrudieren, Schmieden oder Walzen, durchgeführt werden. Um die Festigkeit durch Unterdrücken der Umkristallisation des Gefüges nach dem Verarbeiten zu verbessern, wird die Erhitzungstemperatur des Ausgangsmaterials vorzugsweise so kontrolliert, dass sie im Bereich von [430 + Rate der plastischen Verformung (%)]°C bis 550°C liegt. Wenn die Temperatur festgelegt wird, indem die Rate der plastischen Verformung in die Verarbeitungsbedingung mit eingefügt wird, kann die Erzeugung einer groben und großen Umkristallisation zusätzlich unterdrückt werden, und durch die nachfolgende Alterungsbehandlung, kann die Festigkeit zusätzlich verbessert werden.
  • Im Fall des Extrudierens kann die Rate der plastischen Verformung (%) definiert sein durch [(Querschnittsfläche, die einer Verformung unterliegt)÷(anfängliche Querschnittsfläche) × 100](%). Im Fall des Stauchens, welches eine Art des Schmiedens ist, kann die Rate der plastischen Verformung (%) definiert sein durch [(verformte Höhe)÷(anfängliche Höhe) × 100](%). Zudem kann die Erhitzungstemperatur des Ausgangsmaterials eines plastisch verformten Gegenstandes, der durch mehrere Verarbeitungsstufen gebildet wird, berechnet werden, indem die Rate der plastischen Verformung (%) der endgültigen Form in die Bedingungen der vorstehend genannten Gleichung eingesetzt werden. Die Erhitzungstemperatur des Ausgangsmaterials eines plastisch verformten Produkts mit einer komplizierten Form kann auf diese Weise berechnet werden, dass, nachdem die plastischen Verformungsraten (%) der individuellen Bereiche jeweils berechnet worden sind, der mittlere Wert davon in die Bedingungen der vorstehend genannten Gleichung eingeführt werden.
  • Nach der Durchführung der plastischen Verformung werden eine Lösungsbehandlung, eine Wasserabschreckungsbehandlung und eine Alterungsbehandlung durchgeführt. Der Grund dafür ist, dass die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit, die gemäß den Anwendungen erforderlich sind, beispielsweise für Strukturmaterialien (Komponenten) von Transportvorrichtungen, wie Fahrzeugen, Booten und Schiffen, Flugzeugen, Automobilen und Zweirädern, erzielt werden.
  • Die Lösungsbehandlung wird vorzugsweise in einem Bereich von 520°C bis 560°C durchgeführt. Wenn die Lösungstemperatur weniger als 520°C ist, sind Mg2Si und dergleichen nicht ausreichend als Feststoffe gelöst, und eine erforderliche Festigkeit kann durch die nachfolgende Alterungsbehandlung in einigen Fällen nicht erzielt werden. Wenn andererseits die Lösungstemperatur höher als 560°C ist kann in einigen Fällen eine lokale Auflösung auftreten. Außerdem kann die Behandlungsdauer der Lösungsbehandlung auf 2 bis 6 Stunden festgelegt werden.
  • Die Wasserabschreckungsbehandlung nach der Lösungsbehandlung wird vorzugsweise unter der Bedingung durchgeführt, in der die Wassertemperatur auf 70°C oder weniger festgelegt wird. Zudem ist die Wasserabschreckungsbehandlung vorzugsweise ein Kühlen mit Wasser. Wenn die Wassertemperatur höher als 70°C ist, kann die Abschreckungswirkung nicht erzielt werden, und eine erforderliche Festigkeit kann durch die nachfolgende Alterungsbehandlung in einigen Fällen nicht erzielt werden.
  • Als nächstes wird bei Bedarf das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt durch Verarbeitung, wie Schneiden, Biegen, Ziehen und/oder dergleichen, in Strukturmaterialien (Komponenten) von Transportvorrichtungen, wie Fahrzeugen, Schiffen und Booten, Flugzeugen, Automobilen oder Zweirädern, weiter verarbeitet.
  • Das Gefüge des durch Schmelzen/Gießen erhaltenen Aluminiumlegierungsbarrens wird im Folgenden beschrieben. Die Größe der Kristallkorndurchmesser des Barrens hat einen erheblichen Einfluss auf die Festigkeit des durch die plastische Verformung und die nachfolgende Alterungsbehandlung erhaltenen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts. Da die Verbesserung der Festigkeit nach der plastischen Verformung möglicherweise nicht erzielt wird, wenn die Größe der Kristallkorndurchmesser von Aluminium in dem Barren groß ist, wird die Größe der Kristallkorndurchmesser vorzugsweise auf 300 µm oder weniger als Mittelwert und stärker bevorzugt auf 250 µm oder weniger eingestellt. Zudem kann die Größe der Kristallkorndurchmesser von Aluminium beispielsweise durch ein Verfahren unter Verwendung von optischen mikroskopischen Aufnahmen gemessen werden.
