JP2002282986A

JP2002282986A - 塑性加工部材の製造方法

Info

Publication number: JP2002282986A
Application number: JP2001092202A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sakamoto; 和夫坂本; Yasuo Uosaki; 靖夫魚崎; Nobuo Sakate; 宣夫坂手
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造により成形された塑性加工用素材を部分
的に塑性加工する場合でも、塑性加工を付与しない部分
におけるブリスターの発生や機械的性質の低下が抑止さ
れるような塑性加工部材の製造方法を提供する。【解決手段】塑性加工型１２の塑性加工用素材１３の
塑性加工部分１３ａに対応する部位のみを塑性加工に必
要な所定温度に加熱した状態で塑性加工用素材１３の部
分的な塑性加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造により成形さ
れた塑性加工用素材を塑性加工型により部分的に塑性加
工して塑性加工部材を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】強度等の機械的性質が高い金属部材を成
形する方法として塑性加工法がある。

【０００３】かかる塑性加工法のうち鍛造法は、据え込
みしたビレットを２〜３回荒鍛造することにより最終形
状に近い鍛造用素材（プリフォーム）を成形し、その鍛
造用素材を３００〜４００℃程度に予熱した後、それを
同じく３００〜４００℃に予熱した鍛造金型にセットし
て塑性加工を行うものである。また、鍛錬効果による強
度特性の向上、安価な材料の使用、据え込み及び荒鍛造
工程の廃止、材料歩留まりの向上を図ることができるも
のとして鋳造鍛造法がある。この鋳造鍛造法は、鋳造法
により最終形状に近い鍛造用素材（プリフォーム）を成
形し、その鍛造用素材を上記と同様に予熱した後、それ
を上記と同様に予熱した鍛造金型にセットして全体又は
必要部分のみに強鍛造による塑性加工を行うものであ
る。

【０００４】ところで、鋳造鍛造法では、鍛造用素材が
鋳造により成形されるために内部欠陥を多く内包し、鍛
造用素材が予熱されるとその内部欠陥が膨脹し、それが
表面にブリスターとなって現れて外観を損ねたり、破壊
の起点となって機械的性質を低下させることとなる。但
し、かかる膨脹した内部欠陥は、鍛造により潰されてし
まえば消失するので、鍛造用素材の全体を鍛造するよう
な場合には何ら問題を生じない。しかしながら、鍛造用
素材を部分的に鍛造するような場合、その鍛造部分の内
部欠陥は潰されることとなるが、非鍛造部分の内部欠陥
は依然として残るため、その部分でブリスターによる外
観不良及び低い機械的性質がそのまま維持されてしまう
という問題がある。また、非鍛造部分が予熱のために又
は鍛造時に加熱されると、その部分の結晶粒が粗大化し
てそれによっても機械的性質の低下を招くという問題も
ある。さらに、非鍛造部分が加熱されると、その部分で
晶出物が固溶して軟化するという問題もある。

【０００５】特開平６−３２２４１０号公報には、炭素
の粉体又は炭素を含む鉄の粉体と、鉄、ニッケル等の単
体の粉体とを成形焼成することによって得られた焼結部
品の部分的な強度特性の改善を図る方法として、強度を
必要とする部分のみに誘導加熱等の比較的急速に加熱で
きる熱源を用いて加熱した後、その加熱部分を所定の型
を用いて加圧して塑性変形させると同時に焼き入れし、
高硬度高密度化させるというものが開示されている。し
かしながら、この方法は、加工対象が焼結部品であり、
また、強度を必要とする部分を直接加熱した後に塑性変
形させるものであるため、この方法を鋳造により成形さ
れた鍛造用素材に適用しても、強度を必要とする部分以
外の部分も実質的に加熱され、ブリスターの発生や機械
的性質の低下を抑止することは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
鋳造により成形された塑性加工用素材を部分的に塑性加
工しても、非塑性加工部分におけるブリスターの発生や
機械的性質の低下が抑止されるような塑性加工部材の製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋳造により成
形された塑性加工用素材を部分的に塑性加工する際、塑
性加工型の塑性加工用素材の部分塑性加工部位に対応す
る部分のみを所定温度に加熱した状態で塑性加工を行う
ようにしたものである。

