JP2002361399A - アルミニウム合金鋳造鍛造方法、鋳造鍛造用アルミニウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋳造性が良好であり、鍛造後の機械的性質を向
上させるのに有利なアルミニウム合金鋳造鍛造方法、鋳
造鍛造用アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】最終製品形状に近似した第１キャビティ１
１をもつ成形型１を用い、溶湯を成形型１の第１キャビ
ティ１１に注湯し、凝固させて最終製品形状に近似した
形状をもつ近似形状鋳造材を形成する。近似形状鋳造材
を強圧して鍛造する。成形型１は第１キャビティ１１に
連通する第２キャビティ１２を有し、鋳造工程において
第１キャビティ１１の溶湯を早期に凝固させると共に第
２キャビティ１２の凝固が遅延するように指向性凝固を
図る。アルミニウム合金は、Ｓｉ：３．０〜４．２ｗｔ
％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：０．４〜０．
７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量が：０．５ｗｔ％以下、残部が
不可避不純物及びＡｌよりなる組成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム合金鋳
造鍛造方法、これに使用できる鋳造鍛造用アルミニウム
合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミニウム合金鋳造鍛造方法が
開発されている。この方法によれば、複雑な最終製品形
状に近似した第１キャビティをもつ成形型を用い、アル
ミニウム合金系の溶湯を成形型の第１キャビティに注湯
し、第１キャビティ内で凝固させて複雑な最終製品形状
に近似した形状をもつ近似形状鋳造材を形成する鋳造工
程と、この近似形状鋳造材を強圧して熱間鍛造する鍛造
工程とを実施する。この方法によれば、鋳造工程におい
ては、単純な素材形状ではなく、最終製品形状に近似し
た形状をもつ近似形状鋳造材を形成する。鍛造工程にお
いてこれを鍛造するため、コスト高を誘発する荒地鍛造
工程の廃止または荒地鍛造工程の回数の削減を図りつ
つ、最終製品の機械的性質を高め得る。

【０００３】なお、一般的な鍛造方法では、多数の荒地
鍛造工程を実施して成形度を少しずつ高めることによ
り、最終製品形状に近似した形状をもつ荒地鍛造品を形
成し、更に、この荒地鍛造品を仕上げ鍛造するため、コ
スト高となる。

【０００４】アルミニウム合金鋳造鍛造方法は、上記の
ような利点を有するため、産業界で近年着目されてい
る。殊に、軽量化を図りつつ高強度化を実現できるた
め、車両のサスペンションアーム等に適用されつつあ
る。

【０００５】しかしアルミニウム合金鋳造鍛造方法にお
いて適切な組成を有するアルミニウム合金は、必ずしも
開発されていない。従来、アルミニウム合金としては、
一般的には、高強度を確保する展伸材料と、鋳造性を良
好とした鋳物材料とがある。これらは互いに組成が異な
る。高強度で耐食性に優れたアルミニウム展伸材料とし
てＪＩＳ−Ａ６０６１（Ｓｉ：０．４０〜０．８ｗｔ
％）があり、押出し・鍛造用に使用されている。またア
ルミニウム鋳物材料としてＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ４
Ｃ（Ｓｉ：６．５〜７．５ｗｔ％）が広く使用されてい
る。前記したＡ６０６１のようなアルミニウム展伸材料
を鋳造鍛造方法に適用すると、鍛造クラック等の欠陥を
抑え得るものの、鋳造性が良好ではないため、鋳造クラ
ックや引けやピンホール等が発生し易く、複雑な形状を
有する鋳造材を鋳造することができない。また、ＡＣ４
ＣＨ、ＡＣ４Ｃのようなアルミニウム鋳物材料を鋳造鍛
造方法に適用すると、鋳造性が良好であるため、複雑な
形状を有する鋳造材を良好に鋳造できるものの、塑性加
工性が悪いため、鍛造時に鍛造クラック等の欠陥が生じ
やすい。更に強度のバラツキが大きく、Ａ６０６１展伸
材料ほどの機械的性質がでない。

【０００６】これらの不具合を解決する手段として、特
許番号第２５５１８８２号に示すように、Ｓｉ：２．０
〜３．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜０．６ｗｔ％、Ｔｉ：
０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｂ：０．０００１〜０．０１
ｗｔ％を含有すると共に、更にＮａ：０．００１〜０．
０１ｗｔ％、Ｓｒ：０．００１〜０．０５ｗｔ％、Ｓ
ｂ：０．０５〜０．１０ｗｔ％、Ｃａ：０．０００５〜
０．０１ｗｔ％のうちの１種または２種以上を含有する
残部がＡｌよりなる鍛造用アルミニウム合金が開発され
ている。