  • Die Größe von DAS (Dentrite Arm Space) des Barrens wird notwendigerweise auf 40 µm oder weniger als Mittelwert und vorzugsweise auf 20 µm oder weniger eingestellt. Der Grund dafür ist, dass wenn die Größe von DAS über 40 µm ist, die Festigkeit des durch die plastische Verformung und die nachfolgende Alterungsbehandlung erhaltenen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts verringert ist. Zudem kann die Größe von DAS beispielsweise gemäß „Method of measuring dendrite arm spacing“ offenbart in „KEIKINNZOKU (1988), vol. 38, Nr. 1, Seite 45“, veröffentlicht von General Incorporated Association of the Japan Institute of Light Metals, gemessen werden.
  • Als das in dieser Anwendung offenbarte kristallisierte Material, einschließlich die kristallisierten Materialien des Barrens, können eine AlMnSi-Phase, eine Mg2Si-Phase und eine sekundäre Phase, die Fe und Cr enthalten, genannt werden, wobei jede Phase an den Kristallkorngrenzen von Aluminium in der Form von Körnern oder Flocken kristallisiert ist. Wenn der mittlere Korndurchmesser des kristallisierten Materials 8 µm oder weniger ist, ist es, da die plastische Verarbeitbarkeit nicht beeinflusst wird, erforderlich, dass der mittlere Korndurchmesser auf 8 µm oder weniger und vorzugsweise auf 6,8 µm oder weniger festgelegt wird. Zudem kann die Größe des kristallisierten Materials auf eine solche Weise gemessen werden, dass beispielsweise nach Identifizierung eines Mikrogefüges durch einen Bildanalysierapparat (Luzex: eingetragene Marke), der ein Mikroskop umfasst, die Querschnittsfläche jedes kristallisierten Materials in einen Kreis umgewandelt wird und dessen Durchmesser als die Größe des kristallisierten Materials angesehen wird.
  • Ein Beispiel einer Herstellungslinie auf der Grundlage eines bevorzugten Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Die Herstellungslinie wird gebildet durch einen Legierungsschmelzofen 31, einen Gießapparat 32, einen Homogenisierungsbehandlungsofen 33, einen Ausgangsmaterialvorerhitzungsapparat 34, einen Schmiedeapparat 35, einen Verarbeitungsapparat 36, einen Lösungsbehandlungsofen 37, einen Abschreckungsapparat 38, einen Alterungsbehandlungsofen 39, einen Beizapparat 40, einen Kugelstrahlapparat 41, einen Endbearbeitungsapparat 42 und einen Inspektionsapparat 43.
  • Der Legierungsschmelzofen 31 ist ein Apparat, der die Legierungszusammensetzung im Ofen einstellt und eine geschmolzene Legierung bei einer festgelegten Temperatur aufrechterhält. Der Legierungsschmelzofen 31 kann auch einen Schmelzhalteofen und einen Schmelzmetallreinigungsapparat umfassen.
  • Der Gießapparat 32 ist ein Apparat, um einen Barren durch Verfestigen einer geschmolzenen Legierung zu erhalten. Die Verfestigungsrate kann eingestellt werden, indem die Fähigkeit zum Kühlen eingestellt wird, beispielsweise die Kühlwassertemperatur und die Kühlwassermenge.
  • Der Homogenisierungsbehandlungsofen 33 ist ein Apparat, der eine Homogenisierungsbehandlung mit einem in den Ofen eingeführten Barren durchführt. Die Temperatur kann so kontrolliert werden, dass das Innere des Ofens einer vorbestimmten Temperaturbedingung unterliegt.
  • Der Barren wird durch geeignetes Formen, beispielsweise Extrudieren, Verarbeiten oder Schneiden, in ein Ausgangsmaterial geformt.
  • Der Rohmaterialvorerhitzungsapparat 34 ist ein Apparat, der eine Vorerhitzungsbehandlung eines Formausgangsmaterials durchführt.
