JP2012077320A - Magnesium alloy sheet material for bending and method for producing the same, and magnesium alloy pipe and method for producing the same - Google Patents

Magnesium alloy sheet material for bending and method for producing the same, and magnesium alloy pipe and method for producing the same Download PDF

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Sukenori Nakaura
祐典 中浦
Masahiro Tsuchiya
昌弘 土屋
Jo Sugimoto
丈 杉本
Masayuki Nakamoto
将之 中本
Akira Watabe
晶 渡部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a magnesium alloy sheet material for bending and a method for producing the magnesium alloy sheet material; and a magnesium alloy pipe and a method for producing the magnesium alloy pipe.SOLUTION: A magnesium alloy molten metal, which has a composition containing, by mass%, 2 to 11% Al, 0.2 to 0.5% Mn, 0.008 to 0.2% Si, and if necessary, 0.2 to 2% of one or more selected from Zn and Ca, with the balance of Mg and unavoidable impurities, is subjected to continuous casting and rolling at a cooling rate of 300 K/sec by means of a twin-roll process to be formed in a plate-shape, further is subjected to rolling to be reduced in thickness and then is subjected to cold working. Thus, a magnesium alloy pipe or the like, high in strength and excellent in damping, can be obtained by good workability.

Description

この発明は、曲げ加工用マグネシウム合金板材およびその製造方法ならびにマグネシウム合金パイプおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a magnesium alloy sheet for bending and a manufacturing method thereof, and a magnesium alloy pipe and a manufacturing method thereof.

マグネシウム合金は実用合金中で最も軽く、リサイクルも可能なことから、地球環境負荷低減に向け、様々な製品にその用途の拡大が期待される。このマグネシウム合金からなる製品の多くはダイカストやチクソモールディングといった鋳造法により製造されている。その場合、射出成形を用いた鋳造では一度の射出成形で複雑な形状の部品を得ることができるが、鋳物であるため高強度化に難点がある。一方で、展伸材を使用した場合には、ミクロ組織の微細化と加工硬化の影響で鋳物よりも高い強度を得ることが可能である。
ところで、マグネシウム合金を用いた構造部材には、その比強度の高さから、様々な用途への展開が期待できる。例えば、自動車フレーム用などの丸パイプや金属バットおよび金属バット補強用の丸パイプなどが挙げられる。生産性などを考慮すると、それら丸パイプを製造するには、押出加工で作製した押出材や引き抜き加工で作成した引き抜き材が適している。マグネシウム合金を用いて押出加工や引き抜き加工によってパイプ製品を製造する技術も提案されている(例えば特許文献1参照)。
Magnesium alloys are the lightest among practical alloys and can be recycled. Therefore, the use of magnesium alloys is expected to be expanded to various products in order to reduce the environmental impact. Many products made of this magnesium alloy are manufactured by a casting method such as die casting or thixo molding. In that case, in the casting using the injection molding, it is possible to obtain a component having a complicated shape by one injection molding. However, since it is a casting, there is a difficulty in increasing the strength. On the other hand, when a wrought material is used, it is possible to obtain a strength higher than that of a casting due to the influence of refinement of the microstructure and work hardening.
By the way, the structural member using a magnesium alloy can be expected to be developed for various uses because of its high specific strength. For example, a round pipe for an automobile frame, a metal bat, a round pipe for reinforcing a metal bat, and the like can be given. In consideration of productivity and the like, an extruded material produced by extrusion or a drawn material produced by drawing is suitable for producing these round pipes. A technique for manufacturing a pipe product using a magnesium alloy by extrusion or drawing has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−268553号公報JP 2007-268553 A

しかし、マグネシウム合金中のアルミニウム含有量が増すほど加工性が低下するため、例えば押出に際し所要の押出圧を大きくしなければならないので、通常の押出装置では、極端な低押出比にしない限り、量産レベルで大型ビレットを押出すことが非常に困難である。引き抜きにおいても同様である。このため、現状の設備では、押出や引き抜きによって高強度のマグネシウム合金丸パイプなどを得ることは難しい。
また、構造部材としての要求特性として、強度のほかに制振性も挙げられるが、従来のマグネシウム構造部材では十分な制振性が得られていない。
However, since the workability decreases as the aluminum content in the magnesium alloy increases, the required extrusion pressure must be increased, for example, during extrusion. Extruding large billets at the level is very difficult. The same applies to the drawing. For this reason, it is difficult to obtain a high-strength magnesium alloy round pipe or the like by extrusion or drawing with current equipment.
Further, as a required characteristic as a structural member, in addition to strength, vibration damping is also mentioned, but sufficient vibration damping is not obtained with a conventional magnesium structural member.

