JP2005200743A - Aluminum alloy for casting and aluminum alloy casting product - Google Patents

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JP2005200743A JP2004010605A JP2004010605A JP2005200743A JP 2005200743 A JP2005200743 A JP 2005200743A JP 2004010605 A JP2004010605 A JP 2004010605A JP 2004010605 A JP2004010605 A JP 2004010605A JP 2005200743 A JP2005200743 A JP 2005200743A
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Takeshi Shigeizumi
健 茂泉
Yoshinori Hase
佳紀 長谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum alloy for casting having both adequate mechanical strength and thermal fatigue strength, and to provide an aluminum alloy casting product. <P>SOLUTION: The aluminum alloy for casting is required to have both of the mechanical strength and the thermal fatigue strength; and comprises aluminum as a base metal, in proportions of 4.0-7.0 wt.% Si, 0.4-1.0 wt.% Mg, 0.10 wt.% or less Cu and 0.3 wt.% or less Fe, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、機械的強度及び熱疲労強度が共に要求される鋳造用アルミニウム合金及びアルミニウム合金鋳物に関するものである。   The present invention relates to an aluminum alloy for casting and an aluminum alloy casting in which both mechanical strength and thermal fatigue strength are required.

機械的強度及び耐熱性を高めた鋳造用アルミニウム合金として、Al-Si-Cu-Mg4元系又はAl-Si-Cu-Ni-Mg5元系の鋳造合金がある(例えば、AC4D,AC8A,AC8B,AC8C(JIS規格))。   Cast aluminum alloys with improved mechanical strength and heat resistance include Al-Si-Cu-Mg quaternary or Al-Si-Cu-Ni-Mg quaternary cast alloys (for example, AC4D, AC8A, AC8B, AC8C (JIS standard)).

これらの合金はCuとMgを同時に含んでおり、これらの合金からなる鋳造体にT6熱処理を施すことで、金属組織中の析出物が高密度化及び微細化し、鋳造体は高い機械的強度を示す。また、これらの析出物は高温で安定であるため、高温雰囲気下での使用中においても鋳造体の機械的強度の低下は少ない。しかし、高温で安定な析出物は、逆に熱疲労寿命(熱疲労強度)を劣化させてしまう。   These alloys contain Cu and Mg at the same time. By subjecting the castings made of these alloys to T6 heat treatment, the precipitates in the metal structure become denser and finer, and the castings have high mechanical strength. Show. In addition, since these precipitates are stable at high temperatures, the mechanical strength of the cast body is hardly lowered even during use in a high temperature atmosphere. However, precipitates that are stable at high temperatures adversely deteriorate the thermal fatigue life (thermal fatigue strength).

一方、熱疲労強度を高めた鋳造用アルミニウム合金として、Cuを含まないAl-Si-Mg3元系の鋳造合金がある(例えば、AC4C,AC4CH(JIS規格))。   On the other hand, there are Al—Si—Mg ternary casting alloys that do not contain Cu as casting aluminum alloys with improved thermal fatigue strength (for example, AC4C, AC4CH (JIS standard)).

これらの合金も、前述したAl-Si-Cu-Mg4元系又はAl-Si-Cu-Ni-Mg5元系の鋳造合金と同様にT6熱処理を施すことで、金属組織中の析出物が高密度化及び微細化し、鋳造体は高い機械的強度を示す。また、これらの析出物は高温で不安定であるため、高温雰囲気下での使用中において消滅又は無害化し、熱疲労強度を劣化させることはない。しかし、Al-Si-Mg3元系の鋳造合金は、析出物の絶対量が少ないため、Al-Si-Cu-Mg4元系又はAl-Si-Cu-Ni-Mg5元系の鋳造合金ほどの機械的強度は得られない。   These alloys are also subjected to T6 heat treatment in the same manner as the Al—Si—Cu—Mg quaternary or Al—Si—Cu—Ni—Mg quaternary cast alloys described above, so that the precipitates in the metal structure are dense. The cast body exhibits high mechanical strength. In addition, since these precipitates are unstable at high temperatures, they do not disappear or become harmless during use in a high temperature atmosphere, and thermal fatigue strength is not deteriorated. However, Al-Si-Mg ternary cast alloys have a smaller amount of precipitates, so the mechanical properties are similar to those of Al-Si-Cu-Mg quaternary or Al-Si-Cu-Ni-Mg ternary cast alloys. Strength cannot be obtained.

