JP2016160516A - Aluminum alloy sheet - Google Patents

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松本 克史
Katsushi Matsumoto
克史 松本
佐藤 和史
Kazufumi Sato
和史 佐藤
久郎 宍戸
Hisao Shishido
久郎 宍戸
有賀 康博
Yasuhiro Ariga
康博 有賀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a 6000-based aluminum alloy sheet capable of improving impact absorption property during impact of a vehicle without reducing intensity.SOLUTION: Existence of a Sn-based compound which precipitates with necessity in a crystal grain boundary of a 6000-based aluminum alloy sheet having a specific composition and produced by a conventional method, is regulated for preventing breakage of the grain boundary, and a solid solubility of elements including Sn, is secured, thereby, without reducing intensity, impact absorption property during impact of a vehicle which is evaluated in a VDA bending test in Fig. 1 is improved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、通常の圧延(常法)によって製造される6000系アルミニウム合金板であって、衝撃吸収性に優れた高強度6000系アルミニウム合金板に関するものである。   The present invention relates to a 6000 series aluminum alloy plate produced by ordinary rolling (ordinary method), and relates to a high-strength 6000 series aluminum alloy plate excellent in shock absorption.

構造材料として自動車を例にとると、近年、地球環境などへの配慮から、自動車車体の軽量化の社会的要求はますます高まってきている。かかる要求に答えるべく、自動車車体のうち、パネル(フード、ドア、ルーフなどのアウタパネル、インナパネル)や、バンパリーンフォース(バンパーR/F)やドアビームなどの補強材などの部分に、それまでの鋼板等の鉄鋼材料に代えて、アルミニウム合金材料を適用することが行われている。   Taking automobiles as an example of structural materials, in recent years, due to consideration for the global environment, social demands for reducing the weight of automobile bodies are increasing. In order to respond to such demands, parts such as panels (outer panels such as hoods, doors and roofs, inner panels), reinforcements such as bumper force (bumper R / F) and door beams, etc. An aluminum alloy material is applied instead of a steel material such as a steel plate.

ただ、自動車車体の更なる軽量化のためには、自動車部材のうちでも特に軽量化に寄与する、フレーム、ピラーなどの構造部材にも、アルミニウム合金材料の適用を拡大することが必要となる。ただ、これら自動車構造部材には、前記自動車パネルに比べて、素材板の更なる高強度化や、車体衝突時の衝撃吸収性=耐圧壊性の特性付与などが新たに必要である。   However, in order to further reduce the weight of an automobile body, it is necessary to expand the application of aluminum alloy materials to structural members such as frames and pillars that contribute particularly to weight reduction among automobile members. However, these automobile structural members are required to further increase the strength of the material plate and to impart the characteristic of shock absorption = breakdown resistance at the time of collision of the vehicle body as compared with the automobile panel.

前記バンパ補強材やドアビームなどの自動車構造部材のうちの、高強度な補強材としては、JIS乃至AA7000系アルミニウム合金を熱間押出加工して製造される押出形材が、素材として既に汎用されている。これに対して、フレーム、ピラーなどの大型の構造部材は、鋳塊を均熱処理後に熱間圧延する、あるいは更に冷間圧延するような、常法によって製造される圧延板を素材とすることが好ましい。ただ、前記した7000系アルミニウム合金は、圧延板としては、その高合金ゆえのつくりにくさがあり、これまであまり実用化されていない。   Among high-strength reinforcing materials among automotive structural members such as bumper reinforcing materials and door beams, extruded shapes produced by hot extrusion of JIS or AA7000 series aluminum alloys are already widely used as raw materials. Yes. On the other hand, large structural members such as frames and pillars may be made of a rolled plate manufactured by a conventional method such as hot rolling after soaking or further cold rolling the ingot. preferable. However, the above-mentioned 7000 series aluminum alloy is difficult to make as a rolled plate because of its high alloy, and has not been practically used so far.

このため、通常の圧延(常法)によって製造される圧延板用の合金としては、前記7000系よりも低合金であるがゆえに作りやすい、Al−Mg−Si系アルミニウム合金である、JIS乃至AA6000系アルミニウム合金が注目される。   For this reason, as an alloy for a rolled sheet manufactured by normal rolling (ordinary method), it is an Al—Mg—Si aluminum alloy that is easy to make because it is a lower alloy than the 7000 series, JIS to AA6000. Aluminum alloys are attracting attention.

この6000系アルミニウム合金板は、自動車の大型ボディパネル(フード、フェンダー、ドア、ルーフ、トランクリッドなどのアウタパネルやインナパネル)としては既に用いられている。このため、これら自動車の大型ボディパネルに要求される、プレス成形性とBH性(ベークハード性)との兼備や向上のために、従来から、成分組成や組織などの冶金的な改善策が、数多く提案されている。   This 6000 series aluminum alloy plate is already used as a large body panel (outer panel or inner panel such as a hood, fender, door, roof, trunk lid, etc.) of an automobile. For this reason, in order to combine and improve the press formability and BH properties (bake hard properties) required for large body panels of these automobiles, conventionally, metallurgical improvement measures such as component composition and structure, Many proposals have been made.

その一つとして、6000系アルミニウム合金板にSnを積極的に添加し、室温時効抑制とBH性向上とを図る方法がある。例えば、特許文献1ではSnを適量添加し、溶体化処理後に予備時効を施すことで、室温時効抑制とBH性とを兼備する方法が提案されている。また、特許文献2では、6000系アルミニウム合金板にSnと成形性を向上させるCuを添加して、成形性、焼付け塗装性、耐食性を向上させる方法が提案されている。   As one of them, there is a method in which Sn is positively added to a 6000 series aluminum alloy plate to suppress room temperature aging and improve BH properties. For example, Patent Document 1 proposes a method that combines room temperature aging suppression and BH properties by adding an appropriate amount of Sn and applying preliminary aging after the solution treatment. Patent Document 2 proposes a method for improving formability, baking paintability, and corrosion resistance by adding Sn and Cu for improving formability to a 6000 series aluminum alloy plate.

更に、特許文献3では、これら従来のSnを積極的に添加した6000系アルミニウム合金板の、自動車のアウタパネル用の素材として、長時間の室温時効後の良好な成形性と高いBH性、そして優れた耐糸錆性などの諸特性を複合して兼備させるために、6000系アルミニウム合金板に170℃で20分の熱処理を施した後の、板の圧延方向に直角な断面中央部の組織を、透過型電子顕微鏡で測定した際の、結晶粒内の2.0〜20nmのサイズの析出物の平均数密度を5.0×1021個/μm以上と多くすることが提案されている。 Further, in Patent Document 3, a 6000 series aluminum alloy plate positively added with these conventional Sns, as a material for an outer panel of an automobile, has good formability after long-time aging, high BH property, and excellent In order to combine and combine various properties such as yarn rust resistance, the structure of the central portion of the cross section perpendicular to the rolling direction of the plate after heat treatment of the 6000 series aluminum alloy plate at 170 ° C. for 20 minutes is obtained. It has been proposed to increase the average number density of precipitates having a size of 2.0 to 20 nm in crystal grains as measured with a transmission electron microscope to 5.0 × 10 21 pieces / μm 3 or more. .

この析出物とは、前記規定した人工時効硬化処理時、あるいは実際の焼付け塗装硬化処理時に板(パネル)の結晶粒内に始めて生成する、MgとSiを含む金属間化合物である。このため、パネルに成形する前や、前記焼付け塗装硬化処理や人工時効硬化処理前の、素材板の組織(前組織)では、例え高倍率のTEMであっても観察できない。   This precipitate is an intermetallic compound containing Mg and Si that is generated for the first time in the crystal grains of the plate (panel) during the above-mentioned artificial age hardening treatment or the actual baking coating hardening treatment. For this reason, even if it is a high magnification TEM, it cannot observe in the structure | tissue of a raw material board (former structure | tissue) before shaping | molding into a panel, and before the said baking coating hardening process or artificial age hardening treatment.

したがって、特許文献3では、板の前組織ではなく、前記焼付け塗装硬化処理や人工時効硬化処理後の特定の組織で、板の状態でも、このようになる前組織となっているか否かを判別している。
そして、このように、板の組織を、前記焼付け塗装硬化処理時に結晶粒内に生成する2.0〜20nmの微細なサイズの析出物が結晶粒内に一定の数密度以上に多く存在させるようにして、長期の室温時効した後でも、プレス成形時には低耐力でヘム加工性(成形性)を確保するとともに、前記焼付け塗装硬化処理時には高いBH性によって高強度化できるようにしている。
この結果、板の製造後の室温経時100日後の耐力を100MPa以下とし、焼付け塗装による硬化量(BH性)が90MPa以上とできるとしている。
Therefore, in Patent Document 3, it is determined whether or not the specific structure after the baking coating hardening process or artificial age hardening process is the previous structure even in the state of the plate, not the previous structure of the plate. doing.
And, in this way, the fine structure of 2.0 to 20 nm generated in the crystal grains during the baking coating hardening process is present in the structure of the plate more than a certain number density in the crystal grains. Thus, even after long-term aging at room temperature, heme workability (formability) is ensured with low yield strength during press molding, and high strength can be achieved by high BH properties during the baking coating curing process.
As a result, the yield strength after 100 days of room temperature after the production of the plate is set to 100 MPa or less, and the amount of hardening (BH property) by baking coating can be made 90 MPa or more.

特開平09-249950号公報JP 09-249950 A 特開平10-226894号公報JP-A-10-226894 特開2014-162962号公報JP 2014-162962 A

ただ、これら従来のSnを積極的に添加した6000系アルミニウム合金板は、概ね自動車アウタパネル用の素材として、長時間の室温時効後の良好な成形性と高いBH性、そして優れた耐糸錆性などの諸特性を複合して兼備させることを、共通の目的(課題)としている。
この点は、Snを添加していない6000系アルミニウム合金板として、Mg-Si系の化合物(析出物)やクラスタなどの面積率や数密度などの組織制御している、多数の従来技術でも同様である。
However, these conventional 6000 series aluminum alloy plates with positive addition of Sn are generally used as materials for automobile outer panels, with good formability after long-term aging at room temperature, high BH properties, and excellent yarn rust resistance. The common purpose (problem) is to combine various characteristics such as these.
This is the same for many conventional technologies in which the structure of the area ratio and number density of Mg-Si compounds (precipitates) and clusters is controlled as a 6000 series aluminum alloy plate not containing Sn. It is.