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、強度に優れた曲げ加工用マグネシウム合金板材およびその製造方法ならびにマグネシウム合金パイプおよびその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a magnesium alloy plate material for bending with excellent strength, a manufacturing method thereof, a magnesium alloy pipe, and a manufacturing method thereof.

すなわち、本発明のうち、第1の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材は、質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、残部がMgおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする。   That is, among the present invention, the magnesium alloy sheet for bending according to the first present invention is in mass%, Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0 .2%, with the balance being composed of Mg and inevitable impurities.

第2の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材は、質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、さらに、ZnおよびCaから選択される一種または二種を、各0.2〜2%含有し、残部がMgおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする。   The magnesium alloy sheet material for bending according to the second aspect of the present invention includes, by mass%, Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0.2%, Further, it is characterized in that it contains 0.2 to 2% of one or two selected from Zn and Ca, and the balance is composed of Mg and inevitable impurities.

第3の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材は、前記第1または第2の本発明において、組織中に含まれるAl―Mn化合物の最大サイズが2.5μm未満であることを特徴とする。   The magnesium alloy sheet for bending according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, the maximum size of the Al—Mn compound contained in the structure is less than 2.5 μm.

第4の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材の製造方法は、前記第1〜第3の本発明のいずれかに記載の組成を有するマグネシウム合金溶湯を冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延して板状にすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a magnesium alloy sheet for bending, comprising casting and rolling a molten magnesium alloy having the composition according to any one of the first to third aspects at a cooling rate of 300 K / second or more. It is characterized by a plate shape.

第5の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金パイプの製造方法は、前記第1〜第3の本発明のいずれかに記載の組成を有するマグネシウム合金溶湯を冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延して板状にし、さらに温間圧延により薄肉化した後、冷間加工によってパイプ状に加工することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a magnesium alloy pipe for bending by casting and rolling a molten magnesium alloy having the composition according to any one of the first to third aspects of the invention at a cooling rate of 300 K / second or more. It is characterized in that it is made into a plate shape and further thinned by warm rolling and then processed into a pipe shape by cold working.

第6の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金パイプの製造方法は、前記第5の本発明において、前記冷間加工がロールベンダーによる冷間での3点曲げ加工、または、冷間プレスであることを特徴とする。   The manufacturing method of the magnesium alloy pipe for bending according to the sixth aspect of the present invention is the method according to the fifth aspect, wherein the cold working is a cold three-point bending by a roll bender or a cold press. It is characterized by.

第7の本発明の曲げ加工用マグネシウム合金パイプの製造方法は、前記第5または第6の本発明において、パイプ状に加工後、軸方向接合部を溶接し、パイプ形状とすることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnesium alloy pipe for bending according to the fifth or sixth aspect of the present invention, wherein after processing into a pipe shape, the axial joint is welded to form a pipe shape. To do.

第8の本発明のマグネシウム合金パイプは、前記第1〜第3のいずれかの本発明に記載のマグネシウム合金板材を使用したことを特徴とする。   The magnesium alloy pipe according to the eighth aspect of the present invention is characterized by using the magnesium alloy sheet according to any one of the first to third aspects of the present invention.

以下に本発明で規定する組成、製造方法等について説明する。なお、以下に示す成分量は質量%で示される。   The composition, production method and the like specified in the present invention will be described below. In addition, the component amount shown below is shown by the mass%.

