JP2001240930A - ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材及びドアビーム - Google Patents
ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材及びドアビームInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
- C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウ
ム合金押出材において、空冷によるプレス焼入れ後、時
効処理を行うことで、優れたつぶし加工性と高強度を得
る。 【解決手段】 Ｍｇ含有量が０．３０〜０．８０％（質
量％、以下同じ）、Ｓｉ含有量が０．４〜０．８％、Ｍ
ｇ２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉ含有量が０．
１０〜０．５０％、Ｃｕ含有量が０．１〜０．４％、Ｔ
ｉ含有量が０．００５〜０．２％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの
いずれか１種又は２種以上の含有量が合計で０．１０〜
０．４０％、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、ミク
ロ組織が繊維状組織で２００ＭＰａ以上の耐力を有す
る。
ム合金押出材において、空冷によるプレス焼入れ後、時
効処理を行うことで、優れたつぶし加工性と高強度を得
る。 【解決手段】 Ｍｇ含有量が０．３０〜０．８０％（質
量％、以下同じ）、Ｓｉ含有量が０．４〜０．８％、Ｍ
ｇ２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉ含有量が０．
１０〜０．５０％、Ｃｕ含有量が０．１〜０．４％、Ｔ
ｉ含有量が０．００５〜０．２％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの
いずれか１種又は２種以上の含有量が合計で０．１０〜
０．４０％、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、ミク
ロ組織が繊維状組織で２００ＭＰａ以上の耐力を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のドアビー
ム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材、及び
そのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材からな
るドアビームに関する。
ム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材、及び
そのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材からな
るドアビームに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のドアビームとして、軽量化のた
めアルミニウム合金中空押出材が適用されつつある。ド
アビームには高いエネルギー吸収性が必要とされるた
め、押出材は中〜高強度の耐力（≧２００ＭＰａ）を有
することが要求され、これまでドアビーム材として、熱
処理により高強度が得られるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０
００系）及びＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系（７０００系）アルミ
ニウム合金押出材が多く提案されている（例えば特開平
１１−７１６２４号公報、特開平５−２４７５７５号公
報等）。
めアルミニウム合金中空押出材が適用されつつある。ド
アビームには高いエネルギー吸収性が必要とされるた
め、押出材は中〜高強度の耐力（≧２００ＭＰａ）を有
することが要求され、これまでドアビーム材として、熱
処理により高強度が得られるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０
００系）及びＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系（７０００系）アルミ
ニウム合金押出材が多く提案されている（例えば特開平
１１−７１６２４号公報、特開平５−２４７５７５号公
報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】乗員の安全を確保する
ため、ドアビームの適用車種は小型車へも広がる傾向に
あり、その場合、比較的薄いドア厚みの中にドアビー
ム、窓ガラス、モータ等の部品を同時に収納する必要が
出てくる。そのため、アルミニウム合金押出材の長さ方
向の一部につぶし加工を施して、収納スペースを確保す
ることが検討されている。しかし、つぶし加工を施す
と、その部位に残留応力が発生し、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系
ではＳＣＣ（応力腐食割れ）の発生が懸念されるため、
この場合、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
が用いられることになる。
ため、ドアビームの適用車種は小型車へも広がる傾向に
あり、その場合、比較的薄いドア厚みの中にドアビー
ム、窓ガラス、モータ等の部品を同時に収納する必要が
出てくる。そのため、アルミニウム合金押出材の長さ方
向の一部につぶし加工を施して、収納スペースを確保す
ることが検討されている。しかし、つぶし加工を施す