これに対して、本発明が用途とする、前記したフレーム、ピラーなどの自動車構造部材では、前記した通り、自動車パネル用途とは違って、プレス成形性などは必要とせず、更に高強度化させることや、車体衝突時の衝撃吸収性=耐圧壊性を新たに持たせるなどの、この用途特有の特性が要求される。   On the other hand, as described above, the automotive structural members such as frames and pillars used by the present invention do not require press formability and the like, as described above, and further increase the strength. In addition, a characteristic peculiar to this application is required, such as giving a shock absorption property at the time of a vehicle body collision = new pressure resistance.

この一例として、近年の自動車の衝突安全基準のレベルアップ(厳格化)によって、ヨーロッパなどでは、前記フレーム、ピラーなどの自動車構造部材に、ドイツ自動車工業会(VDA)で規格化されている「VDA238−100 Plate bending test for metallic materials(以後、VDA曲げ試験と言う)」にて評価される、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を満たすことが求められるようになっている。   As an example of this, in recent years, due to the level-up (strictening) of crash safety standards for automobiles, in Europe and the like, the automobile structural members such as the frames and pillars are standardized by the German Automobile Manufacturers Association (VDA) “VDA238. -100 Plate bending test for metallic materials (hereinafter referred to as VDA bending test) is required to satisfy the impact absorption (crushing characteristics) at the time of automobile collision.

このような厳しい安全基準に対して、前記した従来の自動車パネル用の6000系アルミニウム合金板では、例えSnを添加したにせよ、より高強度化させた上での、車体衝突時の衝撃吸収性=耐圧壊性が不足している。   With respect to such strict safety standards, the conventional 6000 series aluminum alloy plate for automobile panels described above, even if Sn is added, the shock absorption at the time of a vehicle body collision is enhanced even when the strength is increased. = Insufficient pressure resistance.

そして、通常の圧延によって製造される6000系アルミニウム合金板に、その強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を満たす手段については、Snを添加した6000系アルミニウム合金板に限らず、未だ有効な手段が不明で、なお解明の余地がある。   As a means for satisfying the impact absorption (crushing characteristics) at the time of automobile collision without reducing the strength of the 6000 series aluminum alloy sheet produced by ordinary rolling, a 6000 series aluminum alloy to which Sn is added. Not only plates, but effective means are still unknown, and there is still room for clarification.

このような状況に鑑み、本発明の目的は、通常の圧延によって製造される、Snを添加した6000系アルミニウム合金板の、強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を向上させることである。   In view of such a situation, the object of the present invention is to provide a shock-absorbing property (crushing characteristic) at the time of a car collision without reducing the strength of a Sn-added 6000 series aluminum alloy plate manufactured by ordinary rolling. ).

この目的を達成するために、本発明のアルミニウム合金板の要旨は、質量%で、Mg:0.2〜1.5%、Si:0.4〜1.5%、Sn:0.001〜0.1%を各々含有するとともに、Cu:0.02〜0.5%、Zr:0.02〜0.15%、Mn:0.03〜0.2%、Cr:0.02〜0.15%のうちの一種または二種以上を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であって、この板の結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μm以下(0個/μmを含む)であることとする。 In order to achieve this object, the gist of the aluminum alloy sheet of the present invention is, in mass%, Mg: 0.2 to 1.5%, Si: 0.4 to 1.5%, Sn: 0.001 to Each contains 0.1%, Cu: 0.02-0.5%, Zr: 0.02-0.15%, Mn: 0.03-0.2%, Cr: 0.02-0 An aluminum alloy plate containing one or more of 15%, the balance being Al and inevitable impurities, the equivalent circle diameter existing at the grain boundary of this plate being 0.2 to 10 μm The average number density of Sn-based compounds in the range of 0.4 / μm 3 or less (including 0 / μm 3 ) is assumed.

本発明は、6000系アルミニウム合金板の結晶粒界の析出物に着目し、Snを添加した場合に、製造条件によっては、Sn系化合物(Snを含む析出物)が、板組織における結晶粒界に優先的に析出しやすいことを知見した。   The present invention focuses on the precipitates at the grain boundaries of the 6000 series aluminum alloy plate, and when Sn is added, depending on the manufacturing conditions, the Sn series compounds (precipitates containing Sn) may become grain boundaries in the plate structure. It was found that it is likely to precipitate preferentially.

そして、このSn系化合物が板組織における結晶粒界に優先的に析出した場合、更に、Mg-Si系の析出物も、このSn系化合物を核として、その周囲に多く析出しやすくなることも知見した。   When this Sn-based compound is preferentially precipitated at the grain boundaries in the plate structure, Mg-Si-based precipitates may easily precipitate around the Sn-based compound as a nucleus. I found out.

このように、Sn系化合物が結晶粒界に優先的に析出した場合、前記したVDA曲げ試験にて評価される、自動車衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)は低下し、固溶強化に寄与するSnの固溶量も減る。
また、Mg-Si系の析出物が、Sn系化合物を核として、その周囲に析出すると、人工時効硬化処理時にBH性に寄与するクラスタとなって生成すべき、固溶Mgや固溶Siの量も減る。
この結果、強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性を向上させることができなくなる。
Thus, when Sn-based compounds are preferentially precipitated at the grain boundaries, the impact absorbability (crush characteristics) at the time of automobile collision, which is evaluated by the VDA bending test, is reduced, contributing to solid solution strengthening. The amount of Sn dissolved is also reduced.
Further, when Mg-Si based precipitates are deposited around Sn-based compounds as nuclei, solid solution Mg or solid solution Si that should be generated as a cluster contributing to BH properties during artificial age hardening treatment. The amount is also reduced.
As a result, it is not possible to improve the shock absorption at the time of automobile collision without reducing the strength.

これに対して、本発明は、Sn添加6000系アルミニウム合金圧延板の、結晶粒界へのSn系化合物の析出を抑制し、Mg-Si系の析出物の、Sn系化合物を核とした析出も抑制する。これによって、固溶強化に寄与するSnの固溶量を確保し、BH性に寄与するクラスタとなって人工時効硬化処理時に生成すべき、固溶Mgや固溶Siの量も確保する。この結果、強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を向上させることができる。   In contrast, the present invention suppresses precipitation of Sn-based compounds at grain boundaries of Sn-added 6000-based aluminum alloy rolled sheets, and precipitates Mg-Si-based precipitates with Sn-based compounds as nuclei. Also suppress. As a result, the solid solution amount of Sn contributing to solid solution strengthening is ensured, and the amount of solid solution Mg and solid solution Si to be generated during the artificial age hardening treatment as a cluster contributing to BH properties is also ensured. As a result, it is possible to improve the impact absorbability (crush characteristics) at the time of automobile collision without reducing the strength.

このように、本発明は、高強度で衝撃吸収性が高い特性が要求される、前記自動車や鉄道車両などの構造部材用に好適な6000系アルミニウム合金板を、常法によって得ることができる。   As described above, according to the present invention, a 6000 series aluminum alloy plate suitable for structural members such as automobiles and railway vehicles, which requires high strength and high shock absorption characteristics, can be obtained by a conventional method.

衝撃吸収性を評価するVDA曲げ試験の態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the aspect of the VDA bending test which evaluates shock absorption.

本発明で言うアルミニウム合金板とは、鋳塊を均熱処理後に熱間圧延され、更に冷間圧延された冷延板であって、更に溶体化処理などの調質が施される、通常の圧延法(常法)によって製造された6000系アルミニウム合金板のことを言う。言い換えると、双ロール法などで薄板を鋳造して熱延や冷延を省略して製造される板や、鋳塊を鍛造した上で温間圧延を何回も繰り返すような特殊な製法により製造される板は、本発明の範囲に含まない。   The aluminum alloy sheet referred to in the present invention is a cold-rolled sheet that is hot-rolled after the soaking of the ingot and further cold-rolled, and is further subjected to tempering such as solution treatment. It refers to a 6000 series aluminum alloy plate manufactured by the method (ordinary method). In other words, it is manufactured by casting a thin plate by the twin roll method etc. and omitting hot rolling or cold rolling, or by a special manufacturing method that forges the ingot and repeats hot rolling many times. The plates that are made are not included in the scope of the present invention.

常法によって製造された本発明の6000系アルミニウム合金板は、伸びフランジ加工(バーリング加工、穴拡げ加工)などを含む成形や加工が施された上で、自動車、自転車、鉄道車両などの構造部材とされる。   The 6000 series aluminum alloy plate of the present invention manufactured by a conventional method is subjected to molding and processing including stretch flange processing (burring processing, hole expansion processing) and the like, and is a structural member for automobiles, bicycles, railway vehicles, etc. It is said.

以下に、本発明の実施の形態につき、要件ごとに具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described for each requirement.

アルミニウム合金組成:
先ず、本発明アルミニウム合金板の化学成分組成について、各元素の限定理由を含めて、以下に説明する。なお、各元素の含有量の%表示は全て質量%の意味である。
Aluminum alloy composition:
First, the chemical component composition of the aluminum alloy sheet of the present invention will be described below, including reasons for limiting each element. In addition,% display of content of each element means the mass% altogether.

本発明アルミニウム合金板の化学成分組成は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金として、自動車などの構造部材に要求される、強度と衝撃吸収性(圧壊特性)とを兼備する特性を保証するために決定される。この観点から、本発明アルミニウム合金板の化学成分組成は、質量%で、Mg:0.2〜1.5%、Si:0.4〜1.5%、Sn:0.001〜0.1%を各々含有するとともに、Cu:0.02〜0.5%、Zr:0.02〜0.15%、Mn:0.03〜0.2%、Cr:0.02〜0.15%のうちの一種または二種以上を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるものとする。この組成に、更に、質量%で、Ag:0.01〜0.2%を含んでも良い。
なお、各元素の含有量の%表示は全て質量%の意味である。
The chemical composition of the aluminum alloy plate of the present invention is an Al—Mg—Si based aluminum alloy to guarantee the characteristics required for structural members such as automobiles, which have both strength and shock absorption (crushing characteristics). It is determined. From this point of view, the chemical composition of the aluminum alloy sheet of the present invention is mass%, Mg: 0.2 to 1.5%, Si: 0.4 to 1.5%, Sn: 0.001 to 0.1. %: Cu: 0.02-0.5%, Zr: 0.02-0.15%, Mn: 0.03-0.2%, Cr: 0.02-0.15% 1 type or 2 types or more are contained, and the remainder consists of Al and an unavoidable impurity. This composition may further contain Ag: 0.01 to 0.2% by mass.
In addition,% display of content of each element means the mass% altogether.

