JP2018145469A - Aluminum alloy thick sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池製造装置や液晶パネル製造装置などの大気圧と真空を繰り返す減圧容器のフレームに用いられるアルミニウム合金製の厚板に関する。 The present invention relates to a thick plate made of an aluminum alloy used for a frame of a decompression vessel that repeats atmospheric pressure and vacuum, such as a solar cell manufacturing apparatus and a liquid crystal panel manufacturing apparatus.
大気圧と真空を繰り返す減圧容器のフレーム部には、繰り返し応力が作用するため、高疲労強度特性が要求されている。 Since a stress acts repeatedly on the frame portion of the decompression vessel that repeats atmospheric pressure and vacuum, high fatigue strength characteristics are required.
疲労強度悪化の要因として、材料内のポロシティが挙げられる。一般に、スラブを圧延すると内部のポロシティは、圧力を受けることにより、徐々に小さくなり、薄板においては問題はなくなるが、圧下率の小さい厚さ３００ｍｍ以上の厚板においては、逆に、スラブにおけるポロシティよりも大きくなることが確認されている（特許文献１等参照）。 As a factor of deterioration in fatigue strength, porosity in the material can be cited. In general, when a slab is rolled, the internal porosity gradually decreases by receiving pressure, and there is no problem with a thin plate. However, with a thick plate having a small rolling reduction of 300 mm or more, the porosity in the slab is reversed. It is confirmed that it becomes larger than that (see Patent Document 1).
そこで、従来は、減圧容器のフレーム部用の材料としては、ポロシティ量の少ない６０６１合金が用いられていた。例えば、特許文献２には、減圧容器のフレーム部用の材料として、６０６１合金を用いることが記載されている。
Therefore, conventionally, 6061 alloy having a small amount of porosity has been used as a material for the frame portion of the decompression vessel. For example,
しかし、６０６１合金にて要求強度を出すためには、圧延後に熱処理工程が必要となるため、製造コストが高いことが問題となっていた。 However, in order to obtain the required strength with the 6061 alloy, a heat treatment step is required after rolling, so that the manufacturing cost is high.
それに対して、Ａｌ−Ｍｇ系合金を減圧容器のフレーム部に用いる場合、上記熱処理工程が不要となるため製造コストが下げられる。一方で、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、６０６１合金に比べてＭｇ含有量が多いため、材料内のポロシティ数が増加し、疲労強度特性に悪影響を与える。 On the other hand, when an Al—Mg-based alloy is used for the frame portion of the decompression vessel, the manufacturing cost is reduced because the heat treatment step is unnecessary. On the other hand, since the Al—Mg-based alloy has a higher Mg content than the 6061 alloy, the number of porosity in the material increases, which adversely affects fatigue strength characteristics.
従って、本発明の目的は、減圧容器のフレーム部用の材料として適切な、疲労強度特性に優れるＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金合厚板を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an Al—Mg-based aluminum alloy thick plate that is suitable as a material for a frame portion of a decompression vessel and has excellent fatigue strength characteristics.
上記本発明の課題は、以下の本発明によって解決される。
すなわち、本発明（１）は、２．０〜５．０質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金からなるアルミニウム合金厚板であり、
該アルミニウム合金厚板の板厚が３００〜４００ｍｍであり、
鋳造方向に対し垂直な断面における該アルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＡ（個／ｃｍ２）とし、（ｉｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＢ（個／ｃｍ２）とすると、Ａが１６０個／ｃｍ２以下であり、且つ、ＢがＡの１．１５倍以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金厚板を提供するものである。
The above-mentioned problems of the present invention are solved by the following present invention.
