JP2000282163A - 張出し成形性及び曲げ成形性に優れたAl−Mg−Si系合金板 - Google Patents

張出し成形性及び曲げ成形性に優れたAl−Mg−Si系合金板

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克史 松本
Yasuaki Sugizaki
康昭 杉崎
Yuichi Seki
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    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 張出し成形性及び曲げ成形性に優れたAl−
Mg−Si系合金板を提供する。 【解決手段】 Al−Mg−Si系合金板において、表
層部の平均結晶粒径を40μm以下とすると共に、内部
の平均結晶粒径を60μm以下とし、かつ上記表層部の
方を上記内部より5μm以上平均結晶粒径が小さくす
る。成分としては、Mg:0.1〜2.0%、Si:
0.1〜2.0%とすることが望ましく、合金成分とし
て、更にFe:1.0%以下、Mn:1.0%以下、C
r:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%
以下、Ti:0.1%以下よりなる群から選択される1
種以上を合計で0.01〜1.5%含有させれば、成形
性を高めることができ望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、張出し成形性及び曲げ
成形性に優れたAl−Mg−Si系合金板に関するもの
であり、詳細には高強度であると共に、優れた張出し成
形性及び曲げ加工性が要求される自動車パネル等に好適
なAl−Mg−Si系合金板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車パネル材としては冷間圧延
鋼板が使用されてきたが、最近では排ガス低減や燃費削
減を目的とする車体軽量化の要求が高まるにつれて、A
l合金板が用いられることが多くなっている。特に自動
車パネル材は、プレスや曲げ等の成形加工の後、必ず焼
付塗装処理が行われているので、塗装処理時の加熱によ
って硬化して強度が向上するタイプのAl合金材が望ま
しく、6009合金や6010合金等のAl−Mg−S
i系合金が採用されている。
【0003】但し、Al−Mg−Si系合金は張出し成
形性及び曲げ成形性が十分ではなく、ドアやルーフ等の
より複雑なパネル材への適用は期待されるほど進んでい
なかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、張出し成形性及び曲げ成
形性に優れたAl−Mg−Si系合金板の提供を目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の張出し成形性及び曲げ成形性に優れたAl−Mg−
Si系合金板とは、表層部の平均結晶粒径が40μm以
下であると共に、内部の平均結晶粒径が60μm以下で
あり、かつ上記表層部の方が上記内部より5μm以上平
均結晶粒径が小さいことを要旨とするものである。尚、
表層部とは合金板の表面に位置する部分であり、具体的
に例示するならば、板厚をtとしたとき表面から1/1
0tの深さの部分ということができる。一方、内部と
は、上記表層部の内側の部分であり、上記具体例に従う
ならば表面から1/10tの深さより内側の部分であ
る。
【0006】本発明に好適なAl−Mg−Si合金の成
分としては、Mg:0.1〜2.0%、Si:0.1〜
2.0%とすることが望ましく、合金成分として、更に
Fe:1.0%以下(0%を含まない)、Mn:1.0
%以下(0%を含まない)、Cr:0.3%以下(0%
を含まない)、Zr:0.3%以下(0%を含まな
い)、V:0.3%以下(0%を含まない)、Ti:
0.1%以下(0%を含まない)よりなる群から選択さ
れる1種以上を合計で0.01〜1.5%含有させれ
ば、成形性を高めることができ望ましい。
【0007】またCu:1.0%以下(0%を含まな
い)、Ag:0.2%以下(0%を含まない)、Zn:
1.0%以下(0%を含まない)よりなる群から選択さ
れる1種以上を合計で0.01〜1.5%含有させる
か、Snを0.2%以下(0%を含まない)含有させれ
ば、焼付塗装時の時効硬化速度を高めることができ望ま
しい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、Al−Mg−Si