と、その部位に残留応力が発生し、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系
ではＳＣＣ（応力腐食割れ）の発生が懸念されるため、
この場合、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
が用いられることになる。
【０００４】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材において前記強度を出すため、一般にオンラインによ
るプレス焼入れ又はオフラインによる溶体化・焼入れ処
理を行った後、時効処理を施している。この時効処理に
より押出材の強度が向上し、同時に組織が安定化し、使
用中に自然時効が進行して強度が変化するのを防止する
ことができる。前記つぶし加工はコスト面から時効処理
後に実施されるのが望ましいが、このようにＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の強度を向上させた場
合、つぶし加工時に割れ等の不具合が発生しやすい。も
し割れが発生していると、衝突時に割れ部が起点となっ
て座屈し、ドアビームとして必要な所期の性能を発揮す
ることができない。
材において前記強度を出すため、一般にオンラインによ
るプレス焼入れ又はオフラインによる溶体化・焼入れ処
理を行った後、時効処理を施している。この時効処理に
より押出材の強度が向上し、同時に組織が安定化し、使
用中に自然時効が進行して強度が変化するのを防止する
ことができる。前記つぶし加工はコスト面から時効処理
後に実施されるのが望ましいが、このようにＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の強度を向上させた場
合、つぶし加工時に割れ等の不具合が発生しやすい。も
し割れが発生していると、衝突時に割れ部が起点となっ
て座屈し、ドアビームとして必要な所期の性能を発揮す
ることができない。
【０００５】つぶし加工時の割れ性改善には、ミクロ組
織を繊維状組織（押出による繊維状組織が押出工程以降
の熱処理工程の間においても再結晶することなく、その
まま残った状態の組織）とすることが有効と考えられる
が、上記公報等にも記載されているとおり、この繊維状
組織を得るにはＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ等の遷移元素を添加す
る必要がある。そして、これらの遷移元素はＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系アルミニウム合金の焼入れ感受性を鋭くし、焼
入れ性を低下させる。
織を繊維状組織（押出による繊維状組織が押出工程以降
の熱処理工程の間においても再結晶することなく、その
まま残った状態の組織）とすることが有効と考えられる
が、上記公報等にも記載されているとおり、この繊維状
組織を得るにはＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ等の遷移元素を添加す
る必要がある。そして、これらの遷移元素はＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系アルミニウム合金の焼入れ感受性を鋭くし、焼
入れ性を低下させる。
【０００６】そのため、焼入れは基本的に水冷で行われ
ているが、プレス焼入れ時又は押出後再加熱する溶体化
・焼入れ時に水冷を行った場合、押出材の断面形状や肉
厚の差等に基づいて断面で冷却速度に差が生じ、冷却中
に温度分布が不均一となって歪みが発生し、寸法精度が
悪くなる。これは、特にドアビームのような薄肉中空押
出材において顕著であり、従って、ドアビームの断面形
状の薄肉化が難しく、また、そのような歪みの発生を防
止しようとすれば、断面形状の自由度が小さくなるとい
う問題があった。一方、焼入れを空冷で行うと歪みの発
生が少なく、特にプレス焼入れを空冷で行った場合は低
コストであるという利点があるが、冷却速度に限りがあ
るため（通常は２００℃／ｍｉｎ程度まで）、焼入れ性
の低下したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
では高い強度が得られにくく、エネルギー吸収性も低下
するという問題があった。
ているが、プレス焼入れ時又は押出後再加熱する溶体化
・焼入れ時に水冷を行った場合、押出材の断面形状や肉
厚の差等に基づいて断面で冷却速度に差が生じ、冷却中
に温度分布が不均一となって歪みが発生し、寸法精度が
悪くなる。これは、特にドアビームのような薄肉中空押
出材において顕著であり、従って、ドアビームの断面形
状の薄肉化が難しく、また、そのような歪みの発生を防
止しようとすれば、断面形状の自由度が小さくなるとい
う問題があった。一方、焼入れを空冷で行うと歪みの発
生が少なく、特にプレス焼入れを空冷で行った場合は低
コストであるという利点があるが、冷却速度に限りがあ
るため（通常は２００℃／ｍｉｎ程度まで）、焼入れ性
の低下したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
では高い強度が得られにくく、エネルギー吸収性も低下
するという問題があった。
【０００７】そこで、本発明者らは、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材について、寸法精度やコスト
面で有利な空冷によるプレス焼入れを念頭に置き、中〜
高強度（耐力≧２００ＭＰａ）を有し、エネルギー吸収
性に優れ、かつ良好なつぶし加工性（耐割れ性）を示す
ドアビーム用押出材を得ることを目的として研究を重ね
た結果、空冷によるプレス焼入れに最適な合金組成を見
いだした。
系アルミニウム合金押出材について、寸法精度やコスト