【０００８】具体的には、本発明は、鋳造により成形さ
れた塑性加工用素材を塑性加工型により部分的に塑性加
工する塑性加工部材の製造方法を前提とし、その塑性加
工用素材の部分的な塑性加工を、塑性加工型の塑性加工
用素材の塑性加工部分に対応する部位のみを塑性加工に
必要な所定温度に加熱した状態で行うことを特徴とす
る。

【０００９】上記のようにすれば、塑性加工型の塑性加
工用素材の塑性加工部分に対応する部位のみが所定温度
に加熱され、塑性加工用素材自体は予熱されないので、
塑性加工用素材に内包される内部欠陥の予熱による膨脹
が防止され、製造される塑性加工部材の非塑性加工部分
において、膨脹した内部欠陥に起因するブリスターの発
生による外観不良、膨脹した内部欠陥が破壊起点となる
ことによる強度等の機械的性質の低下、及び結晶粒の粗
大化による機械的性質の低下、並びに晶出物の固溶によ
る軟化のいずれもが抑止されることとなる。

【００１０】ここで、塑性加工に必要な所定温度は、塑
性加工時の限界据え込み率が６０％以上となる温度以上
で、塑性加工用素材が部分的に溶融し始める温度未満の
温度である。塑性加工時の限界据え込み率が６０％以上
となる温度以上であることを要するのは、この温度より
低いと塑性加工時に塑性加工用素材に部分的な割れが発
生しやすくなるからであり、塑性加工用素材が部分的に
溶融し始める温度未満であることを要するのは、この温
度以上だと部分溶融部のみが変形するようになるからで
ある。なお、限界据え込み率とは、塑性加工用素材の塑
性加工前の寸法をＨ１、その塑性加工用素材を塑性加工
して割れが発生した際の寸法をＨ２としたとき、（Ｈ１
−Ｈ２）／Ｈ１（％）で算出されるものである。

【００１１】塑性加工用素材の鋳造成形方法としては、
材料金属が完全に溶融した状態で鋳造成形する完全溶融
成形法によってもよいが、好ましくは、材料金属の固相
と液相とが混在した状態で鋳造成形する半溶融成形法に
よるのがよい。塑性加工用素材が内包する内部欠陥は鋳
造過程におけるエアの巻き込みにより生成するものであ
るが、半溶融成形法は、完全溶融成形法よりも粘度の高
い溶湯が層流又は層流に近い流動挙動を示して鋳造成形
が行われるためにかかるエアの巻き込みがより少なく、
内部欠陥のより少ない塑性加工用素材を得ることができ
るからである。

【００１２】この場合、半溶融成形法により鋳造成形さ
れた塑性加工用素材のミクロ組織は、液相が固化した液
相固化部のマトリックスに半溶融時に固相状態であった
固相部が散在して多数形成されたものとなる。そして、
塑性加工用素材の塑性加工部分が塑性加工されると、そ
の部分のミクロ組織は塑性加工方向に圧縮される一方、
その塑性加工方向に垂直な方向に伸張される。このと
き、固相部の塑性加工方向の長さに対するその塑性加工
方向に垂直な方向の長さの比であるアスペクト比が１．
５以上となるように、塑性加工用素材の部分的な塑性加
工を行うようにするのがよい。このようにすれば、後に
実施例で明らかとするように、塑性加工部分における強
度等の機械的性質の向上を図ることができ、塑性加工部
材の塑性加工部分の高い機械的性質が確保されることと
なる。より好ましくは、このアスペクト比が３．０以上
となるように塑性加工用素材の塑性加工を行うのがよ
く、これによって塑性加工部分の高い機械的性質を安定
して得ることができる。