Si:0.4〜1.5%
SiはMgとともに、固溶強化と、焼付け塗装処理などの人工時効処理時に、強度向上に寄与するMg−Si系析出物を形成して、時効硬化能を発揮し、自動車構造部材として必要な強度(耐力)を得るための必須の元素である。Si含有量が少なすぎると、焼付け塗装処理前(人工時効処理前)の固溶Si量が減少し、Mg−Si系析出物の生成量が不足するため、BH性が著しく低下する。一方、Si含有量が多すぎると、粗大な晶出物および析出物が形成されて、熱間圧延中に大幅な板割れが生じる。したがって、Siの含有量は0.4〜1.5%の範囲、好ましくは、0.7〜1.5%の範囲とする。
Si: 0.4 to 1.5%
Si, together with Mg, forms Mg-Si-based precipitates that contribute to strength improvement during solid solution strengthening and artificial aging treatment such as baking coating treatment, and exhibits age-hardening ability, strength required as an automotive structural member It is an essential element for obtaining (yield strength). If the Si content is too small, the amount of dissolved Si before baking coating treatment (before artificial aging treatment) decreases and the amount of Mg-Si-based precipitates is insufficient, so that the BH property is significantly lowered. On the other hand, when there is too much Si content, a coarse crystallization thing and a precipitate will be formed and a big board crack will arise during hot rolling. Therefore, the Si content is in the range of 0.4 to 1.5%, preferably in the range of 0.7 to 1.5%.

Mg:0.2〜1.5%
MgもSiとともに、固溶強化と、焼付け塗装処理などの人工時効処理時に、強度向上に寄与するMg−Si系析出物を形成して、時効硬化能を発揮し、自動車構造部材としての必要耐力を得るための必須の元素である。Mg含有量が少なすぎると、焼付け塗装処理前の固溶Mg量が減少し、Mg−Si系析出物の生成量が不足するため、BH性が著しく低下する。一方、Mg含有量が多すぎると、粗大な晶出物および析出物が形成されて、熱間圧延中に大幅な板割れが生じる。したがって、Mgの含有量は0.2〜1.5%の範囲、好ましくは、0.65〜1.5%の範囲とする。
Mg: 0.2 to 1.5%
Mg, together with Si, forms a Mg-Si-based precipitate that contributes to strength improvement during solid solution strengthening and artificial aging treatment such as baking coating treatment, exhibits age-hardening ability, and necessary proof strength as an automotive structural member It is an essential element for obtaining. If the Mg content is too small, the amount of solid solution Mg before baking coating treatment is reduced, and the amount of Mg-Si based precipitates is insufficient, so that the BH property is remarkably lowered. On the other hand, when there is too much Mg content, a coarse crystallization thing and a precipitate will be formed and a big plate crack will arise during hot rolling. Therefore, the Mg content is in the range of 0.2 to 1.5%, preferably in the range of 0.65 to 1.5%.

Sn:0.001〜0.1%
Snは室温でのクラスタ形成を抑制して、溶体化・焼き入れ処理後の板の、優れた成形加工性を長時間保持する効果を有し、更にその後に焼付け塗装処理などの人工時効処理した場合の強度を向上させる。このため、自動車構造部材としての必要耐力や衝撃吸収性(圧壊特性)を得るための必須の元素である。Snの含有量が0.001%未満ではその効果が小さく、また0.1%を超えても、その効果は飽和し、却って熱間脆性を生じて熱間加工性(熱延性)を著しく劣化させる。従って、Sn含有量は0.001〜0.1%の範囲とする。
Sn: 0.001 to 0.1%
Sn has the effect of suppressing the cluster formation at room temperature and maintaining the excellent formability of the plate after solution treatment and quenching treatment for a long time, and further subjected to artificial aging treatment such as baking coating treatment after that. Increase the strength of the case. For this reason, it is an indispensable element for obtaining the required proof stress and impact absorbability (crush property) as an automobile structural member. If the Sn content is less than 0.001%, the effect is small. If the Sn content exceeds 0.1%, the effect is saturated, and hot brittleness is generated, and hot workability (hot ductility) is remarkably deteriorated. Let Therefore, the Sn content is in the range of 0.001 to 0.1%.

Cu、Zr、Mn、Crの一種または二種以上
これらの元素は、共通して板を高強度化させる効果があるので、同効元素と見なせるが、その具体的な機構には、共通する部分も、異なる部分も勿論ある。
Cuは固溶強化により強度を向上させ、自動車構造部材としての必要耐力を得ることができる。Cuの含有量が少なすぎると、その効果が小さく、多すぎても.その効果は飽和し、却って耐食性などを劣化させる。
また、Zr、Mn、Crは、鋳塊及び板の結晶粒を微細化して強度を向上させる。これらの含有量が各々下限値未満では、その効果が不足する。一方、これらの含有量がそれぞれの上限値を超えた場合には、粗大な化合物を形成して、衝撃吸収性(圧壊特性)を劣化させる。
従って、これらCu、Zr、Mn、Crのいずれか一種または二種以上を含有させる場合は、Cu:0.02〜0.5%、Zr:0.02〜0.15%、Mn:0.03〜0.2%、Cr:0.02〜0.15%、の各範囲、好ましくはCu:0.02〜0.3%、Zr:0.02〜0.1%、Mn:0.03〜0.15%、Cr:0.02〜0.1%、の各範囲とする。
One or more of Cu, Zr, Mn, and Cr These elements can be regarded as synergistic elements because they have the effect of increasing the strength of the plate in common. But there are of course different parts.
Cu improves the strength by solid solution strengthening, and can obtain the necessary proof stress as an automobile structural member. If there is too little content of Cu, the effect will be small, and even if there is too much. The effect is saturated and on the contrary, the corrosion resistance is deteriorated.
Zr, Mn, and Cr improve the strength by refining the crystal grains of the ingot and the plate. If each of these contents is less than the lower limit, the effect is insufficient. On the other hand, when these contents exceed the respective upper limit values, a coarse compound is formed, and the impact absorbability (crush characteristics) is deteriorated.
Therefore, when one or more of these Cu, Zr, Mn, and Cr are contained, Cu: 0.02 to 0.5%, Zr: 0.02 to 0.15%, Mn: 0.00. Each range of 03-0.2%, Cr: 0.02-0.15%, preferably Cu: 0.02-0.3%, Zr: 0.02-0.1%, Mn: 0.0. It is set as each range of 03-0.15% and Cr: 0.02-0.1%.

Ag:0.01〜0.2%
Agは、構造材への成形加工後の人工時効処理によって強度向上に寄与する時効析出物を緊密微細に析出させ、高強度化を促進する効果があるので、必要に応じて選択的に含有させる。Agの含有量が0.01%未満では強度向上効果が小さい。一方、Ag含有量が多すぎると、圧延性及び溶接性などの諸特性を却って低下させ、また、強度向上効果も飽和し、高価となるだけである。従って、含有させる場合のAgの含有量は0.01〜0.2%の範囲とする。
Ag: 0.01-0.2%
Ag has an effect of closely and finely precipitating aging precipitates that contribute to strength improvement by artificial aging treatment after forming processing into a structural material, and has the effect of promoting high strength. Therefore, Ag is selectively contained as necessary. . If the Ag content is less than 0.01%, the effect of improving the strength is small. On the other hand, if the Ag content is too large, various properties such as rollability and weldability are deteriorated, and the effect of improving the strength is saturated and only expensive. Therefore, the Ag content in the case of inclusion is in the range of 0.01 to 0.2%.

その他の元素:
これら記載した以外の、Ti、B、Fe、Zn、Vなどのその他の元素は不可避的な不純物である。Tiは、Bとともに、粗大な化合物を形成して機械的特性を劣化させる。ただ、微量の含有によって、アルミニウム合金鋳塊の結晶粒を微細化する効果もあるので、6000系合金としてJIS規格などで規定する範囲での各々の含有を許容する。この許容量の例として、Tiは0.1%以下、好ましくは0.05%以下とする。また、Bは0.03%以下とする。
Other elements:
Other elements such as Ti, B, Fe, Zn, and V other than those described above are unavoidable impurities. Ti, together with B, forms a coarse compound and degrades mechanical properties. However, since the inclusion of a small amount also has the effect of refining the crystal grains of the aluminum alloy ingot, each content in the range specified by the JIS standard is allowed as a 6000 series alloy. As an example of this allowable amount, Ti is 0.1% or less, preferably 0.05% or less. Further, B is set to 0.03% or less.

また、Fe、Zn、Vなどのその他の元素も、鋳塊の溶解原料として、純アルミニウム地金以外に、アルミニウム合金スクラップの使用による、これら不純物元素の混入なども想定(許容)して、6000系合金のJIS規格で規定する範囲での各々の含有を許容する。   In addition, other elements such as Fe, Zn, and V are also assumed (allowed) in addition to pure aluminum ingots as raw materials for melting ingots. Each alloy is allowed in the range specified by JIS standard of the base alloy.

板組織:
本発明の6000系アルミニウム合金板は、前提として、その組成と多くの製造工程とが、従来の6000系アルミニウム合金板や、その製造方法(通常の圧延法)と共通する。このため、板の組織として、微細なナノレベルのサイズの析出物が、結晶粒内に多数存在して、強度や耐食性などの基本特性を満たす土台となっている点は、従来とも共通している。これらの微細なナノレベルのサイズの析出物とは、結晶粒内に生成する、前記MgとZnとの金属間化合物(組成はMgZnなど)であり、これに前記組成に応じた元素が含まれる微細分散相である。
Board structure:
As a premise, the 6000 series aluminum alloy plate of the present invention has the same composition and many production steps as the conventional 6000 series aluminum alloy plate and its production method (normal rolling method). For this reason, the fact that a large number of fine nano-sized precipitates exist in the crystal grains as the structure of the plate is the basis for satisfying basic properties such as strength and corrosion resistance. Yes. These fine nano-level precipitates are the intermetallic compounds of Mg and Zn (composition is MgZn 2 and the like) that are generated in the crystal grains, and include elements corresponding to the composition. It is a finely dispersed phase.

粒界組織:
以上の6000系アルミニウム合金板の組成や、結晶粒内の組織を前提として、本発明では、新規に、板組織における結晶粒界の析出物を制御する。すなわち、VDA曲げ試験にて評価される、自動車衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)と強度とを兼備するために、この6000系アルミニウム合金板組織の結晶粒における粒界の化合物(析出物)を抑制する。
Grain boundary structure:
On the premise of the composition of the above 6000 series aluminum alloy plate and the structure in the crystal grain, the present invention newly controls the precipitates of the grain boundaries in the plate structure. That is, in order to combine the impact absorption (crushing characteristics) and strength at the time of automobile collision, evaluated by the VDA bending test, a compound (precipitate) at the grain boundary in the crystal grains of this 6000 series aluminum alloy sheet structure. Suppress.