  • Der Schmiedeapparat 35 ist ein Apparat, worin eine untere Düse und eine obere Düse mit einem Formloch angeordnet sind, ein Barren in das Formloch als Formausgangsmaterial eingesetzt wird und eine plastische Verformung durchgeführt wird, indem die Düsen in vertikaler Richtung betrieben werden. Bei Bedarf kann eine Gleitmittelsprühapparat, die eine Gleitmittelbeschichtungsbehandlung des Formlochs der Düse und eine Gleitmittelbeschichtungsbehandlung des Ausgangsmaterials durchführt, bereitgestellt werden.
  • Der Verarbeitungsapparat 36 ist ein Apparat, der eine Verarbeitung, beispielsweise Schneiden, Bohren und Abschrägen, des kunststoffverarbeiteten geformten Gegenstandes durchführt. Der Verarbeitungsapparat 36 kann in Abhängigkeit von der Produktspezifikation in einigen Fällen weggelassen werden.
  • Der Lösungsbehandlungsofen 37 ist ein Apparat, der eine Lösungsbehandlung des kunststoffbearbeiteten geformten Gegenstandes durchführt. Der Lösungsbehandlungsofen 37 kann die Temperatur so kontrollieren, dass das Innere des Ofens eine festgelegte Temperaturbedingung aufweist.
  • Der Abschreckungsapparat 38 ist ein Apparat, der den Formgegenstand in einem Hochtemperaturzustand abschreckt. Der Formgegenstand wird in Wasser gegeben, das für das Abschrecken auf eine festgelegte Temperatur eingestellt ist.
  • Der Alterungsbehandlungsofen 39 ist ein Apparat, der eine Alterungsbehandlung durchführt und die Temperatur so kontrollieren kann, dass das Innere des Ofens eine festgelegte Temperaturbedingung aufweist.
  • Der Entnahmeapparat 40 ist ein Apparat, bei dem das Reinigen des Formgegenstandes mit einer Säurelösung durchgeführt wird. In Abhängigkeit von der Produktspezifikation kann der Apparat 40 in einigen Fällen weggelassen werden.
  • Der Kugelstrahlapparat 41 ist ein Apparat, der eine Kugelstrahlbehandlung auf der Oberfläche des Formgegenstandes durchführt. In Abhängigkeit von der Produktspezifikation kann der Kugelstrahlapparat 41 in einigen Fällen weggelassen werden.
  • Der Endbehandlungsapparat 42 ist ein Apparat, bei dem eine Verarbeitung, wie Schneiden, Bohren oder Abschrägen, durchgeführt wird, so dass der Formgegenstand die endgültige Form annimmt. Zudem ist der Endbehandlungsapparat 42 ein Apparat, worin ein weiteres Element in Kombination mit dem Formgegenstand verwendet wird oder der damit verbunden ist, wobei die Form des Endprodukts erhalten wird. In Abhängigkeit von der Produktspezifikation kann der Endbehandlungsapparat 42 in einigen Fällen weggelassen werden.
  • Der Inspektionsapparat 43 ist ein Apparat, bei dem das Aussehen untersucht wird und bei Bedarf eine Gewichtsuntersuchung oder dergleichen durchgeführt wird. In Abhängigkeit von dem Einzelfall kann eine direkte visuelle Untersuchung durchgeführt werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Apparate sind vorzugsweise durch einen Trägerapparat miteinander verbunden, beispielsweise durch ein Förderband oder ein Transportfahrzeug.