【００１３】また、塑性加工は、特に限定されるもので
はないが、例えば鍛造を挙げることができる。鍛造は、
顕著な材料的流動を伴い、また、塑性加工部分を圧縮す
ることにより確実にブリスターの発生を防止する塑性加
工である。

【００１４】さらに、塑性加工後の非塑性加工部に共晶
組織が残存することが望ましい。つまり、塑性加工後の
非塑性加工部に共晶組織が残存するように、塑性加工後
に熱処理を施さない、又は熱処理を施すとしてもブリス
ターが発生しないような条件のものとすることが望まし
い。このようにすれば、塑性加工部材に依然として内包
される内部欠陥の膨脹が防止され、ブリスターの発生防
止及び機械的性質低下防止が維持されることとなる。

【００１５】そして、塑性加工用素材の金属材料として
は、特に限定されるものではなく、例えば、Ａｌ合金や
Ｍｇ合金等の軽金属合金を挙げることができる。

【００１６】Ｍｇ合金の場合、鋳造加工性及び製造され
る塑性加工部材の延性を確保するためにはＡｌを２〜７
質量％含有したものであることが望ましい。すなわち、
Ａｌの含有量が２質量％より少ないと、溶湯の流動性
（湯流れ性）が低く鋳造加工性が悪いものとなってしま
う。また、Ａｌの含有量が７質量％より多いと、塑性加
工により製造される塑性加工部材が延性に乏しいものと
なってしまう。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塑性加工型の塑性加工用素材の塑性加工部分に対応する
部位のみが所定温度に加熱され、塑性加工用素材自体は
予熱されないので、塑性加工用素材に内包される内部欠
陥の予熱による膨脹が防止され、製造される塑性加工部
材の非塑性加工部分において、膨脹した内部欠陥に起因
するブリスターの発生による外観不良、膨脹した内部欠
陥が破壊起点となることによる強度等の機械的性質の低
下、及び結晶粒の粗大化による機械的性質の低下、並び
に晶出物の固溶による軟化のいずれもが防止されること
となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下。本発明の実施形態に係るＭ
ｇ合金からなる鍛造部材の製造方法について説明する。

【００１９】（鋳造工程−射出成形工程）＜射出成形装置＞図１は、本実施形態に係るＭｇ合金製
の鍛造用素材（塑性加工用素材）を鋳造成形するための
射出成形装置１を示す。

【００２０】この射出成形装置１は、本体部２と、本体
部２に回転可能に支持されたスクリュー３と、本体部２
の背部に配置されたスクリュー３を回転駆動するための
回転駆動部４と、スクリュー３を囲うようにして本体部
２に固定されたシリンダ５と、シリンダ５の外周に長手
方向に所定ピッチで間隔をおいて配設されたヒータ６
と、軽金属合金原料が投入され貯えられるホッパ７と、
ホッパ７内の原料を計量して射出成形装置１内に供給す
るフィーダ８と、シリンダ５の先端に装着された金型９
とを備えている。

【００２１】本体部２には、スクリュー３をシリンダ５
内の長手方向に前進させる射出機構が設けられている。
この射出機構は、前方に送られる軽合金溶湯の圧力によ
り後退するスクリュー３の後退距離が予め設定されたも
のとなった際に、それを検知してスクリュー３の回転及
び後退動作を停止させ、所定のタイミングでスクリュー
３を前進させて溶湯を射出するように構成されている。
スクリュー３の前進速度は制御可能とされており、金型
９のキャビティ１２への溶湯の流入速度が制御されるよ
うになっている。

【００２２】シリンダ５には、先端部にノズル１０が設
けられており、シリンダ５内で攪拌・混練された溶湯が
このノズル１０を通してキャビティ１２に射出されるよ
うになっている。このキャビティ１２への溶湯の射出
は、シリンダ５前方部に所定量の溶湯が溜まったときに
行われるので、それまでの間は、溶湯のノズル１０から
の流出を防止する必要がある。そこで、溶湯をシリンダ
５前方部に溜めている間は、溶湯が凝固して形成される
コールドプラグによりノズル１０を塞ぎ、溶湯を射出す
る際は、溶湯の射出と共にそれが容易に金型９側に押し
出されて外れるようにノズル１０の温度制御がなされて
いる。