That is, the present invention (1) is an aluminum alloy thick plate made of an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg,
The thickness of the aluminum alloy thick plate is 300 to 400 mm,
When the plate width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction is Wa, the center in the plate width direction is 0 position, and the plate end in the plate width direction is 0.50 Wa position, (i) Per unit area of porosity with an equivalent-circle diameter of 50 μm or more at each position of 0.39 Wa, 0.40 Wa, 0.42 Wa, 0.44 Wa, 0.46 Wa, and 0.48 Wa at the central portion in the thickness direction and in the plate width direction. The maximum value among the numbers is A (pieces / cm 2 ), and (ii) the center portion in the plate thickness direction and the position in the plate width direction are 0.12 Wa, 0.16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa, and 0.30 Wa. Where the maximum value per unit area of porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more at each position is B (pieces / cm 2 ), A is 160 pieces / cm 2 or less, and B is A 1.15 times or more That is,
An aluminum alloy thick plate characterized by the above is provided.
また、本発明（２）は、前記アルミニウム合金が、０．１５質量％以下のＴｉ、０．３５質量％以下のＣｒ、１．００質量％以下のＭｎ、０．４０質量％以下のＦｅ及び０．４０質量％以下のＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）のアルミニウム合金厚板を提供するものである。 Further, in the present invention (2), the aluminum alloy is composed of Ti of 0.15% by mass or less, Cr of 0.35% by mass or less, Mn of 1.00% by mass or less, Fe of 0.40% by mass or less, and The aluminum alloy thick plate according to (1), which contains any one or more of 0.40% by mass or less of Si, is provided.
本発明によれば、減圧容器のフレーム部用の材料として適切な、疲労強度特性に優れるＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金合厚板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the Al-Mg type aluminum alloy laminated board excellent in the fatigue strength characteristic suitable as a material for the flame | frame part of a pressure-reduced container can be provided.
本発明のアルミニウム合金厚板は、２．０〜５．０質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金からなるアルミニウム合金厚板であり、
該アルミニウム合金厚板の板厚が３００〜４００ｍｍであり、
鋳造方向に対し垂直な断面における該アルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＡ（個／ｃｍ２）とし、（ｉｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＢ（個／ｃｍ２）とすると、Ａが１６０個／ｃｍ２以下であり、且つ、ＢがＡの１．１５倍以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金厚板である。
The aluminum alloy thick plate of the present invention is an aluminum alloy thick plate made of an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg,
The thickness of the aluminum alloy thick plate is 300 to 400 mm,
When the plate width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction is Wa, the center in the plate width direction is 0 position, and the plate end in the plate width direction is 0.50 Wa position, (i) Per unit area of porosity with an equivalent-circle diameter of 50 μm or more at each position of 0.39 Wa, 0.40 Wa, 0.42 Wa, 0.44 Wa, 0.46 Wa, and 0.48 Wa at the central portion in the thickness direction and in the plate width direction. The maximum value among the numbers is A (pieces / cm 2 ), and (ii) the center portion in the plate thickness direction and the position in the plate width direction are 0.12 Wa, 0.16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa, and 0.30 Wa. Where the maximum value per unit area of porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more at each position is B (pieces / cm 2 ), A is 160 pieces / cm 2 or less, and B is A 1.15 times or more That is,
An aluminum alloy thick plate characterized by the following.