ここで、Al-Si-Mg3元系の鋳造合金であっても、A357合金(AA規格)のようにMg含有量を増大させることで、中間相(Mg2Si)の析出により常温での機械的強度を高めることも可能である。しかし、A357合金は、熱間では大きく軟化してしまう。このため、A357合金を、シリンダヘッドの下面部分のように高温に晒される場所に適用した場合、常温で得られていた高い強度を長時間維持することは困難である。 Here, even in the case of Al-Si-Mg ternary cast alloys, by increasing the Mg content as in the A357 alloy (AA standard), the intermediate phase (Mg 2 Si) precipitates the machine at room temperature. It is also possible to increase the mechanical strength. However, the A357 alloy is greatly softened when hot. For this reason, when the A357 alloy is applied to a place exposed to a high temperature such as the lower surface portion of the cylinder head, it is difficult to maintain the high strength obtained at room temperature for a long time.

本発明者らは以前、Al-Si-Cu-Mg4元系の鋳造合金に安定化処理を施すことで、高温環境下で疲労強度及び熱疲労強度がほとんど劣化しない鋳造用アルミニウム合金を提案した(特許文献1参照)。具体的には、この鋳造用アルミニウム合金は、320MPa以上の引張強度と、5%以上の破断伸びを有している。   The present inventors previously proposed an aluminum alloy for casting in which fatigue strength and thermal fatigue strength are hardly deteriorated in a high-temperature environment by applying stabilization treatment to an Al—Si—Cu—Mg quaternary cast alloy ( Patent Document 1). Specifically, the casting aluminum alloy has a tensile strength of 320 MPa or more and a breaking elongation of 5% or more.

AC4D、AC4C、及び特許文献1記載の鋳造用アルミニウム合金(以下、前発明合金と表す)における引張強度と熱疲労寿命との関係を図1に示す。図1に示すように、領域Aで示されるAC4Dの引張強度は約300〜320MPa、熱疲労寿命は約180〜500サイクル、領域Bで示されるAC4Cの引張強度は約270〜300MPa、熱疲労寿命は約1000〜1500サイクル、領域Cで示される前発明合金の引張強度は約320〜350MPa、熱疲労寿命は約700〜1200サイクルである。   FIG. 1 shows the relationship between the tensile strength and the thermal fatigue life of AC4D, AC4C, and the aluminum alloy for casting described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as the pre-invention alloy). As shown in FIG. 1, the tensile strength of AC4D shown in region A is about 300 to 320 MPa, the thermal fatigue life is about 180 to 500 cycles, the tensile strength of AC4C shown in region B is about 270 to 300 MPa, and the thermal fatigue life. Is about 1000-1500 cycles, the tensile strength of the pre-invented alloy shown in region C is about 320-350 MPa, and the thermal fatigue life is about 700-1200 cycles.

引張強度は高い方から順に、前発明合金、AC4D、AC4Cとなっている。また、熱疲労寿命は長寿命の方から順に、AC4C、前発明合金、AC4Dとなっている。このことから、前発明合金は、AC4Dよりも高い引張強度及びAC4Cとほぼ同等の熱疲労寿命を目的とした鋳造用アルミニウム合金であることがわかる。この前発明合金以外にも、熱疲労強度又は疲労強度(靭性)を高めた鋳造用アルミニウム合金が提案されている(特許文献2,3参照)。   From the highest tensile strength, the alloys of the present invention are AC4D and AC4C. The thermal fatigue life is AC4C, pre-invention alloy, and AC4D in order from the longest life. From this, it can be seen that the pre-invention alloy is an aluminum alloy for casting aiming at a higher tensile strength than AC4D and a thermal fatigue life substantially equivalent to AC4C. In addition to the pre-invention alloy, an aluminum alloy for casting having improved thermal fatigue strength or fatigue strength (toughness) has been proposed (see Patent Documents 2 and 3).

特開2001−262262号公報JP 2001-262262 A 特開平10−251790号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-251790 特開平11−293430号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-293430

近年、鋳造用アルミニウム合金においては、機械的強度及び熱疲労強度の更なる向上が望まれている。特に、AC4D及び前発明合金に匹敵する引張強度を有し、かつ、AC4Cと同等以上の熱疲労強度を有するもの、つまり、図1における領域Dの特性を有する鋳造用アルミニウム合金が望まれている。   In recent years, in casting aluminum alloys, further improvement in mechanical strength and thermal fatigue strength has been desired. In particular, a casting aluminum alloy having a tensile strength comparable to that of AC4D and the previous invention alloy and having a thermal fatigue strength equal to or higher than that of AC4C, that is, an aluminum alloy for casting having the characteristics of region D in FIG. 1 is desired. .

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、機械的強度及び熱疲労強度が共に良好な鋳造用アルミニウム合金及びアルミニウム合金鋳物を提供することにある。   An object of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is to provide an aluminum alloy for casting and an aluminum alloy casting in which both mechanical strength and thermal fatigue strength are good.