Al:2〜11%
Alは、鋳造性、強度等の機械的性質および耐食性の向上を目的として添加される。ただし、Al含有量が2%未満では、十分な鋳造性、強度および耐食性が得られない。一方、Alの含有量が11%を超えると、強度増加は飽和する。また、Al含有量が6%を超えると圧延工程における加工性が徐々に低下し、11%を超えると圧延が困難になる。これらの理由によりAlの含有量範囲を上記に定める。なお、強度増加の目的では、下限を3%とするのが望ましく、加工性の点から上限を9%とするのが望ましい。
Al: 2 to 11%
Al is added for the purpose of improving mechanical properties such as castability and strength, and corrosion resistance. However, if the Al content is less than 2%, sufficient castability, strength and corrosion resistance cannot be obtained. On the other hand, when the Al content exceeds 11%, the strength increase is saturated. On the other hand, if the Al content exceeds 6%, the workability in the rolling process gradually decreases, and if it exceeds 11%, rolling becomes difficult. For these reasons, the content range of Al is defined above. For the purpose of increasing strength, the lower limit is desirably 3%, and the upper limit is desirably 9% from the viewpoint of workability.

Mn:0.2〜0.5%
Mnは耐食性を低下させる元素の影響を緩和する効果を有するものであるので、積極的に添加する。すなわち、Mnを添加することによって、耐食性を低下させる不純物元素であるFeの影響を緩和することができる。0.2%以上の含有により、この効果を効果的に得ることができる。ただし、0.5%を超えて含有すると製造時に粗大な金属間化合物が生成し、圧延性が悪化するので、Mnの含有量を0.2〜0.5%に定める。
Mn: 0.2 to 0.5%
Since Mn has an effect of mitigating the influence of elements that lower the corrosion resistance, it is positively added. That is, by adding Mn, the influence of Fe, which is an impurity element that lowers the corrosion resistance, can be mitigated. By containing 0.2% or more, this effect can be effectively obtained. However, if the content exceeds 0.5%, a coarse intermetallic compound is produced during production and the rollability deteriorates, so the Mn content is set to 0.2 to 0.5%.

Si:0.008〜0.2%
Siは、結晶粒微細化の効果を有するもので微量添加される。すなわち、SiはマグネシウムとMgSi化合物を形成し、粒界上に晶出し、機械的性質の向上に寄与する。0.008%以上の含有により、この効果を得ることができ、0.2%を越えて含有すると製造時に脆化するため、Siの含有量を0.008〜0.2%に定める。0.008%未満ではその効果が消失する。
Si: 0.008 to 0.2%
Si has a crystal grain refinement effect and is added in a small amount. That is, Si forms magnesium and a Mg 2 Si compound, crystallizes on the grain boundary, and contributes to improvement of mechanical properties. This effect can be obtained when the content is 0.008% or more. If the content exceeds 0.2%, the material becomes brittle during production. Therefore, the Si content is set to 0.008 to 0.2%. If it is less than 0.008%, the effect disappears.

Zn、Caの一種または二種:各0.2〜2%
Znは、Alと同様に、鋳造性と強度等の機械的性質の向上に寄与するので、所望により含有させる。Caは、Alとの親和性が高く、化合物を形成して耐力の向上に効果があると共に難燃性にも寄与する。それらの効果は、0.2%未満では不十分である。また、2%を超えると化合物の密度が増加し著しく伸びが低下する。この為、加工性は劣化する。各元素は0.2〜2%の含有により、この効果を得ることができる。
One or two of Zn and Ca: 0.2 to 2% each
Zn, like Al, contributes to improvement of mechanical properties such as castability and strength, and is thus contained as desired. Ca has a high affinity with Al, forms a compound, is effective in improving the yield strength, and contributes to flame retardancy. Those effects are insufficient at less than 0.2%. On the other hand, if it exceeds 2%, the density of the compound increases and the elongation decreases remarkably. For this reason, workability deteriorates. This effect can be obtained by containing 0.2 to 2% of each element.

本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材は、上記成分以外に不可避不純物を含んでいる。不可避不純物の種別は特に限定されるものではなく、Fe、Cu、Ni、Clを含む場合があるが、これら成分は、マグネシウムと局部電池を形成し、臨界濃度を超えると素地を著しく溶解させ、耐食性を悪化させる。したがって、これら成分を不可避不純物として含む場合、Feは40ppm未満、Cu、Ni、Clはそれぞれ20ppm未満に抑えることが望ましい。   The magnesium alloy sheet for bending according to the present invention contains inevitable impurities in addition to the above components. The type of inevitable impurities is not particularly limited and may include Fe, Cu, Ni, Cl, but these components form a local battery with magnesium, and when the critical concentration is exceeded, the substrate is significantly dissolved, Deteriorates corrosion resistance. Therefore, when these components are included as inevitable impurities, it is desirable to suppress Fe to less than 40 ppm and Cu, Ni, and Cl to each less than 20 ppm.