面で有利な空冷によるプレス焼入れを念頭に置き、中〜
高強度（耐力≧２００ＭＰａ）を有し、エネルギー吸収
性に優れ、かつ良好なつぶし加工性（耐割れ性）を示す
ドアビーム用押出材を得ることを目的として研究を重ね
た結果、空冷によるプレス焼入れに最適な合金組成を見
いだした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るドアビーム
用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材は、Ｍｇ
含有量が０．３０〜０．８０％、Ｓｉ含有量が０．４〜
０．８％、Ｍｇ２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉ
含有量が０．１０〜０．５０％、Ｃｕ含有量が０．１〜
０．４％、Ｔｉ含有量が０．００５〜０．２％、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｚｒのいずれか１種又は２種以上の含有量が合計
で０．１０〜０．４０％、残部Ａｌ及び不可避不純物か
らなり、ミクロ組織が繊維状組織で２００ＭＰａ以上の
耐力を有することを特徴とする。なお、上記Ａｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金は、不可避不純物としてＦｅ、その他の元
素を含む。また、本発明に係るドアビームは、上記Ａｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材からなり、長さ
方向の一部につぶし加工を施されていることを特徴とす
る。
用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材は、Ｍｇ
含有量が０．３０〜０．８０％、Ｓｉ含有量が０．４〜
０．８％、Ｍｇ２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉ
含有量が０．１０〜０．５０％、Ｃｕ含有量が０．１〜
０．４％、Ｔｉ含有量が０．００５〜０．２％、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｚｒのいずれか１種又は２種以上の含有量が合計
で０．１０〜０．４０％、残部Ａｌ及び不可避不純物か
らなり、ミクロ組織が繊維状組織で２００ＭＰａ以上の
耐力を有することを特徴とする。なお、上記Ａｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金は、不可避不純物としてＦｅ、その他の元
素を含む。また、本発明に係るドアビームは、上記Ａｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材からなり、長さ
方向の一部につぶし加工を施されていることを特徴とす
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぶし加工に際して割れの発生を
防止し、同時に合金の強度を高めるには、押出材は繊維
状組織とするのが望ましく、そのためＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金にＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒなどの遷移元素
が添加されるが、これらの遷移元素を添加すると合金の
焼入れ感受性が鋭くなる。また、Ｍｇ及び過剰Ｓｉの量
が多くなると合金の強度が向上するが、やはり焼入れ感
受性が鋭くなる。水冷によるプレス焼入れや溶体化・焼
入れ処理を行う場合は、多少焼入れ感受性が鋭くても問
題なく焼きが入り、その後の時効処理により高い強度を
得ることができる。しかし、空冷によるプレス焼入れで
は、焼入れ感受性が鋭くなるとその後の時効処理を行っ
ても高い強度が得られなくなる。つまり、強度向上を目
的として合金元素を添加しても、それが逆に強度を低下
させることにもなりかねない。
防止し、同時に合金の強度を高めるには、押出材は繊維
状組織とするのが望ましく、そのためＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金にＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒなどの遷移元素
が添加されるが、これらの遷移元素を添加すると合金の
焼入れ感受性が鋭くなる。また、Ｍｇ及び過剰Ｓｉの量
が多くなると合金の強度が向上するが、やはり焼入れ感
受性が鋭くなる。水冷によるプレス焼入れや溶体化・焼
入れ処理を行う場合は、多少焼入れ感受性が鋭くても問
題なく焼きが入り、その後の時効処理により高い強度を
得ることができる。しかし、空冷によるプレス焼入れで
は、焼入れ感受性が鋭くなるとその後の時効処理を行っ
ても高い強度が得られなくなる。つまり、強度向上を目
的として合金元素を添加しても、それが逆に強度を低下
させることにもなりかねない。
【００１０】本発明では、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金押出材を繊維状組織とし、かつ空冷によるプレ
ス焼入れを行った後、時効処理により高い強度を得るに
は、上記各元素を添加することによるプラスの作用効果
は必要であるが、同時に上記のマイナスの作用を抑制す
ることが必須であるとの観点から、最適の合金組成を定
めたものである。なお、本発明に係るＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材に対し水冷によるプレス焼入
れを行った場合、より確実に焼きが入り、所要の強度を
得ることができる。以下、本発明に係るドアビーム用Ａ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の組成等につ