【０００７】また特開平６ー７３４８２号公報に示すよ
うに、Ｓｉ２．５〜４．０ｗｔ％、Ｍｇ０．４〜０．５
ｗｔ％、Ｃｕ０．３ｗｔ％以下、残部が実質的にＡｌよ
りなる鋳造鍛造用アルミニウム合金部材が開発されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した特許番号第２
５５１８８２号に係るアルミニウム合金によれば、Ｓｉ
が２．０〜３．０ｗｔ％であり、鋳造性は必ずしも充分
ではなかった。更にＳｒ、Ｓｂ等の合金元素を必要とす
る。

【０００９】また上記した特開平６ー７３４８２号公報
に係る合金部材によれば、改善されているものの、鋳造
条件によっては鋳造クラックが発生するという問題があ
った。またこの合金の鍛造比率は５０％以上と高く設定
されており、鍛造機の高圧プレス能力が必要となる問題
があった。更にＣｕ０．３ｗｔ％以下であるため、強度
等の機械的性質が充分にでない不具合がある。

【００１０】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、鋳造クラックの発生を抑えることができ、鋳
造性が良好であり、更に鍛造後の機械的性質を向上させ
るのに有利なアルミニウム合金鋳造鍛造方法、これに使
用できる鋳造鍛造用アルミニウム合金を提供することを
課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者はアルミニウ
ム合金鋳造鍛造方法及びこれに使用できる鋳造鍛造用ア
ルミニウム合金について研究を進めている。そして、第
１方策として、最終製品形状に近似した形状をもつ第１
キャビティとこれに連通する第２キャビティとを有する
成形型を採用し、鋳造工程において第１キャビティの溶
湯を早期に凝固させると共に、第２キャビティの凝固が
遅延するように指向性凝固を図ること、更に第２方策と
して、アルミニウム合金系の溶湯を、Ｓｉ：３．０〜
４．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：
０．４〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量：０．５ｗｔ％以
下を含むＡｌ合金系組成とすれば、上記した課題を達成
できることを本発明者は知見し、この知見に基づいて本
発明を完成した。

【００１２】上記した課題を達成できる理由としては、
次のように推察される。即ち、鋳造工程において、第１
キャビティの溶湯を早期に凝固させると共に第２キャビ
ティの凝固が遅延するように指向性凝固を図れば、引
け、ピンホールなどの鋳造欠陥を第２キャビティ側に寄
せ得る。従って、最終製品形状に近似した第１キャビテ
ィで鋳造された近似形状鋳造材においては、引け、ピン
ホールなどの鋳造欠陥が低減される。また、万一、最終
製品形状に近似した第１キャビティで鋳造された近似形
状鋳造材において、引け、ピンホールなどの鋳造欠陥が
生成したとしても、後工程である鍛造工程により強圧さ
れ、引け、ピンホール等は潰れるため、引け、ピンホー
ル等を原因とする強度低下を防止できる。更にアルミニ
ウム合金を上記した組成に設定すれば、鋳造時の湯流れ
性が確保されるため、複雑な形状（例えば複雑な薄肉形
状）であっても良好に鋳造することができ、更に、引
け、ピンホール等も解消し易く、更にまた凝固収縮も抑
えうるため、鋳造クラックも低減される。更に塑性変形
能も高いため、鍛造後の機械的性質も向上する。

【００１３】即ち、本発明に係るアルミニウム合金鋳
造鍛造方法は、最終製品形状に近似した第１キャビティ
をもつ成形型を用い、アルミニウム合金系の溶湯を成形
型の第１キャビティに注湯し、第１キャビティ内で凝固
させて最終製品形状に近似した形状をもつ近似形状鋳造
材を形成する鋳造工程と、近似形状鋳造材を強圧して鍛
造する鍛造工程とを実施することを特徴とするアルミニ
ウム合金鋳造鍛造方法において、成形型は第１キャビテ
ィに連通する第２キャビティを有し、鋳造工程において
第１キャビティの溶湯を早期に凝固させると共に第２キ
ャビティの凝固が遅延するように指向性凝固を図り、ア
ルミニウム合金系の溶湯は、Ｓｉ：３．０〜４．２ｗｔ
％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：０．４〜０．
７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量：０．５ｗｔ％以下、残部が不
可避不純物及びＡｌよりなる組成を有することを特徴と
するものである。