上記目的を達成すべく本発明に係る鋳造用アルミニウム合金は、機械的強度及び熱疲労強度が共に要求される鋳造用アルミニウム合金において、アルミ母材に、
Siを4.0〜7.0wt%、
Mgを0.4〜1.0wt%、
Cuを0.10wt%以下、
Feを0.3wt%以下、
の割合で含ませたものである。ここで、Si、Mg、Cu、Feの他に、更にSrを0.005〜0.030wt%の割合で含ませてもよい。
To achieve the above object, the casting aluminum alloy according to the present invention is a casting aluminum alloy that requires both mechanical strength and thermal fatigue strength.
4.0 to 7.0 wt% Si,
0.4 to 1.0 wt% Mg,
Cu is 0.10 wt% or less,
Fe is 0.3 wt% or less,
It is included in the ratio. Here, in addition to Si, Mg, Cu, and Fe, Sr may be further included at a ratio of 0.005 to 0.030 wt%.

一方、本発明に係るアルミニウム合金鋳物は、前述した鋳造用アルミニウム合金の鋳造体で形成したものである。ここで、鋳造体に、T6熱処理を施してもよい。   On the other hand, the aluminum alloy casting according to the present invention is formed of the cast aluminum alloy casting described above. Here, the casting may be subjected to T6 heat treatment.

本発明によれば、引張強度及び熱疲労強度を高いレベルで兼ね備えたアルミニウム合金鋳物を得ることができるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, an excellent effect is obtained that an aluminum alloy casting having both high tensile strength and thermal fatigue strength can be obtained.

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明の好適一実施の形態に係る鋳造用アルミニウム合金は、アルミ母材に、
Siを4.0〜7.0wt%、
Mgを0.4〜1.0wt%、
Cuを0.10wt%以下、好ましくは0.05wt%以下、
Feを0.3wt%以下、好ましくは0.2wt%以下、
の割合で含有させたものである。また、本実施の形態に係る鋳造用アルミニウム合金は、Si、Mg、Cu、Feの他に、更にSrを0.005〜0.030wt%の割合で含有させてもよい。
The aluminum alloy for casting according to a preferred embodiment of the present invention is an aluminum base material,
4.0 to 7.0 wt% Si,
0.4 to 1.0 wt% Mg,
Cu is 0.10 wt% or less, preferably 0.05 wt% or less,
Fe is 0.3 wt% or less, preferably 0.2 wt% or less,
It is made to contain in the ratio. The aluminum alloy for casting according to the present embodiment may further contain Sr in a proportion of 0.005 to 0.030 wt% in addition to Si, Mg, Cu, and Fe.

ここで言う「アルミ母材」とは、Al及び不可避不純物で構成されるほぼ純粋なアルミ材のことである。   The “aluminum base material” here is a substantially pure aluminum material composed of Al and inevitable impurities.

一方、本発明の好適一実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物は、前述した鋳造用アルミニウム合金と同じ化学組成となるように各元素の添加量を調整してアルミニウム合金溶湯を溶製し、そのアルミニウム合金溶湯を用いて鋳造を行って得られた鋳造体で構成されるものである。ここで、本実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物は、300MPa以上、好ましくは320MPa以上の引張強度と、1200サイクル以上、好ましくは1500サイクル以上の熱疲労寿命とを具有するものである。また、得られた鋳造体にT6熱処理を施して、本実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物としてもよい。   On the other hand, the aluminum alloy casting according to a preferred embodiment of the present invention is prepared by melting the molten aluminum alloy by adjusting the addition amount of each element so as to have the same chemical composition as the above-described casting aluminum alloy. It is composed of a cast body obtained by casting using a molten alloy. Here, the aluminum alloy casting according to the present embodiment has a tensile strength of 300 MPa or more, preferably 320 MPa or more, and a thermal fatigue life of 1200 cycles or more, preferably 1500 cycles or more. Moreover, it is good also as an aluminum alloy casting which concerns on this Embodiment by giving T6 heat processing to the obtained casting.

得られたアルミニウム合金鋳物に対して、適宜、仕上げ加工等の各種処理を施すことで、目的とする最終製品が得られる。   The intended final product can be obtained by appropriately performing various treatments such as finishing on the obtained aluminum alloy casting.

尚、ここで言う「熱疲労寿命」は、アルミニウム合金鋳物に対して低温→高温→低温(例えば、100℃→250℃→100℃)を1サイクルとする熱サイクルを与える熱疲労試験を行い、全歪み振幅値が所定値(例えば、約±0.5%)である試験において材料が破断に到るまでの繰り返し回数(サイクル)を表している。   In addition, the "thermal fatigue life" said here performs the thermal fatigue test which gives the thermal cycle which makes low temperature-> high temperature-> low temperature (for example, 100 degreeC-> 250 degreeC-> 100 degreeC) with respect to aluminum alloy casting, It represents the number of repetitions (cycles) until the material reaches fracture in a test in which the total strain amplitude value is a predetermined value (for example, about ± 0.5%).