具体的には、前記組成や結晶粒内組織を有するアルミニウム合金板の、結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度を0.4個/μm以下のできるだけ少ない数に抑制(制御)する。ここで、この平均数密度は結晶粒界に前記大きさのSn系化合物が検出されないか、あるいは存在しない場合として、0個/μmとなる場合を含むものである。より好ましくは0.2個/μm以下の範囲とする。 Specifically, the average number density of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm existing in the crystal grain boundaries of the aluminum alloy plate having the above composition and grain structure is 0.4. Suppress (control) to the smallest possible number of / μm 3 or less. Here, this average number density includes the case where the Sn-based compound of the above-mentioned size is not detected or does not exist at the crystal grain boundary and is 0 / μm 3 . More preferably, the range is 0.2 pieces / μm 3 or less.

この円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μmを超えた場合、強度も、自動車の衝突時における衝撃吸収性も共に低下してしまう。この結果、構造部材用としての一つの基準として、板を溶体化・焼き入れ処理および人工時効処理した際の、0.2%耐力を200MPa以上とするとともに、VDA曲げ試験にて75°以上の曲げ角度となる圧壊特性を有することができなくなる。 When the average number density of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm exceeds 0.4 / μm 3 , both strength and impact absorption at the time of automobile collision are reduced. . As a result, as one standard for structural members, the 0.2% proof stress is 200 MPa or more when the plate is subjected to solution treatment / quenching treatment and artificial aging treatment, and 75 ° or more in the VDA bending test. It becomes impossible to have the crushing characteristic which becomes a bending angle.

ここで、結晶粒界に存在するSn化合物の円相当径を0.2〜10μmの範囲としたのは、前記円相当径が0.2μm未満の微細なSn系化合物は、粒界破壊の一因とはなりにくく、後述するTEMによる正確な測定も困難である。また、前記円相当径が10μmを超えるような粗大なSn系化合物は、前記した常法の範囲では、ほとんど生じず、仮に生じた場合には、熱延割れや冷延割れなどによって、板自体を製造できないからである。   Here, the reason why the equivalent circle diameter of the Sn compound existing in the crystal grain boundary is in the range of 0.2 to 10 μm is that the fine Sn-based compound having an equivalent circle diameter of less than 0.2 μm is one of the grain boundary fractures. It is difficult to cause this, and accurate measurement with a TEM described later is also difficult. In addition, a coarse Sn-based compound having an equivalent circle diameter exceeding 10 μm hardly occurs in the range of the above-described conventional method, and if it occurs, the plate itself is caused by hot rolling cracking or cold rolling cracking. It is because cannot be manufactured.

6000系アルミニウム合金板の結晶粒界の化合物に着目すると、Snを添加した場合に、板の製造条件によっては、Snを含む化合物、すなわち化合物(析出物)中にSnが検出される化合物=Sn系化合物(Snを含む析出物)が、板組織における結晶粒界に優先的に析出しやすい。
言い換えると、常法によって製造したSn添加6000系アルミニウム合金圧延板は、その結晶粒界にSn系化合物が優先的に析出しやすい。
Paying attention to the compound at the grain boundary of the 6000 series aluminum alloy plate, when Sn is added, depending on the production conditions of the plate, the compound containing Sn, that is, the compound in which Sn is detected in the compound (precipitate) = Sn A system compound (precipitate containing Sn) tends to preferentially precipitate at the grain boundaries in the plate structure.
In other words, in the Sn-added 6000 series aluminum alloy rolled sheet produced by a conventional method, the Sn series compound tends to preferentially precipitate at the crystal grain boundaries.

そして、このSn系化合物が板組織における結晶粒界に優先的に析出した場合、更に、Mg-Si系の析出物も、このSn系化合物を核として、その周囲に多く析出しやすくなる。
このように、Sn系化合物が結晶粒界に優先的に析出した場合、粒界破壊が起こりやすくなり、前記したVDA曲げ試験にて評価される、自動車衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)は低下し、固溶強化に寄与するSnの固溶量も減る。
When this Sn-based compound is preferentially precipitated at the grain boundaries in the plate structure, Mg-Si-based precipitates are likely to be deposited around the Sn-based compound as a nucleus.
As described above, when the Sn-based compound is preferentially precipitated at the crystal grain boundaries, the grain boundary fracture is likely to occur, and the impact absorbability (crush characteristics) at the time of the automobile collision, which is evaluated by the VDA bending test described above, is It decreases, and the solid solution amount of Sn contributing to solid solution strengthening also decreases.

また、Mg-Si系の析出物が、Sn系化合物を核として、その周囲に析出すると、粒界破壊がさらに起こりやすくなり、人工時効硬化処理時にBH性に寄与するクラスタとなって生成すべき、固溶Mgや固溶Siの量も減ることになる。
これらの結果、強度も低下し、自動車の衝突時における衝撃吸収性も向上させることができなくなる。
Further, if the Mg-Si-based precipitate is deposited around the Sn-based compound as a nucleus, grain boundary fracture is more likely to occur and should be generated as a cluster that contributes to BH properties during artificial age hardening. The amount of solid solution Mg and solid solution Si is also reduced.
As a result, the strength also decreases, and the shock absorption at the time of a car collision cannot be improved.

因みに、本発明では、結晶粒界に存在するSn系化合物の平均数密度しか規定せず、結晶粒界に存在するMg-Si系の析出物の平均数密度などは測定しないし、規定もしない。この理由は、結晶粒界へのMg-Si系析出物の存在状態も、結晶粒界に存在するSn系化合物の平均数密度によって代表できるからである。すなわち、結晶粒界に存在する、前記円相当径範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μmを超えた場合には、常法により製造した板には、必然的にMg-Si系の析出物が、粒界破壊に影響する量だけ、Sn系化合物の周囲に析出するからである。 Incidentally, in the present invention, only the average number density of Sn-based compounds existing at the grain boundaries is defined, and the average number density of Mg-Si based precipitates present at the grain boundaries is not measured or defined. . This is because the presence state of Mg—Si based precipitates at the crystal grain boundaries can be represented by the average number density of Sn based compounds present at the crystal grain boundaries. That is, when the average number density of the Sn-based compound in the equivalent circle diameter range existing at the grain boundary exceeds 0.4 / μm 3 , the plate manufactured by a conventional method inevitably has Mg This is because the -Si-based precipitate is deposited around the Sn-based compound by an amount that affects the grain boundary fracture.

これらは、Snを添加した6000系アルミニウム合金板に特有の現象、課題である。
Snを添加しない通常の6000系アルミニウム合金板は、確立されてきた板の製造条件(常法)により製造しさえすれば、このようなSnなどの特定の化合物が結晶粒界に優先的に析出したり、Mg-Si系の析出物が、このSn系の化合物を核として、その周囲に析出するような現象は起こらない。
These are phenomena and problems peculiar to the 6000 series aluminum alloy sheet to which Sn is added.
As long as a normal 6000 series aluminum alloy sheet not containing Sn is produced according to the established production conditions (ordinary method), a specific compound such as Sn is preferentially precipitated at the grain boundaries. In other words, the phenomenon that Mg—Si-based precipitates precipitate around the Sn-based compound as a nucleus does not occur.

これらの事実は、後述する実施例によっても裏付けられるが、粗大な析出物(化合物)が結晶粒界に析出した場合に、衝撃吸収性が低下するのは、他のアルミニウム合金の板や押出材の公知例や、一般的な技術常識からも納得できる。但し、このような認識に至るためには、その前提として、常法によって製造したSn添加6000系アルミニウム合金圧延板では、結晶粒界にSn系化合物が優先的に析出しやすく、更に、Mg-Si系の析出物が、Sn系化合物を核としてその周囲に析出しやすくなるという認識が、不可欠となる。
しかも、Snを添加しない通常の6000系アルミニウム合金板は、常法により製造しさえすれば、特定の化合物が結晶粒界に優先的に析出することは無いのが常識であって、この常識を覆すような試験結果(知見)が得られない限り、結晶粒界にSn系化合物が優先析出するという前記認識には至れない。
These facts are supported by the examples to be described later, but when coarse precipitates (compounds) are precipitated at the grain boundaries, the impact absorbability decreases because of other aluminum alloy plates and extruded materials. It can be understood from known examples of the above and general technical common sense. However, in order to reach such recognition, as a premise, in a Sn-added 6000 series aluminum alloy rolled sheet produced by a conventional method, Sn-based compounds are likely to precipitate preferentially at the grain boundaries. It is indispensable to recognize that Si-based precipitates are likely to precipitate around Sn-based compounds as nuclei.
In addition, the ordinary 6000 series aluminum alloy sheet to which Sn is not added is a common sense that a specific compound will not preferentially precipitate at the grain boundaries as long as it is produced by a conventional method. Unless such a test result (knowledge) is obtained, the recognition that the Sn-based compound preferentially precipitates at the grain boundary cannot be achieved.

このように、本発明は、Sn添加6000系アルミニウム合金圧延板の、結晶粒界へのSn系化合物の析出を抑制し、これによって、Mg-Si系の析出物のSn系化合物を核とした析出も抑制する。これによって、固溶強化に寄与するSnの固溶量を確保し、BH性に寄与するクラスタとなって人工時効硬化処理時に生成すべき、固溶Mgや固溶Siの量も確保する。
この結果、強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を向上させることができる。
As described above, the present invention suppresses the precipitation of the Sn-based compound at the crystal grain boundaries of the Sn-added 6000-based aluminum alloy rolled sheet, thereby using the Sn-based compound of the Mg-Si-based precipitate as a nucleus. Also suppresses precipitation. As a result, the solid solution amount of Sn contributing to solid solution strengthening is ensured, and the amount of solid solution Mg and solid solution Si to be generated during the artificial age hardening treatment as a cluster contributing to BH properties is also ensured.
As a result, it is possible to improve the impact absorbability (crush characteristics) at the time of automobile collision without reducing the strength.

具体的には、溶体化・焼き入れ処理および人工時効処理した素材板として、あるいは、溶体化・焼き入れ処理した板を成形後に人工時効処理した構造部材として、200MPa以上の0.2%耐力を有するとともに、VDA曲げ試験にて75°以上の曲げ角度となる圧壊特性を有していることができる。このため、このような特性が要求される、前記自動車や鉄道車両などの構造部材用に好適な6000系アルミニウム合金板を常法によって製造できる。   Specifically, as a material plate subjected to solution / quenching treatment and artificial aging treatment, or as a structural member subjected to artificial aging treatment after forming a solution treatment / quenching treatment plate, 0.2% proof stress of 200 MPa or more is provided. In addition, it may have a crushing characteristic that results in a bending angle of 75 ° or more in the VDA bending test. For this reason, the 6000 series aluminum alloy plate suitable for structural members, such as the said motor vehicle and a railway vehicle, in which such a characteristic is requested | required can be manufactured by a conventional method.