【００１４】本発明に係るアルミニウム合金鋳造鍛造方
法によれば、鋳造工程において第１キャビティの溶湯を
早期に凝固させると共に、第２キャビティの凝固が遅延
するように指向性凝固を図る。これにより引け、ピンホ
ールなどの鋳造欠陥を第２キャビティ側に寄せ得る。従
って、最終製品形状に近似した第１キャビティで鋳造さ
れた近似形状鋳造材においては、引け、ピンホールなど
の鋳造欠陥が低減される。上記した指向性凝固といえど
も、最終製品形状に近似した第１キャビティで鋳造され
た近似形状鋳造材においては、引け、ピンホールなどの
鋳造欠陥を完全には除くことができない。この場合に
は、近似形状鋳造材において生成した引け、ピンホール
などの鋳造欠陥は、鍛造工程の強圧により潰れるため、
引け、ピンホール等を原因とする強度低下を防止でき
る。

【００１５】更にアルミニウム合金系の溶湯が上記した
組成に限定されているため、鋳造時の湯流れ性が確保さ
れるため、複雑な形状（例えば複雑な薄肉形状）であっ
ても良好に鋳造することができ、鋳造クラックも低減さ
れ、更に鍛造後の機械的性質も向上する。殊に鍛造工程
において鍛造圧下率を２０〜４０％の範囲内に設定した
場合には、後述の試験例に示すように、機械的性質の向
上を図りつつ、伸びをかなり増加させ得る。

【００１６】本発明に係る鋳造鍛造用アルミニウム合
金は、上記したアルミニウム合金鋳造鍛造方法を実施す
るのに適するものであり、最終製品形状に近似した形状
をもつ近似形状鋳造材として鋳造されると共に、鋳造の
後に強圧されて鍛造される鋳造鍛造用アルミニウム合金
であって、Ｓｉ：３．０〜４．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４
〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：０．４〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：
０．２ｗｔ％以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合
計量：０．５ｗｔ％以下、残部が不可避不純物及びＡｌ
よりなる組成を有することを特徴とするものである。本
発明に係る鋳造鍛造用アルミニウム合金は、鋳造性及び
鍛造性を併有しており、請求項１に係るアルミニウム合
金鋳造鍛造方法を実施するのに適するものであるが、請
求項１以外の鋳造工程及び鍛造工程の双方を一連に実施
するアルミニウム合金鋳造鍛造方法においても適用する
ことができる。

【００１７】本発明に係るアルミニウム合金鋳造鍛造
方法、鋳造鍛造用アルミニウム合金によれば、次の少な
くとも一つの方式を採用することができる。

【００１８】・鍛造工程において、近似形状鋳造材のう
ち第２キャビティに近い側を鍛造する鍛造圧下率をαｎ
とし、近似形状鋳造材のうち第２キャビティに遠い側を
鍛造する鍛造圧下率をαｄとしたとき、αｎはαｄより
も大きめに設定されている方式（αｎ＞αｄ）を採用す
ることができる。上記した鋳造工程においては、第１キ
ャビティの溶湯を早期に凝固させると共に、第２キャビ
ティの凝固が遅延するように指向性凝固を図る。このた
め前述したように、第１キャビティで形成されたる近似
形状鋳造材においては引けやピンホール等の鋳造欠陥が
発生しにくくなり、近似形状鋳造材自体の機械的性質を
高めるのに有利である。しかし、第１キャビティで形成
された近似形状鋳造材といえども、凝固が遅延する第２
キャビティに近い側には、形状の如何などによっては、
引けやピンホールなどが発生することが間々ある。そこ
でαｎをαｄよりも大きめ（αｎ＞αｄ）に設定すれ
ば、近似形状鋳造材のうち第２キャビティに遠い側を鍛
造する鍛造圧下率よりも、近似形状鋳造材のうち第２キ
ャビティに近い側を鍛造する鍛造圧下率が大きいため、
近似形状鋳造材のうち第２キャビティに近い側において
引けやピンホールなどが発生しているときであっても、
鍛造によって潰し易くなる。このようにαｎ＞αｄとす
れば、鋳造鍛造用アルミニウム合金の強度アップに一層
貢献できる。なお本発明方法によれば、αｎ＞αｄの関
係に限定されるものではなく、αｎ＝αｄとすることも
できる。

