JP2003221636A - 耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材 - Google Patents
耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】自動車のサスペンション部品等に好適に使用さ
れる耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材を提供すること。 【解決手段】本発明による耐衝撃破壊性に優れたAl−
Mg−Si系アルミニウム合金押出形材は、Si:0.
7〜1.1%(mass%、以下同じ)、Mg:0.6〜
1.0%、Cu:0.1〜0.4%、Mn:0.05〜
0.25%、Cr:0.05〜0.20%、Zr:0.
05〜0.20%を含むアルミニウム合金からなること
を特徴とする。
れる耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材を提供すること。 【解決手段】本発明による耐衝撃破壊性に優れたAl−
Mg−Si系アルミニウム合金押出形材は、Si:0.
7〜1.1%(mass%、以下同じ)、Mg:0.6〜
1.0%、Cu:0.1〜0.4%、Mn:0.05〜
0.25%、Cr:0.05〜0.20%、Zr:0.
05〜0.20%を含むアルミニウム合金からなること
を特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のサスペン
ション部品等に好適に使用される耐衝撃破壊性に優れた
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材に関す
る。
ション部品等に好適に使用される耐衝撃破壊性に優れた
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば特開2001−730
56号公報や特開2001−162318号公報に記載
されているように、自動車のサスペンション部品等とし
ては、車両の軽量化を図るためにアルミニウム合金を使
用したものが知られている。これらのものは、一般的に
ロアアームやアッパアーム等のアームにアルミニウム合
金の鋳造材や鍛造材を使用するものであるが、更なる車
両の軽量化を図るために、中空部品であるアームのブラ
ケット等にも適用可能なサスペンション部品用のアルミ
ニウム合金押出形材が要求され始めている。
56号公報や特開2001−162318号公報に記載
されているように、自動車のサスペンション部品等とし
ては、車両の軽量化を図るためにアルミニウム合金を使
用したものが知られている。これらのものは、一般的に
ロアアームやアッパアーム等のアームにアルミニウム合
金の鋳造材や鍛造材を使用するものであるが、更なる車
両の軽量化を図るために、中空部品であるアームのブラ
ケット等にも適用可能なサスペンション部品用のアルミ
ニウム合金押出形材が要求され始めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このサスペンション部
品に使用されるアルミニウム合金押出形材としては、比
較的に強度や耐食性に優れたAl−Mg−Si系、即ち
6000系アルミニウム合金押出形材が考えられる。し
かしながら、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の代
表的なJISのA6061合金やA6N01合金からな
るアルミニウム合金押出形材では、サスペンション部品
に要求される耐衝撃破壊性や強度(具体的には、シャル
ピー衝撃値が50J/cm2以上、耐力が280MPa
以上)を十分に満足するものではなかった。
品に使用されるアルミニウム合金押出形材としては、比
較的に強度や耐食性に優れたAl−Mg−Si系、即ち
6000系アルミニウム合金押出形材が考えられる。し
かしながら、Al−Mg−Si系アルミニウム合金の代
表的なJISのA6061合金やA6N01合金からな
るアルミニウム合金押出形材では、サスペンション部品
に要求される耐衝撃破壊性や強度(具体的には、シャル
ピー衝撃値が50J/cm2以上、耐力が280MPa
以上)を十分に満足するものではなかった。
【0004】また、特許第3077974号公報に記載
されているように、自動車のフレーム部材であるサイド
メンバやバンパステイへのAl−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材の適用が知られているが、この自動車
のフレーム部材は、押出軸方向に圧縮荷重を受けたとき
に割れを発生させないようにして蛇腹状に変形させるこ
とにより衝突時の衝撃エネルギーを吸収させるものであ
り、このような従来のフレーム部材用のAl−Mg−S
i系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金押出形
材をそのままサスペンション部品に適用しても、サスペ
ンション部品に要求される耐衝撃破壊性や強度を十分に