本発明のアルミニウム合金厚板について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明のアルミニウム合金厚板の形態例の模式図であり、斜視図である。図２は、図１のアルミニウム合金厚板を、鋳造方向に対し垂直な面で切った断面図である。図１中、アルミニウム合金厚板１は、所定の組成に調整されたアルミニウム合金の鋳塊を鋳造し、得られた鋳塊を、面削し、加熱し、熱間圧延し、切断して製造されたものである。
The aluminum alloy thick plate of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the aluminum alloy thick plate of the present invention, and is a perspective view. FIG. 2 is a cross-sectional view of the aluminum alloy thick plate of FIG. 1 cut along a plane perpendicular to the casting direction. In FIG. 1, an aluminum alloy
図１中、鋳造方向４は、アルミニウム合金厚板１の製造の原材料であるアルミニウム合金の鋳塊が鋳造されるときに引き出される方向である。また、板厚方向６は、アルミニウム合金厚板１の板の厚み方向であり、鋳造方向４に対して垂直である。また、板幅方向５は、鋳造方向４に対して垂直な断面におけるアルミニウム合金厚板１の幅の方向であり、鋳造方向４に対して垂直且つ板厚方向６に対して垂直な方向である。
In FIG. 1, the
図２中、鋳造方向に対し垂直な断面における板厚方向の中心位置の集合を、中心線８とすると、板厚方向中央部分とは、中心線８上及びその近傍の部分を指す。そして、鋳造方向に対し垂直な断面におけるアルミニウム合金厚板１の板幅、すなわち、中心線８の長さをＷａとし、また、板幅方向の中心２の位置を０位置とする。そうすると、板幅方向の板端３の位置は、板幅方向の中心２から板幅方向に０．５０Ｗａ離れた位置になるので、板幅方向の板端３の位置が、０．５Ｗａ位置となる。よって、図２中、０．３９Ｗａ位置７とは、０位置から板幅方向に０．３９Ｗａ離れた位置を指す。図示しないが、同様にして、０．４０Ｗａ位置とは、０位置から板幅方向に０．４０Ｗａ離れた位置であり、また、０．４２Ｗａ位置とは、０位置から板幅方向に０．４２Ｗａ離れた位置であり、０．４４Ｗａ位置とは、０位置から板幅方向に０．４４Ｗａ離れた位置であり、０．４６Ｗａ位置とは、０位置から板幅方向に０．４６Ｗａ離れた位置であり、０．４８Ｗａ位置とは、０位置から板幅方向に０．４８Ｗａ離れた位置である。
In FIG. 2, if a set of center positions in the plate thickness direction in a cross section perpendicular to the casting direction is a
本発明のアルミニウム合金厚板は、２．０〜５．０質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金により形成されている。つまり、本発明のアルミニウム合金厚板は、アルミニウム合金製である。 The aluminum alloy thick plate of the present invention is formed of an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg. That is, the aluminum alloy thick plate of the present invention is made of an aluminum alloy.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、２．０〜５．０質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金である。本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金のＭｇ含有量は、好ましくは２．０〜４．２質量％である。Ｍｇは、Ａｌ中に固溶して強度を向上させる働きがある。アルミニウム合金中のＭｇ含有量が、上記範囲未満だと、強度向上効果が小さく、また、上記範囲を超えると、Ａｌ−Ｍｇ合金溶湯中における水素溶解度が増大し、ポロシティが多量に生成するため疲労強度が低くなる。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention is an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg. Mg content of the aluminum alloy which concerns on the aluminum alloy thick plate of this invention becomes like this. Preferably it is 2.0-4.2 mass%. Mg has a function of improving the strength by dissolving in Al. If the Mg content in the aluminum alloy is less than the above range, the strength improvement effect is small, and if it exceeds the above range, the hydrogen solubility in the Al-Mg alloy molten metal increases and fatigue is generated because a large amount of porosity is generated. Strength is lowered.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇに加え、０．１５質量％以下のＴｉ、０．３５質量％以下のＣｒ、１．００質量％以下のＭｎ、０．４０質量％以下のＦｅ及び０．４０質量％以下のＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含有することができる。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention contains 2.0 to 5.0% by mass of Mg, preferably 2.0 to 4.2% by mass of Mg, 0.15% by mass or less of Ti, It contains any one or more of 0.35 mass% or less of Cr, 1.00 mass% or less of Mn, 0.40 mass% or less of Fe and 0.40 mass% or less of Si. Can do.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、０．１５質量％以下のＴｉ、好ましくは０．００５〜０．１５質量％のＴｉを含有することができる。Ｔｉは、鋳塊の結晶粒組織の微細化に寄与する元素である。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention can contain 0.15% by mass or less of Ti, preferably 0.005 to 0.15% by mass of Ti. Ti is an element that contributes to the refinement of the crystal grain structure of the ingot.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、０．３５質量％以下のＣｒ、好ましくは０．０１〜０．３５質量％のＣｒを含有することができる。Ｃｒは、Ａｌ−Ｃｒ系化合物を形成し、結晶粒を微細化する働きがある。