Al−Mn化合物:最大サイズ2.5μm未満
ミクロ組織中に円相当径で2.5μm以上のAl−Mn化合物が形成されていると、冷間加工時に破断の起点となり、冷間加工における材料の曲げ性を低下させてしまう。
従来のAZ、AM系のマグネシウム合金のスラブを圧延した材料などでは、そのミクロ組織中にサイズが15μmを超える粗大なAl−Mn系の金属間化合物が点在しており、それらが、冷間加工時に破断の起点となり、その成形が困難になる。本発明では、Al−Mn化合物の円相当径での最大サイズを2.5μm未満に規制することで、難加工材とされるマグネシウム合金圧延板の冷間における加工を容易にしている。なお、Al−Mn化合物のサイズは、光学顕微鏡でのミクロ組織観察により評価することができる。
Al-Mn compound: Maximum size less than 2.5 μm If an Al—Mn compound with an equivalent circle diameter of 2.5 μm or more is formed in the microstructure, it becomes the starting point of breakage during cold working, and the material in the cold working The bendability is lowered.
In a conventional material obtained by rolling a slab of AZ or AM-based magnesium alloy, coarse Al-Mn based intermetallic compounds having a size exceeding 15 μm are scattered in the microstructure. It becomes a starting point of breakage during processing, and its forming becomes difficult. In the present invention, the maximum size in the equivalent circle diameter of the Al—Mn compound is regulated to be less than 2.5 μm, thereby facilitating cold working of the magnesium alloy rolled plate that is difficult to process. Note that the size of the Al—Mn compound can be evaluated by observing the microstructure with an optical microscope.

冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延
マグネシウム合金溶湯を極めて速く冷却することにより、粗大なAl−Mn化合物が晶出するのを抑制することができる。例えば、双ロール法は冷却速度が極めて速い鋳造圧延方法である。冷却速度が300K/秒未満の場合、2.5μm以上のAl―Mn化合物がミクロ組織中に晶出するようになり、冷間加工における材料の加工性を低下させてしまう。なお、冷却速度は連続鋳造圧延で作製した板材の板厚方向表層断面部の二次デンドライトアーム間隔(DAS)から算出することができる。二次デンドライトアーム間隔DAS(μm)と推定冷却速度V(K/秒)との関係は次式(1)で表される。
DAS=35.5×V−0.31 ・・・(1)
D.Dube:Int.J.CastMetalsRes.11(1998)139−144参照
By cooling the cast and rolled magnesium alloy melt very rapidly at a cooling rate of 300 K / second or more, crystallization of a coarse Al—Mn compound can be suppressed. For example, the twin roll method is a casting and rolling method with a very fast cooling rate. When the cooling rate is less than 300 K / sec, an Al—Mn compound of 2.5 μm or more comes to crystallize in the microstructure, and the workability of the material in cold working is lowered. The cooling rate can be calculated from the secondary dendrite arm interval (DAS) of the cross-sectional portion in the thickness direction of the plate material produced by continuous casting and rolling. The relationship between the secondary dendrite arm interval DAS (μm) and the estimated cooling rate V (K / second) is expressed by the following equation (1).
DAS = 35.5 × V− 0.31 (1)
See D. Dube: Int. J. CastMetals Res. 11 (1998) 139-144.

冷間加工
冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延した材料を冷間加工することによって、加工硬化による強度向上が図れるだけでなく、合金中に多くの変形双晶を発生させることが可能となり制振性が向上する。発生した双晶の界面は、材料に与えられた振動を吸収し、熱に変換する役割を果たすため、制振性が向上する。
温間以上で加工行った場合には、結晶構造が均質化されてしまい十分な強度を得ることができない。また、結晶構造が均質化されるので変形双晶の発生も抑えられ、十分な制振性を得ることができない。
Cold working By cold working a material that has been cast and rolled at a cooling rate of 300 K / sec or more, not only can the strength be improved by work hardening, but it is also possible to generate many deformation twins in the alloy and to control vibration. Improves. The generated twin interface absorbs vibration applied to the material and converts it into heat, so that the vibration damping property is improved.
When the processing is performed at a temperature higher than that of the warm, the crystal structure is homogenized and sufficient strength cannot be obtained. Further, since the crystal structure is homogenized, the generation of deformation twins can be suppressed and sufficient vibration damping cannot be obtained.