満足することができない恐れがあった。
されているように、自動車のフレーム部材であるサイド
メンバやバンパステイへのAl−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材の適用が知られているが、この自動車
のフレーム部材は、押出軸方向に圧縮荷重を受けたとき
に割れを発生させないようにして蛇腹状に変形させるこ
とにより衝突時の衝撃エネルギーを吸収させるものであ
り、このような従来のフレーム部材用のAl−Mg−S
i系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金押出形
材をそのままサスペンション部品に適用しても、サスペ
ンション部品に要求される耐衝撃破壊性や強度を十分に
満足することができない恐れがあった。
【0005】それゆえ、本発明は、以上の事情を背景に
なされたものであり、自動車のサスペンション部品等に
好適に使用される耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−S
i系アルミニウム合金押出形材を提供することを、その
技術的課題とする。
なされたものであり、自動車のサスペンション部品等に
好適に使用される耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−S
i系アルミニウム合金押出形材を提供することを、その
技術的課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため、本発明は、請求項1に記載のように、S
i:0.7〜1.1%(mass%、以下同じ)、Mg:
0.6〜1.0%、Cu:0.1〜0.4%、Mn:
0.05〜0.25%、Cr:0.05〜0.20%、
Zr:0.05〜0.20%を含むアルミニウム合金か
らなることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れたAl−M
g−Si系アルミニウム合金押出形材とした。
決するため、本発明は、請求項1に記載のように、S
i:0.7〜1.1%(mass%、以下同じ)、Mg:
0.6〜1.0%、Cu:0.1〜0.4%、Mn:
0.05〜0.25%、Cr:0.05〜0.20%、
Zr:0.05〜0.20%を含むアルミニウム合金か
らなることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れたAl−M
g−Si系アルミニウム合金押出形材とした。
【0007】好ましくは、請求項2に記載のように、前
記アルミニウム合金が、Fe:0.3%以下、Ti:
0.1%以下を含み、残部Al及び不可避不純物である
ことが望ましい。
記アルミニウム合金が、Fe:0.3%以下、Ti:
0.1%以下を含み、残部Al及び不可避不純物である
ことが望ましい。
【0008】更に好ましくは、請求項3に記載によう
に、結晶組織の繊維状組織比率が90%以上であること
が望ましい。そのためには、請求項4に記載のように、
アルミニウム合金を、押出加工した直後に500℃/分
以上の平均冷却速度で水冷し、その後に人工時効処理を
施すことが望ましい。
に、結晶組織の繊維状組織比率が90%以上であること
が望ましい。そのためには、請求項4に記載のように、
アルミニウム合金を、押出加工した直後に500℃/分
以上の平均冷却速度で水冷し、その後に人工時効処理を
施すことが望ましい。
【0009】また、請求項5に記載のように、本発明に
かかるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材の
好適な用途としては、自動車のサスペンション部品用で
ある。
かかるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材の
好適な用途としては、自動車のサスペンション部品用で
ある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるAl−Mg−
Si系アルミニウム合金押出形材における添加元素の意
義及び合金組成の限定理由について説明する。
Si系アルミニウム合金押出形材における添加元素の意
義及び合金組成の限定理由について説明する。
【0011】(Si、Mg)SiとMgは、共存してM
g2Siを生成し、引張強度や耐力などの機械的性質を
向上させる。Si添加量が0.7%未満、あるいはMg
添加量0.6%未満では、Mg2Siが少なくなり十分
な強度を得ることができない。一方、Si添加量が1.
1%を超える、あるいはMg添加量が1.0%を超える
と、強度(耐力)が高くなりすぎ、押出加工性が低下す
るとともに伸びも低下し、高靭性を得ることができな
い。好ましくは、Si:0.75〜1.00%、Mg:
0.65〜0.90%がよい。
g2Siを生成し、引張強度や耐力などの機械的性質を
向上させる。Si添加量が0.7%未満、あるいはMg
添加量0.6%未満では、Mg2Siが少なくなり十分
な強度を得ることができない。一方、Si添加量が1.