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention can contain 0.35 mass% or less of Cr, preferably 0.01 to 0.35 mass% of Cr. Cr forms an Al—Cr-based compound and serves to refine crystal grains.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、１．００質量％以下のＭｎ、好ましくは０．０１〜１．００質量％のＭｎを含有することができる。ＭｎはＡｌ中に固溶すると同時に、Ａｌ−Ｍｎ系の微細な析出物として分散し、強度を向上させる働きと、結晶粒を微細化する働きがある。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention can contain 1.00% by mass or less of Mn, preferably 0.01 to 1.00% by mass of Mn. Mn dissolves in Al, and at the same time, it disperses as Al—Mn-based fine precipitates to improve strength and to refine crystal grains.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、０．４０質量％以下のＦｅ、好ましくは０．１０〜０．４０質量％のＦｅを含有することができる。Ｆｅは、Ａｌ−Ｆｅ系化合物として分散し、結晶粒を微細化する働きがある。また、Ｆｅは、Ａｌに含まれる不純物の一つであるので、工業的に製造されるアルミニウム合金には、通常、不純物として、０．１０質量％以上のＦｅが含まれる。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention can contain 0.40% by mass or less of Fe, preferably 0.10 to 0.40% by mass of Fe. Fe is dispersed as an Al—Fe-based compound and has a function of refining crystal grains. Further, since Fe is one of impurities contained in Al, an industrially produced aluminum alloy usually contains 0.10% by mass or more of Fe as impurities.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、０．４０質量％以下のＳｉ、好ましくは０．０５〜０．４０質量％のＳｉを含有することができる。また、Ｓｉは、Ａｌに含まれる不純物の一つであるので、工業的に製造されるアルミニウム合金には、通常、不純物として、０．０５質量％以上のＳｉが含まれる。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention can contain 0.40% by mass or less of Si, preferably 0.05 to 0.40% by mass of Si. Further, since Si is one of impurities contained in Al, an industrially produced aluminum alloy usually contains 0.05% by mass or more of Si as an impurity.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金は、他に、０．１７質量％以下のＣｕ、０．０４４質量％以下のＺｎ、０．００８質量％以下のＮｉを含有してもよい。あるいは、本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金においては、５０００系アルミニウム合金の不純物として許容される上限値以下の不純物元素の含有は許容される。 The aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention may contain 0.17% by mass or less of Cu, 0.044% by mass or less of Zn, and 0.008% by mass or less of Ni. Or in the aluminum alloy which concerns on the aluminum alloy thick board of this invention, inclusion of the impurity element below the upper limit permitted as an impurity of 5000 series aluminum alloy is accept | permitted.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金としては、例えば、以下に示す形態例のアルミニウム合金（１）が挙げられる。本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金（１）は、２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇを含有し、残部不可避不純物及びＡｌからなるアルミニウム合金である。 As an aluminum alloy which concerns on the aluminum alloy thick plate of this invention, the aluminum alloy (1) of the example shown below is mentioned, for example. The aluminum alloy (1) according to the aluminum alloy thick plate of the present invention contains 2.0 to 5.0% by mass of Mg, preferably 2.0 to 4.2% by mass of Mg, with the balance of inevitable impurities and Al. An aluminum alloy consisting of
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金（１）は、２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇに加え、更に、０．１５質量％以下のＴｉ、好ましくは０．００５〜０．１５質量％のＴｉ、０．３５質量％以下のＣｒ、好ましくは０．０１〜０．３５質量％のＣｒ、１．００質量％以下のＭｎ、好ましくは０．０１〜１．００質量％のＭｎ、０．４０質量％以下のＦｅ、好ましくは０．１０〜０．４０質量％のＦｅ、及び０．４０質量％以下のＳｉ、好ましくは０．０５〜０．４０質量％のＳｉのうちの１種又は２種以上を含有することができる。 The aluminum alloy (1) according to the aluminum alloy thick plate of the present invention contains 2.0 to 5.0% by mass of Mg, preferably 2.0 to 4.2% by mass of Mg, and further 0.15% by mass. % Ti, preferably 0.005 to 0.15 mass% Ti, 0.35 mass% or less Cr, preferably 0.01 to 0.35 mass% Cr, 1.00 mass% or less Mn , Preferably 0.01 to 1.00% by mass of Mn, 0.40% by mass or less of Fe, preferably 0.10 to 0.40% by mass of Fe, and 0.40% by mass or less of Si, preferably 1 type (s) or 2 or more types of 0.05-0.40 mass% Si can be contained.