【００１９】・鍛造工程において、鍛造圧下率は２０〜
４０％の範囲内に設定される方式を採用することができ
る。断面積減少率は１５％以下に設定されていることが
好ましい。上記した組成を有する合金によれば、後述す
る試験例で示すように、鍛造圧下率を０％から４０％へ
と高めるにつれて、引張り強度、伸びが高まる。しかし
鍛造圧下率が４０％を越えると、引張り強度、耐力、伸
びの増加がかえって低減した。その理由としては、鍛造
圧下率の増加は、組織の引け、ピンホールなどの解消、
組織の緻密化により機械的性質の向上を果たすが、鍛造
圧下率が４０％を越えると、鍛造時の組織配向の度合が
強くなり過ぎ、機械的性質の改善効果の飽和、更には機
械的性質の改善効果の低下を誘発させるものと推察され
る。なお鍛造圧下率２０％とは、鍛造前の厚みが２０％
減少していることを意味する。上記したように鍛造圧下
率は２０〜４０％の範囲内に設定すれば、鋳造鍛造用ア
ルミニウム合金の伸びを高めるのに有利である。殊に伸
びを１１％以上、１３％以上とするのに有利である。 ・組成の限定理由について説明を加える。

【００２０】（Ｓｉ：３．０〜４．２ｗｔ％）Ｓｉは湯
流れ性を、引け性を改善し、鋳造クラックの発生を抑
え、鋳造性を改善する。Ｓｉが過剰であると、塑性変形
性、鍛造性を害すると共に、伸びや機械的性質を低下さ
せ易い。この点を考慮してＳｉを３．０〜４．２ｗｔ％
としている。好ましくはＳｉは３．０〜４．０ｗｔ％、
３．１〜４．０ｗｔ％が良い。更に好ましくはＳｉは
３．３〜４．０ｗｔ％が良い。上記した点を考慮し、
３．０〜４．２ｗｔ％の範囲内においてＳｉの下限値と
しては３．１０％、３．２０％にでき、下限値に対応す
る上限値としては４．１％、３．９％を採用できる。

【００２１】（Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ％）ＭｇはＳ
ｉと共存してＭｇ₂Ｓｉとして生成し、引張り強度、耐
力などの機械的性質を向上させる。しかしＭｇが過剰で
あると、伸び、衝撃値が低下する。この点を考慮してＭ
ｇ：０．４〜０．６ｗｔ％としている。好ましくはＭｇ
は０．４〜０．５５ｗｔ％が良い。更に好ましくはＭｇ
は０．４〜０．５０ｗｔ％が良い。上記した点を考慮
し、０．４〜０．６ｗｔ％の範囲内においてＭｇの下限
値としては０．４１％、０．４２％にでき、下限値に対
応する上限値としては０．５９％、０．５８％を採用で
きる。

【００２２】（Ｃｕ：０．４〜０．７ｗｔ％）Ｃｕはア
ルミニウム合金の強度を向上させる元素である。Ｃｕが
過剰であると、耐食性が低下する。この点を考慮してＣ
ｕは０．４〜０．７ｗｔ％としている。好ましくはＣｕ
は０．４〜０．６ｗｔ％が良い。更に好ましくはＣｕは
０．４５〜０．７０ｗｔ％が良い。上記した点を考慮
し、０．４〜０．７ｗｔ％の範囲内においてＣｕの下限
値としては０．４１％、０．４２％にでき、下限値に対
応する上限値としては０．６９％、０．６８％を採用で
きる。

【００２３】（Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下）Ｆｅは巣を発
生させて鋳造性に悪影響を与えると共に、塑性変形性を
害して鍛造性に悪影響を与える。この点を考慮してＦｅ
は０．２ｗｔ％以下にしている。鍛造性を考慮すると、
Ｆｅは０．１８ｗｔ％以下、０．１６ｗｔ％以下にでき
る。