  • Beispiele
  • Im Folgenden werden die Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In der folgenden [Tabelle 1] sind die Zusammensetzung, die Querschnittsform des plastisch verformten Bereichs und die Breitenrichtungslänge x (cm) des Rippenbereichs, die Höhenrichtungslänge y (cm) des schlanken Bereichs und die Höhenrichtungslänge z (cm) des Rippenbereichs, welche die Form der Rippenbereiche und des schlanken Bereichs definieren, jedes plastisch verformten Aluminiumlegierungsgegenstandes (Vergleichsbeispiel 1), gebildet aus einer Aluminiumlegierung der Serie A6000, verwandte plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukte (Vergleichsbeispiele 2 und 3), die der Anmelder bereitgestellt hat, und erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukte (Beispiele 1, 2 und 3) gezeigt. (Tabelle 1]
    Cu Mg Si Mn Fe
    Vergleichsbeispiel 1 0.33 1.05 0.70 0.12 0.25
    Vergleichsbeispiel 2 0.40 1.00 0.82 0.20 0.25
    Vergleichsbeispiel 3 0.33 0.98 1.05 0.50 0.25
    Beispiel 1 0.33 0.98 1.05 0.50 0.25
    Beispiel 2 0.42 0.86 1.11 0.50 0.26
    Beispiel 3 0.41 0.87 1.09 0.41 0.25
    Cr Zn Zr Ti B
    Vergleichsbeispiel 1 0.25 0.01 0.000 0.015 0.003
    Vergleichsbeispiel 2 0.20 0.01 0.000 0.015 0.003
    Vergleichsbeispiel 3 0.15 0.01 0.000 0.015 0.003
    Beispiel 1 0.15 0.01 0.000 0.015 0.003
    Beispiel 2 0.16 0.01 0.000 0.015 0.003
    Beispiel 3 0.15 0.01 0.000 0.015 0.003
    Querschnittsform x y z
    Vergleichsbeispiel 1 annähernd H 14 14 18
    Vergleichsbeispiel 2 annähernd H 7 24 30
    Vergleichsbeispiel 3 annähernd H 14 14 18
    Beispiel 1 annähernd H 8 7 15
    Beispiel 2 annähernd U 8 7 15
    Beipsiel 3 annähernd H 18 5 15
  • Als Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 1 bis 3 wurden Aluminiumlegierungsbarren der in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen durch ein HotTop-Gießverfahren unter den Bedingungen gegossen, bei denen die Gießtemperatur auf 750°C ± 50°C und die Gießrate auf 240 ± 50 mm/min festgelegt wurde. Es wurde bei 470°C (Verweilzeit: 6 Stunden) eine Homogenisierungsbehandlung des durch dieses Gießen erhaltenen Barrens durchgeführt. Danach wurde der durch die Homogenisierungsbehandlung verarbeitete Barren auf 530°C erhitzt und durch Heißschmieden wurde eine plastische Verformung durchgeführt, so dass die Form (linearer Arm) eines Aufhängungsarms eines Automobils wie in 1 gezeigt erhalten wurde. Außerdem war die Rate der plastischen Verformung 50%. Danach wurde nach der Durchführung einer Lösungsbehandlung dieses plastisch verformten Gegenstandes bei 530°C (Verweilzeit: 4 Stunden) und nach dem Abschrecken mit Wasser bei 60°C eine Alterungsbehandlung bei 180°C (Verweilzeit im Bereich von 2 bis 15 Stunden) oder bei 200°C (Verweilzeit im Bereich von 0,5 bis 12 Stunden) durchgeführt.
  • Zudem wird angenommen, dass durch die plastische Verformung bei einer plastischen Verformungsrate von 50% und der nachfolgenden Lösungsbehandlung bei 530°C der Barren jedes der Beispiele und Vergleichsbeispiele eine Äquivalentformänderung von 1,33 mm/mm in dem Belastungsbereich aufweist.
  • Aus dem plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt jedes der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und der Beispiele 1 bis 3 wurde ein JIS14A proportionales Teststück (vergleiche JIS Z2201) entnommen, und es wurde die Zugfestigkeit gemessen.
  • Zudem wurde eine Mikrogefügebeobachtung mit Hilfe eines optischen Mikroskops (frontale Beleuchtung) des Querschnitts eines Bereichs durchgeführt, von dem das Zugteststück genommen worden war, und der mittlere Korndurchmesser eines kristallisierten Metalls wurde gemessen. In einem Verfahren zum Messen des mittleren Korndurchmessers eines kristallisierten Materials wurde der mittlere Korndurchmesser durch einen Bildanalyseapparat (Luzex: eingetragene Marke) auf der Grundlage der Annahme gemessen, dass das kristallisierte Material einen runden Äquivalentdurchmesser aufwies. Danach wurde, nachdem die so beobachtete Oberfläche durch eine Ätzlösung korrodiert worden war, die Mikrogefügebeobachtung unter Einsatz eines Polarisationsmikroskops durchgeführt, und der Kristallkorndurchmesser von Aluminium wurde gemessen.