次に、本実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the present embodiment will be described.

Si含有量が4wt%,7wt%の鋳造用アルミニウム合金を用いたアルミニウム合金鋳物におけるMg含有量と引張強度との関係を図2に示す。図2中の直線21は、Si含有量が4wt%のアルミニウム合金鋳物、直線22は、Si含有量が7wt%のアルミニウム合金鋳物である。   FIG. 2 shows the relationship between the Mg content and the tensile strength in an aluminum alloy casting using a casting aluminum alloy having a Si content of 4 wt% and 7 wt%. A straight line 21 in FIG. 2 is an aluminum alloy casting with a Si content of 4 wt%, and a straight line 22 is an aluminum alloy casting with a Si content of 7 wt%.

図2に示すように、Si含有量が4〜7wt%の範囲のアルミニウム合金鋳物において、Mg含有量が0.4wt%以上の場合、320MPa以上の引張強度が得られることが確認できる。   As shown in FIG. 2, in an aluminum alloy casting having a Si content in the range of 4 to 7 wt%, it can be confirmed that a tensile strength of 320 MPa or more is obtained when the Mg content is 0.4 wt% or more.

Si含有量が4wt%,7wt%の鋳造用アルミニウム合金を用いたアルミニウム合金鋳物におけるMg含有量と熱疲労寿命との関係を図3に示す。図3中の直線31は、Si含有量が4wt%のアルミニウム合金鋳物、直線32は、Si含有量が7wt%のアルミニウム合金鋳物である。   FIG. 3 shows the relationship between the Mg content and the thermal fatigue life in an aluminum alloy casting using a casting aluminum alloy having a Si content of 4 wt% and 7 wt%. A straight line 31 in FIG. 3 is an aluminum alloy casting with a Si content of 4 wt%, and a straight line 32 is an aluminum alloy casting with a Si content of 7 wt%.

図3に示すように、Si含有量が4〜7wt%の範囲のアルミニウム合金鋳物において、Mg含有量が1.0wt%以下の場合、1500サイクル以上の熱疲労寿命が得られることが確認できる。   As shown in FIG. 3, in an aluminum alloy casting having a Si content in the range of 4 to 7 wt%, it can be confirmed that a thermal fatigue life of 1500 cycles or more is obtained when the Mg content is 1.0 wt% or less.

以上に示した図2,図3より、Si含有量が4〜7wt%、Mg含有量が0.4〜1.0wt%のアルミニウム合金鋳物において、320MPa以上の引張強度及び1500サイクル以上の熱疲労寿命が得られることが確認できる。   2 and 3 shown above, an aluminum alloy casting having a Si content of 4 to 7 wt% and an Mg content of 0.4 to 1.0 wt% has a tensile strength of 320 MPa or more and a thermal fatigue life of 1500 cycles or more. Can be confirmed.

ここで、Mg含有量が0.4〜1.0wt%の範囲のアルミニウム合金鋳物において、図2に示したように、Si含有量が多くなるのに伴って引張強度も向上するが、その変位量は比較的小さい。しかし、Mg含有量が0.4〜1.0wt%の範囲のアルミニウム合金鋳物において、図3に示したように、Si含有量が少なくなるのに伴って熱疲労寿命は大きく向上する。よって、Si含有量は好ましくは4.0〜6.0wt%とされ、この範囲において、アルミニウム合金鋳物の引張強度を重視する場合はSi含有量を高くし、アルミニウム合金鋳物の熱疲労強度を重視する場合はSi含有量を少なくする。   Here, in the aluminum alloy casting in which the Mg content is in the range of 0.4 to 1.0 wt%, as shown in FIG. 2, the tensile strength is improved as the Si content is increased, but the displacement is compared. Small. However, in an aluminum alloy casting in which the Mg content is in the range of 0.4 to 1.0 wt%, as shown in FIG. 3, the thermal fatigue life is greatly improved as the Si content decreases. Therefore, the Si content is preferably 4.0 to 6.0 wt%. In this range, when importance is attached to the tensile strength of the aluminum alloy casting, the Si content is increased, and when importance is attached to the thermal fatigue strength of the aluminum alloy casting. Reduce the Si content.