本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金（１）は、他に、０．１７質量％以下のＣｕ、０．０４４質量％以下のＺｎ、０．００８質量％以下のＮｉを含有してもよい。あるいは、本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金（１）においては、５０００系アルミニウム合金の不純物として許容される上限値以下の不純物元素の含有も許容される。 The aluminum alloy (1) according to the aluminum alloy thick plate of the present invention may further contain 0.17% by mass or less of Cu, 0.044% by mass or less of Zn, and 0.008% by mass or less of Ni. Good. Or in the aluminum alloy (1) which concerns on the aluminum alloy thick plate of this invention, inclusion of the impurity element below the upper limit permitted as an impurity of 5000 series aluminum alloy is also accept | permitted.
本発明のアルミニウム合金厚板の板厚は、３００〜４００ｍｍである。減圧容器のフレーム用の材料となるアルミニウム合金厚板において、圧延工程にてポロシティが潰れず疲労強度の低下が問題となる板厚は、通常、３００〜４００ｍｍである。 The plate thickness of the aluminum alloy thick plate of the present invention is 300 to 400 mm. In the aluminum alloy thick plate that is a material for the frame of the decompression vessel, the thickness of the plate, in which the porosity is not crushed in the rolling process and the decrease in fatigue strength is a problem, is usually 300 to 400 mm.
本発明のアルミニウム合金厚板では、鋳造方向に対し垂直な断面におけるアルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＡ（個／ｃｍ２）（以下、アルミニウム合金厚板のＡ値とも記載する。）とし、（ｉｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＢ（個／ｃｍ２）（以下、アルミニウム合金厚板のＢ値とも記載する。）とすると、Ａ（アルミニウム合金厚板のＡ値）は、１６０個／ｃｍ２以下、好ましくは１００個／ｃｍ２以下であり、且つ、Ｂ（アルミニウム合金厚板のＢ値）は、Ａ（アルミニウム合金厚板のＡ値）の１．１５倍以上、好ましくは１．５倍以上である。本発明者らが鋭意検討したところ、アルミニウム合金厚板を用いて作製される減圧容器用のフレームの疲労強度に影響を与えるのは、円相当径が５０μｍ以上のポロシティであることがわかった。そして、本発明者らは、アルミニウム合金厚板のＡ値及びＢ値が上記範囲にあるアルミニウム合金厚板を用いて減圧容器用のフレームを作製すると、得られる減圧容器用のフレームの疲労強度が高くなることを見出した。つまり、アルミニウム合金厚板のＡ値及びＢ値が上記範囲にあることにより、減圧容器用のフレームの疲労強度が高くなる。更に、アルミニウム合金厚板のＡ値の下限値であるが、鋳塊凝固時の冷却において、正常な鋳塊が得られる冷却速度を考慮すると、アルミニウム合金厚板のＡ値は、小さければ小さい程好ましいが、製造との関係を考慮すると、例えば、５０個／ｃｍ２以上が好ましく、３０個／ｃｍ２以上がより好ましく、６個／ｃｍ２以上が特に好ましい。 In the aluminum alloy thick plate of the present invention, the width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction is Wa, the center in the plate width direction is 0 position, and the plate end in the plate width direction is 0.50 Wa position. (I) The center portion in the thickness direction and the position in the width direction of the plate are 0.39 Wa, 0.40 Wa, 0.42 Wa, 0.44 Wa, 0.46 Wa, and 0.48 Wa at an equivalent circle diameter of 50 μm. The maximum value of the number of porosity per unit area is A (pieces / cm 2 ) (hereinafter also referred to as the A value of the aluminum alloy thick plate), and (ii) the central portion in the plate thickness direction and the plate width. The maximum value of the number per unit area of porosity with a circle-equivalent diameter of 50 μm or more at each position where the direction position is 0.12 Wa, 0.16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa and 0.30 Wa is B ( / Cm 2) (hereinafter, when described with B value of the aluminum alloy thick plate.), A (A value of the aluminum alloy thick plate) is 160 / cm 2 or less, preferably 100 / cm 2 or less In addition, B (B value of the aluminum alloy thick plate) is 1.15 times or more, preferably 1.5 times or more of A (A value of the aluminum alloy