【００２４】（Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計
量：０．５ｗｔ％以下）Ｚｎが過剰であると、耐食性が
低下する。Ｚｎは０％とすることもできる。Ｍｎが過剰
であると、スラッチが発生し易い。Ｍｎは０％とするこ
ともできる。Ｎｉが過剰であると、耐食性が劣化し易
い。Ｎｉは０％とすることもできる。Ｓｎが過剰である
と、耐食性が劣化し易い。Ｃｒが過剰であると、スラッ
チの生成を助成し易い。Ｃｒは０％とすることもでき
る。なおＴｉを必要に応じて０．１％以下含むことがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態について具
体的に説明する。本実施形態に係る鋳造工程で用いる成
形型１は、揺動機能を有する鋳造型装置に装備された金
型であり、高強度要請部品の代表例である車両用サスペ
ンションアームを製造するためのものである。成形型１
は、図１に模式的に示すように、最終製品形状に近似し
た第１キャビティ１１と、第１キャビティ１１に連通す
る第２キャビティ１２とをもつ。成形型１は注湯開始前
は水平型とされている。そして、アルミニウム合金系の
溶湯を成形型１の第１キャビティ１１に注湯する。注湯
温度は一般的には７２０〜７５０℃とする。成形型１の
型温は一般的には２５０〜３５０℃とする。鋳造工程で
は、注湯は第２キャビティ１２側に堰開口１２ｘを設け
て堰開口１２ｘから行なう。第１キャビティ１１及び第
２キャビティ１２に溶湯が装填されたら、図２に模式的
に示すように、水平型である成形型１を揺動させて縦型
として、ほぼ垂直に立てる。この場合には、第１キャビ
ティ１１が下、第２キャビティ１２が上となる。このよ
うにすれば、鋳造工程において第１キャビティ１１の溶
湯を早期に凝固させると共に、第２キャビティ１２の凝
固が遅延する。このように第１キャビティ１１の溶湯を
優先的に凝固させる指向性凝固を図れば、鋳造品である
近似形状鋳造材２が複雑な形状を有する場合であって
も、引けやピンホールなどを解消させるのに有利とな
る。溶湯が凝固した後に、水平に戻した成形型１を型開
きし、図３に模式的に示す近似形状鋳造材２を得る。近
似形状鋳造材２は、アーム形状をなす本体２ａと、ボル
ト挿通孔が形成されるボス部２ｓと、ボルト挿通孔が形
成されるボス部２ｂ、２ｃとを有する。なお凝固時間は
サイズや形状にもよるが、一般的には３０〜１２０秒程
度、殊に４０〜８０秒程度である。但しこれに限定され
るものではない。

【００２６】上記したアルミニウム合金系の溶湯は、Ｓ
ｉ：３．０〜４．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ
％、Ｃｕ：０．４〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％
以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量：０．５
ｗｔ％以下、残部が不可避不純物及びＡｌよりなる組成
を有する。

【００２７】本実施形態に係る鍛造工程では、一旦室温
に戻った近似形状鋳造材２を大気中で加熱炉により所要
の温度まで加熱する。そして、近似形状鋳造材２を鍛造
型４にセットし、図４に示すように、鍛造型４で近似形
状鋳造材２の厚み方向に強圧して熱間鍛造し、鋳造鍛造
品５を得る。鍛造型４は、平坦な下割面４０を有する金
属製の下型４１と、平坦な上割面４２を有する金属製の
上型４３とを有する。鍛造型４は、下割面４０及び上割
面４２を凹設した形成された鍛造キャビティ４６と、鍛
造キャビティ４６の外側にこれを１周するように形成さ
れたバリ形成空間４７とを有する。鍛造時の近似形状鋳
造材２の温度は一般的には３９０〜４３０℃である。鍛
造工程では、近似形状鋳造材２をこれの厚み方向に鍛造
キャビティ４６の型面４６ｆで強圧して熱間鍛造する。
鍛造工程は、鍛造しつつバリを積極的に生成する半密閉
鍛造とされており、強圧に伴い近似形状鋳造材２の肉部
分が外方の空間４７に逃げ、近似形状鋳造材２の周囲に
バリ部２０が形成される。これによりバリ部２０を周囲
にもつ鋳造鍛造品５が形成される。鍛造により本体２
ａ、ボルト挿通孔が形成されるボス部２ｓ、ボス部２
ｂ、２ｃが強化されている。バリ部２０は鋳造鍛造品５
の厚み方向の中央域に形成されている。鋳造鍛造品５は
鍛造型４の型面４６ｆで強圧された鍛造表面５ｆを有す
る。上記した鍛造工程においては、αｎ＞αｄの関係に
設定することができる。なお鍛造成形後にバリ部２０を
除去するトリミング工程を行う。