いて説明する。
ウム合金押出材を繊維状組織とし、かつ空冷によるプレ
ス焼入れを行った後、時効処理により高い強度を得るに
は、上記各元素を添加することによるプラスの作用効果
は必要であるが、同時に上記のマイナスの作用を抑制す
ることが必須であるとの観点から、最適の合金組成を定
めたものである。なお、本発明に係るＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材に対し水冷によるプレス焼入
れを行った場合、より確実に焼きが入り、所要の強度を
得ることができる。以下、本発明に係るドアビーム用Ａ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の組成等につ
いて説明する。
【００１１】Ｍｇ、Ｓｉ ＭｇとＳｉは結合してＭｇ２Ｓｉを形成し、合金強度を
向上させる。ドアビーム材として必要な強度を得るため
には、Ｍｇは０．３０％以上の添加が必要である。しか
し、０．８０％を越えて添加されると焼入れ感受性が鋭
くなり、空冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、必要
な強度が出なくなる。従って、Ｍｇ含有量は０．３０〜
０．８０％とする。より望ましい範囲は０．３〜０．７
％、さらに０．４０〜０．６０％、さらに望ましくは
０．４５〜０．５５％である。一方、過剰Ｓｉ量（Ｍｇ
２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉであり、「過剰
Ｓｉ量（％）＝総Ｓｉ量−Ｍｇ量／1.73」で定義され
る）が０．１０％より少ないと必要な強度が得られず、
これが０．５０％を越えると焼入れ感受性が鋭くなり、
空冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、必要な強度が
出なくなる。従って、過剰Ｓｉの含有量は０．１０〜
０．５０％とする。０．２２％以上で耐力がさらに向上
し、０．４０％以下では粒界析出物が減少してつぶし加
工性がさらに向上するため、より望ましい範囲は０．２
２〜０．４０％である。このＭｇ量及び過剰Ｓｉの範囲
内で、高い強度が得られ焼入れ感受性が余り鋭くならな
い範囲として、総Ｓｉ量は０．４〜０．８％とする。よ
り望ましい範囲は０．５〜０．８％、さらに望ましくは
０．５〜０．７％である。
向上させる。ドアビーム材として必要な強度を得るため
には、Ｍｇは０．３０％以上の添加が必要である。しか
し、０．８０％を越えて添加されると焼入れ感受性が鋭
くなり、空冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、必要
な強度が出なくなる。従って、Ｍｇ含有量は０．３０〜
０．８０％とする。より望ましい範囲は０．３〜０．７
％、さらに０．４０〜０．６０％、さらに望ましくは
０．４５〜０．５５％である。一方、過剰Ｓｉ量（Ｍｇ
２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉであり、「過剰
Ｓｉ量（％）＝総Ｓｉ量−Ｍｇ量／1.73」で定義され
る）が０．１０％より少ないと必要な強度が得られず、
これが０．５０％を越えると焼入れ感受性が鋭くなり、
空冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、必要な強度が
出なくなる。従って、過剰Ｓｉの含有量は０．１０〜
０．５０％とする。０．２２％以上で耐力がさらに向上
し、０．４０％以下では粒界析出物が減少してつぶし加
工性がさらに向上するため、より望ましい範囲は０．２
２〜０．４０％である。このＭｇ量及び過剰Ｓｉの範囲
内で、高い強度が得られ焼入れ感受性が余り鋭くならな
い範囲として、総Ｓｉ量は０．４〜０．８％とする。よ
り望ましい範囲は０．５〜０．８％、さらに望ましくは
０．５〜０．７％である。
【００１２】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの遷移元素はビレットの均熱処理の
際、微細に析出し、結晶粒界をピン留めすることにより
結晶粒の成長を阻害し、押出材に繊維状組織を形成し
て、曲げ加工時の耐割れ性を向上させる作用があり、こ
れらの中から１種又は２種以上が合計で０．１０〜０．
４０％の範囲で添加される。これらの遷移元素の添加量
が０．１０％未満では繊維状組織とならないか、表面再
結晶層が厚く出てつぶし加工時の耐割れ性が劣化し、さ
らに溶接性も悪くなる。また、０．４０％を越えると空
冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、ドアビーム材と
して必要な強度が出なくなる。
際、微細に析出し、結晶粒界をピン留めすることにより
結晶粒の成長を阻害し、押出材に繊維状組織を形成し
て、曲げ加工時の耐割れ性を向上させる作用があり、こ
れらの中から１種又は２種以上が合計で０．１０〜０．
４０％の範囲で添加される。これらの遷移元素の添加量
が０．１０％未満では繊維状組織とならないか、表面再
結晶層が厚く出てつぶし加工時の耐割れ性が劣化し、さ
らに溶接性も悪くなる。また、０．４０％を越えると空
冷によるプレス焼入れで焼きが入らず、ドアビーム材と
して必要な強度が出なくなる。
【００１３】従って、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒのいずれか１種
又は２種以上の含有量は合計で０．１０〜０．４０％と
する。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの中では、Ｚｒが比較的焼入れ
感受性が鋭くなるのを抑制するので、焼きを入りやすく
して高強度を得るには、まずＺｒを添加し、さらに必要