thick plate). As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that it is the porosity having an equivalent circle diameter of 50 μm or more that affects the fatigue strength of a frame for a decompression vessel manufactured using an aluminum alloy thick plate. And when these inventors produce the flame | frame for pressure reduction containers using the aluminum alloy thick board in which the A value and B value of an aluminum alloy thick board are the said range, the fatigue strength of the flame | frame for pressure reduction containers obtained will be sufficient. Found it to be higher. That is, when the A value and the B value of the aluminum alloy thick plate are in the above ranges, the fatigue strength of the decompression vessel frame is increased. Furthermore, although it is the lower limit value of the A value of the aluminum alloy thick plate, in consideration of the cooling rate at which a normal ingot is obtained in cooling during ingot solidification, the smaller the A value of the aluminum alloy thick plate is, the smaller the value is. However, considering the relationship with production, for example, 50 / cm 2 or more is preferable, 30 / cm 2 or more is more preferable, and 6 / cm 2 or more is particularly preferable.
アルミニウム合金厚板のＡ値とは、鋳造方向に対し垂直な面でアルミニウム合金厚板を切った断面について、板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置を、光学顕微鏡を用いて、測定視野１０ｍｍ×１０ｍｍで観察し、各視野の円相当径５０μｍ以上のポロシティを抽出し、各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数（個／ｃｍ２）を算出し、算出された値のうちの最大値をアルミニウム合金厚板のＡ値（個／ｃｍ２）とする。また、同様に、アルミニウム合金厚板のＢとは、鋳造方向に対し垂直な面でアルミニウム合金厚板を切った断面について、板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置を、光学顕微鏡を用いて、測定視野１０ｍｍ×１０ｍｍで観察し、各視野の円相当径５０μｍ以上のポロシティを抽出し、各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数（個／ｃｍ２）を算出し、算出された値のうちの最大値をアルミニウム合金厚板のＢ値（個／ｃｍ２）とする。 The value A of the aluminum alloy thick plate means that the position in the plate thickness direction central portion and the plate width direction is 0.39 Wa, 0.40 Wa,. Each position of 42Wa, 0.44Wa, 0.46Wa and 0.48Wa was observed with a measurement visual field of 10 mm × 10 mm using an optical microscope, and a porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more in each field was extracted. The number per unit area (pieces / cm 2 ) of porosity having an equivalent circle diameter of 50 μm or more is calculated, and the maximum value among the calculated values is defined as the A value (pieces / cm 2 ) of the aluminum alloy thick plate. Similarly, B of the aluminum alloy thick plate means that the position of the central portion in the plate thickness direction and the plate width direction is 0.12 Wa, 0. Each position of 16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa, and 0.30 Wa is observed with a measurement visual field of 10 mm × 10 mm using an optical microscope, and a porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more in each visual field is extracted. The number (number / cm 2 ) per unit area of porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more is calculated, and the maximum value among the calculated values is defined as the B value (number / cm 2 ) of the aluminum alloy thick plate.