系合金について結晶組織と、成形性の関係について、鋭
意実験を重ねてきた。その結果、優れた曲げ成形性を得
るには、破壊の起点をなくすという観点から表層部の結
晶粒径を微細にすることが非常に効果的であり、また優
れた張出し成形性を確保するという観点から、均一変形
させる上で比較的伸び易い組織とすることが望ましく、
その為にはある程度大きな結晶粒径の組織とすることが
必要であり、更には、表層部を微細にし、内部はある程
度大きな組織とすれば張出し成形性及び曲げ成形性の両
特性を同時に優れたものとすることができるとの知見を
得た。具体的には、表層部の平均結晶粒径を40μm以
下とし、内部の平均結晶粒径を60μm以下にし、かつ
表層部の平均結晶粒径を内部より5μm以上平均結晶粒
径が小さくすることにより、張出し成形性及び曲げ成形
性の両特性を同時に優れたものとすることが可能であ
る。尚、表層部の平均結晶粒径は、20μm以下が望ま
しく、内部は35μm以下が望ましい。また表層部と内
部の平均結晶粒径の差は10μm以上であることが好ま
しい。
【0009】次に、Al−Mg−Si系合金に含有され
る合金化元素の含有率の好ましい数値範囲について述べ
る。
【0010】Mg:0.1〜2.0%、Si:0.1〜
2.0%、Mgは強度および延性の向上にも寄与する固
溶強化元素である。MgとSiは、G.P.ゾーンと称
されるMg2Si組成の集合体(クラスター)又は中間
相を形成し、ベーキング処理(焼付塗装)による高強度
化に寄与する元素であり、Mg及びSi共に、0.1%
以上必要であり、0.4%以上であると望ましい。但
し、多過ぎるとベーキング処理時にかえって強度が劣化
するので、Mg及びSi共に、2.0%以下とすべきで
あり、1.5%以下であると望ましい。
【0011】Fe:1.0%以下(0%を含まない) Mn:1.0%以下(0%を含まない) Cr:0.3%以下(0%を含まない) Zr:0.3%以下(0%を含まない) V :0.3%以下(0%を含まない) Ti:0.1%以下(0%を含まない) これらの元素は、Al−Mg−Si系合金板を連鋳法で
製造する場合に、結晶粒を微細化する効果を有する。従
ってこれらの元素1種以上を添加すれば、粒界破壊を起
こしにくくすることができ、より成形性を高めることが
できる。しかし、上限値を超えて各元素を含有させる
と、Alとこれらの元素との間で粗大な化合物が生成し
破壊の起点となり却って成形性を悪化させるため、上記
上限値以下の添加とすることが望ましい。より望ましい
添加量は、Feが0.6%以下、Mnが0.6%以下、
Crが0.2%以下、Zrが0.2%以下、Vが0.2
%以下、Tiが0.05%以下である。尚、これらの元
素は合計量では0.01%以上1.5%以下とすること
が望ましい。
【0012】Cu:1.0%以下(0%を含まない) Ag:0.2%以下(0%を含まない) Zn:1.0%以下(0%を含まない) ベーキング時の時効硬化速度を向上させる元素であり、
上限値を超えると、粗大な化合物を形成して成形性が劣
化するので、上記上限値以下の添加とすることが望まし
い。尚、Cuを添加すると、耐食性の向上効果も期待で
きる。より望ましい添加量は、Cuが0.6%以下、A
gが0.1%以下、Znが0.6%以下である。また、
これらの元素は合計量では0.01%以上1.5%以下
とすることが望ましい。
【0013】Sn:0.2%以下(0%を含まない) Snは、ベーキング前の室温時効を抑制し、ベーキング
時の時効を促進する元素であり、多過ぎると粗大な化合
物を形成して成形性が劣化するので0.2%以下とする
ことが望ましく、0.1%以下であるとより望ましい。
【0014】本発明のAl−Mg−Si系合金板は、鋳
造,均質化処理,熱間圧延,中間焼鈍,冷間圧延,最終
焼鈍等からなる通常の工程により製造することができる
が、本発明のAl−Mg−Si系合金板を得る上で重要
な条件としては、冷延条件が挙げられ、下記(1)式を
満足する条件で圧延を施したとき、板厚方向の蓄積歪み
分布が変化し、溶体化処理後の組織において、表層部の
平均結晶粒径が内部より微細となり、張出し成形性及び
曲げ成形性を向上させることが可能である。
【0015】
【数1】 尚、L/Dの算出式は、圧延による歪み分布の評価式と
して知られた式であり、一般的にL/Dが小さい程歪み
は表面側に入り易く、L/Dが大きくなるほど板厚方向
の内部で均一な歪み分布が得られるとされている。本発
明に係るAl合金板を製造する上で、平均L/Dの値を
小さくすることが望ましく(3以下であればより望まし
い)、その為には、圧延のパス数nを多くして、徐々に