冷間加工としては、ロールベンダーを用いた3点曲げ、または、予め、所定のRになるように作製した金型を用いてのプレス成形法が挙げられる。材料の加熱なしで、冷間で加工することによって、加工硬化による強度アップが図れるだけでなく、そのミクロ組織中に、多くの変形双晶を発生させることが可能となる。
マグネシウム合金はh.c.p構造により、室温域においては主に底面(0001)すべりしか変形に寄与せず、それを補うために、他のアルミニウムなどに比べ、容易に双晶が形成される。変形双晶がミクロ組織中に形成された場合、その双晶界面が、材料の振動を吸収し、熱に変換する役割を果たすため、材料の制振性が向上するものと考えられる。
Examples of cold working include three-point bending using a roll bender, or a press molding method using a die that has been prepared to have a predetermined R in advance. By cold working without heating the material, not only can the strength be increased by work hardening, but many deformation twins can be generated in the microstructure.
Magnesium alloy has an hcp structure, and only the bottom surface (0001) slip contributes to deformation in the room temperature region. In order to compensate for this, twins are easily formed compared to other aluminum. When a deformation twin is formed in the microstructure, the twin interface plays a role of absorbing vibration of the material and converting it into heat, so that it is considered that the damping property of the material is improved.

以上説明したように、本発明の曲げ加工用マグネシウム合金板材は、質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、さらに所望によりZnおよびCaの一種または二種を各0.2〜2%含有し、残部がその他の添加元素、Mgおよび不可避不純物からなる組成を有するので、Al−Mn化合物が起因となる冷間加工時の破断を抑制することができ、加工性に優れるとともに、加工後強度に優れる。また、該マグネシウム合金板材を冷間加工することで、マグネシウム合金中に変形双晶を発生させることができ、形成したマグネシウム合金構造部材は強度に優れるとともに、制振性にも優れたものとなる。   As described above, the magnesium alloy plate material for bending according to the present invention has a mass% of Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0.2%. In addition, if desired, it contains one or two of Zn and Ca in an amount of 0.2 to 2%, and the balance is composed of other additive elements, Mg and unavoidable impurities. The fracture | rupture at the time of the cold work which becomes can be suppressed, and while being excellent in workability, it is excellent in the strength after a process. Further, by cold working the magnesium alloy sheet, deformation twins can be generated in the magnesium alloy, and the formed magnesium alloy structural member has excellent strength and vibration damping properties. .

本発明の実施例における組織を観察した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which observed the structure | tissue in the Example of this invention. 同じく、制振性の評価結果を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the evaluation result of damping property.

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、さらに所望によりZn、Caから選択される1種類以上を0.2〜2%含有し、残部がMgおよび不可避不純物からなるマグネシウム合金を用意し、該マグネシウム合金を溶解し、好適には双ロール法を用いた冷却速度300K/秒以上の連続鋳造圧延によりマグネシウム合金板を製造する。双ロール法は冷却速度が極めて速い鋳造圧延方法であるのでAl−Mn化合物の成長を抑制することができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
In mass%, Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0.2%, and further, if desired, one or more selected from Zn and Ca Prepare a magnesium alloy containing 0.2 to 2%, the balance being Mg and inevitable impurities, melting the magnesium alloy, preferably by continuous casting and rolling at a cooling rate of 300 K / sec or more using a twin roll method Manufacture magnesium alloy sheets. Since the twin roll method is a casting and rolling method with a very fast cooling rate, growth of the Al—Mn compound can be suppressed.