粒界組織の測定:
本発明で規定する結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度(個/μm)は、Snを含む化合物を同定するためのEDX(エネルギー分散型X線分光法)機能を持つ、5000倍のTEM(透過型電子顕微鏡)によって測定する。
結晶粒界に存在するSn系化合物の平均数密度は、溶体化処理後(T4材)の板、あるいは人工時効処理後(T6材)の板あるいは構造部材では、殆ど変化せず、ほぼ同じである。したがって、測定の対象は、溶体化処理後(T4材)の板か、あるいは人工時効処理後(T6材)の板あるいは構造部材のいずれでも良い。
Measurement of grain boundary structure:
The average number density (pieces / μm 3 ) of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm existing at the grain boundaries defined in the present invention is EDX (identification of compounds containing Sn). It is measured by a TEM (transmission electron microscope) with a magnification of 5000 having an energy dispersive X-ray spectroscopy function.
The average number density of the Sn-based compounds existing at the grain boundaries is almost the same and almost the same in the plate after solution treatment (T4 material) or the plate or structural member after artificial aging treatment (T6 material). is there. Therefore, the measurement target may be either a plate after solution treatment (T4 material), a plate after artificial aging treatment (T6 material), or a structural member.

具体的な測定方法は、前記T4材か、あるいはT6材から、板厚中心部の試料を採取して、TEM用の薄膜試料を作成した上で、5000倍のTEMにより撮影した、板厚中心部の組織写真を画像処理し、測定視野内の結晶粒界に見られる、Sn系化合物の円相当径を測定する。そして、この円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度(個/μm)を測定する。
Sn系化合物の平均数密度の測定は、任意の板厚中心部から採取した10個の試料につき行い、これらを平均化し、Sn系化合物の平均数密度(個/μm)とする。
A specific measurement method is to obtain a thin film sample for TEM by taking a sample at the center of the plate thickness from the T4 material or the T6 material, and filming with a TEM of 5000 times. The structure photograph of the part is subjected to image processing, and the equivalent circle diameter of the Sn-based compound found at the crystal grain boundary within the measurement visual field is measured. Then, the average number density (pieces / μm 3 ) of the Sn-based compound having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm is measured.
Measurement of the average number density of the Sn-based compound is performed on 10 samples collected from an arbitrary center portion of the plate thickness, and these are averaged to obtain the average number density of the Sn-based compound (pieces / μm 3 ).

ここで、円相当径とは、前記DEDXによりSnを含む化合物であると同定した(同定できた)Sn系化合物を画像処理して、TEM視野内でのSn系化合物の面積を算出し、その同一面積の円に換算した場合の直径(等価な円径)に換算したもの(円等価直径)である。したがって、本発明で言うSnを含む化合物とは、粒界において、前記DEDXによりSnを含む化合物であると同定できた(あるいは同定できる)化合物であると言える。   Here, the equivalent circle diameter is obtained by performing image processing on the Sn-based compound identified (identified) as a compound containing Sn by the DEDX, and calculating the area of the Sn-based compound in the TEM field of view. This is a value (circle equivalent diameter) converted to a diameter (equivalent circle diameter) when converted to a circle of the same area. Therefore, it can be said that the compound containing Sn referred to in the present invention is a compound that can be identified (or can be identified) as a compound containing Sn by the DEDX at the grain boundary.

(製造方法)
本発明の6000系アルミニウム合金板は、鋳塊を均熱処理後に熱間圧延され、更に冷間圧延された冷延板であって、更に溶体化処理などの調質が施される、常法によって製造される。即ち、鋳造、均質化熱処理、熱間圧延の通常の各製造工程を経て製造され、板厚が2〜10mm程度であるアルミニウム合金熱延板とされる。次いで、冷間圧延されて板厚が3mm以下の冷延板とされる。
(Production method)
The 6000 series aluminum alloy sheet of the present invention is a cold-rolled sheet obtained by subjecting an ingot to hot rolling after soaking and then cold rolling, and further subjected to tempering such as solution treatment. Manufactured. That is, an aluminum alloy hot rolled sheet having a thickness of about 2 to 10 mm is manufactured through normal manufacturing processes such as casting, homogenization heat treatment, and hot rolling. Subsequently, it is cold-rolled to obtain a cold-rolled sheet having a thickness of 3 mm or less.

したがって、本発明の6000系アルミニウム合金板は、双ロール法などの薄板連続鋳造後に冷延して熱延を省略したり、温間圧延を行うような特殊な製造方法や圧延方法によっては製造しない。
但し、本発明で規定する粒界組織とするための、加熱後の急冷条件として、特に、熱延の終了温度と、熱延後の急冷(冷却速度)とは、後述する通り、常法による工程とは条件が異なる。
Therefore, the 6000 series aluminum alloy plate of the present invention is not manufactured by a special manufacturing method or rolling method in which cold rolling is performed after continuous thin plate casting such as a twin roll method to omit hot rolling or warm rolling is performed. .
However, as the rapid cooling conditions after heating to obtain the grain boundary structure defined in the present invention, in particular, the end temperature of hot rolling and the rapid cooling (cooling rate) after hot rolling are as usual, as described later. The conditions are different from the process.

(溶解、鋳造冷却速度)
先ず、溶解、鋳造工程では、上記6000系成分組成範囲内に溶解調整されたアルミニウム合金溶湯を、連続鋳造法、半連続鋳造法(DC鋳造法)等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。
(Dissolution, casting cooling rate)
First, in the melting and casting process, an ordinary molten casting method such as a continuous casting method and a semi-continuous casting method (DC casting method) is appropriately selected for the molten aluminum alloy adjusted to be dissolved within the above-mentioned 6000 series component composition range. Cast.

(均質化熱処理)
次いで、前記鋳造されたアルミニウム合金鋳塊に、熱間圧延に先立って、均質化熱処理を施す。この均質化熱処理(均熱処理)は、組織の均質化、すなわち、鋳塊組織中の結晶粒内の偏析をなくすことを目的とする。この均熱処理の条件は、冷却速度も含めて、本発明で規定する粒界組織には影響が無く、通常の1回だけの均熱でも良く、2回均熱あるいは2段均熱としても良い。1回の均熱では、熱延開始温度まで冷却するか、あるいは熱延開始温度か、その近傍で保持して、熱延を開始する。
(Homogenization heat treatment)
Next, the cast aluminum alloy ingot is subjected to a homogenization heat treatment prior to hot rolling. The purpose of this homogenization heat treatment (soaking) is to homogenize the structure, that is, eliminate segregation in crystal grains in the ingot structure. The conditions for this soaking process, including the cooling rate, have no effect on the grain boundary structure defined in the present invention, and may be normal one-time soaking, or may be two-time soaking or two-stage soaking. . In one soaking, the hot rolling is started by cooling to the hot rolling start temperature or holding at or near the hot rolling start temperature.

2回均熱とは、1回目の均熱後に、一旦室温を含む200℃以下の温度まで冷却し、更に、再加熱し、その温度で一定時間維持した後に、熱延を開始する。これに対して、2段均熱とは、1回目の均熱後に冷却はするものの、200℃以下までは冷却せず、より高温で冷却を停止した上で、その温度で維持した後に、そのままの温度か、より高温に再加熱した上で熱延を開始する。   In the second soaking, after the first soaking, the steel sheet is once cooled to a temperature of 200 ° C. or less including room temperature, reheated, and maintained at that temperature for a certain time, and then hot rolling is started. On the other hand, the two-stage soaking means cooling after the first soaking, but it is not cooled to 200 ° C. or lower, and after stopping the cooling at a higher temperature, the temperature is maintained as it is. The hot rolling is started after reheating to a higher temperature.

1回のみの均熱、あるいは2回均熱における1回目、あるいは2段均熱における1段目の均熱条件は、500℃以上、融点未満の温度範囲で、2時間以上の保持時間の範囲から適宜選択される。   The soaking condition for the first soaking in only one time, or the first soaking in the second soaking, or the soaking condition in the second soaking is in the temperature range of 500 ° C. or higher and lower than the melting point, and the holding time range of 2 hours or more. Is appropriately selected.

2回均熱では、この1回目の均熱処理後に、2回均熱のために、一旦、室温を含む200℃以下まで冷却する。また、2段均熱では、この1段目の均熱処理後に、一旦、200℃よりも高温の温度まで冷却する。2回目あるいは2段目の均熱条件は、熱延開始温度以上、500℃以下の温度範囲で2時間以上の保持時間の範囲から選択し、1回目の均熱、冷却後の鋳塊を再加熱し、熱延開始温度まで冷却するか、あるいは熱延開始温度まで再加熱してその近傍で保持すれば良い。また、1段目の均熱後の鋳塊を、熱延開始温度まで冷却して、その近傍で保持しても良い。これら、2回目あるいは2段目の均熱温度は、1回目あるいは1段目の均熱温度よりも低温とする方が好ましい。   In the second soaking, after the first soaking, the temperature is once cooled to 200 ° C. or less including room temperature for the second soaking. In the two-stage soaking, after the first stage soaking, the temperature is once cooled to a temperature higher than 200 ° C. The soaking condition for the second or second stage is selected from the range of the holding time of 2 hours or more in the temperature range of the hot rolling start temperature or higher and 500 ° C. or lower. It may be heated and cooled to the hot rolling start temperature, or reheated to the hot rolling start temperature and held in the vicinity thereof. Further, the ingot after soaking at the first stage may be cooled to the hot rolling start temperature and held in the vicinity thereof. The soaking temperature at the second or second stage is preferably lower than the soaking temperature at the first or first stage.

(熱間圧延)
熱間圧延は、熱延開始温度が固相線温度を超える条件では、バーニングが起こるため熱延自体が困難となる。また、熱延開始温度が350℃未満では熱延時の荷重が高くなりすぎ、熱延自体が困難となる。したがって、熱延開始温度は350℃〜固相線温度の範囲から選択して熱間圧延し、2〜10mm程度の板厚の熱延板とする。この熱延板の冷間圧延前の焼鈍(荒鈍) は必ずしも必要ではないが実施しても良い。
(Hot rolling)
In the hot rolling, the hot rolling itself becomes difficult because burning occurs under conditions where the hot rolling start temperature exceeds the solidus temperature. On the other hand, when the hot rolling start temperature is less than 350 ° C., the load during hot rolling becomes too high, and the hot rolling itself becomes difficult. Therefore, the hot rolling start temperature is selected from the range of 350 ° C. to the solidus temperature and hot rolled to obtain a hot rolled plate having a thickness of about 2 to 10 mm. Annealing (roughening) of the hot-rolled sheet before cold rolling is not always necessary, but may be performed.