  • Außerdem wurde aus der Aufhängungsarmkomponente jedes der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und der Beispiele 1 bis 3, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten wurde, ein Teststück einer Größe von 2 mm × 4,3 mm × 42,4 mm herausgeschnitten, und die Belastung, die 90% der Dehnungsgrenze entsprach, wurde auf einen zentralen Bereich der Oberfläche einer Größe von 4,3 mm × 42,4 mm unter Einsatz eines Dreipunktbiegewerkzeugs aufgetragen. Bei Anwendung der Belastung wurde das Teststück von dem Werkzeug elektrisch isoliert. Eine Lösung, die bei 95°C bis 100°C gehalten wurde und in der 36 g Chromoxid (IV), 30 g Kaliumdichromat und 3 g Natriumchlorid in 1 Liter gereinigtem Wasser gelöst waren, wurde als Korrosionslösung hergestellt. Nachdem das Teststück, das mit der Belastung beaufschlagt wurde, in diese korrosive Lösung 16 Stunden eingetaucht worden war, wurde das Aussehen des Teststücks beobachtet, um zu überprüfen, ob darin Sprünge erzeugt wurden oder nicht, und ein Teststück, worin ein Sprung erzeugt wurde, wurde mit niedriger Korrosionsbeständigkeit beurteilt.
  • Die folgende Tabelle 2 zeigt die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, die 0,2%-Dehngrenze und die Dehnbarkeit), den Kristallkorndurchmesser des kristallisierten Materials, die Korrosionsbeständigkeit und die Gesamtbeurteilung jedes der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und der Beispiele 1 bis 3. Zudem ist die Definition der Symbole (O, Δ, x) in den Spalten wie folgt.
  • Für die Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit wurde der Test dreimal durchgeführt, und in dem Fall, in dem keine Sprünge in den drei Versuchen erzeugt wurden, wurde die Beurteilung O vergeben, der Fall, wo Sprünge in einem bis zwei der drei Versuche beobachtet wurden, wurde mit Δ beurteilt, und der Fall, wo Sprünge in allen drei Versuchen beobachtet wurden, wurde mit x beurteilt.
  • Für die Beurteilung der mechanischen Eigenschaften wurde der Fall, wo alle Eigenschaften, das heißt eine Zugfestigkeit von 380 MPa oder mehr, eine 0,2%-Dehngrenze von 350 MPa oder mehr und eine Dehnung von 10,0% oder mehr erfüllt waren, als O beurteilt, der Fall, wo eine oder zwei der vorstehend beschriebenen Eigenschaften erfüllt waren, wurde als Δ beurteilt, und der Fall, wo alle drei Eigenschaften nicht erfüllt waren, wurde als x beurteilt. Bei der Gesamtbeurteilung O wurde der Fall, bei dem die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften beide als O beurteilt wurden, als O beurteilt, der Fall, bei dem entweder die Korrosionsbeständigkeit oder die mechanischen Eigenschaften als beurteilt wurden und die andere Eigenschaft als Δ beurteilt wurde, als Δ beurteilt, und der Fall, bei dem die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften beide als Δ beurteilt wurden, der Fall, bei dem eine der beide Eigenschaften als x beurteilt wurde, und der Fall, bei dem beide als x beurteilt wurden, als x beurteilt. [Tabelle 2]
    Zugfestigkeit (MPa) 0.2%-Dehn grenze (MPa) Dehnbarkeit (%) Kristallkorndurchmesser (µm) Korrosions beständig keit Mechanische Eigenschaften Gesamtbe urteilung
    Vergleichsbeispiel 1 336 308 17.0 450 Δ Δ x
    Vergleichsbeispiel 2 367 320 18.0 46 O Δ Δ
    Vergleichsbeispiel 3 392 332 10.5 48 O Δ Δ
    Beispiel 1 397 363 14.9 53 O O O
    Beispiel 2 410 372 14.7 49 O O O
    Beispiel 3 395 354 18.5 49 O O O
  • Die Beispiele 1 bis 3 zeigen, dass in dem plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt, worin die Zusammensetzung jedes die Legierung bildenden Elements innerhalb des vorstehend beschriebenen festgelegten Bereichs war und die Form der Rippenbereiche und des schlanken Bereichs die Bedingung z/(x + y) ≥ 0,65 erfüllen, bevorzugte Eigenschaften, das heißt eine Zugfestigkeit von 380 MPa oder mehr, eine 0,2%-Dehngrenze von 350 MPa oder mehr und eine Dehnbarkeit von 10,0% oder mehr (insbesondere 14,0% oder mehr), erzielt werden kann. Zudem wurde gefunden, dass die Kristallkörner einen mittleren Korndurchmesser von etwa 50 µm aufwiesen und eine nicht umkristallisierte Textur oder eine feinkristalline Textur von Aluminium hatten.
