JP2010202956A

JP2010202956A - アルミニウム合金鋳造物の熱処理方法及びアルミニウム合金鋳造物

Info

Publication number: JP2010202956A
Application number: JP2009052504A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Ota; 俊介太田; Tatsuya Masuda; 達也増田; Michitomo Tabuchi; 満智田渕; Katsuhiro Kudo; 勝弘工藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】変形や内部残留応力の発生を抑制し高強度且つ高延性の機械的特性を有したアルミニウム合金鋳造物を製造する。
【解決手段】アルミニウム合金を鋳造して得られたアルミニウム合金鋳造物に対して所定温度で熱処理する本時効処理を行う前に、この本時効処理の加熱温度よりも低い温度で熱処理する予備時効処理を行う。また、鋳造は、高真空ダイカスト法で形成し、鋳造直後にアルミニウム合金鋳造物を水槽に入れて急冷するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金鋳造物の熱処理方法及びアルミニウム合金鋳造物に関する。

例えば、自動車用足回り部品や車体用部品等を用途として、高強度且つ高延性の機械的特性がアルミニウム合金鋳造物にも求められてきている。この要求に応える方法として、熱処理型アルミニウム合金を使用し鋳造した粗材にＴ６処理（ＪＩＳ規格に定められた熱処理）を行う方法がある。

しかし、Ｔ６処理では、溶体化処理においてワーク自重等による変形、焼き入れ工程にて急激な冷却による変形、内部残留応力の発生等の問題が発生する。変形の問題に対して、熱処理後に変形矯正する必要があり、残留応力の問題に対しては、肉厚を厚くする等の残留応力を許容する部品設計が求められる。

また、Ｔ６処理の変形、内部残留応力の発生を回避するために、アルミニウム合金を使用し、Ｔ５処理（ＪＩＳ規格に定められた熱処理）を採用する方法がある。

特開平１１−２４６９２５号公報

しかし、Ｔ５処理では、強度及び延性がＴ６処理を行ったアルミニウム合金鋳造物に比べて低いものになってしまう。そのため、Ｔ５処理を行ったアルミニウム合金鋳造物は、強度及び延性の要求性能が低い部品にしか適用できない。

そこで、本発明は、変形や内部残留応力の発生を抑制し高強度且つ高延性の機械的特性を有したアルミニウム合金鋳造物を製造することのできる熱処理方法を提供し、また、その方法で得られたアルミニウム合金鋳造物を提供することを目的とする。

本発明のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法では、鋳造後のアルミニウム合金鋳造物に対して所定温度で熱処理する本時効処理を行う前に、この本時効処理の加熱温度よりも低い温度で熱処理する予備時効処理を行う。

本発明のアルミニウム合金鋳造物は、鋳造して得られたアルミニウム合金鋳造物を所定温度で本時効処理する前に、この本時効処理時の加熱温度よりも低い温度でアルミニウム合金合金鋳造物を予備時効処理して得られてなることを特徴とする。

本発明のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法によれば、本時効処理を行う前に、この本時効処理の加熱温度よりも低い温度で予備時効処理を行えば、この２階時効処理によって、通常のＴ５処理に対して強度が向上し、Ｔ６処理で発生する変形や残留応力の問題も回避することができる。したがって、本発明方法によれば、変形や内部残留応力の発生を抑制でき高強度且つ高延性の機械的特性を有したアルミニウム合金鋳造物を製造することができる。

本発明のアルミニウム合金鋳造物によれば、本時効処理前に、本時効処理時の加熱温度よりも低い温度でアルミニウム合金鋳造物を予備時効処理して得られた鋳造物となるため、単にＴ５処理された鋳造物に比べて強度及び延性が向上する。

図１はアルミニウム合金鋳造物を鋳造した後に予備時効処理を行いその後本時効処理を行う処理例を示す図である。図２はアルミニウム合金の鋳造直後に水没焼き入れ処理を行い、その後、予備時効処理と本時効処理を行う処理例を示す図である。図３は実験で使用したテストピースの斜視図である。図４は実験結果１を示す図である。図５は実験結果２を示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「実施形態」
本発明に係るアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法は、アルミニウム合金を鋳造した後、その鋳造後のアルミニウム合金鋳造物に対して所定温度で熱処理する本時効処理を行う前に、この本時効処理の加熱温度よりも低い温度で熱処理する予備時効処理を行う。つまり、本実施形態では、時効処理を２段階として処理することでアルミニウム合金鋳造物を製造する。

図１はアルミニウム合金鋳造物を鋳造した後に予備時効処理を行いその後本時効処理を行う処理例を示す図である。先ず、アルミニウム合金を所定の金型に注入してアルミニウム合金鋳造物を鋳造する。鋳造されたアルミニウム合金鋳造物は、重量％でＳｉ：９．５〜１１．５％、Ｍｇ：０．３〜０．５％、Ｃｕ：０．１％以下、Ｆｅ：０．１５％以下を含み残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものとする。

次に、前記組成のアルミニウム合金鋳造物に対して予備時効処理を行う。予備時効処理は、本時効処理時の加熱温度よりも低い温度し、例えばその加熱温度を８０〜１２０℃とする。また、この予備時効処理時の処理時間は、０．５〜１．５時間とする。

前記予備時効処理が終了したら本時効処理を行う。本時効処理では、予備時効処理時の加熱温度よりも高い温度とし、例えばその加熱温度を１５０〜２５０℃とする。本時効処理の処理時間は、例えば２．５時間とする。