この熱延において、本発明で規定する粒界組織とするためには、熱延の終了温度と、熱延後の冷却速度とを、常法とは異なる条件で制御する必要がある。   In this hot rolling, in order to obtain a grain boundary structure defined in the present invention, it is necessary to control the end temperature of hot rolling and the cooling rate after hot rolling under conditions different from those in the conventional method.

熱延時の終了温度:
熱延時の終了温度は250℃以下のできるだけ低温とする。熱延時の終了温度が250℃を超えた場合、熱延の終了温度からの室温までの冷却速度が例え速くても、Sn化合物が粒界に特に析出しやい200℃〜固相線温度の温度範囲に滞在することになるため、冷却中にSn化合物が粒界に析出しやすくなり、更に、Mg−Si系化合物も、Sn系化合物を起点として、粒界析出する。
したがって、この熱延終了温度が250℃以下であれば、Sn化合物が粒界に析出しやい200℃〜固相線温度の温度範囲の滞在時間が短く、熱延中のSn系化合物の形成、粗大化を抑制し、その後の溶体化処理時の未固溶Sn系化合物の存在を減少させ、SnによるBH性向上効果を向上させる。さらに、粒界等に存在するSn系化合物の数密度を減少させることができる。但し、熱延時の終了温度は、熱延できるかどうかの制約から、低くすることには限界があり、熱延時の終了温度の下限は好ましくは200℃とする。
End temperature at hot rolling:
The end temperature at the time of hot rolling is as low as possible below 250 ° C. When the end temperature at the time of hot rolling exceeds 250 ° C., even if the cooling rate from the end temperature of hot rolling to room temperature is fast, for example, the Sn compound is particularly likely to precipitate at the grain boundary. Since it stays in the temperature range, the Sn compound easily precipitates at the grain boundary during cooling, and the Mg—Si based compound also precipitates at the grain boundary starting from the Sn based compound.
Therefore, if the hot rolling end temperature is 250 ° C. or less, the residence time in the temperature range of 200 ° C. to the solidus temperature where the Sn compound is likely to precipitate at the grain boundary is short, and the Sn-based compound is formed during hot rolling. , Suppressing coarsening, reducing the presence of undissolved Sn-based compounds during the subsequent solution treatment, and improving the effect of improving BH properties by Sn. Furthermore, the number density of Sn-based compounds present at grain boundaries and the like can be reduced. However, the end temperature at the time of hot rolling is limited due to the restriction of whether or not it can be hot rolled, and the lower limit of the end temperature at the time of hot rolling is preferably 200 ° C.

熱延終了時の平均冷却速度:
前記熱延の終了温度(250℃以下)からの室温までの平均冷却速度は100℃/hr以上とする。このため、熱延終了直後から熱延コイルへ巻き取るまでに、あるいは巻き取ってからも、ファンあるいはミストなどで急冷することが好ましい。この平均冷却速度は、Snの含有量などの合金組成に応じて、速いほど好ましく、より好ましくは200℃/hr以上である。さらに好ましくは300℃/hr以上である。
前記冷却速度以上であれば、熱延後の冷却中のSn系化合物の形成、粗大化を抑制し、板の結晶粒界に存在する、前記大きさのSn系化合物の数密度を減少させることができる。これによって、その後の冷延板の溶体化処理時の未固溶Sn系化合物の存在を減少させ、板の結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度を0.4個/μm以下とできる。
Average cooling rate at the end of hot rolling:
The average cooling rate from the end temperature of hot rolling (250 ° C. or lower) to room temperature is 100 ° C./hr or higher. For this reason, it is preferable to quench with a fan or mist immediately after the end of hot rolling and before or after winding on the hot rolling coil. The average cooling rate is preferably as high as possible depending on the alloy composition such as the Sn content, and more preferably 200 ° C./hr or more. More preferably, it is 300 ° C./hr or more.
If the cooling rate is higher than the above, the formation and coarsening of the Sn-based compound during cooling after hot rolling is suppressed, and the number density of the Sn-based compound having the above-mentioned size existing at the crystal grain boundary of the plate is reduced. Can do. As a result, the presence of undissolved Sn-based compound during the subsequent solution treatment of the cold-rolled sheet is reduced, and the Sn-based compound having a circle equivalent diameter in the range of 0.2 to 10 μm that exists at the crystal grain boundary of the sheet. The average number density can be 0.4 pieces / μm 3 or less.

この冷却速度が遅くなると、熱延の終了温度が250℃以下であったとしても、Sn化合物が粒界に特に析出しやい200〜固相線温度の温度範囲に滞在することになるため、この温度域でSn化合物が粒界に析出しやすくなる。このため、更に、Mg−Si系化合物も、Sn系化合物を起点として、粒界析出する。
この結果、後述する溶体化・焼き入れ処理(特に急冷)が好ましい範囲内で行われたとしても、溶体化処理時の未固溶Sn系化合物を減少できず、板の結晶粒界に存在する前記大きさ範囲のSn系化合物の平均数密度を0.4個/μm以下とできなくなる。
When this cooling rate is slow, even if the end temperature of hot rolling is 250 ° C. or less, the Sn compound stays in the temperature range of 200 to the solidus temperature where it is particularly likely to precipitate at the grain boundary. In this temperature range, the Sn compound is likely to precipitate at the grain boundaries. For this reason, the Mg—Si compound is also precipitated at the grain boundaries starting from the Sn compound.
As a result, even if the solution treatment / quenching process (especially rapid cooling) described later is performed within a preferable range, the undissolved Sn-based compound at the time of the solution treatment cannot be reduced, and exists at the grain boundaries of the plate. The average number density of the Sn-based compounds in the size range cannot be 0.4 pieces / μm 3 or less.

(冷間圧延)
冷間圧延では、上記熱延板を圧延して、自動車構造部材用としては1〜5mm程度の所望の最終板厚の冷延板 (コイルも含む) に製作する。この冷延工程の回数は、熱延板の板厚と冷延板の最終板厚との関係で自由に選択され、この1回当たりの冷延工程における冷間圧延機への板(コイル)のパス回数も自由に選択される。
(Cold rolling)
In cold rolling, the hot-rolled sheet is rolled into a cold-rolled sheet (including a coil) having a desired final thickness of about 1 to 5 mm for automobile structural members. The number of cold rolling processes is freely selected according to the relationship between the thickness of the hot rolled sheet and the final thickness of the cold rolled sheet, and the sheet (coil) to the cold rolling mill in this cold rolling process. The number of passes can be freely selected.

前記荒鈍や冷間圧延途中での中間焼鈍は、焼鈍後の冷却中にSn系化合物の形成、粗大化を生じる可能性があり、板の結晶粒界に存在するSn系化合物の数密度を減少させることができなくなる恐れがあり、不要である。どうしても行う場合には、温度は380〜500℃の範囲で、用いる連続炉やバッチ炉での通板条件に応じた適当な所要時間が選択されるが、焼鈍後の冷却は、前記熱延後の急冷と同じく、ファンやミストによる強制冷却が必須となる。   The intermediate annealing in the middle of the roughening or cold rolling may cause the formation of Sn-based compounds and coarsening during cooling after annealing, and the number density of Sn-based compounds existing at the grain boundaries of the plate is reduced. There is a possibility that it cannot be reduced, and is unnecessary. When absolutely necessary, the temperature is in the range of 380 to 500 ° C., and an appropriate time is selected according to the sheet passing conditions in the continuous furnace or batch furnace to be used. Cooling after annealing is performed after the hot rolling. As with rapid cooling, forced cooling with a fan or mist is essential.

(溶体化処理)
冷間圧延後は調質として溶体化処理を行う。この溶体化処理については、通常の連続熱処理ラインによる加熱,冷却でよく、特に限定はされない。ただ、各元素の十分な固溶量を得ることや結晶粒の微細化のためには、500℃以上、固相線温度以下の温度で、保持時間は1秒〜30分の範囲で溶体化処理することが望ましい。
(Solution treatment)
After cold rolling, solution treatment is performed as a tempering. The solution treatment is not particularly limited and may be heating and cooling using a normal continuous heat treatment line. However, in order to obtain a sufficient solid solution amount of each element and refinement of crystal grains, solution treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher and a solidus temperature or lower and a holding time of 1 second to 30 minutes. It is desirable to process.

溶体化処理後の平均冷却(降温)速度は、前記した熱延終了温度や冷却速度と同じ意味にて、200℃〜固相線温度の範囲を40〜200℃/sとする。すなわち、冷却中のSn化合物の粒界析出を抑制するために、前記温度範囲の平均冷却速度を40℃/s以上とすることが好ましい。このため、溶体化処理後の冷却は、ファンなどの空冷、ミスト、スプレー、浸漬等の水冷手段など、強制的な冷却手段を各々選択して用いるか、室温〜100℃の水や湯に直接焼き入れることが好ましい。   The average cooling (temperature decrease) rate after the solution treatment is the same as the above-described hot rolling end temperature and cooling rate, and the range of 200 ° C. to solidus temperature is 40 to 200 ° C./s. That is, in order to suppress grain boundary precipitation of the Sn compound during cooling, the average cooling rate in the temperature range is preferably 40 ° C./s or more. For this reason, the cooling after the solution treatment is performed by selecting and using forced cooling means such as air cooling such as a fan, water cooling means such as mist, spraying, and immersion, or directly in water or hot water at room temperature to 100 ° C. It is preferable to quench.

この平均冷却速度が遅すぎる場合、Sn化合物が粒界に析出しやすい前記200℃〜固相線温度の温度範囲に板が長時間滞在することになるため、この温度域でSn化合物が粒界に析出しやすくなり、更に、Mg−Si系化合物も、Sn系化合物を起点として、粒界析出する。溶体化処理後の平均冷却(降温)速度の上限は、設備的な制約から200℃/sとする。
ちなみに、溶体化処理は基本的に1回のみであるが、室温時効硬化が進みすぎた場合などには、自動車部材などへの成形性の確保のため、溶体化処理を前記好ましい条件にて再度施して、この進みすぎた室温時効硬化を一旦キャンセルしても良い。
If this average cooling rate is too slow, the Sn compound tends to precipitate at the grain boundaries, and the plate will stay in the temperature range from 200 ° C. to the solidus temperature for a long time. In addition, Mg-Si compounds are also precipitated at grain boundaries starting from Sn compounds. The upper limit of the average cooling (temperature lowering) rate after the solution treatment is set to 200 ° C./s due to equipment restrictions.
By the way, the solution treatment is basically only once, but when the room temperature age hardening has progressed too much, the solution treatment is performed again under the above-mentioned preferable conditions in order to ensure the formability to automobile members and the like. Then, the room temperature age hardening that has progressed too much may be canceled once.