  • Andererseits war in dem Vergleichsbeispiel 1, worin die Zusammensetzung jedes der die Legierung bildenden Elemente außerhalb des vorstehend beschriebenen festgelegten Bereichs war und die Form der Rippenbereiche und des schlanken Bereichs die Bedingung z/(x + y) ≥ 0,65 nicht erfüllten, die Zugfestigkeit 336 MPa, die 0,2%-Dehngrenze 308 MPa und die Dehnbarkeit 17,2%. Der mittlere Korndurchmesser der Kristallkörner war ebenfalls etwa 450 µm, und es wurde gefunden, dass in Abhängigkeit von der Verarbeitungsrate der plastischen Verformung und der Bedingungen der nachfolgenden Lösungsbehandlung, beispielsweise wenn die Äquivalentformänderung in dem Rippenbereich und dem schlanken Bereich mehr als 2,0 mm/mm war, ein grobes und großes umkristallisiertes Gefüge gebildet wurde (siehe auch 7). Die Korrosion war stark, so dass die Korrosionsbeständigkeit nicht als gut angesehen werden konnte.
  • In Vergleichsbeispiel 2, worin, obwohl die Form der Rippenbereiche und des schlanken Bereichs die Bedingung z/(x + y) ≥ 0,65 erfüllte, die Zusammensetzung jedes die Legierung bildenden Elements außerhalb des vorstehend beschriebenen festgelegten Bereichs war, war die Korrosionsbeständigkeit gut, da die Korrosionsmenge gering war, und der mittlere Korndurchmesser der Kristallkörner war ebenfalls etwa 50 µm, und es wurde kein grobes und großes umkristallisiertes Gefüge beobachtet. Da jedoch die Zugfestigkeit 367 MPa war, die 0,2%-Dehngrenze 320 MPa war und die Dehnbarkeit 18,0% war, konnte dieses Produkt nicht als ein solches beurteilt werden, das alle Erwartungen des Anmelders erfüllte.
  • In Vergleichsbeispiel 3, worin, obwohl die Zusammensetzung jedes die Legierung bildenden Elements innerhalb des vorstehend beschriebenen festgelegten Bereichs war, die Form der Rippenbereiche und des schlanken Bereichs die Bedingung z/(x + y) ≥ 0,65 nicht erfüllte, war die Korrosionsbeständigkeit gut, da die Korrosionsmenge gering war, der mittlere Korndurchmesser der Kristallkörner ebenfalls etwa 50 µm war und keine grobe und große umkristallisierte Textur beobachtet wurde. Da jedoch die Zugfestigkeit 392 MPa war, die 0,2%-Dehngrenze 332 MPa war und die Dehnbarkeit 10,5% war, konnte dieses Produkt nicht als solches beurteilt werden, das alle vom Anmelder erwarteten mechanischen Eigenschaften erfüllte.
  • In den 6 bis 8 ist zudem für die Belastungsbereiche in Vergleichsbeispielen 1 und 2 und Beispiel 1 die Beziehung zwischen der Intensität der Äquivalentformänderung und des Gefügezustands schematisch gezeigt, und diese Zeichnungen werden nachstehend beschrieben. In diesen Zeichnungen sind die Gefügezustände der Belastungsbereiche des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts schematisch in (a) bei einer Äquivalentformänderung von 0 mm/mm, (b) bei einer Äquivalentformänderung von 0,67 mm/mm, (c) bei einer Äquivalentformänderung von 1,25 mm/mm, (d) bei einer Äquivalentformänderung von 2,00 mm/mm, (e) bei einer Äquivalentformänderung von 2,75 mm/mm und (f) bei einer Äquivalentformänderung von 3,5 mm/mm gezeigt.
  • 6 zeigt, dass wenn die Äquivalentformänderung bis zu 2,0 mm/mm war, der Belastungsbereich in Beispiel 1 nur aus dem nicht umkristallisierten Gefüge N gebildet wurde. Wenn die Äquivalentformänderung 2,75 mm/mm war, ist der Belastungsbereich so gebildet, dass er einen Gefügezustand aufweist, der das nicht umkristallisierte Gefüge N und etwas von dem feinkristallinen Gefüge M enthält. Zudem wurde gefunden, dass selbst wenn die Äquivalentformänderung 3,5 mm/mm war, der Belastungsbereich aus dem feinkristallinen Gefüge M gebildet ist. Man geht deshalb davon aus, dass wenn die Äquivalentformänderung im Bereich von 0 bis 4,0 mm/mm ist, insbesondere im Bereich von 0 bis 3,5 mm/mm, ein grobes und großes umkristallisiertes Gefüge L nicht beobachtet wird.