1%を超える、あるいはMg添加量が1.0%を超える
と、強度(耐力)が高くなりすぎ、押出加工性が低下す
るとともに伸びも低下し、高靭性を得ることができな
い。好ましくは、Si:0.75〜1.00%、Mg:
0.65〜0.90%がよい。
【0012】(Cu)Cuは、アルミニウム合金のマト
リックス強度を向上させる作用がある。この効果は、C
u添加量が0.1%未満では低く、1.0%を超えると
飽和する。また、Cuを添加すると耐食性や耐応力腐食
割れ性が低下するため、Cu添加量の上限値を0.4%
とする。好ましいCu添加量の上限値は、0.3%であ
る。
リックス強度を向上させる作用がある。この効果は、C
u添加量が0.1%未満では低く、1.0%を超えると
飽和する。また、Cuを添加すると耐食性や耐応力腐食
割れ性が低下するため、Cu添加量の上限値を0.4%
とする。好ましいCu添加量の上限値は、0.3%であ
る。
【0013】(Mn)Mnは、アルミニウム合金の再結
晶化を抑制して組織の微細化に効果があり、アルミニウ
ム合金押出形材の繊維状組織(ファイバー組織)を安定
化させる。この効果は、Mn添加量が0.05%以上で
顕著となる。一方、Mnが過剰であると靭性や押出加工
性が低下するため、Mn添加量の上限値を0.25%と
する。
晶化を抑制して組織の微細化に効果があり、アルミニウ
ム合金押出形材の繊維状組織(ファイバー組織)を安定
化させる。この効果は、Mn添加量が0.05%以上で
顕著となる。一方、Mnが過剰であると靭性や押出加工
性が低下するため、Mn添加量の上限値を0.25%と
する。
【0014】(Cr、Zr)Cr、Zrは、Mnと同様
にアルミニウム合金押出形材の繊維状組織(ファイバー
組織)を安定化させる作用がある。この効果は、添加量
が0.05%以上で顕著となり、0.20%を超えると
飽和するとともに押出加工性が低下するため、好ましい
添加量は、Cr:0.05〜0.20%、Zr:0.0
5〜0.20%である。
にアルミニウム合金押出形材の繊維状組織(ファイバー
組織)を安定化させる作用がある。この効果は、添加量
が0.05%以上で顕著となり、0.20%を超えると
飽和するとともに押出加工性が低下するため、好ましい
添加量は、Cr:0.05〜0.20%、Zr:0.0
5〜0.20%である。
【0015】上記したように、本発明によるAl−Mg
−Si系アルミニウム合金押出形材は、Si、Mg、C
uの添加量を制御することで強度(耐力)を確保し、M
n、Cr、Zrの添加量を制御することで繊維状組織を
安定化させて耐衝撃破壊性を格段と向上させることがで
きる。
−Si系アルミニウム合金押出形材は、Si、Mg、C
uの添加量を制御することで強度(耐力)を確保し、M
n、Cr、Zrの添加量を制御することで繊維状組織を
安定化させて耐衝撃破壊性を格段と向上させることがで
きる。
【0016】(Fe)Feは、アルミニウム合金の精錬
・鋳造過程にて不純物として最も多く混入される元素で
あるが、鋳造時に巨大な金属間化合物を晶出して合金の
機械的性質を損なう恐れがあるため、Fe含有量は0.
3%以下がよい。より好ましいFe含有量は、0.25
%以下である。
・鋳造過程にて不純物として最も多く混入される元素で
あるが、鋳造時に巨大な金属間化合物を晶出して合金の
機械的性質を損なう恐れがあるため、Fe含有量は0.
3%以下がよい。より好ましいFe含有量は、0.25
%以下である。
【0017】(Ti)Tiは、鋳塊組織の微細化のため
に必要に応じて添加されるが、0.10%を超えるとそ
の効果が飽和して巨大化合物が発生する傾向があるた
め、Ti添加量は0.10%以下とし、好ましくは0.
05%以下がよい。Tiを添加する場合は、鋳造割れの
発生を低減させるため、Ti添加量の下限値は0.00
3%が望ましい。
に必要に応じて添加されるが、0.10%を超えるとそ
の効果が飽和して巨大化合物が発生する傾向があるた
め、Ti添加量は0.10%以下とし、好ましくは0.