また、Mg含有量が0.4〜1.0wt%の範囲のアルミニウム合金鋳物において、図2に示したように、Mg含有量が多くなるのに伴って引張強度が向上し、図3に示したように、Mg含有量が少なくなるのに伴って熱疲労寿命が向上する。よって、Mg含有量は好ましくは0.5〜1.0wt%とされ、この範囲において、アルミニウム合金鋳物の引張強度を重視する場合はMg含有量を高くし、アルミニウム合金鋳物の熱疲労強度を重視する場合はMg含有量を少なくする。   Moreover, in the aluminum alloy casting in which the Mg content is in the range of 0.4 to 1.0 wt%, as shown in FIG. 2, the tensile strength is improved as the Mg content is increased, as shown in FIG. As the Mg content decreases, the thermal fatigue life is improved. Therefore, the Mg content is preferably 0.5 to 1.0 wt%. In this range, when the tensile strength of the aluminum alloy casting is emphasized, the Mg content is increased, and when the thermal fatigue strength of the aluminum alloy casting is emphasized. Reduce the Mg content.

また、Si含有量を4.0wt%、Mg含有量を1.0wt%、及びFe含有量を0.2wt%に固定した鋳造用アルミニウム合金を用いたアルミニウム合金鋳物におけるCu含有量と熱疲労寿命との関係を図4に示す。   In addition, the relationship between Cu content and thermal fatigue life in aluminum alloy castings using aluminum alloy for casting with Si content of 4.0 wt%, Mg content of 1.0 wt%, and Fe content of 0.2 wt% Is shown in FIG.

図4に、直線41で示すように、Cu含有量が少なくなるのに伴って熱疲労寿命は向上しており、Cu含有量が0.10wt%以下の範囲のアルミニウム合金鋳物において、1500サイクル以上の熱疲労寿命が得られることが確認できる。特に、Cu含有量は、1700サイクル以上の熱疲労寿命が得られる0.05wt%以下が好ましい。   As shown by a straight line 41 in FIG. 4, the thermal fatigue life is improved as the Cu content decreases, and in an aluminum alloy casting having a Cu content in the range of 0.10 wt% or less, 1500 cycles or more. It can be confirmed that a thermal fatigue life can be obtained. In particular, the Cu content is preferably 0.05 wt% or less, at which a thermal fatigue life of 1700 cycles or more can be obtained.

鋳造用アルミニウム合金におけるFeの含有量を0.3wt%以下としたのは、不純物であるFeを0.3wt%を超えて含有させると、アルミニウム合金鋳物の靭性が著しく低下し、延いては熱疲労強度が低下するためである。Fe含有量が少ない程、熱疲労寿命がより良好となるため、Feの含有量は0.2wt%以下が好ましい。   The reason why the content of Fe in the aluminum alloy for casting is 0.3 wt% or less is that when the content of Fe, which is an impurity, exceeds 0.3 wt%, the toughness of the aluminum alloy casting is remarkably lowered, and consequently the thermal fatigue strength This is because of a decrease. The smaller the Fe content, the better the thermal fatigue life. Therefore, the Fe content is preferably 0.2 wt% or less.

本実施の形態に係る鋳造用アルミニウム合金を用いてアルミニウム合金鋳物を作製することで、引張強度及び熱疲労強度を高いレベルで兼ね備えること、具体的には、300MPa以上、好ましくは320MPa以上の引張強度及び1200サイクル以上、好ましくは1500サイクル以上の熱疲労寿命を得ることができる。このため、本実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物を用いて、内燃機関用のシリンダヘッドを作製することで、AC4D及び前発明合金に匹敵する引張強度及びAC4Cと同等以上の熱疲労強度を有するシリンダヘッドが得られる。よって、引張強度に優れたシリンダヘッドでありながら、エンジンの運転/停止という熱サイクル条件を繰り返し付与しても、機械的特性が低下するおそれがなく、安定である。   By producing an aluminum alloy casting using the casting aluminum alloy according to the present embodiment, the tensile strength and the thermal fatigue strength are combined at a high level, specifically, a tensile strength of 300 MPa or more, preferably 320 MPa or more. And a thermal fatigue life of 1200 cycles or more, preferably 1500 cycles or more. For this reason, by using the aluminum alloy casting according to the present embodiment to produce a cylinder head for an internal combustion engine, a cylinder having a tensile strength comparable to AC4D and an alloy of the previous invention and a thermal fatigue strength equal to or higher than AC4C A head is obtained. Therefore, although it is a cylinder head excellent in tensile strength, even if the thermal cycle condition of engine operation / stop is repeatedly applied, the mechanical characteristics are not deteriorated and are stable.