があればＭｎ、Ｃｒを添加するようにすればよい。ま
た、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの望ましい範囲は、Ｍｎ：０．０
０１〜０．３５％、Ｃｒ：０．００１〜０．２０％、Ｚ
ｒ：０．００１〜０．２０％である。なお、これらの遷
移元素の合計添加量のより望ましい範囲は０．２０〜
０．３０％、このとき各元素の望ましい範囲はＭｎ：
０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：０．００１〜０．１５
％、Ｚｒ：０．０５〜０．１８％、遷移元素の合計添加
量のさらに望ましい範囲は０．２２〜０．２８％、この
とき各元素の望ましい範囲はＭｎ：０．１０〜０．２０
％、Ｃｒ：０．００１〜０．１０％、Ｚｒ：０．０７〜
０．１４％である。
又は２種以上の含有量は合計で０．１０〜０．４０％と
する。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの中では、Ｚｒが比較的焼入れ
感受性が鋭くなるのを抑制するので、焼きを入りやすく
して高強度を得るには、まずＺｒを添加し、さらに必要
があればＭｎ、Ｃｒを添加するようにすればよい。ま
た、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの望ましい範囲は、Ｍｎ：０．０
０１〜０．３５％、Ｃｒ：０．００１〜０．２０％、Ｚ
ｒ：０．００１〜０．２０％である。なお、これらの遷
移元素の合計添加量のより望ましい範囲は０．２０〜
０．３０％、このとき各元素の望ましい範囲はＭｎ：
０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：０．００１〜０．１５
％、Ｚｒ：０．０５〜０．１８％、遷移元素の合計添加
量のさらに望ましい範囲は０．２２〜０．２８％、この
とき各元素の望ましい範囲はＭｎ：０．１０〜０．２０
％、Ｃｒ：０．００１〜０．１０％、Ｚｒ：０．０７〜
０．１４％である。
【００１４】本発明合金では焼入れ感受性を鋭くさせな
いため、これらの遷移元素の添加量は空冷によるプレス
焼入れで押出材に繊維状組織が維持できるぎりぎりの量
としている。そのため、もしプレス焼入れでなくオフラ
インでの溶体化・焼入れ処理を行った場合は、溶体化処
理時の加熱により再結晶化が進んでしまう可能性が高く
なる。なお、空冷の冷却速度は１５０〜３００℃／ｍｉ
ｎが好ましい。そして、この繊維状組織は押出材の断面
全体に形成されているのが望ましく、表面再結晶層が形
成された場合でも、繊維状組織の厚みが全体厚さの１／
２程度以上となるようにする必要がある。ドアビーム材
のように厚さ１〜５ｍｍの押出材であれば、表面再結晶
層は押出材表面から深さ５００μｍ程度（望ましくは３
００μｍ）以下とするのが望ましい。これは、再結晶粒
は繊維状組織に比べて結晶粒径が大きいことと、特に空
冷によるプレス焼入れの場合は冷却速度が水冷に比べて
小さく、冷却過程で結晶粒界に析出する析出物が多くな
ることから、表面再結晶粒の粒界に歪みが集中して割れ
が発生しやすくなるためである。なお、Ｍｎ等の遷移元
素の添加量が上記範囲より少ないと、空冷によるプレス
焼入れでは表面再結晶層の生成を上記のように規制する
ことが難しくなる。
いため、これらの遷移元素の添加量は空冷によるプレス
焼入れで押出材に繊維状組織が維持できるぎりぎりの量
としている。そのため、もしプレス焼入れでなくオフラ
インでの溶体化・焼入れ処理を行った場合は、溶体化処
理時の加熱により再結晶化が進んでしまう可能性が高く
なる。なお、空冷の冷却速度は１５０〜３００℃／ｍｉ
ｎが好ましい。そして、この繊維状組織は押出材の断面
全体に形成されているのが望ましく、表面再結晶層が形
成された場合でも、繊維状組織の厚みが全体厚さの１／
２程度以上となるようにする必要がある。ドアビーム材
のように厚さ１〜５ｍｍの押出材であれば、表面再結晶
層は押出材表面から深さ５００μｍ程度（望ましくは３
００μｍ）以下とするのが望ましい。これは、再結晶粒
は繊維状組織に比べて結晶粒径が大きいことと、特に空
冷によるプレス焼入れの場合は冷却速度が水冷に比べて
小さく、冷却過程で結晶粒界に析出する析出物が多くな
ることから、表面再結晶粒の粒界に歪みが集中して割れ
が発生しやすくなるためである。なお、Ｍｎ等の遷移元
素の添加量が上記範囲より少ないと、空冷によるプレス
焼入れでは表面再結晶層の生成を上記のように規制する
ことが難しくなる。
【００１５】Ｃｕ ＣｕはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金の強度を高
め、耐応力腐食割れ性を改善する作用がある。しかし、
０．１０％未満では作用が不十分であり、０．４０％を
越えると焼入れ性が低下して強度が出ないため、含有量
は０．１０〜０．４０％が望ましい。より望ましい範囲
は０．１５〜０．３５％、さらに望ましい範囲は０．１
８〜０．３０％である。 Ｔｉ Ｔｉは、鋳塊組織を微細化する作用がある。しかし、
０．００５％より少ないと微細化の効果が十分でなく、
０．２％より多いと飽和して巨大化合物が発生してしま
う。従って、Ｔｉの含有量は０．００５〜０．２％とす
る。より望ましい範囲は０．０１〜０．１０％、さらに
望ましい範囲は０．０１５〜０．０５０％である。
め、耐応力腐食割れ性を改善する作用がある。しかし、
０．１０％未満では作用が不十分であり、０．４０％を
越えると焼入れ性が低下して強度が出ないため、含有量
は０．１０〜０．４０％が望ましい。より望ましい範囲
は０．１５〜０．３５％、さらに望ましい範囲は０．１
８〜０．３０％である。 Ｔｉ Ｔｉは、鋳塊組織を微細化する作用がある。しかし、
０．００５％より少ないと微細化の効果が十分でなく、
０．２％より多いと飽和して巨大化合物が発生してしま