【００２８】鋳造鍛造品５の組成は上記した溶湯の組成
に相当する。なお上記した鍛造工程では、第２キャビテ
ィ１２の溶湯が凝固した凝固部分を近似形状鋳造材２か
ら取り除いて鍛造工程を行ってもよいし、あるいは、第
２キャビティ１２の溶湯が凝固した凝固部分を有する近
似形状鋳造材２についても鍛造工程を同時に行ってもよ
い。また、第２キャビティ１２の溶湯が凝固した凝固部
分については、鍛造工程において、鍛造工程において鍛
造型で破断させても良い。

【００２９】本実施形態によれば、鍛造工程における鍛
造圧下率は２０〜４０％の範囲内に設定され、断面積減
少率は１５％以下に抑えられている。基本的には、断面
積減少率に相当する肉部分がバリ部２０となる。本実施
形態によれば、鋳造鍛造品５のうち厚み方向の中央領域
では、金属組織が流れる配向性の度合いが大きかった。
しかし鋳造鍛造品５のうち鍛造キャビティ４６の型面４
６ｆ近くの鍛造表面５ｆでは、金属組織が流れる配向性
の度合いがあまり認められなかった。従って、鋳造鍛造
品５のうち鍛造キャビティ４６の型面４６ｆ近くでは、
鋳造工程においては鋳造チル組織が残留しているもので
ある。

【００３０】図５は鋳造鍛造品５のうち鍛造キャビティ
４６の型面４６ｆ近くにおける金属組織を示す顕微鏡写
真を模写したものである。図５に示すように、金属組織
は鍛造流動の影響を受けておらず、粒状であり、流れる
配向性の度合いは小さく、鋳造チル組織が残留してい
た。図６は鋳造鍛造品５のうち厚み方向の中央領域にお
ける金属組織を示す顕微鏡写真を模写したものである。
図６に示すように金属組織は鍛造流動の影響を大きく受
けており、流れる配向性の度合いが大きかった。金属組
織がバリ部２０へ流動した影響である。

【００３１】（試験例）上記した組成をもつアルミニウ
ム合金が鋳造鍛造法で使用される合金として適すること
を以下に示す。表１は、ＪＩＳ規格材料のＡ６０６１合
金、ＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ４Ｃ、特許番号２５５１
８８２号に係る合金、特平開６ー７３４２号公報に係る
合金の組成範囲を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】上記した各合金の組成範囲でそれぞれ試験
片を作製した。比較例１はＪＩＳ規格材料のＡ６０６１
合金に相当する合金、比較例２はＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨに
相当する合金、比較例３は特許番号２５５１８８２号に
相当する合金とした。表２はこれら比較例の合金の組
成、本発明合金、本発明合金の組成を示す。

【００３５】これらの合金を用いてリング割れ試験を行
い、鋳造クラックの発生を調べた。金型温度を室温（Ｒ
Ｔ）の他に種々変更した（１００〜１６０℃、１５０〜
１８０℃、１７０〜２４０℃等）。同様に、その金型温
度に適合するようにアルミニウム合金の溶湯の鋳込み温
度も変化させた。試験結果を表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３に示すように、アルミニウム展伸材料
である比較例１のＡ６０６１合金では、鋳造性が良好で
ないため、凝固割れである鋳造クラック（ヘアークラッ
ク、クラック）の発生が認められ、鋳造性の評価は×で
あった。アルミニウム鋳物材料である比較例２のＡＣ４
ＣＨでは、鋳造性が良好であるため、鋳造クラックの発
生は認められず、鋳造性の評価は○であった。比較例３
の特許番号２５５１８８に係る合金では、鋳造性が良好
でないため、鋳造クラック（ヘアークラック、クラッ
ク）の発生は認められ、鋳造性の評価は×であった。こ
れに対して本発明合金、本発明合金によれば、鋳造
クラックの発生は認められず、鋳造性の評価は○であっ
た。

【００３８】更に上記した比較例１〜比較例３、本発明
合金、本発明合金に相当する成分の溶湯を鋳造し
て、舟形状の試験片を形成した。更にその試験片に切削
加工を施して、図７に示す断面形状をもつ鍛造プリフォ
ーム（ａ＝１４．０〜２５．２ｍｍ、Ｈｏ＝２４．４〜
４４ｍｍ）を形成した。切削加工したのは、データのば
らつきを防止すべく鍛造プリフォームの形状及び大きさ
を均一化するためである。そして鍛造プリフォームにつ
いて熱間鍛造（鍛造温度：４００〜４３０℃）を施し、
図８に示す試験片を得た。このとき鍛造圧下率は２０％
とした。鍛造後に室温に戻した後に、熱処理（時効処
理：Ｔ６処理）を施した。具体的には５４０℃×６時間
加熱した後に急冷し、１６０℃に８時間加熱した。これ
により合金の時効硬化を図った。そして上記した熱処理
後の合金から引張り試験片を切削加工で形成し、引張り
試験を実施した。その試験結果を表４に示す。表４は、
鋳造の地に鍛造及び熱処理を施した場合の引張り強度、
耐力、伸びを示す他に、鍛造を行うことなく鋳造のまま
同様な熱処理を施した場合の引張り強度、耐力、伸びを
示す。