以上の工程によって、構造部材用としての一つの基準として、板を人工時効処理した際の、0.2%耐力を200MPa以上とするとともに、VDA曲げ試験にて75°以上の曲げ角度となる圧壊特性を有することができる。   By the above process, as one standard for structural members, the 0.2% proof stress when the plate is artificially aged is set to 200 MPa or more, and the crushing becomes a bending angle of 75 ° or more in the VDA bending test. Can have properties.

そして、本発明のアルミニウム合金板は、素材として、バーリング加工、穴拡げ加工などを含む、プレス成形や加工が施された上で、自動車、自転車、鉄道車両などの構造部材とされる。また、成形性の確保の点で、これら構造部材に成形や加工された後で、別途、必要に応じて、人工時効硬化処理されて高強度化される。   The aluminum alloy plate of the present invention is used as a structural member for automobiles, bicycles, railway vehicles and the like after being subjected to press molding and processing including burring processing, hole expansion processing, and the like as materials. Further, from the viewpoint of securing moldability, after being molded or processed into these structural members, an artificial age hardening treatment is separately performed to increase the strength as necessary.

(人工時効硬化処理)
この人工時効硬化処理は、素材である板の段階で行っても良く、素材板を構造部材に成形した後で行っても良い。処理条件は一般的な人工時効条件(T6、T7)で良く、温度や時間の条件は、所望の強度や素材の6000系アルミニウム合金板の強度、あるいは室温時効の進行程度などから自由に決定される。例示すると、1段の時効処理であれば、100〜150℃での時効処理を12〜36時間(過時効領域を含む)行う。また、2段の工程においては、1段目の熱処理温度が70〜100℃の範囲で2時間以上、2段目の熱処理温度が100〜170℃の範囲で5時間以上の範囲(過時効領域を含む)から選択する。
(Artificial age hardening treatment)
This artificial age hardening treatment may be performed at the stage of the material plate or after the material plate is formed into a structural member. The treatment conditions may be general artificial aging conditions (T6, T7), and the temperature and time conditions are freely determined from the desired strength, the strength of the 6000 series aluminum alloy plate of the material, or the progress of aging at room temperature. The For example, in the case of one-stage aging treatment, aging treatment at 100 to 150 ° C. is performed for 12 to 36 hours (including an overaging region). In the two-stage process, the first-stage heat treatment temperature is in the range of 70 to 100 ° C. for 2 hours or longer, and the second-stage heat treatment temperature is in the range of 100 to 170 ° C. for five hours or longer (over-aged region). Select from).

下記表1に示す各成分組成の6000系アルミニウム合金の冷延板の粒界組織を、表2のように製造条件を変えて種々変えたものについて、強度などの機械的な特性とVDA曲げ試験にて評価される衝撃吸収性(圧壊特性)を評価した。これらの結果も表2に示す。   Mechanical properties such as strength and VDA bending test of the grain boundary structure of the cold-rolled sheet of 6000 series aluminum alloy having each component composition shown in Table 1 with various production conditions as shown in Table 2 The impact absorbability (crushing property) evaluated in (1) was evaluated. These results are also shown in Table 2.

冷延板の粒界組織は、主として、表2に示すように、均熱条件と溶体化処理条件とを変えて制御した。具体的には、各例とも共通して、下記表1に示す各成分組成の6000系アルミニウム合金溶湯をDC鋳造し、得られた鋳塊を、表2に示す均熱条件と熱延条件にて熱間圧延を行い、5mmの板厚の熱延板を製造した。前記熱延条件は、特に、熱延終了温度と、熱延終了後の冷却速度とを制御し、急冷の際には、各例とも共通して、その冷却速度で室温まで急冷した。   As shown in Table 2, the grain boundary structure of the cold-rolled sheet was controlled by changing the soaking condition and the solution treatment condition. Specifically, in common with each example, a 6000 series aluminum alloy molten metal having each component composition shown in Table 1 below is DC-cast, and the resulting ingot is subjected to soaking conditions and hot rolling conditions shown in Table 2. Then, hot rolling was performed to produce a hot rolled sheet having a thickness of 5 mm. In particular, the hot rolling conditions controlled the hot rolling end temperature and the cooling rate after the hot rolling, and in the case of rapid cooling, each example was rapidly cooled to room temperature at that cooling rate.

これらの熱延板を、各例とも共通して、荒鈍(焼鈍)および中間焼鈍無しで、冷間圧延し、共通して2mmの板厚の冷延板を得た。そして、これらの冷延板を、表2に示す、溶体化処理温度(到達温度:℃)、保持時間(s)、平均冷却速度(200℃〜固相線温度の範囲:℃/s)の各条件にて溶体化処理を行い、T4材を得た。   These hot-rolled sheets were cold-rolled without any roughening (annealing) and intermediate annealing in common with each example, and a cold-rolled sheet having a thickness of 2 mm was obtained in common. And these cold-rolled plates are shown in Table 2 with the solution treatment temperature (attainment temperature: ° C.), holding time (s), and average cooling rate (200 ° C. to solidus temperature range: ° C./s). Solution treatment was performed under each condition to obtain a T4 material.

これらのT4材を室温で1週間時効させた後に、供試材を採取して、集合組織、微細析出物(参考)を調査し、また、後述する引張試験により、機械的な特性を調査した。これらの結果を各々表2に示す。   After aging these T4 materials at room temperature for 1 week, sample materials were collected, textures and fine precipitates (reference) were investigated, and mechanical properties were examined by a tensile test described later. . These results are shown in Table 2, respectively.

(粒界組織)
前記T4材の粒界組織として、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度(個/μm)を、前記した方法にて測定した。
(Grain boundary structure)
As the grain boundary structure of the T4 material, the average number density (pieces / μm 3 ) of Sn compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm was measured by the method described above.

(結晶粒内の微細析出物)
この際、各例とも、参考として、前記T4材の粒界組織を5000倍の透過型電子顕微鏡により測定した時に、同じ試料の結晶粒内の、2.0〜20nmの円相当径の範囲の析出物の、試料10個における平均数密度(個/μm)を測定した。この結果、各発明例、比較例ともに、2.0〜20nmのサイズの析出物の平均数密度は平均で2〜9×10個/μmの範囲であった。ここで、析出物のサイズは面積が等価な円の直径に換算して測定した。
(Fine precipitates in crystal grains)
At this time, in each case, as a reference, when the grain boundary structure of the T4 material was measured with a transmission electron microscope with a magnification of 5000 times, the equivalent circle diameter in the range of 2.0 to 20 nm in the crystal grains of the same sample was used. The average number density (pieces / μm 3 ) of 10 precipitates was measured. As a result, in each of the inventive examples and the comparative examples, the average number density of the precipitates having a size of 2.0 to 20 nm was in the range of 2 to 9 × 10 4 pieces / μm 3 on average. Here, the size of the precipitate was measured in terms of the diameter of a circle having an equivalent area.

また、前記T4材を室温で1週間時効させた後に、構造部材への成形加工後の人工時効硬化処理を模擬したT6処理(BH処理)として、前記T4材を、2%ストレッチ後に185℃×20分の人工時効処理を行った。   Further, after aging the T4 material at room temperature for 1 week, as a T6 treatment (BH treatment) simulating an artificial age hardening treatment after forming the structural member, the T4 material is subjected to 185 ° C. after 2% stretching. An artificial aging treatment was performed for 20 minutes.

(機械的特性)
各例とも、前記T6材あるいは前記T4材の板状試験片をJIS5号試験片に加工し、圧延方向に対して、引張方向が平行となるように室温引張試験を行い、引張強度(MPa)、0.2%耐力(MPa)を測定した。室温引張り試験はJIS2241(1980)に基づき、室温20℃で試験を行い、評点間距離50mmで引張速度5mm/分、試験片が破断するまで一定の速度で行った。
(Mechanical properties)
In each example, the plate test piece of the T6 material or the T4 material was processed into a JIS No. 5 test piece, and a room temperature tensile test was performed so that the tensile direction was parallel to the rolling direction, and the tensile strength (MPa). 0.2% proof stress (MPa) was measured. The room temperature tensile test was performed at a room temperature of 20 ° C. based on JIS2241 (1980), and was performed at a constant speed until the test piece broke at a distance of 50 mm between the ratings and a tensile speed of 5 mm / min.

(衝撃吸収性)
衝撃吸収性を評価する曲げ試験は、VDA曲げ試験として、ドイツ自動車工業会(VDA)の規格の中の「VDA238−100 Plate bending test for metallic materials」に従って実施した。この試験方法を、図1に斜視図で示す。
先ず、前記T6材の板状試験片を、ロールギャップを設けて、互いに平行に配置した2個のロール上に、図1に点線で示すように、水平で左右均等の長さに載置する。
具体的には、前記T6材の板状試験片を、その圧延方向と、上方に垂直に立てて配置した板状の押し曲げ治具の延在方向とが、互いに直角になるように、ロールギャップ中央にその中央部が位置するよう、2個のロール上に、水平で左右均等の長さに載置する。
そして、上方から前記押し曲げ治具を板状試験片の中央部に押し当てて荷重を負荷し、この板状試験片を前記狭いロールギャップに向けて押し曲げ(突き曲げ)て、曲げ変形した板状試験片中央部を前記狭いロールギャップ内に押し込む。
(Shock absorption)
The bending test for evaluating shock absorption was performed as a VDA bending test in accordance with “VDA238-100 Plate Bending Test for Metallic Materials” in the standards of the German Automobile Manufacturers Association (VDA). This test method is shown in perspective view in FIG.
First, the plate-like test piece of the T6 material is placed on two rolls arranged parallel to each other with a roll gap, as shown by dotted lines in FIG. .
Specifically, the T6 material plate-shaped test piece is rolled so that the rolling direction and the extending direction of the plate-shaped pushing and bending jig arranged vertically upright are perpendicular to each other. It is placed on two rolls horizontally and equally in the left and right so that the central part is located in the center of the gap.
Then, the pressing and bending jig is pressed against the center of the plate-shaped test piece from above to apply a load, and the plate-shaped test piece is bent toward the narrow roll gap (bending) to bend and deform. The center part of the plate-shaped test piece is pushed into the narrow roll gap.