【００２３】シリンダ５の外周に設けられたヒータ６
は、シリンダ５が長手方向に沿って前方に行くほど高温
となるように、複数のゾーンに分割されて温度制御が行
われ、軽合金原料がスクリュー３によってシリンダ５内
を前方に搬送されながら昇温し、シリンダ５前方部にお
いて融点未満の半溶融状態、又は融点乃至融点直上の溶
融状態の溶湯となるように制御されている。

【００２４】ホッパ７、フィーダ８及びシリンダ５並び
にこれらを連結する通路には、軽合金の酸化を防止する
ために不活性ガス（例えばＡｒガス）が充填されてい
る。

【００２５】金型９は、ノズル１０から射出された溶湯
を導くランナー部１１を有している。そのランナー部１
１は、シリンダ５のノズル１０から真っ直ぐに延びた
後、垂直に立ち上がるＬ字状に形成されており、その角
部にはノズル１０から外れたコールドプラグを受けるた
めのプラグ受け部１１ａが設けられている。また、金型
９は、ランナー部１１と連通したキャビティ１２と、キ
ャビティ１２とランナー部１１との境界をなすゲート部
１３と、キャビティ１２のゲート部１３から離間した位
置に設けられ、溶湯により置換されたキャビティ１２内
のガスを収容するためのオーバーフロー部１４とを備え
ている。

【００２６】＜射出成形方法＞次に、Ａｌを２〜７質量
％含有するＭｇ合金の射出成形方法について説明する。

【００２７】まず、チップ状のＭｇ合金（２〜７質量％
のＡｌを含有）を原料として射出成形装置１のホッパ７
に投入する。投入されたＭｇ合金チップは、フィーダ８
で所定量が計量されて射出成形装置１内に供給される。

【００２８】次いで、Ｍｇ合金チップは、スクリュー３
の回転によって加熱状態のシリンダ５内に送給されると
共に、シリンダ５内部でスクリュー３の回転により十分
に攪拌・混練されながら所定温度に加熱される。これに
よって、Ｍｇ合金チップは、融点未満又は融点乃至融点
直上の半溶融状態の、すなわち、固相と液相とが混在し
たＭｇ合金溶湯となる。

【００２９】このようにして得られたＭｇ合金溶湯は、
スクリュー３によって前方に押し出されてシリンダ５前
方部に溜められると共に、溜まった溶湯の圧力によりス
クリュー３が後退する。このとき、シリンダ５に設けら
れたプラグの温度を下げ、溶湯の一部が凝固して形成さ
れたコールドプラグによってプラグが塞がれるようにし
て、溶湯がプラグを通ってシリンダ５外に流出するのを
防ぐ。

【００３０】スクリュー３が予め設定された距離だけ後
退すると、本体部２の射出機構がそれを検知してスクリ
ュー３の回転及び後退動作を停止させる。このとき、シ
リンダ５前方部にはワンショット分の溶湯が溜まった状
態となる。

【００３１】そして、射出機構によってスクリュー３を
前進させて溶湯に圧力を作用させることにより、コール
ドプラグを金型９側に押し出して外し、ノズル１０から
射出された溶湯をキャビティ１２に流入させる。なお、
外れたコールドプラグはランナー部１１のプラグ受け部
１１ａに保持されることとなる。

【００３２】最後に、溶湯が凝固した後、金型９を開
き、鋳造成形された射出成形材、すなわち、鍛造用素材
（塑性加工用素材）を取り出す。この鍛造用素材は、半
溶融のＭｇ合金溶湯が固化したものであり、液相が固化
した液相固化部のマトリックスに半溶融時に固相状態で
あった固相部が多数散在したミクロ組織を有する。