【００３９】表４に示すように、比較例に係る合金に比
較して、本発明合金、本発明合金は引張り強度、耐
力、伸びに優れている。殊に本発明合金、本発明合金
において、鍛造を施した場合には伸びが飛躍的に増加
している。具体的には、本発明合金については、伸び
は１３．６／８．６×１００％＝約１５８％であり、５
８％と飛躍的に増加していた。本発明合金について
は、伸びは１２．０／６．７×１００％＝約１７９％で
あり、７９％と飛躍的に増加していた。

【００４０】

【表４】

【００４１】換言すると、比較例１の６０６１の合金、
比較例３の特許番号２５５１８８２の合金は、表３に示
すように、鋳造時に、凝固割れである鋳造クラックが発
生するため鋳造性に劣る。比較例２のＡＣ４ＣＨの合金
は、鋳造性が良好であるものの、引張り強度、耐力、伸
びがかなり低い。熱熱間鍛造（熱処理後）の強度確保と
いう観点からみれば、比較例３の合金、本発明合金、
本発明合金が優れていることがわかる。従って鋳造性
の確保、鍛造後の強度、伸び等の機械的性質の確保とい
う双方のバランスのとれた鋳造鍛造用アルミニウム合金
を得るという観点からは、本発明合金、本発明合金
が優れているといえる。

【００４２】更に本発明合金に相当するアルミニウム
合金の組成に基づいて、舟形状の試験片を作製し、図７
に示す形状に切削加工し鍛造プリフォームを形成した。
更にその鍛造プリフォームを４３０℃で２０分間で加熱
し、鍛造圧下率を変えて熱間鍛造した。その後、前記し
た熱処理（時効処理：Ｔ６）を施した。その後、引張り
試験片を切削加工して形成し、引張り試験片について引
張り試験を実施した。その試験結果を表５に示す。

【００４３】

【表５】

【００４４】表５から理解できるように、本発明合金
によれば、鍛造圧下率が０％から４０％あたりまでは、
鍛造圧下率が増加するにつれて、引張り強度、耐力、伸
びが増加する。殊に伸びの増加量が大きい。しかし鍛造
圧下率が５０％になると、引張り強度、耐力、伸びの改
善効果が飽和しており、引張り強度、耐力、伸びがかえ
って低下していた。

【００４５】（その他）上記した実施形態では熱間鍛造
しているが、これに限らず、場合によっては温間鍛造す
ることにしても良い。上記した実施形態では時効熱処理
としてＴ６処理しているが、これに限らず、場合によっ
ては他の時効熱処理でも良い。上記した実施形態は車両
用のサスペンションアームに適用したものであるが、こ
れに限られるものでなく、軽量化を図りつつ高強度、高
靱性が要請されるアルミニウム系の高強度部品に適用す
ることができる。本発明は上記した実施形態に限定され
るものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更し
て実施できるものである。なお各表に記載した成分、機
械的性質の数値はそれぞれ、各請求項において組成、機
械的性質の上限値または下限値として記載できるもので
ある。