圧下することが推奨され(例えば、板厚を4mm→2m
mに1回で圧下するより4mm→3mm→2mmと2回
で圧下することが望ましい)、またLの値を小さくする
上で、ロール径は小さくすることが望ましい。
【0016】また最終圧延率は、60%以上が好まし
く、80%以上であればより望ましい。
【0017】以下実施例によって本発明をさらに詳述す
るが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前
・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全
て本発明の技術範囲に包含される。
【0018】
【実施例】表1,2に示すAl合金板を用いて、DC鋳
造または連続鋳造法で造塊し、得られた鋳塊に対して5
40℃で6時間の均質化処理を施した後、熱間圧延を行
い、さらに500℃で30秒の溶体化処理を施し、1m
m厚みのT4材を得た。次いで、表1,2に示す冷間圧
延率と平均L/Dで冷間圧延を行った。尚、冷間圧延条
件の代表的な具体例(No.1とNo.14)を表3に
示す。
【0019】得られたT4材について、板厚断面で光学
顕微鏡組織観察を行い、結晶粒径の測定を行った。
【0020】また、張出し成形性を評価するにあたって
は、101.6mmφの球頭張出し治具を用い、長さ1
80mm,幅110mmの試験片に潤滑剤を塗布し、成
形速度4mm/s,しわ押え圧200kNで張出し成形
試験を行い、割れ限界高さを測定した。
【0021】曲げ成形性に関しては、長さ180mm,
幅30mmの試験片を用いて5%の予ひずみを加えた
後、180°曲げ試験(R=0.8mm)を行い、割れ
発生の程度を目視で観察し、割れのないものを○、割れ
がわずかに認められるものを△、割れが顕著に認められ
るものを×とする3段階で評価した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】 表1におけるNo.1〜10及び表2におけるNo.1
9〜26が本発明に係るAl−Mg−Si系合金板であ
り、いずれも割れ限界高さが高く張出し成形性に優れる
と共に、曲げ成形性にも優れている。
【0025】一方、表1におけるNo.11〜18及び
表2におけるNo.27〜32は、平均L/Dが5を超
える場合の比較例であり、張出し成形性及び/または曲
げ成形性に劣っていることが分かる。
【0026】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、張出し成形性及び曲げ成形性に優れたAl−Mg−
Si系合金板が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロールによる圧延状態を示す説明図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al−Mg−Si系合金板であって、表
    層部の平均結晶粒径が40μm以下であると共に、内部
    の平均結晶粒径が60μm以下であり、かつ上記表層部
    の方が上記内部より5μm以上平均結晶粒径が小さいこ
    とを特徴とする張出し成形性及び曲げ成形性に優れたA
    l−Mg−Si系合金板。
  2. 【請求項2】 合金成分として、 Mg:0.1〜2.0%(重量%の意味:以下同じ)、 Si:0.1〜2.0%、 を含有する請求項1に記載のAl−Mg−Si系合金
    板。
  3. 【請求項3】 合金成分として、更に Fe:1.0%以下(0%を含まない)、 Mn:1.0%以下(0%を含まない)、 Cr:0.3%以下(0%を含まない)、 Zr:0.3%以下(0%を含まない)、 V :0.3%以下(0%を含まない)、 Ti:0.1%以下(0%を含まない) よりなる群から選択される1種以上を合計で0.01〜
    1.5%含有する請求項2に記載のAl−Mg−Si系
    合金板。
  4. 【請求項4】 合金成分として、更に Cu:1.0%以下(0%を含まない)、 Ag:0.2%以下(0%を含まない)、 Zn:1.0%以下(0%を含まない)、 よりなる群から選択される1種以上を合計で0.01〜
    1.5%含有する請求項2または3に記載のAl−Mg
    −Si系合金板。
  5. 【請求項5】 合金成分として、更に Sn:0.2%以下(0%を含まない) を含有する請求項2〜4のいずれかに記載のAl−Mg
    −Si系合金板。
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