本発明のアルミニウム合金厚板は、例えば、以下に述べる本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法により製造される。なお、以下に示す本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法は、本発明のアルミニウム合金厚板を製造するための一例にすぎず、本発明のアルミニウム合金厚板は、以下に本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法により製造されたものに制限されない。 The aluminum alloy thick plate of the present invention is produced, for example, by the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention described below. In addition, the manufacturing method of the aluminum alloy thick plate of this invention shown below is only an example for manufacturing the aluminum alloy thick plate of this invention, and the aluminum alloy thick plate of this invention is the aluminum alloy of this invention below. It is not restricted to what was manufactured by the manufacturing method of a thick board.
本発明のアルミニウム合金厚板を製造する方法としては、ダイレクトチル鋳造（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｈｉｌｌ鋳造）により、本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を鋳造し、次いで、該鋳塊を面削し、加熱した後、熱間圧延し、次いで、熱間圧延物を切断して、アルミニウム合金厚板を製造するアルミニウム合金厚板の製造方法であり、
該鋳造では、溶融アルミニウム合金中の水素ガス量を０．１５ｍｌ／１００ｇＡｌ以下とし、
製造後のアルミニウム合金厚板の鋳造方向に対し垂直な断面におけるアルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する該鋳塊の範囲の冷却速度を０．４〜０．６℃／秒とし、且つ、（ｉｖ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する該鋳塊の範囲の冷却速度を０．４℃／秒未満とし、
該熱間圧延の総圧下率を３０〜６０％とするアルミニウム合金厚板の製造方法が好ましい。
As a method for producing the aluminum alloy thick plate of the present invention, an ingot of aluminum alloy having the composition of the aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention is cast by direct chill casting (Direct Chill casting), and then The ingot is chamfered, heated, hot-rolled, and then the hot-rolled product is cut to produce an aluminum alloy thick plate.
In the casting, the amount of hydrogen gas in the molten aluminum alloy is 0.15 ml / 100 g Al or less,
The width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction of the manufactured aluminum alloy thick plate is Wa, the center in the plate width direction is 0 position, and the plate end in the plate width direction is 0.50 Wa position. (Iii) The cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate is 0.4 to 0.6 ° C / And (iv) the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at a position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate is less than 0.4 ° C./second age,
A method for producing an aluminum alloy thick plate in which the total rolling reduction of the hot rolling is 30 to 60% is preferable.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法では、先ず、ダイレクトチル鋳造により、本発明のアルミニウム合金厚板に係るアルミニウム合金の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を鋳造する。 In the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, first, an ingot of aluminum alloy having the composition of the aluminum alloy according to the aluminum alloy thick plate of the present invention is cast by direct chill casting.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトチル鋳造では、（１）２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金、（２）２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇと、０．１５質量％以下のＴｉ、０．３５質量％以下のＣｒ、１．００質量％以下のＭｎ、０．４０質量％以下のＦｅ及び０．４０質量以下のＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上と、を含有するアルミニウム合金を鋳造する。本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトチル鋳造で鋳造するアルミニウム合金としては、例えば、（３）２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇを含有し、残部不可避不純物及びＡｌからなるアルミニウム合金、（４）２．０〜５．０質量％のＭｇ、好ましくは２．０〜４．２質量％のＭｇと、０．１５質量％以下のＴｉ、０．３５質量％以下のＣｒ、１．００質量％以下のＭｎ、０．４０質量％以下のＦｅ及び０．４０質量以下のＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上と、を含有し、残部不可避不純物及びＡｌからなるアルミニウム合金が挙げられる。 