また、本実施の形態に係る鋳造用アルミニウム合金において、Si、Mg、Cu、Feの他に、Srを0.005〜0.030wt%の割合で更に含有させることで、共晶Siが微細化し、球状化するため、熱疲労強度を更に良好とすることができる。   In addition, in the aluminum alloy for casting according to the present embodiment, eutectic Si is refined and spheroidized by further containing Sr in a proportion of 0.005 to 0.030 wt% in addition to Si, Mg, Cu, and Fe. Therefore, the thermal fatigue strength can be further improved.

さらに、本実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物は、T6熱処理を施しても熱疲労強度がほとんど劣化しないため、その高い熱疲労強度をほとんど損なうことなく、引張強度を更に高めることができる。   Furthermore, since the aluminum alloy casting according to the present embodiment is hardly deteriorated in thermal fatigue strength even when subjected to T6 heat treatment, the tensile strength can be further increased without substantially damaging the high thermal fatigue strength.

また、本実施の形態に係るアルミニウム合金鋳物は、シリンダヘッドのみにその用途が限定されるものではなく、例えば、内燃機関用のシリンダブロック(又はピストン)、タービン、油圧シリンダボディ等にも適用することができる。   In addition, the use of the aluminum alloy casting according to the present embodiment is not limited to the cylinder head, and for example, it is also applied to a cylinder block (or piston) for an internal combustion engine, a turbine, a hydraulic cylinder body, and the like. be able to.

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various other things are assumed.

次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
アルミ母材に、
Siを4.0wt%、
Mgを0.4wt%、
Feを0.2wt%、
Cuを0.03wt%、
の割合で含有させた鋳造用アルミニウム合金溶湯を溶製する。その合金溶湯を用いて鋳造を行い、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Example 1)
Aluminum base material
4.0 wt% Si,
0.4 wt% Mg,
0.2 wt% Fe,
0.03wt% Cu,
The molten aluminum alloy for casting contained in the ratio is melted. Casting is performed using the molten alloy to produce an aluminum alloy casting.

(実施例2)
Mg含有量を1.0wt%とする以外は、実施例1と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Example 2)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 1 except that the Mg content is 1.0 wt%.

(実施例3)
Si含有量を7.0wt%とする以外は、実施例1と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Example 3)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 1 except that the Si content is 7.0 wt%.

(実施例4)
Si含有量を7.0wt%とする以外は、実施例2と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
Example 4
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 2 except that the Si content is 7.0 wt%.

(実施例5)
Cu含有量を0.10wt%とする以外は、実施例2と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Example 5)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 2 except that the Cu content is 0.10 wt%.

(実施例6)
Fe含有量を0.3wt%とする以外は、実施例1と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Example 6)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 1 except that the Fe content is 0.3 wt%.

(比較例1)
Si含有量を3.0wt%とする以外は、実施例2と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Comparative Example 1)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 2 except that the Si content is 3.0 wt%.

(比較例2)
Si含有量を9.0wt%とする以外は、実施例2と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Comparative Example 2)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 2 except that the Si content is 9.0 wt%.

(比較例3)
Fe含有量を0.4wt%とする以外は、実施例1と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Comparative Example 3)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 1 except that the Fe content is 0.4 wt%.

(比較例4)
Cu含有量を0.20wt%とする以外は、実施例2と同様にして、アルミニウム合金鋳物を作製する。
(Comparative Example 4)
An aluminum alloy casting is produced in the same manner as in Example 2 except that the Cu content is 0.20 wt%.

実施例1〜6及び比較例1〜4の各アルミニウム合金鋳物の引張強度(MPa)、熱疲労寿命(サイクル)を表1に示す。ここで、熱疲労寿命は、各合金鋳物に対して低温→高温→低温を1サイクルとする熱サイクルを与える熱疲労試験を行い、歪み値が所定値に達した時の繰り返し回数(サイクル)とした。また、表1のデータを基にして、熱疲労寿命と引張強度との関係を図5に示す。   Table 1 shows the tensile strength (MPa) and thermal fatigue life (cycle) of the aluminum alloy castings of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4. Here, the thermal fatigue life is the number of repetitions (cycles) when the strain value reaches a predetermined value by performing a thermal fatigue test that gives a thermal cycle of one cycle of low temperature → high temperature → low temperature for each alloy casting. did. Moreover, based on the data of Table 1, the relationship between a thermal fatigue life and tensile strength is shown in FIG.