次に、上記で作製したマグネシウム合金鋳造板を圧延し、製品板厚の圧延板材にする。製品板厚としては、2.0mm以下まで薄肉化する場合、2.0mm厚までは熱間圧延を行い、それ以上の薄肉化は、温間圧延で行うのが望ましい。
前記圧延工程の前または後、若しくは圧延工程の中途で、均質化熱処理を行うことができる。均質化熱処理は、例えば380〜400℃で2〜16時間加熱することにより行なうことができる。該均質化熱処理により、急冷凝固されたマグネシウム合金板材における溶質元素のデンドライト・セル境界および板厚中心部での高濃度の偏析を解消することができる。
Next, the magnesium alloy cast plate produced above is rolled into a rolled plate material having a product plate thickness. As a product plate thickness, when thinning to 2.0 mm or less, it is desirable to perform hot rolling up to 2.0 mm thickness, and to perform further thinning by warm rolling.
Homogenization heat treatment can be performed before or after the rolling process or in the middle of the rolling process. Homogenization heat processing can be performed by heating at 380-400 degreeC for 2 to 16 hours, for example. By this homogenization heat treatment, segregation at a high concentration at the dendrite cell boundary and the center of the plate thickness of the solute element in the rapidly solidified magnesium alloy plate can be eliminated.

圧延工程は、熱間圧延または、熱間圧延と温間圧延とを組み合わせた工程により行うことができる。熱間圧延は、例えば材料温度を280〜350℃に加熱し、ロール温度を150〜250℃に加熱することで行うことができる。温間圧延は、例えば材料温度を180〜260℃に加熱し、ロール温度を100℃未満に加熱することで行うことができる。
上記圧延工程では、中間熱処理を介在させることができる。該中間熱処理は、熱間圧延工程と温間圧延工程の間で行ったり、温間圧延の途中に行ったりすることができる。中間熱処理は、例えば200〜350℃で、0.5〜2時間の加熱により行うことができる。なお、熱間圧延前に上記均質化熱処理を行った場合、熱間圧延後、あらためて上記中間熱処理を行うのが望ましい。熱間圧延後に上記均質化熱処理を行う場合、上記中間熱処理を行わなくてもよい。
The rolling process can be performed by hot rolling or a process in which hot rolling and warm rolling are combined. Hot rolling can be performed, for example, by heating the material temperature to 280 to 350 ° C. and heating the roll temperature to 150 to 250 ° C. Warm rolling can be performed, for example, by heating the material temperature to 180 to 260 ° C. and heating the roll temperature to less than 100 ° C.
In the rolling step, an intermediate heat treatment can be interposed. The intermediate heat treatment can be performed between the hot rolling process and the warm rolling process, or can be performed during the warm rolling process. The intermediate heat treatment can be performed, for example, by heating at 200 to 350 ° C. for 0.5 to 2 hours. In addition, when the said homogenization heat processing is performed before hot rolling, it is desirable to perform the said intermediate heat processing again after hot rolling. When the homogenization heat treatment is performed after hot rolling, the intermediate heat treatment may not be performed.

上記の製品板厚にまで薄肉化された板材に、冷間加工を行ない、パイプ状など所望の形状に加工する。加工方法としては、ロールベンダーを用いた3点曲げ、または、予め所定の曲げRになるように作製した金型を用いてのプレス成形が挙げられる。
パイプを形成する場合には、冷間加工でパイプ状に加工した後に接合部をTIG溶接などによって接合しパイプ形状とすることができる。
The plate material thinned to the above product plate thickness is subjected to cold processing to be processed into a desired shape such as a pipe shape. Examples of the processing method include three-point bending using a roll bender, or press molding using a die that is prepared in advance so as to have a predetermined bending R.
In the case of forming a pipe, it is possible to obtain a pipe shape by joining the joint portion by TIG welding or the like after processing into a pipe shape by cold working.