この際に、上方からの押し曲げ治具からの荷重Fが最大となる時の板状試験片の中央部の曲げ外側の角度を曲げ角度(°)として測定して、その曲げ角度の大きさで衝撃吸収性を評価する。この曲げ角度が大きいほど、板状試験片は、途中で圧壊せずに、曲げ変形が持続しており、衝撃吸収性(圧壊特性)が高い。   At this time, the angle of the bending outside of the center part of the plate-like test piece when the load F from the pushing bending jig from the maximum is measured as a bending angle (°), and the magnitude of the bending angle. Evaluate the shock absorption. The larger the bending angle, the more the plate-like test piece is not crushed in the middle, the bending deformation is continued, and the shock absorption (crushing property) is higher.

このVDA曲げ試験の試験条件として、図1に記載した記号を用いて示すと、板状試験片は幅b:60mm×長さl:60mmの正方形形状とし、2個のロール直径Dは各々30mm、ロールギャップLは板状試験片板厚の2.0倍の4mmとした。sは荷重Fが最大となる時の板状試験片中央部のロールギャップ内への押し込み深さである。
また、板状の押し曲げ治具は、図1に示すように、板状試験片の中央部に押し当たる、下端側の辺が、その先端(下端)の半径が0.2mmφとなるように尖ったテーパ状とされている。
上記曲げ試験は、各例とも板状試験片3枚ずつ(3回)行い、曲げ角度(°)はこれらの平均値を採用した。
As test conditions for this VDA bending test, the symbols shown in FIG. 1 are used to indicate that the plate-shaped test piece has a square shape of width b: 60 mm × length l: 60 mm, and each of the two roll diameters D is 30 mm. The roll gap L was 4 mm, which is 2.0 times the plate thickness of the plate-shaped test piece. s is the depth of intrusion into the roll gap at the center of the plate-like test piece when the load F is maximum.
In addition, as shown in FIG. 1, the plate-like pushing / bending jig presses against the center portion of the plate-like test piece so that the lower end side has a radius of 0.2 mmφ at the tip (lower end). It has a sharp tapered shape.
In each example, the above bending test was carried out by three plate-like test pieces (three times), and the average value of the bending angles (°) was adopted.

表1、2から明らかなように、各発明例は、本発明アルミニウム合金組成範囲内であり、前記した好ましい熱延条件と溶体化処理条件の範囲内で製造されている。この結果、この板の結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μm以下である。 As is apparent from Tables 1 and 2, each of the inventive examples is within the composition range of the aluminum alloy of the present invention, and is manufactured within the range of the preferred hot rolling conditions and solution treatment conditions described above. As a result, the average number density of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm existing at the crystal grain boundaries of this plate is 0.4 / μm 3 or less.

この結果、VDA曲げ試験にて評価される衝撃吸収性(圧壊特性)に優れている。また、T6材の0.2%耐力も220MPa以上、高いものでは240MPa以上の高強度である。   As a result, it is excellent in impact absorbability (crush property) evaluated in the VDA bending test. Further, the 0.2% proof stress of the T6 material is 220 MPa or higher, and a high strength is 240 MPa or higher.

これに対して、各比較例は、合金組成が、表1の通り、本発明範囲から外れるか、合金組成は表1の通り本発明範囲内であるものの、前記した好ましい熱延条件の範囲からはずれて、各々製造されている。この結果、所望の粒界組織を得られないか、得られていたとしても、強度やVDA曲げ試験にて評価される衝撃吸収性(圧壊特性)が劣っている。   On the other hand, in each comparative example, the alloy composition deviates from the scope of the present invention as shown in Table 1, or the alloy composition is within the scope of the present invention as shown in Table 1, but from the range of the preferred hot rolling conditions described above. Each is manufactured. As a result, even if a desired grain boundary structure cannot be obtained or has been obtained, the strength and impact absorbability (crush characteristics) evaluated by the VDA bending test are inferior.

比較例9〜16は、表1の発明例と同じ合金例1、2を用いている。しかし、これらの比較例は、表2に示す通り、熱延終了温度が高すぎる(比較例9、10、13、14)、熱延後の平均冷却速度が遅い(比較例9、11、13、15)、溶体化処理後の平均冷却速度が遅い(比較例12、16)など、製造条件が好ましい条件を外れている。
ちなみに、比較例9、13は、Snを含んだ板の、熱延終了温度が高く、熱延後の平均冷却速度が遅い、常法による製造のモデルである。
このため、これら比較例は、板の結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μmを超えており、発明例よりも、強度も低く、衝撃吸収性(圧壊特性)も劣っている。
In Comparative Examples 9 to 16, the same alloy examples 1 and 2 as the inventive examples in Table 1 are used. However, in these comparative examples, as shown in Table 2, the hot rolling end temperature is too high (Comparative Examples 9, 10, 13, 14), and the average cooling rate after hot rolling is slow (Comparative Examples 9, 11, 13). 15), and the average cooling rate after the solution treatment is low (Comparative Examples 12 and 16).
Incidentally, Comparative Examples 9 and 13 are models of manufacturing by a conventional method in which a plate containing Sn has a high hot rolling end temperature and a low average cooling rate after hot rolling.
For this reason, in these comparative examples, the average number density of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm existing at the crystal grain boundaries of the plate exceeds 0.4 / μm 3. The strength is lower than the example, and the shock absorption (crushing property) is inferior.

比較例17〜22は、比較例17、19を除き、好ましい条件範囲で製造しているものの、表1の合金番号9〜14を用いている。これらの合金は、Snが少ない(合金番号9、10)、Snが多すぎる(合金番号11)、Mgが少ない(合金番号12)、Siが少ない(合金番号13)、Cu、Zr、Mn、Cr、Scを含んでいない(合金番号14)など、各々本発明の組成範囲を外れている。   Although Comparative Examples 17-22 are manufactured in the preferable condition range except Comparative Examples 17 and 19, Alloy Nos. 9 to 14 in Table 1 are used. These alloys have low Sn (Alloy Nos. 9 and 10), too much Sn (Alloy No. 11), low Mg (Alloy No. 12), low Si (Alloy No. 13), Cu, Zr, Mn, Each of them does not contain Cr or Sc (alloy number 14), etc., and is out of the composition range of the present invention.

このうち、比較例17は、Snを含まず、熱延終了温度が高く、熱延後の平均冷却速度が遅い、常法による6000系の板の製造のモデルである。このため、比較例17は、Sn含有量が低すぎる比較例18と同様に、当然ながら、板の結晶粒界に存在するSn系化合物(平均数密度)が無いか少ない。したがって、これら比較例17、18は、衝撃吸収性(圧壊特性)が同程度の発明例1、5などと比較すれば分る通り、強度が低く、強度と衝撃吸収性を兼備できていない。
比較例19はSnの含有量が多すぎ、熱延割れを生じていたが製造できなかった。
比較例20〜22は、各々必要な元素量が少なすぎて(合金番号12、13、14)、発明例に比して、衝撃吸収性(圧壊特性)の割に、著しく強度が低い。
Among them, Comparative Example 17 is a model for manufacturing a 6000 series plate by a conventional method, which does not contain Sn, has a high hot rolling end temperature, and has a low average cooling rate after hot rolling. For this reason, in Comparative Example 17, as in Comparative Example 18 in which the Sn content is too low, naturally, there is little or no Sn-based compound (average number density) present at the crystal grain boundaries of the plate. Therefore, these comparative examples 17 and 18 are low in strength and do not have both strength and impact absorbability, as can be seen from comparison with invention examples 1 and 5 having the same impact absorbability (crush characteristics).
Although the comparative example 19 had too much Sn content and produced the hot rolling crack, it was not able to manufacture.
In Comparative Examples 20 to 22, the required amount of each element is too small (Alloy Nos. 12, 13, and 14), and the strength is remarkably low as compared with the inventive examples for the impact absorption (crushing characteristics).

以上の結果から、本発明アルミニウム合金板がVDA曲げ試験にて評価される衝撃吸収性(圧壊特性)、高強度とを兼備するための、本発明の各要件の臨界的な意義が裏付けられる。   From the above results, the critical significance of each requirement of the present invention is confirmed in order for the aluminum alloy plate of the present invention to have both the impact absorbability (crushing property) evaluated by the VDA bending test and the high strength.

以上説明したように、本発明は、常法の圧延によって製造され、強度を低下させずに、自動車の衝突時における衝撃吸収性(圧壊特性)を向上させた、6000系アルミニウム合金板を提供できる。したがって、本発明は軽量化に寄与する、自動車、自転車、鉄道車両などの構造部材に好適である。   As described above, the present invention can provide a 6000 series aluminum alloy plate that is manufactured by conventional rolling and has improved impact absorption (crushing characteristics) at the time of automobile collision without reducing strength. . Therefore, the present invention is suitable for structural members such as automobiles, bicycles, and railway vehicles that contribute to weight reduction.

Claims (3)

質量%で、Mg:0.2〜1.5%、Si:0.4〜1.5%、Sn:0.001〜0.1%を各々含有するとともに、Cu:0.02〜0.5%、Zr:0.02〜0.15%、Mn:0.03〜0.2%、Cr:0.02〜0.15%のうちの一種または二種以上を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であって、この板の結晶粒界に存在する、円相当径が0.2〜10μmの範囲のSn系化合物の平均数密度が0.4個/μm以下(0個/μmを含む)であることを特徴とするアルミニウム合金板。 By mass%, Mg: 0.2-1.5%, Si: 0.4-1.5%, Sn: 0.001-0.1%, respectively, and Cu: 0.02-0. 5%, Zr: 0.02 to 0.15%, Mn: 0.03 to 0.2%, Cr: 0.02 to 0.15%, one or more of them are contained, the balance being Al And an average number density of Sn-based compounds having an equivalent circle diameter in the range of 0.2 to 10 μm, which is present in the crystal grain boundary of the plate, is 0.4 / μm 3. An aluminum alloy plate characterized by the following (including 0 / μm 3 ). 前記アルミニウム合金板が、更に、質量%で、Ag:0.01〜0.2%を含む請求項1に記載のアルミニウム合金板。   The aluminum alloy plate according to claim 1, wherein the aluminum alloy plate further contains Ag: 0.01 to 0.2% by mass%. 前記アルミニウム合金板が構造部材用であり、前記アルミニウム合金板を溶体化・焼き入れ処理および人工時効処理した後の特性として、200MPa以上の0.2%耐力を有するとともに、VDA曲げ試験にて75°以上の曲げ角度となる圧壊特性を有している請求項1または2のいずれか1項に記載のアルミニウム合金板。
The aluminum alloy plate is for a structural member. The aluminum alloy plate has a 0.2% proof stress of 200 MPa or more as a characteristic after solution treatment, quenching treatment and artificial aging treatment, and 75 in a VDA bending test. The aluminum alloy sheet according to any one of claims 1 and 2, wherein the aluminum alloy sheet has a crushing characteristic that results in a bending angle of not less than °.
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