Figure 2005200743
Figure 2005200743

表1及び図5に示すように、実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物は、引張強度が305〜355MPa(中央値は313〜352MPa)、熱疲労寿命が1230〜1934サイクルであり、いずれも目標値(300MPa以上の引張強度、1200サイクル以上の熱疲労寿命)を満足していた。また、実施例1〜5の各アルミニウム合金鋳物は、熱疲労寿命が1505〜1934サイクルであり、いずれも好ましい熱疲労寿命(1500サイクル以上)を満足していた。これらのアルミニウム合金鋳物の中で、特に、実施例2のアルミニウム合金鋳物は、引張強度が345〜350MPa(中央値は348MPa)、熱疲労寿命が1750サイクルであり、両者を高いレベルで満足していた。   As shown in Table 1 and FIG. 5, each of the aluminum alloy castings of Examples 1 to 6 has a tensile strength of 305 to 355 MPa (median is 313 to 352 MPa) and a thermal fatigue life of 1230 to 1934 cycles. The target values (tensile strength of 300 MPa or more, thermal fatigue life of 1200 cycles or more) were satisfied. Each of the aluminum alloy castings of Examples 1 to 5 had a thermal fatigue life of 1505-1934 cycles, and all satisfied a preferable thermal fatigue life (1500 cycles or more). Among these aluminum alloy castings, in particular, the aluminum alloy casting of Example 2 has a tensile strength of 345 to 350 MPa (median is 348 MPa), a thermal fatigue life of 1750 cycles, and both are satisfied at a high level. It was.

これに対して、比較例1のアルミニウム合金鋳物は、Si含有量が3.0wt%と規定範囲(4.0〜7.0wt%)よりも少ないため、鋳造性が悪く、鋳物内部にポロシティ(気孔)や引け巣等の鋳造欠陥が多く発生した。その結果、引張強度のばらつきが大きくなってしまい(294〜342MPa(中央値は318MPa))、目的の引張強度が得られない場合があった。また、熱疲労寿命はばらつきが極めて大きく、データを得ることができなかった。   On the other hand, the aluminum alloy casting of Comparative Example 1 has a Si content of 3.0 wt%, which is less than the specified range (4.0 to 7.0 wt%), so the castability is poor, and porosity (porosity) or shrinkage is found inside the casting. Many casting defects such as nests occurred. As a result, the variation in the tensile strength became large (294 to 342 MPa (median value was 318 MPa)), and the target tensile strength was sometimes not obtained. Further, the thermal fatigue life varies greatly, and data cannot be obtained.

比較例2のアルミニウム合金鋳物は、引張強度は345〜359MPa(中央値は352MPa)であり、目標値を超えていた。しかし、Si含有量が9.0wt%と規定範囲よりも多いため、熱疲労寿命が780サイクルと、目標値を大きく下回った。   The aluminum alloy casting of Comparative Example 2 had a tensile strength of 345 to 359 MPa (median value was 352 MPa), which exceeded the target value. However, since the Si content was 9.0 wt%, which was larger than the specified range, the thermal fatigue life was 780 cycles, which was significantly below the target value.

比較例3のアルミニウム合金鋳物は、引張強度は320MPaであり、目標値を超えていた。しかし、Fe含有量が0.4wt%と規定範囲(0.3wt%以下)よりも多いため、熱疲労寿命はそれぞれ674サイクルと、目標値を下回った。実施例6と比較例3との比較により、Fe含有量の増加に伴って熱疲労寿命が著しく低下することが確認できた。   The aluminum alloy casting of Comparative Example 3 had a tensile strength of 320 MPa, which exceeded the target value. However, since the Fe content was 0.4 wt%, which was higher than the specified range (0.3 wt% or less), the thermal fatigue life was 674 cycles, which was lower than the target value. Comparison between Example 6 and Comparative Example 3 confirmed that the thermal fatigue life was significantly reduced with an increase in Fe content.

比較例4のアルミニウム合金鋳物は、引張強度は342〜350MPa(中央値は346MPa)であり、目標値を超えていた。しかし、Cu含有量が0.20wt%と規定範囲(0.10wt%以下)よりも多いため、熱疲労寿命が1055サイクルと、目標値を下回った。   The aluminum alloy casting of Comparative Example 4 had a tensile strength of 342 to 350 MPa (median value was 346 MPa), which exceeded the target value. However, since the Cu content is 0.20 wt%, which is larger than the specified range (0.10 wt% or less), the thermal fatigue life is 1055 cycles, which is lower than the target value.

実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物は、AC4C製鋳物と比較して引張強度が約12〜26%向上し、また、AC4D製鋳物と比較して熱疲労寿命が約2.4〜3.6倍になっていた。特に、実施例1〜5の各アルミニウム合金鋳物は、AC4D製鋳物と比較して熱疲労寿命が約3.0〜3.6倍になっていた。   Each of the aluminum alloy castings of Examples 1 to 6 has a tensile strength improved by about 12 to 26% compared to the AC4C casting, and the thermal fatigue life is about 2.4 to 3.6 times that of the AC4D casting. It was. In particular, each aluminum alloy casting of Examples 1 to 5 had a thermal fatigue life of about 3.0 to 3.6 times that of the AC4D casting.