このように、鋳造後のアルミニウム合金鋳造物に対して２段階時効処理を行えば（予備時効処理後に本時効処理を行えば）、通常のＴ５処理に対して強度が向上し、Ｔ６処理で発生する変形や残留応力の問題を回避することができる。つまり、従来のＴ５処理では得ることのできなかった強度を、本発明方法で得ることが可能となる。

本実施形態のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法では、更にアルミニウム合金の鋳造直後に、アルミニウム合金鋳造物を水槽に入れて急冷する水没焼き入れ処理を行うようにしてもよい。

図２はアルミニウム合金の鋳造直後に水没焼き入れ処理を行い、その後、予備時効処理と本時効処理を行う処理例を示す図である。予備時効処理と本時効処理の加熱温度及び加熱時間は、先の実施形態と同様である。

アルミニウム合金を鋳造した直後に、アルミニウム合金鋳造物を水槽に浸漬させて急冷すると、アルミニウム組織の過飽和固溶体が多くなり、２段階時効による析出（アルミニウム中に固溶していた成分、例えばＭｇやＳｉ等が結晶となって現れる）が多くなるので、より高い強度が得られる。

また、本実施形態のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法では、アルミニウム合金鋳造物を製造するに際して、アルミニウム合金を高真空ダイカスト法にて製造するようにしてもよい。つまり、アルミニウム合金を高真空ダイカスト法にて製造した後、その鋳造されたアルミニウム合金鋳造物を水没焼き入れ処理し、予備時効処理と本時効処理を行う。

高真空ダイカスト法とは、通常の真空ダイカスト時における真空度を１．０〜０．４気圧とした場合に比べて０．０５気圧以下と高真空度に設定してダイカストする方法をいう。通常の真空ダイカスト法に比べて、高真空ダイカスト法でアルミニウム合金を鋳造すれば、強度及び延性を更に一層高めることができる。

以上、本発明方法により製造されるアルミニウム合金鋳造物は、Ｔ６処理で発生する変形や内部残留応力を抑制することができ、Ｔ５処理の課題である強度及び延性も大幅に高められるものとなる。したがって、本発明方法により製造されたアルミニウム合金鋳造物を、高強度且つ高延性の機械的特性が求められる部品として使用することが可能となる。

次に、本発明方法を適応した具体的な実施例について説明する。ここでは、テストピースとして、外径寸法を２００ｍｍ（幅Ｗ）×１４０ｍｍ（長さＬ）×４５ｍｍ（高さＨ）とし、板厚を部位により２〜１０ｍｍとした、一面を開放させた箱型のアルミニウム合金鋳造物を使用した。図３に、このテストピース１を示す。アルミニウム合金鋳造物の組成は、前記した実施形態と同様とする。

鋳造には、高真空ダイカスト鋳造機を使用し、鋳造後直ちに水槽にテストピース１を入れて水没焼き入れ処理を行った。その後、アルミニウム合金鋳造物に対して一般的なＴ５処理と、本発明方法による予備時効処理と本時効処理の２段階時効処理を行い、その特性の差を比較した。この実施例の熱処理条件を表１に示す。なお、予備時効処理と本時効処理は、同一の炉を使用し連続処理した。実験結果１、２を図４及び図５にそれぞれ示す。

この実験結果から判るように、予備時効処理を８０〜１２０℃で１．５時間行った後、本時効処理をＴ５処理と同等の１９０℃で２．５時間行った場合は、全てのテストピースで予備時効を行わなかったテストピース（本時効処理を１９０℃で２．５時間処理しただけ）に対して、硬さ及び耐力の向上が見られた。

また、予備時効処理を１００℃で１．０〜１．５時間行った後、本時効処理を２００℃で１．０時間行った場合も、予備時効処理無しでＴ５処理を２００℃で１．０時間行ったテストピースに対して硬さ及び耐力の向上が見られた。

本発明は、アルミニウム合金鋳造物を熱処理して硬さと延性を向上させる技術に利用することができる。

１…テストピース（アルミニウム合金鋳造物）

Claims

アルミニウム合金を鋳造して得られたアルミニウム合金鋳造物に少なくとも時効処理を行うアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法において、
前記鋳造後のアルミニウム合金鋳造物に対して所定温度で熱処理する本時効処理を行う前に、この本時効処理の加熱温度よりも低い温度で熱処理する予備時効処理を行う
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法。
請求項１に記載のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法であって、
前記アルミニウム合金鋳造物は、重量％でＳｉ：９．５〜１１．５％、Ｍｇ：０．３〜０．５％、Ｃｕ：０．１％以下、Ｆｅ：０．１５％以下を含み残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法。
請求項２に記載のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法であって、
前記予備時効処理の加熱温度を８０〜１２０℃、前記本時効処理の加熱温度を１５０〜２５０℃とし、予備時効処理時間を０．５〜１．５時間とした
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法。
請求項１から請求項３のうち少なくとも何れか１項に記載のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法であって、
前記アルミニウム合金の鋳造直後に、アルミニウム合金鋳造物を水槽に入れて急冷する水没焼き入れ処理を行う
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法。
請求項４に記載のアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法であって、
前記アルミニウム合金を高真空ダイカスト法で形成する
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物の熱処理方法。
アルミニウム合金を鋳造して得られたアルミニウム合金鋳造物を所定温度で本時効処理する前に、この本時効処理時の加熱温度よりも低い温度でアルミニウム合金合金鋳造物を予備時効処理して得られた
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物。
請求項６に記載のアルミニウム合金鋳造物であって、
前記アルミニウム合金を高真空ダイカスト法で鋳造した直後に、鋳造されたアルミニウム合金鋳造物を水槽に入れて急冷してなる
ことを特徴とするアルミニウム合金鋳造物。