う。従って、Ｔｉの含有量は０．００５〜０．２％とす
る。より望ましい範囲は０．０１〜０．１０％、さらに
望ましい範囲は０．０１５〜０．０５０％である。
【００１６】不可避不純物 不可避不純物のうちＦｅはアルミニウム地金に最も多く
含まれる不純物であり、０．３５％を超えて合金中に存
在すると鋳造時に粗大な金属間化合物を晶出し、合金の
機械的性質を損なう。従って、Ｆｅの含有量は０．３５
％以下に規制する。望ましくは０．３０％以下であり、
さらに０．２５％以下が望ましい。また、アルミニウム
合金を鋳造する際には地金、添加元素の中間合金等様々
な経路より不純物が混入する。混入する元素は様々であ
るが、Ｆｅ以外の不純物は単体で０．０５％以下、総量
で０．１５％以下であれば合金の特性にほとんど影響を
及ぼさない。従って、これらの不純物は単体で０．０５
％以下、総量で０．１５％以下とする。なお、不純物の
うちＢについてはＴｉの添加に伴い合金中にＴｉ含有量
の１／５程度の量で混入するが、より望ましい範囲は
０．０２％以下、さらに０．０１％以下が望ましい。
含まれる不純物であり、０．３５％を超えて合金中に存
在すると鋳造時に粗大な金属間化合物を晶出し、合金の
機械的性質を損なう。従って、Ｆｅの含有量は０．３５
％以下に規制する。望ましくは０．３０％以下であり、
さらに０．２５％以下が望ましい。また、アルミニウム
合金を鋳造する際には地金、添加元素の中間合金等様々
な経路より不純物が混入する。混入する元素は様々であ
るが、Ｆｅ以外の不純物は単体で０．０５％以下、総量
で０．１５％以下であれば合金の特性にほとんど影響を
及ぼさない。従って、これらの不純物は単体で０．０５
％以下、総量で０．１５％以下とする。なお、不純物の
うちＢについてはＴｉの添加に伴い合金中にＴｉ含有量
の１／５程度の量で混入するが、より望ましい範囲は
０．０２％以下、さらに０．０１％以下が望ましい。
【００１７】上記の組成を有する押出材であれば、空冷
によるプレス焼入れ後時効処理を行うことで、ドアビー
ム材として必要な強度（耐力）である２００ＭＰａ以上
を出すことができる。しかし、上記組成を外れるとその
強度が出なくなるか、繊維状組織が形成されず又は形成
されてもつぶし加工性に劣るようになる。耐力の望まし
い範囲は２２０ＭＰａ以上である。なお、本発明に係る
ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材の断面形状は中空であり、典型的には荷重方向に垂直
に面する平行な両フランジとそれらを垂直に連結する両
ウエブからなる。また、つぶし加工は時効処理後に通常
荷重方向に（ドアの厚み方向）に施されるが、これを時
効処理前に施すこともできる。
によるプレス焼入れ後時効処理を行うことで、ドアビー
ム材として必要な強度（耐力）である２００ＭＰａ以上
を出すことができる。しかし、上記組成を外れるとその
強度が出なくなるか、繊維状組織が形成されず又は形成
されてもつぶし加工性に劣るようになる。耐力の望まし
い範囲は２２０ＭＰａ以上である。なお、本発明に係る
ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材の断面形状は中空であり、典型的には荷重方向に垂直
に面する平行な両フランジとそれらを垂直に連結する両
ウエブからなる。また、つぶし加工は時効処理後に通常
荷重方向に（ドアの厚み方向）に施されるが、これを時
効処理前に施すこともできる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Ｄ
Ｃ鋳造により、表１に示す成分組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金ビレットを溶製し、４７０℃で４ｈ
ｒの均熱処理を行った。続いて、押出温度５００℃、押
出速度５ｍ／分の条件で押出加工を行い、押出直後位置
で空冷によるプレス焼入れ（ファン空冷（冷却速度：約
２００℃／ｍｉｎ））を行い、図１に示す中空断面の押
出材（左右対称形状）を得た。ついで、この中空押出材
に対し１９０℃で３時間の時効処理を施し、供試材とし
た。この供試材の断面の平行な両フランジＡ、Ｂの中央
部の外側表面及び内側表面からの再結晶層厚さを測定し
て、８箇所の平均値を求めた。その結果を表１にあわせ
て示す。
Ｃ鋳造により、表１に示す成分組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金ビレットを溶製し、４７０℃で４ｈ
ｒの均熱処理を行った。続いて、押出温度５００℃、押
出速度５ｍ／分の条件で押出加工を行い、押出直後位置
で空冷によるプレス焼入れ（ファン空冷（冷却速度：約
２００℃／ｍｉｎ））を行い、図１に示す中空断面の押
出材（左右対称形状）を得た。ついで、この中空押出材
に対し１９０℃で３時間の時効処理を施し、供試材とし
た。この供試材の断面の平行な両フランジＡ、Ｂの中央
部の外側表面及び内側表面からの再結晶層厚さを測定し
て、８箇所の平均値を求めた。その結果を表１にあわせ
て示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】供試材を用いて、以下の試験を行い、その
結果を表２に示す。 引張試験；供試材のフランジ部Ａの中央より押出方向に
ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に
準拠して引張試験を行った。 つぶし試験；供試材を長さ２００ｍｍに切断し、３０Ｔ
ｏｎ万能試験機を用い、図２に示すようにフランジ部Ａ
側から５０×５０ｍｍ角の治具１を２０ｍｍ押し込んだ
ときの供試材の表面状態及び割れの有無を観察した。 ３点曲げ試験；供試材を図３に示すようにスパン６００
ｍｍで支持し、半径６インチ（１５２．４ｍｍ）の押し