【００３３】（鍛造工程）＜鍛造金型＞図２は、本実施形態に係るＭｇ合金製の鍛
造部材（塑性加工部材）を鍛造成形するための鍛造金型
（塑性加工型）を示す。

【００３４】鍛造金型１２は、板状の鍛造用素材の中央
部分のみを厚さ方向に圧縮して鍛造する非閉塞鍛造加工
用のものであり、鍛造用素材を支持するための支持金型
１２ａと、支持金型１２ａの上面に対峙して上下移動可
能に設けられたパンチ金型１２ｂとからなる。

【００３５】＜鍛造方法＞次に、鍛造用素材の鍛造方法
について説明する。

【００３６】まず、鍛造金型１２の支持金型１２ａ及び
パンチ金型１２ｂを所定温度（３００〜４００℃）に予
熱する。射出成形により得られた鍛造用素材の予熱は行
わない。

【００３７】そして、鍛造用素材１３の鍛造する部分１
３ａを支持金型１２ａ上に載せ、続いて、支持金型１２
ａの上方に位置していたパンチ金型１２ｂを下方移動さ
せて鍛造用素材１３の上面に圧接させることにより鍛造
用素材１３の部分的な鍛造を行う。このとき、鍛造部分
１３ａは鍛造金型１２の熱により昇温することとなる
が、非鍛造部分１３ｂ，１３ｂはほとんど昇温すること
なく鍛造が完了する。また、鍛造部分１３ａは、固相部
が鍛造による鍛造方向（図２におけるＹ方向）に圧縮さ
れる一方、その方向に垂直な方向（図２におけるＸ方向
及びＺ方向）に伸張される。鍛造は、この固相部の鍛造
方向の長さに対するこれに垂直な方向の長さの比である
アスペクト比が１．５以上（好ましくは３．０以上）と
なるように行う。このように、鍛造部分１３ａの固相部
の形態が変化することは、鍛造加工率を３４％としたと
き（図２中の（ｈ１−ｈ２）／ｈ１＝０．３４）の鍛造
後の図２における鍛造部分１３ａのＡ部及び非鍛造部分
１３ｂのＢ部のそれぞれの表面のミクロ組織を示す図３
（ａ）及び（ｂ）からも確認することができる。つま
り、図３（ａ）に示す鍛造部分１３ａのＡ部では、固相
部がＸ方向に配向したような形態であるのに対し、図３
（ｂ）に示す非鍛造部分１３ｂのＢ部では、固相部にそ
のような配向性が見られず等方的である。

【００３８】次いで、パンチ金型１２ｂを上方移動させ
て鍛造用素材１３を部分的に鍛造してできた鍛造部材１
３を取り出す。これ以降、この鍛造部材１３にはＴ６処
理等の熱処理を一切施さず、非鍛造部分１３ｂに共晶組
織が残存した状態でそのまま製品として実用に供する。

【００３９】以上のようにして製造することができる鍛
造素材としては、例えば、自動車のステアリングホイー
ル、シートフレーム、インストルメントパネル等を挙げ
ることができる。

【００４０】（作用・効果）上記のような鍛造部材の製
造方法によれば、鍛造金型１２のみが所定温度に加熱さ
れ、鍛造用素材１３自体は予熱されないので、鍛造用素
材１３に内包される内部欠陥の予熱による膨脹が防止さ
れ、製造される鍛造部材１３の非鍛造部分１３ｂにおい
て、膨脹した内部欠陥に起因するブリスターの発生によ
る外観不良、膨脹した内部欠陥が破壊起点となることに
よる強度等の機械的性質の低下、及び結晶粒の粗大化に
よる機械的性質の低下、並びに晶出物の固溶による軟化
のいずれもを抑止することができる。

【００４１】また、鍛造用素材１３は、比較的粘度の高
い溶湯により成形が行われる半溶融成形法により鋳造成
形されるので、完全溶融成形法により鋳造成形されるも
のに比べてエアの巻き込みによる内部欠陥を少なくする
ことができる。