よって、機械的強度が必要なため、AC4Dでしか製造できなかった部品(鋳造製品)を、実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物で製造した場合、部品の寿命を約2.4〜3.6倍に長くすることができる。特に、実施例1〜5の各アルミニウム合金鋳物で製造した場合、部品の寿命を約3.0〜3.6倍に長くすることができる。また、熱疲労強度が必要なため、AC4Cでしか製造できなかった部品を、実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物で製造した場合、同じ強度を得るのであれば部品断面積を約12〜26%減少させることができる。このため、断面積減少の分だけ、部品を薄肉化でき、部品の軽量化を図ることができる。   Therefore, when mechanical parts are required, the parts that could only be manufactured by AC4D (cast products) are manufactured from the aluminum alloy castings of Examples 1 to 6, and the life of the parts is increased by about 2.4 to 3.6 times. can do. In particular, when manufactured with each aluminum alloy casting of Examples 1 to 5, the life of the parts can be increased by about 3.0 to 3.6 times. Moreover, when thermal fatigue strength is required, parts that could only be produced by AC4C were produced from the aluminum alloy castings of Examples 1 to 6, and if the same strength was obtained, the cross-sectional area of the parts was about 12 to 26. % Can be reduced. For this reason, the part can be thinned by the amount corresponding to the reduction in the cross-sectional area, and the weight of the part can be reduced.

その結果、部品の重量を、従来の部品と同程度とした場合、実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物で内燃機関用エンジンを製造することで、エンジンに対して負荷可能な熱的負荷及び機械的負荷を増加させることができる。よって、エンジン出力を向上させることができる。また、部品に対する熱的負荷及び機械的負荷を、従来の部品と同程度とした場合、実施例1〜6の各アルミニウム合金鋳物で内燃機関用エンジンを製造することで、エンジンを軽量化することができる。よって、エンジンの燃費向上を図ることができる。   As a result, when the weight of the component is approximately the same as that of the conventional component, the thermal load that can be applied to the engine by manufacturing the engine for the internal combustion engine with each aluminum alloy casting of Examples 1 to 6 and The mechanical load can be increased. Therefore, engine output can be improved. In addition, when the thermal load and mechanical load on the parts are the same as those of the conventional parts, the weight of the engine can be reduced by manufacturing the engine for the internal combustion engine with each aluminum alloy casting of Examples 1 to 6. Can do. Therefore, the fuel efficiency of the engine can be improved.

本発明の好適一実施の形態に係る鋳造用アルミニウム合金の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the aluminum alloy for casting which concerns on suitable one embodiment of this invention. Mg含有量と引張強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Mg content and tensile strength. Mg含有量と熱疲労寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Mg content and a thermal fatigue life. Cu含有量と熱疲労寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Cu content and a thermal fatigue life. 実施例における各アルミニウム合金鋳物の熱疲労寿命と引張強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thermal fatigue life and tensile strength of each aluminum alloy casting in an Example.

Claims (4)

機械的強度及び熱疲労強度が共に要求される鋳造用アルミニウム合金において、アルミ母材に、
Siを4.0〜7.0wt%、
Mgを0.4〜1.0wt%、
Cuを0.10wt%以下、
Feを0.3wt%以下、
の割合で含ませたことを特徴とする鋳造用アルミニウム合金。
In aluminum alloys for casting where both mechanical strength and thermal fatigue strength are required,
4.0 to 7.0 wt% Si,
0.4 to 1.0 wt% Mg,
Cu is 0.10 wt% or less,
Fe is 0.3 wt% or less,
An aluminum alloy for casting, characterized in that it is contained in a proportion of
上記Si、Mg、Cu、Feの他に、更にSrを0.005〜0.030wt%の割合で含ませた請求項1記載の鋳造用アルミニウム合金。   2. The aluminum alloy for casting according to claim 1, further comprising Sr in a proportion of 0.005 to 0.030 wt% in addition to Si, Mg, Cu, and Fe. 請求項1又は2記載の鋳造用アルミニウム合金の鋳造体で形成したことを特徴とするアルミニウム合金鋳物。   An aluminum alloy casting characterized by being formed from a cast aluminum alloy casting according to claim 1 or 2. 上記鋳造体にT6熱処理を施してなる請求項3記載のアルミニウム合金鋳物。
The aluminum alloy casting according to claim 3, wherein the casting is subjected to T6 heat treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111587512A (en) * 2018-02-14 2020-08-25 欧姆龙株式会社 Wireless communication device, sensor device, and wearable device
US11329366B2 (en) 2018-02-14 2022-05-10 Omron Corporation Wireless communication device, sensor device, and wearable device

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