以下に、本発明の実施例を説明する。
表1に示す組成(残部Mgおよびその他不可避不純物)のマグネシウム合金を溶解して、表1に示す冷却速度にて双ロール法による連続鋳造圧延をして、厚さ6.0mmの鋳造圧延板を得た。この圧延板を熱間圧延して、厚さ2.0mmの板材とした。熱間圧延の条件は、ロール表面温度が175℃、材料加熱温度が300℃であった。熱間圧延後、該板材を400℃で2時間加熱して均質化熱処理を行い、曲げ加工用マグネシウム合金板材とした。この曲げ加工用マグネシウム合金板材の表面を光学顕微鏡でミクロ組織観察して、Al−Mn化合物の最大サイズを測定した。
その後、上記曲げ加工用マグネシウム合金板材を、圧延方向(RD方向)が短辺方向となるように162.3×300mmの大きさに切断した。切断後の板材を、ロールベンダーを用いて3点曲げ加工し、圧延方向が円周方向となる丸パイプ形状とした。次いで軸方向接合部をAZ31溶加材を用いてTIG溶接し、外径53.7mm、長さ300mm、板厚2.0mmの丸パイプとした。
Examples of the present invention will be described below.
A magnesium alloy having the composition shown in Table 1 (remainder Mg and other inevitable impurities) is dissolved, and continuous casting and rolling is performed by a twin roll method at a cooling rate shown in Table 1 to obtain a cast and rolled plate having a thickness of 6.0 mm. Obtained. This rolled plate was hot-rolled to obtain a plate material having a thickness of 2.0 mm. The conditions for hot rolling were a roll surface temperature of 175 ° C. and a material heating temperature of 300 ° C. After the hot rolling, the plate material was heated at 400 ° C. for 2 hours and subjected to homogenization heat treatment to obtain a magnesium alloy plate material for bending. The surface of this magnesium alloy sheet for bending was observed with a microstructure using an optical microscope, and the maximum size of the Al—Mn compound was measured.
Thereafter, the magnesium alloy sheet for bending was cut into a size of 162.3 × 300 mm so that the rolling direction (RD direction) was the short side direction. The plate material after cutting was subjected to three-point bending using a roll bender to form a round pipe shape in which the rolling direction was the circumferential direction. Next, the axial joint was TIG welded using an AZ31 filler material to obtain a round pipe having an outer diameter of 53.7 mm, a length of 300 mm, and a plate thickness of 2.0 mm.

前記丸パイプから切り出した試料と曲げ加工前の圧延板の試料を供試材として用意した。各供試材について、引張試験によって、引張強さ(TS)、耐力(YS)、および伸びを測定した。引張試験は、RD方向に対し、0°方向および90°方向で行った。
また、JISのR1642−2に準じた自由共振法により内部摩擦係数を測定した。測定装置は常温弾性率測定装置(日本テクノプラス株式会社製JG−RT)を用い、常温の大気中で実施した。制振性は内部摩擦係数で評価し、捻り振動で測定された共振周波数(f)とその半値幅(f−f)より、(2)式から内部摩擦係数を求めた。
−1=(1/√3)×((f−f)/f) ・・・(2)
ただし、式中、fは共振周波数、f、fは共振周波数で示される検出出力値(ピーク値となる)の半分の検出出力値を示す周波数である(f<f<f)。
これらの測定結果を表2に示す。
A sample cut out from the round pipe and a rolled plate sample before bending were prepared as test materials. About each test material, tensile strength (TS), yield strength (YS), and elongation were measured by the tensile test. The tensile test was performed in 0 ° direction and 90 ° direction with respect to the RD direction.
Further, the internal friction coefficient was measured by a free resonance method according to JIS R1642-2. The measurement device was a room temperature elastic modulus measurement device (JG-RT manufactured by Nippon Techno Plus Co., Ltd.), and was carried out in a room temperature atmosphere. The damping property was evaluated by an internal friction coefficient, and the internal friction coefficient was obtained from the equation (2) from the resonance frequency (f 0 ) measured by torsional vibration and its half width (f 1 -f 2 ).
Q −1 = (1 / √3) × ((f 1 −f 2 ) / f 0 ) (2)
In the equation, f 0 is a resonance frequency, and f 1 and f 2 are frequencies indicating a detection output value that is half the detection output value (a peak value) indicated by the resonance frequency (f 2 <f 0 <f 1 ).
These measurement results are shown in Table 2.

曲げ加工前の段階では、均質化処理の影響で材料の強度は低く、また、集合組織の影響で異方性も強い。曲げ加工後のものについてRD方向に対し90°方向で比較すると、加工前に比べて引張強さが約60MPa、耐力が約50MPaと増加し、一方で伸びが半分程度にまで減少した。この特性の違いは、ロールベンダーを用いて8回ほどのパスで丸パイプに加工しており、その際の加工硬化の影響と考えられる。
これに対し、従来材である押出材では、その製造方法より一回の加工で最終形状が得られるため、加工硬化による強度の向上が望めない。
At the stage before bending, the strength of the material is low due to the influence of the homogenization treatment, and the anisotropy is also strong due to the influence of the texture. When compared with the RD direction at 90 ° with respect to the one after bending, the tensile strength increased to about 60 MPa and the proof stress to about 50 MPa, while the elongation decreased to about half. This difference in characteristics is considered to be due to the effect of work hardening at the time of processing into a round pipe in about 8 passes using a roll bender.
On the other hand, in the case of an extruded material that is a conventional material, the final shape can be obtained by a single processing by the manufacturing method, and therefore it is not possible to expect an improvement in strength by work hardening.