【００４２】さらに、アスペクト比が１．５以上（好ま
しくは３．０以上）となるように鍛造用素材１３の鍛造
を行うようにしているので、鍛造部分１３ａにおける強
度等の機械的性質の向上を図ることができ、鍛造部材１
３の鍛造部分１３ａの高い機械的性質を確保することが
できる。

【００４３】そして、鍛造により塑性加工が行われる
が、鍛造の圧縮により鍛造部分１３ａでのブリスターの
発生を確実に防止することができる。

【００４４】また、鍛造後、何らの熱処理も施さずに鍛
造部材１３を実用に供するようにしているので、鍛造部
材１３に依然として内包される内部欠陥の膨脹が防止さ
れ、ブリスターの発生防止及び機械的性質低下防止を維
持することができる。

【００４５】さらに、材料金属としてＡｌを２〜７質量
％含有したＭｇ合金が用いられているので、鋳造加工性
及び製造される鍛造部材１３の延性を確保することがで
きる。

【００４６】（その他の実施形態）上記実施形態では、
鍛造用素材を射出成形法により鋳造成形したが、特にこ
れに限定されるものではなく、ダイキャスト法により鋳
造成形するようにしてもよい。

【００４７】また、上記実施形態では、鍛造用素材を半
溶融成形法により鋳造成形したが、特にこれに限定され
るものではなく、完全溶融成形法により鋳造成形するよ
うにしてもよい。

【００４８】また、上記実施形態では、鍛造部材１３に
熱処理を一切施さないようにしたが、特にこれに限定さ
れるものではなく、鍛造後に、歪み取りの焼き鈍しや人
工時効等を目的としたブリスターの発生しない温度での
熱処理を施すようにしてもよい。

【００４９】

【実施例】（試験評価１）＜試験評価方法＞半溶融射出成形法により、表１に組成
を示す合金Ａで金属板状の鍛造用素材数枚を鋳造成形し
た。このとき、成形した鍛造用素材の固相率が３０％と
なるように溶湯の温度制御を行い、固相率は成形した鍛
造用素材のミクロ組織を画像解析することにより確認し
た。また、固相率とは、鍛造用素材全体のうちで固相部
が占める体積比率をいい、成形された鍛造用素材の表面
のミクロ組織を観察することにより、観察領域全体に対
する固相部分の面積比率、すなわち体積比率として数値
的に求めることができるものである。

【００５０】また、完全溶融ダイキャスト成形法によ
り、表１に組成を示す合金Ｂで金属板状の鍛造用素材数
枚を鋳造成形した。

【００５１】半溶融成形法により成形した合金Ａの鍛造
用素材及び完全溶融成形法により成形した合金Ｂの鍛造
用素材のそれぞれについて、鍛造しない鍛造用素材その
ものと、鍛造加工率を３水準変量し図２に示すような鍛
造金型により部分的に鍛造を付与した鍛造部材とからな
る４つの試験片を準備した。

【００５２】そして、鍛造用素材を半溶融成形法で成形
したもの（合金Ａ）の試験片については、鍛造部分の固
相部のアスペクト比を計測した。

【００５３】続いて、鍛造用素材を半溶融成形法で成形
したもの（合金Ａ）及び鍛造用素材を完全溶融成形法で
成形したもの（合金Ｂ）の各４つの試験片について引張
試験を実施し、０．２％耐力、引張強度及び破断伸びを
計測した。

【００５４】

【表１】

【００５５】＜試験評価結果＞図４は、鍛造加工率と
０．２％耐力との関係を示す。図５は、鍛造加工率と引
張強度との関係を示す。図６は、鍛造加工率と破断伸び
との関係を示す。

【００５６】これらの図によれば、鍛造用素材を半溶融
成形法で成形したもの（合金Ａ）及び完全溶融成形法で
成形したもの（合金Ｂ）のいずれも、鍛造加工率が高く
なるに従って０．２％耐力、引張強度及び破断伸びのい
ずれもが向上するのが分かる。これは、鍛造加工率が高
まることにより内部欠陥が潰されて消失し、それによっ
て強度特性の向上が図られると共に、延性が高いという
合金Ａ及び合金Ｂが元来有する特性がそのまま発現する
ようになるためであると考えられる。