  • Andererseits wurde wie in 7 gezeigt in dem Belastungsbereich in Vergleichsbeispiel 1 das grobe und große Umkristallisationsgefüge L unglücklicherweise beobachtet, wenn die Äquivalentformänderung 2,0 mm/mm war. 8 zeigt, dass auch in dem Belastungsbereich in Vergleichsbeispiel 2 das grobe und große Umkristallisationsgefüge L beobachtet wurde, wenn die Äquivalentformänderung 3,5 mm/mm war.
  • Zudem zeigt der in 9 gezeigte Graph, dass die Beziehung zwischen der Intensität der Äquivalentformänderung in dem Belastungsbereich und der Zugfestigkeit zwischen dem Beispiel 1, dem Vergleichsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 verglichen werden kann. Aus diesem Graphen geht hervor, dass im Gegensatz zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt des Beispiels 1 hervorragend ist, da selbst wenn die Intensität der Äquivalentformänderung des Belastungsbereichs erhöht wird, die Zugfestigkeit beibehalten wird. Wenn die Äquivalentformänderung etwa 1 bis 3 mm/mm ist, welche häufig in einem Aufhängungsarm, der als Automobilkomponente eingesetzt wird, beobachtet wird, wird insbesondere festgestellt, dass die Zugfestigkeit des Beispiels 1 im Vergleich zu derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hervorragend ist.
  • 10 zeigt einen Graphen, bei dem die Beziehung zwischen der Intensität der Äquivalentformänderung in dem Belastungsbereich und die 0,2%-Dehngrenze zwischen Beispiel 1, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 verglichen werden kann. Dieser Graph zeigt, dass im Gegensatz zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt des Beispiels 1 hervorragend ist, da selbst wenn die Äquivalentformänderung des Belastungsbereichs erhöht wird, der Wert der 0,2%-Dehngrenze beibehalten wird. Wenn die Äquivalentformänderung etwa 1 bis 3 mm/mm ist, welche häufig in einem Aufhängungsarm, der für eine Automobilkomponente eingesetzt wird, beobachtet wird, wird insbesondere festgestellt, dass die 0,2%-Dehngrenze des Beispiels 1 im Vergleich zu derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hervorragend ist.
  • 11 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Intensität der Äquivalentformänderung in dem Belastungsbereich und die Dehnbarkeit jedes der Beispiele 1, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt. Dieser Graph zeigt, dass das plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt des Beispiels 1 etwa auf dem gleichen Niveau ist wie das Produkt der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und dass es im Hinblick auf die Dehnbarkeit (%) hervorragend ist, selbst wenn die Äquivalentformänderung des Belastungsbereichs erhöht wird.
  • Somit wird in dem erfindungsgemäßen plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukt, selbst wenn eine Lösungsbehandlung nach einer Verarbeitungsbelastung durch die plastische Verformung durchgeführt wird, der Belastungsbereich aus einem nicht umkristallisierten Gefüge und einem feinkristallinen Gefüge gebildet, und es wird vorzugsweise ein Gefügezustand von Aluminium gebildet und aufrecht erhalten, bei dem kein grobes und großes kristallines Gefüge beobachtet wird. Das erfindungsgemäße plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt kann bevorzugte Eigenschaften erzielen, das heißt eine Zugfestigkeit von 300 MPa oder mehr, eine 0,2%-Dehngrenze von 350 MPa oder mehr und eine Dehnbarkeit von 10,0% oder mehr. Da die Festigkeit erhöht wird, wird im Ergebnis die Korrosionsbeständigkeit verbessert, und die Verringerung der Dicke kann durchgeführt werden, die erforderliche Legierungsmenge kann verringert werden und es kann eine Gewichtsverringerung zuverlässig erzielt werden. Der Anwendungsbereich eines Gegenstandes aus einer plastisch verformten Legierung auf Basis von Al-Mg-Si kann auf diese Weise ausgedehnt werden, beispielsweise kann das vorstehend genannte plastisch verformte Aluminiumlegierungsprodukt vorzugsweise als Automobilkomponente für Transportvorrichtungsanwendungen eingesetzt werden, wo eine Gewichtsverringerung dringend erforderlich ist, und der Anwendungsbereich des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts kann weiter ausgedehnt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Linearer Arm