05%以下がよい。Tiを添加する場合は、鋳造割れの
発生を低減させるため、Ti添加量の下限値は0.00
3%が望ましい。
【0018】上記以外の元素については、不可避不純物
として個々に0.05%以下、合計で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。
として個々に0.05%以下、合計で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。
【0019】以上の合金組成にて調整されたアルミニウ
ム合金を用いて、常法により製造しても十分に耐衝撃破
壊性に優れたアルミニウム合金押出形材が得られるが、
本発明によるアルミニウム合金押出材の特性を最も発揮
させるには、以下に述べる製造条件が望ましい。
ム合金を用いて、常法により製造しても十分に耐衝撃破
壊性に優れたアルミニウム合金押出形材が得られるが、
本発明によるアルミニウム合金押出材の特性を最も発揮
させるには、以下に述べる製造条件が望ましい。
【0020】上記に示す組成のアルミニウム合金ビレッ
トを溶製し、500〜540℃で2〜12時間の均質化
処理を施す。次いで、470〜510℃に加熱した後に
押出加工し、そのまま500℃/分以上の平均冷却速度
で水冷した後に、180〜220℃で1〜10時間の人
工時効処理を施すとよい。
トを溶製し、500〜540℃で2〜12時間の均質化
処理を施す。次いで、470〜510℃に加熱した後に
押出加工し、そのまま500℃/分以上の平均冷却速度
で水冷した後に、180〜220℃で1〜10時間の人
工時効処理を施すとよい。
【0021】ここで、押出加工した直後に冷却するの
は、アルミニウム合金の再結晶化の進行を防止して繊維
状組織を形成させるためである。更に、500℃/分以
上の平均冷却速度で水冷することにより、結晶粒径を小
さくすることができる。従って、アルミニウム合金押出
形材の強度(耐力)や靭性を向上させることができる。
このとき、好ましくは、結晶組織の繊維状組織比率が9
0%以上であることが望ましい。
は、アルミニウム合金の再結晶化の進行を防止して繊維
状組織を形成させるためである。更に、500℃/分以
上の平均冷却速度で水冷することにより、結晶粒径を小
さくすることができる。従って、アルミニウム合金押出
形材の強度(耐力)や靭性を向上させることができる。
このとき、好ましくは、結晶組織の繊維状組織比率が9
0%以上であることが望ましい。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について、比較例と対
比して具体的に説明する。
比して具体的に説明する。
【0023】表1に示す各組成のアルミニウム合金ビレ
ット(直径φ204mm)を常法により溶製し、520
℃で10時間の均質化処理を施した。次いで、押出温度
(ビレット加熱温度)を490℃、押出速度を5m/m
inで押出加工し、そのまま600℃/分の平均冷却速
度で水冷した後に、200℃で3時間の人工時効処理を
施して、外径がφ90mm、肉厚が12mmの中空断面
の丸パイプであるアルミニウム合金押出形材を製造し
た。更に、これらのアルミニウム合金押出形材を、押出
方向長さを200mmに切断し供試材とした。尚、比較
例6、7は、それぞれJISのA6N01合金、A60
61合金相当となっている。
ット(直径φ204mm)を常法により溶製し、520
℃で10時間の均質化処理を施した。次いで、押出温度
(ビレット加熱温度)を490℃、押出速度を5m/m
inで押出加工し、そのまま600℃/分の平均冷却速
度で水冷した後に、200℃で3時間の人工時効処理を
施して、外径がφ90mm、肉厚が12mmの中空断面
の丸パイプであるアルミニウム合金押出形材を製造し
た。更に、これらのアルミニウム合金押出形材を、押出
方向長さを200mmに切断し供試材とした。尚、比較
例6、7は、それぞれJISのA6N01合金、A60
61合金相当となっている。
【0024】
【表1】
【0025】これらの供試材から、JIS Z 2201
に基づく14A号試験片を採取し、常温においてインス
トロン型万能試験機で引張強度、(0.2%)耐力、伸
びをJIS Z 2241に準じて測定した。また、JI
S Z 2202に基づくVノッチ試験片(4号試験片)
を採取し、常温においてシャルピー衝撃値をJISZ
2242に準じて測定した。更に、供試材の断面を、2
5倍の光学顕微鏡により観察及び画像解析を行い、再結
晶化した組織を抽出することにより結晶組織の繊維状組
織比率を測定した。
に基づく14A号試験片を採取し、常温においてインス
トロン型万能試験機で引張強度、(0.2%)耐力、伸
びをJIS Z 2241に準じて測定した。また、JI
S Z 2202に基づくVノッチ試験片(4号試験片)
を採取し、常温においてシャルピー衝撃値をJISZ
2242に準じて測定した。更に、供試材の断面を、2
5倍の光学顕微鏡により観察及び画像解析を行い、再結
晶化した組織を抽出することにより結晶組織の繊維状組
織比率を測定した。
【0026】耐食性については、塩水噴霧試験を行い、
孔食深さが200μm未満のものを○、孔食深さが20
0μm以上のものを×として腐食状況を判定した。塩水
噴霧試験の条件としては、塩水噴霧17時間、強制乾燥
3時間、塩水浸漬2時間、自然乾燥2時間を1サイクル
として順に行い、60サイクルを実施した。
孔食深さが200μm未満のものを○、孔食深さが20
0μm以上のものを×として腐食状況を判定した。塩水
噴霧試験の条件としては、塩水噴霧17時間、強制乾燥
3時間、塩水浸漬2時間、自然乾燥2時間を1サイクル
として順に行い、60サイクルを実施した。
【0027】そして、自動車のサスペンション部品等に
要求される性能である耐力が280MPa以上、シャル
ピー衝撃値が50J/cm2以上を考慮して総合評価を
行った。これらの評価結果を表2に併せて示す。
要求される性能である耐力が280MPa以上、シャル
ピー衝撃値が50J/cm2以上を考慮して総合評価を