【００４６】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 （付記項１）最終製品形状に近似した形状をもつ近似形
状鋳造材を強圧鍛造して形成されたアルミニウム合金鋳
造鍛造品であって、鍛造型の型面で鍛造された鍛造表面
を有し、その組成は、Ｓｉ：３．０〜４．２ｗｔ％、Ｍ
ｇ：０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：０．４〜０．７ｗｔ
％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｃｒの合計量：０．５ｗｔ％以下、残部が不可避不
純物及びＡｌよりなることを特徴とするアルミニウム合
金鋳造鍛造品。このアルミニウム合金鋳造鍛造品は請求
項１に係る方法によって製造することができる。代表的
なアルミニウム合金鋳造鍛造品としては車両用のサスペ
ンションアーム、フューエルデリバリーパイプ等が例示
される。 （付記項２）付記項１において、鍛造圧下率が２０〜４
０％の鍛造が施されていることを特徴とするアルミニウ
ム合金鋳造鍛造品。引張り強度を高めつつ伸びを高め得
る。 （付記項３）最終製品形状に近似した形状をもつ近似形
状鋳造材を強圧鍛造して形成され、引張り強度が３００
ＭＰａ以上、伸びが１０％以上であることを特徴とする
アルミニウム合金鋳造鍛造品。 （付記項４）請求項４に係る鋳造鍛造用アルミニウム合
金からなる最終製品形状に近似した形状をもつ近似形状
鋳造材を強圧鍛造して形成されていることを特徴とする
アルミ系の車両用サスペンションアーム。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
造クラックが発生しにくく鋳造性が良好であり、また鍛
造により機械的性質が向上した鋳造鍛造用アルミニウム
部材を提供することができる。従って軽量化を図りつつ
高強度、高靱性が要請される車両サスペンションアーム
などの高強度部品に適用するのに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】成形型のキャビティ部分を模式的に示す構成図
である。

【図２】成形型を縦形に配置した状態を模式的に示す構
成頭である。

【図３】近似形状鋳造材を模式的示す平面図である。

【図４】鍛造型の型面で鍛造している状態を模式的に示
す断面図である。

【図５】鋳造鍛造品のうち鍛造キャビティの型面近くに
おける金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図６】鋳造鍛造品のうち厚み方向の中央領域における
金属組織を示す顕微鏡写真である。

【図７】鍛造前の鍛造プリフォームの断面図である。

【図８】鍛造プリフォームを鍛造した後の試験片の断面
図である。

【符号の説明】

図中、１は成形型、１１は第１キャビティ、１２は第２
キャビティ、２は近似形状鋳造材、４は鍛造型、４６は
鍛造キャビティ、５は鋳造鍛造品を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｂ ６３０Ｋ ６３１ ６３１Ｚ ６８１ ６８１ ６８３ ６８３ ６９４ ６９４Ａ (72)発明者 藤本 公義 愛知県新城市有海字輪出２番19号 サミッ トアルミ株式会社内 Ｆターム(参考） 4E087 AA01 BA04 BA20 BA24 CA11 CB01 CB12 DB12 DB22 HA81

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最終製品形状に近似した第１キャビティを
   もつ成形型を用い、アルミニウム合金系の溶湯を前記成
   形型の第１キャビティに注湯し、前記第１キャビティ内
   で凝固させて最終製品形状に近似した形状をもつ近似形
   状鋳造材を形成する鋳造工程と、 前記近似形状鋳造材を強圧して鍛造する鍛造工程とを実
   施することを特徴とするアルミニウム合金鋳造鍛造方法
   において、 前記成形型は前記第１キャビティに連通する第２キャビ
   ティを有し、前記鋳造工程において前記第１キャビティ
   の溶湯を早期に凝固させると共に前記第２キャビティの
   凝固が遅延するように指向性凝固を図り、 前記アルミニウム合金系の溶湯は、Ｓｉ：３．０〜４．
   ２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｕ：０．４
   〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％以下、Ｚｎ、Ｍ
   ｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量：０．５ｗｔ％以下を含
   むことを特徴とするアルミニウム合金鋳造鍛造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記鍛造工程におい
   て、前記近似形状鋳造材のうち前記第２キャビティに近
   い側を鍛造する鍛造圧下率は、前記近似形状鋳造材のう
   ち前記第２キャビティに遠い側を鍛造する鍛造圧下率よ
   りも大きめに設定されていることを特徴とするアルミニ
   ウム合金鋳造鍛造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記鍛造工程
   において、鍛造圧下率は２０〜４０％の範囲内に設定さ
   れていることを特徴とするアルミニウム合金鋳造鍛造方
   法。
4. 【請求項４】最終製品形状に近似した形状をもつ近似形
   状鋳造材として鋳造されると共に、鋳造の後に強圧され
   て鍛造される鋳造鍛造用アルミニウム合金であって、Ｓ
   ｉ：３．０〜４．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．６ｗｔ
   ％、Ｃｕ：０．４〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：０．２ｗｔ％
   以下、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒの合計量：０．５
   ｗｔ％以下、残部が不可避不純物及びＡｌよりなる組成
   を有することを特徴とする鋳造鍛造用アルミニウム合
   金。