次に、前記丸パイプから切り出した供試材No.1を、顕微鏡写真(図1)により観察した。観察した結果、曲げ加工により作製された前記丸パイプでは、粒内に縞状の模様が観察され、変形双晶が顕著であることが分かる。
さらに、上記供試材No.1について、曲げ加工前後での内部摩擦係数を図2に示す。曲げ加工後の供試材では、曲げ加工前の供試材と比較して内部摩擦係数が約4倍に向上し、制振性の顕著な向上が認められた。
Next, the test material No. cut out from the round pipe was used. 1 was observed by a micrograph (FIG. 1). As a result of the observation, in the round pipe manufactured by bending, a striped pattern is observed in the grains, and it is understood that the deformation twins are remarkable.
Furthermore, the above test material No. 2 shows the internal friction coefficient before and after bending. In the test material after bending, the internal friction coefficient was improved about 4 times compared to the test material before bending, and a significant improvement in vibration damping was recognized.

Claims (8)

質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、残部がMgおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする曲げ加工用マグネシウム合金板材。   It is characterized by containing Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0.2%, and the balance being composed of Mg and inevitable impurities. Magnesium alloy sheet for bending. 質量%で、Al:2〜11%、Mn:0.2〜0.5%、Si:0.008〜0.2%を含有し、さらに、ZnおよびCaから選択される一種または二種を、各0.2〜2%含有し、残部がMgおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする曲げ加工用マグネシウム合金板材。   In mass%, Al: 2 to 11%, Mn: 0.2 to 0.5%, Si: 0.008 to 0.2%, and one or two selected from Zn and Ca A magnesium alloy sheet for bending, characterized by comprising 0.2 to 2% of each, and the balance being composed of Mg and inevitable impurities. 組織中に含まれるAl−Mn化合物の最大サイズが2.5μm未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の曲げ加工用マグネシウム合金板材。   The magnesium alloy sheet for bending according to claim 1 or 2, wherein the maximum size of the Al-Mn compound contained in the structure is less than 2.5 m. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成を有するマグネシウム合金溶湯を冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延して板状にすることを特徴とする曲げ加工用マグネシウム合金板材の製造方法。   A method for producing a magnesium alloy sheet for bending, characterized in that the molten magnesium alloy having the composition according to any one of claims 1 to 3 is cast and rolled at a cooling rate of 300 K / sec or more into a plate shape. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成を有するマグネシウム合金溶湯を冷却速度300K/秒以上で鋳造圧延して板状にし、さらに温間圧延により薄肉化した後、冷間加工によってパイプ状に加工することを特徴とするマグネシウム合金パイプの製造方法。   The molten magnesium alloy having the composition according to any one of claims 1 to 3 is cast and rolled at a cooling rate of 300 K / second or more to form a plate, and further thinned by warm rolling, and then formed into a pipe by cold working. The manufacturing method of the magnesium alloy pipe characterized by processing. 前記冷間加工がロールベンダーによる冷間での3点曲げ加工、または、冷間プレスであることを特徴とする請求項5記載のマグネシウム合金パイプの製造方法。   6. The method of manufacturing a magnesium alloy pipe according to claim 5, wherein the cold working is a cold three-point bending by a roll bender or a cold press. 前記パイプ状に加工後、軸方向接合部を溶接し、パイプ形状とすることを特徴とする請求項5または6に記載のマグネシウム合金パイプの製造方法。   The method of manufacturing a magnesium alloy pipe according to claim 5 or 6, wherein after processing into the pipe shape, the axial joint portion is welded to form a pipe shape. 請求項1〜3のいずれかに記載のマグネシウム合金板材を使用したマグネシウム合金パイプ。   The magnesium alloy pipe which uses the magnesium alloy plate material in any one of Claims 1-3.
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