    12
    A-Arm
    2
    Plastisch verformter Bereich
    21
    Rippenbereich
    22
    schlanker Bereich
    23
    Belastungsbereich
    2a
    Plastisch verformter Bereich
    21a
    Rippenbereich
    22a
    schlanker Bereich
    N
    nicht-umkristallisiertes Gefüge
    M
    feinkristallines Gefüge
    L
    grobes und großes umkristallisiertes Gefüge

Claims (8)

  1. Plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: einen plastisch verformten Bereich, der aus einem durch plastische Verformung gebildeten schlanken Bereich und an zwei Enden dieses schlanken Bereichs gebildeten Rippenbereichen gebildet ist und einen nahezu H-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der plastisch verformte Bereich Belastungsbereiche aufweist, von denen in jedem eine durch die plastisch Verformung erzeugte Äquivalentformänderung von bis zu 4,0 mm/mm gegeben ist, die Belastungsbereiche jeweils in der Nähe der Oberfläche des plastisch verformten Bereichs an einer Grenze zwischen dem schlanken Bereich und jedem der Rippenbereiche vorhanden ist, und die Belastungsbereiche jeweils aus einem nicht kristallinen Gefüge von Aluminium (Atomsymbol: Al), das nicht umkristallisiert ist, oder jeweils aus nicht-umkristallisiertem Gefüge und einem feinkristallinen Gefüge des Aluminiums gebildet sind, welches umkristallisiert ist, jedoch Kristallkörner von 500 µm oder weniger aufweist.
  2. Plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 0,15 bis 0,5 Massenprozent Kupfer (Atomsymbol: Cu), 0,8 bis 1,15 Massenprozent Magnesium (Atomsymbol: Mg), 0,95 bis 1,15 Massenprozent Silicium (Atomsymbol: Si), 0,4 bis 0,6 Massenprozent Mangan (Atomsymbol: Mn), 0,2 bis 0,3 Massenprozent Eisen (Atomsymbol: Fe), 0,11 bis 0,19 Massenprozent Chrom (Atomsymbol: Cr), 0,25 Massenprozent oder weniger Zink (Atomsymbol: Zn), 0,05 Massenprozent oder weniger Zirconium (Atomsymbol: Zr), 0,012 bis 0,035 Massenprozent Titan (Atomsymbol: Ti), 0,0001 bis 0,03 Massenprozent Bor (Atomsymbol: B) und einen Aluminium und unvermeidliche Verunreinigungen aufweisenden Rest enthält, und wenn die Breitenrichtungslänge des Rippenbereichs durch x (cm) dargestellt ist, die Höhenrichtungslänge des schlanken Bereichs durch y (cm) dargestellt ist und die Höhenrichtungslänge des Rippenbereichs durch z (cm) dargestellt ist, der Gehalt (Massenprozent) des Mangans die folgende Gleichung [Gleichung 1] erfüllt: Mangan (Massenprozent) = 0,4α{z/(x + y) + 0,25} [Gleichung 1] worin z/(x + y) ≤ 0,65 und α = 0,8 bis 0,9.
  3. Plastisch verformtes Aluminiumlegierungsprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Automobilbestandteil ist.
  4. Verfahren zum Herstellen eines plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schmelzen/Gießen durchgeführt wird und dass nach einer Homogenisierungsbehandlung und plastischen Verformung an einem durch Schmelzen/Gießen erhaltenen gegossenen Produkt eine Lösungsbehandlung, Wasserabschreckungsbehandlung und eine Härtungsbehandlung durch künstliches Altern durchgeführt werden.
  5. Verfahren zum Herstellen des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsbehandlung durch künstliches Altern bei einer Alterungsbehandlungstemperatur von 170°C bis 210°C während eines Alterungsbehandlungszeitraums von 0,5 bis 18 Stunden durchgeführt wird.
  6. Verfahren zum Herstellen des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungsbehandlung bei einer Lösungsbehandlungstemperatur von 520°C bis 560°C durchgeführt wird und die Wasserabschreckungsbehandlung bei einer Wasserabschreckungsbehandlungstemperatur von 70°C oder weniger durchgeführt wird.
  7. Verfahren zum Herstellen des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung mindestens durch eine Art durchgeführt wird, die aus Extrudieren, Schmieden und Walzen besteht.
  8. Automobilkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch das Verfahren zum Herstellen des plastisch verformten Aluminiumlegierungsprodukts nach einem der Ansprüche 4 bis 7 erhalten worden ist.
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