金具２で変位量δ＝３００ｍｍまでのエネルギー吸収量
を測定した。
結果を表２に示す。 引張試験；供試材のフランジ部Ａの中央より押出方向に
ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に
準拠して引張試験を行った。 つぶし試験；供試材を長さ２００ｍｍに切断し、３０Ｔ
ｏｎ万能試験機を用い、図２に示すようにフランジ部Ａ
側から５０×５０ｍｍ角の治具１を２０ｍｍ押し込んだ
ときの供試材の表面状態及び割れの有無を観察した。 ３点曲げ試験；供試材を図３に示すようにスパン６００
ｍｍで支持し、半径６インチ（１５２．４ｍｍ）の押し
金具２で変位量δ＝３００ｍｍまでのエネルギー吸収量
を測定した。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２に示すように、本発明に規定する組成
範囲内の合金（Ｎｏ．１〜７）は、空冷によるプレス焼
入れであっても高い耐力、優れたつぶし加工性（耐割れ
性）及びエネルギー吸収性を示す。一方、組成が本発明
の規定を満たさない合金（Ｎｏ．８〜１６）は、耐力が
ドアビーム材として必要な強度である２００ＭＰａに達
しないか（同時にエネルギー吸収性が劣る）、達したも
の（Ｎｏ．１４、１５）はつぶし加工時の耐割れ性に劣
る。
範囲内の合金（Ｎｏ．１〜７）は、空冷によるプレス焼
入れであっても高い耐力、優れたつぶし加工性（耐割れ
性）及びエネルギー吸収性を示す。一方、組成が本発明
の規定を満たさない合金（Ｎｏ．８〜１６）は、耐力が
ドアビーム材として必要な強度である２００ＭＰａに達
しないか（同時にエネルギー吸収性が劣る）、達したも
の（Ｎｏ．１４、１５）はつぶし加工時の耐割れ性に劣
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系ア
ルミニウム合金押出材について空冷によるプレス焼入れ
後時効処理を行った場合でも、高強度（耐力）で、優れ
たつぶし加工性及びエネルギー吸収性を示すドアビーム
材を得ることができる。なお、空冷によるプレス焼入れ
を行った場合、水冷に比べ寸法精度やコスト面で有利な
ドアビーム材を得ることができる。
ルミニウム合金押出材について空冷によるプレス焼入れ
後時効処理を行った場合でも、高強度（耐力）で、優れ
たつぶし加工性及びエネルギー吸収性を示すドアビーム
材を得ることができる。なお、空冷によるプレス焼入れ
を行った場合、水冷に比べ寸法精度やコスト面で有利な
ドアビーム材を得ることができる。
【図１】 実施例の供試材の断面形状を示す図である。
【図２】 つぶし試験方法を説明する図である。
【図３】 ３点曲げ試験方法を説明する図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｍｇ含有量が０．３０〜０．８０％（質
量％、以下同じ）、Ｓｉ含有量が０．４〜０．８％、Ｍ
ｇ２Ｓｉのバランス組成よりも過剰のＳｉ含有量が０．
１０〜０．５０％、Ｃｕ含有量が０．１〜０．４％、Ｔ
ｉ含有量が０．００５〜０．２％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの
いずれか１種又は２種以上の含有量が合計で０．１０〜
０．４０％、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、ミク
ロ組織が繊維状組織で２００ＭＰａ以上の耐力を有する
ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材。 - 【請求項２】 Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒのうち少なくともＺｒ
を含み、その含有量が０．００１〜０．２０％であるこ
とを特徴とする請求項１に記載されたドアビーム用Ａｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載されたＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材からなり、長さ方向の
一部につぶし加工を施されたドアビーム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056441A JP4111651B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材及びドアビーム |
| KR1020010010298A KR20010087232A (ko) | 2000-03-01 | 2001-02-28 | 도어빔용 Ａℓ-Ｍｇ-Ｓｉ계 알루미늄합금압출재 및 도어빔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056441A JP4111651B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材及びドアビーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001240930A true JP2001240930A (ja) | 2001-09-04 |
| JP4111651B2 JP4111651B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=18577389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000056441A Expired - Fee Related JP4111651B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | ドアビーム用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材及びドアビーム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4111651B2 (ja) |