【００５７】また、同一の鍛造加工率では、鍛造用素材
を半溶融成形法で成形したもの（合金Ａ）の方が完全溶
融成形法で成形したもの（合金Ｂ）よりも、０．２％耐
力、引張強度及び破断伸びのいずれもが高いことが分か
る。これは、半溶融成形法で成形した鍛造用素材では、
鋳造欠陥等の内部欠陥量が完全溶融成形法で成形したも
のよりも少なくて高品質であるためと考えられる。な
お、合金Ａと合金Ｂとの材料組成の相違は微差であり、
それによる機械的性質の相違は少ないと考えられる。

【００５８】図７は、鍛造用素材を半溶融成形法で成形
したもの（合金Ａ）の固相部のアスペクト比と０．２％
耐力との関係を示す。図８は、その固相部のアスペクト
比と引張強度との関係を示す。図９は、その固相部のア
スペクト比と破断伸びとの関係を示す。

【００５９】これらの図によれば、アスペクト比１．５
までは、アスペクト比の増加に伴い０．２％耐力、引張
強度及び破断伸びのいずれもが大幅に向上するのが分か
る。また、その後、その向上効果は、若干緩やかにな
り、アスペクト比３．０以上で安定してそれらの機械的
性質を示すようになることが分かる。従って、アスペク
ト比１．５以上（好ましくは３．０以上）となるように
鍛造を行うことにより、優れた機械的性質を有する鍛造
部材を得ることができる。ここで、図４〜６及び図７〜
９より、アスペクト比１．５は鍛造加工率で約２０％
に、アスペクト比３．０は鍛造加工率で約４０％にそれ
ぞれ対応しているのを確認することができる。

【００６０】（試験評価２）＜試験評価方法＞半溶融射出成形法により、表１に組成
を示す合金Ｃで金属板状の鍛造用素材数枚を鋳造成形し
た。このとき、成形した鍛造用素材の固相率が２０％と
なるように溶湯の温度制御を行い、固相率は成形した鍛
造用素材の表面のミクロ組織を画像解析することにより
確認した。また、同様にして、半溶融射出成形法によ
り、表１に組成を示す合金Ｄで金属板状の鍛造用素材数
枚を鋳造成形した。このとき、成形した鍛造用素材の固
相率が１０％となるように溶湯の温度制御を行い、固相
率の確認は合金Ｃの場合と同様の方法で行った。

【００６１】合金Ｃの鍛造用素材及び合金Ｄの鍛造用素
材のそれぞれについて、鍛造しない鍛造用素材そのもの
と、鍛造加工率を３水準変量し図２に示すような鍛造金
型により部分的に鍛造した鍛造部材とからなる４つの試
験片を準備した。

【００６２】そして、合金Ｃ及び合金Ｄの各４つの試験
片について引張試験を実施し、０．２％耐力、引張強度
及び破断伸びを計測した。

【００６３】＜試験評価結果＞図１０は、鍛造加工率と
０．２％耐力との関係を示す。図１１は、鍛造加工率と
引張強度との関係を示す。図１２は、鍛造加工率と破断
伸びとの関係を示す。

【００６４】これらの図によれば、合金Ｃ及び合金Ｄは
いずれも、鍛造加工率が高くなるに従って０．２％耐力
及び引張強度は向上するものの、破断伸びは低下するの
が分かる。これは、鍛造加工率が高まることにより内部
欠陥が潰されて消失し、それによって強度特性の向上が
図られるのに対し、合金Ｃ及び合金ＤはＡｌ含有量が多
く、熱間鍛造中にＭｇ−Ａｌ化合物が多量に晶出するた
め延性が低下するためであると考えられる。