行った。これらの評価結果を表2に併せて示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2に示すように、本発明によるアルミニ
ウム合金押出形材である実施例1〜3は、いずれも結晶
組織の繊維状組織比率が90%以上となっており、耐力
が280MPa以上、伸びが15%以上の優れた機械的
性質であるとともに、シャルピー衝撃値が50J/cm
2以上の優れた耐衝撃破壊性を備えていることがわかっ
た。それに対して、比較例4〜7は、いずれも実施例1
〜3に比べてシャルピー衝撃値が低く、耐衝撃破壊性が
劣るものとなった。
ウム合金押出形材である実施例1〜3は、いずれも結晶
組織の繊維状組織比率が90%以上となっており、耐力
が280MPa以上、伸びが15%以上の優れた機械的
性質であるとともに、シャルピー衝撃値が50J/cm
2以上の優れた耐衝撃破壊性を備えていることがわかっ
た。それに対して、比較例4〜7は、いずれも実施例1
〜3に比べてシャルピー衝撃値が低く、耐衝撃破壊性が
劣るものとなった。
【0030】尚、上記した実施例では、供試材としてサ
スペンションアームのブラケット等を想定した中空断面
の丸パイプの例を示したが、本発明の実施にあたって
は、要求される製品形状にあわせて、例えば丸パイプか
ら外方に延びる複数のフランジを押出加工にて一体成形
したものであっても、上記した実施形態と同様の効果を
得ることができる。
スペンションアームのブラケット等を想定した中空断面
の丸パイプの例を示したが、本発明の実施にあたって
は、要求される製品形状にあわせて、例えば丸パイプか
ら外方に延びる複数のフランジを押出加工にて一体成形
したものであっても、上記した実施形態と同様の効果を
得ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
強度や耐食性を満足するとともに耐衝撃破壊性に優れた
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材を得るこ
とができる。従って、軽量化を図りつつ高強度、高靭性
が要求される自動車のサスペンション部品等に好適に使
用することが可能となる。
強度や耐食性を満足するとともに耐衝撃破壊性に優れた
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材を得るこ
とができる。従って、軽量化を図りつつ高強度、高靭性
が要求される自動車のサスペンション部品等に好適に使
用することが可能となる。
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 1/00 606 C22F 1/00 606
612 612
630 630B
631 631A
683 683
692 692A
Claims (5)
- 【請求項1】 Si:0.7〜1.1%(mass%、以下
同じ)、Mg:0.6〜1.0%、Cu:0.1〜0.
4%、Mn:0.05〜0.25%、Cr:0.05〜
0.20%、Zr:0.05〜0.20%を含むアルミ
ニウム合金からなることを特徴とする耐衝撃破壊性に優
れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材。 - 【請求項2】 前記アルミニウム合金が、Fe:0.3
%以下、Ti:0.1%以下を含み、残部Al及び不可
避不純物であることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れた
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材。 - 【請求項3】 結晶組織の繊維状組織比率が90%以上
であることを特徴とする請求項1または2に記載の耐衝
撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金
押出形材。 - 【請求項4】 前記アルミニウム合金を、押出加工した
直後に500℃/分以上の平均冷却速度で水冷し、その
後に人工時効処理を施すことを特徴とする請求項3に記
載の耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材。 - 【請求項5】 前記Al−Mg−Si系アルミニウム合
金押出形材が、自動車のサスペンション部品用であるこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の耐衝撃
破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押
出形材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002019317A JP2003221636A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002019317A JP2003221636A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003221636A true JP2003221636A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27743223
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002019317A Pending JP2003221636A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 耐衝撃破壊性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材 |
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---|---|
JP (1) | JP2003221636A (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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