| KR (1) | KR20010087232A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105018006A (zh) * | 2014-04-24 | 2015-11-04 | 综研化学株式会社 | 粘合剂组合物、粘合剂层、粘合片及触摸屏用层叠体 |
| US9970090B2 (en) | 2012-05-31 | 2018-05-15 | Rio Tinto Alcan International Limited | Aluminum alloy combining high strength, elongation and extrudability |
| JPWO2021187626A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2021-09-23 | ||
| EP3631030B1 (en) | 2017-05-26 | 2022-06-29 | Novelis Inc. | High-strength corrosion-resistant 6xxx series aluminum alloys and methods of making the same |
| CN114774744A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-07-22 | 广东澳美铝业有限公司 | 一种低变形抗力高耐腐蚀的6系铝合金 |
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|---|---|---|---|---|
| US20080284205A1 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Z F Group North American Operations, Inc. | Structural component |
| KR100892176B1 (ko) * | 2008-08-13 | 2009-04-10 | 박관래 | 알루미늄 합금 |
| JP6195448B2 (ja) | 2013-01-30 | 2017-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐応力腐食割れ性に優れた７０００系アルミニウム合金部材の製造方法 |
| JP5968285B2 (ja) | 2013-09-09 | 2016-08-10 | 株式会社神戸製鋼所 | バンパー補強材及びその製造方法 |
| JP5968284B2 (ja) | 2013-09-09 | 2016-08-10 | 株式会社神戸製鋼所 | バンパー構造体及びバンパービームの製造方法 |
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2000
- 2000-03-01 JP JP2000056441A patent/JP4111651B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-28 KR KR1020010010298A patent/KR20010087232A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9970090B2 (en) | 2012-05-31 | 2018-05-15 | Rio Tinto Alcan International Limited | Aluminum alloy combining high strength, elongation and extrudability |
| CN105018006A (zh) * | 2014-04-24 | 2015-11-04 | 综研化学株式会社 | 粘合剂组合物、粘合剂层、粘合片及触摸屏用层叠体 |
| EP3631030B1 (en) | 2017-05-26 | 2022-06-29 | Novelis Inc. | High-strength corrosion-resistant 6xxx series aluminum alloys and methods of making the same |
| JPWO2021187626A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2021-09-23 | ||
| WO2021187626A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2021-09-23 | 三菱アルミニウム株式会社 | 表面品質に優れた高強度アルミニウム合金押出材 |
| JP7151002B2 (ja) | 2021-03-31 | 2022-10-11 | Ｍａアルミニウム株式会社 | 表面品質に優れた高強度アルミニウム合金押出材 |
| CN114774744A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-07-22 | 广东澳美铝业有限公司 | 一种低变形抗力高耐腐蚀的6系铝合金 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010087232A (ko) | 2001-09-15 |
| JP4111651B2 (ja) | 2008-07-02 |
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