【００６５】図６に示すように、試験評価１における合
金Ａ及び合金Ｂでは鍛造加工率が高くなるに従って破断
伸びが向上している。試験評価２で使用した合金Ｃ及び
合金Ｄは、Ａｌの含有量の点で合金Ａ及び合金Ｂと大き
く異なっており、破断伸びの特性の違いはこれに起因し
ているものと考えられる。従って、合金Ａ〜ＤのＡｌの
含有量を勘案すると、延性が要求される部品（部分）に
本発明の鍛造方法を適用する場合、Ｍｇ合金のＡｌの含
有量を７質量％以下とする必要がある。また、鍛造用素
材を成形する鋳造工程において、最低限の鋳造加工性
（湯流れ性）を確保するためには、Ａｌの含有量を２質
量％以上とする必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の射出成形装置の部分断面図
である。

【図２】本発明の実施形態の鍛造金型の構成を示す説明
図である。

【図３】鍛造部分及び非鍛造部分それぞれの表面のミク
ロ組織を示す顕微鏡写真である。

【図４】試験評価１における鍛造加工率と０．２％耐力
との関係を示すグラフ図である。

【図５】試験評価１における鍛造加工率と引張強度との
関係を示すグラフ図である。

【図６】試験評価１における鍛造加工率と破断伸びとの
関係を示すグラフ図である。

【図７】試験評価１における固相部のアスペクト比と鍛
造加工率と０．２％耐力との関係を示すグラフ図であ
る。

【図８】試験評価１における固相部のアスペクト比と鍛
造加工率と引張強度との関係を示すグラフ図である。

【図９】試験評価１における固相部の鍛造加工率と破断
伸びとの関係を示すグラフ図である。

【図１０】試験評価２の鍛造加工率と０．２％耐力との
関係を示すグラフ図である。

【図１１】試験評価２の鍛造加工率と引張強度との関係
を示すグラフ図である。

【図１２】試験評価２の鍛造加工率と破断伸びとの関係
を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１射出成形装置２本体部３スクリュー４回転駆動部５シリンダ６ヒータ７ホッパ８フィーダ９金型１０ノズル１１ランナー部１１ａプラグ受け部１２鍛造金型１２ａ支持金型１２ｂパンチ金型１３鍛造用素材（鍛造部材）１３ａ鍛造部分１３ｂ非鍛造部分

フロントページの続き (72)発明者坂手宣夫広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 4E087 AA01 BA03 BA24 CA11 CA32 CB02 DB12 EA11 EC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造により成形された塑性加工用素材を
塑性加工型により部分的に塑性加工する塑性加工部材の
製造方法であって、上記塑性加工用素材の部分的な塑性加工を、上記塑性加
工型の該塑性加工用素材の塑性加工部分に対応する部位
のみを該塑性加工に必要な所定温度に加熱した状態で行
うことを特徴とする塑性加工部材の製造方法。
【請求項２】上記塑性加工用素材を、材料金属の固相
と液相とが混在した状態で成形を行う半溶融成形法で鋳
造成形することを特徴とする請求項１に記載の塑性加工
部材の製造方法。
【請求項３】上記塑性加工用素材の部分的な塑性加工
を、上記半溶融成形法により液相固化部に散在して形成
される固相部の塑性加工方向の長さに対する該塑性加工
方向に垂直な方向の長さの比であるアスペクト比が１．
５以上となるように行うことを特徴とする請求項２に記
載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項４】上記塑性加工用素材の部分的な塑性加工
を、上記アスペクト比が３．０以上となるように行うこ
とを特徴とする請求項３に記載の塑性加工部材の製造方
法。
【請求項５】上記塑性加工は鍛造であることを特徴と
する請求項１に記載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項６】上記塑性加工後の非塑性加工部に共晶組
織が残存することを特徴とする請求項１に記載の塑性加
工部材の製造方法。
【請求項７】上記塑性加工用素材はＡｌを２〜７質量
％含有したＭｇ合金により形成されていることを特徴と
する請求項１に記載の塑性加工部材の製造方法。