In direct chill casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, (1) an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg, preferably 2.0 to 4.2% by mass of Mg (2) 2.0 to 5.0 mass% Mg, preferably 2.0 to 4.2 mass% Mg, 0.15 mass% or less Ti, 0.35 mass% or less Cr, An aluminum alloy containing 0.001% by mass or less of Mn, 0.40% by mass or less of Fe, and 0.40% by mass or less of Si is cast. Examples of the aluminum alloy cast by direct chill casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention include (3) 2.0 to 5.0 mass% Mg, preferably 2.0 to 4.2 mass. % Of Mg, an aluminum alloy composed of the balance inevitable impurities and Al, (4) 2.0 to 5.0 mass% Mg, preferably 2.0 to 4.2 mass% Mg, 0.15 Any one or two of Ti not more than mass%, Cr not exceeding 0.35 mass%, Mn not exceeding 1.00 mass%, Fe not exceeding 0.40 mass% and Si not exceeding 0.40 mass The aluminum alloy which contains the above and consists of remainder unavoidable impurities and Al is mentioned.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトキャスト鋳造では、所定の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を調製し、脱ガス、脱介在物処理を施し、冷却する。 In direct cast casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, a molten aluminum alloy having a predetermined composition is prepared, subjected to degassing and deinclusion treatment, and cooled.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトキャスト鋳造では、溶融アルミニウム合金中の水素ガス量を０．１５ｍｌ／１００ｇＡｌ以下として、鋳造を行う。鋳造おいて溶融アルミニウム合金中の水素ガス量が、上記範囲にあることにより、アルミニウム合金厚板のＡ値が、１６０個／ｃｍ２以下、好ましくは１００個／ｃｍ２以下となる。一方、鋳造おいて溶融アルミニウム合金中の水素ガス量が、上記範囲を超えると、粗大なポロシティが多くなるので、減圧容器用のフレームにおける疲労寿命特性が低くなる。なお、鋳造おいて溶融アルミニウム合金中の水素ガス量を、上記範囲に制御する方法としては、塩素ガス、塩素ガスと不活性ガスの混合ガス、不活性ガスを、溶融アルミニウム合金内に吹き込む方法が挙げられる。 In direct cast casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, casting is performed with the amount of hydrogen gas in the molten aluminum alloy being 0.15 ml / 100 gAl or less. When the amount of hydrogen gas in the molten aluminum alloy is within the above range in casting, the A value of the aluminum alloy thick plate is 160 pieces / cm 2 or less, preferably 100 pieces / cm 2 or less. On the other hand, when the amount of hydrogen gas in the molten aluminum alloy exceeds the above range in casting, coarse porosity increases, so that the fatigue life characteristics in the decompression vessel frame are lowered. As a method of controlling the amount of hydrogen gas in the molten aluminum alloy within the above range in casting, there is a method of blowing chlorine gas, a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or an inert gas into the molten aluminum alloy. Can be mentioned.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトキャスト鋳造では、製造後のアルミニウム合金厚板の鋳造方向に対し垂直な断面におけるアルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を０．４〜０．６℃／秒とし、且つ、（ｉｖ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を０．４℃／秒未満とする。鋳塊凝固時の冷却において、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度、及び（ｉｖ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を、上記範囲とすることにより、アルミニウム合金厚板のＡ値を、１６０個／ｃｍ２以下、好ましくは１００個／ｃｍ２以下とし、且つ、アルミニウム合金厚板のＢ値を、アルミニウム合金厚板のＡ値の１．１５倍以上、好ましくは１．５倍以上とすることができる。減圧容器用のフレームにおいて疲労寿命が高いことが要求される部分に相当する部分、すなわち、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を、０．４〜０．６℃／秒と速くし、且つ、減圧容器用のフレームにおける疲労寿命とは関係のない部分に相当する部分、すなわち、（ｉｖ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を、０．４℃／秒未満と遅くすることにより、鋳塊凝固時に、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲のサイズの大きなポロシティの発生を少なくし、（ｉｖ）当該ポロシティの発生を、製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３０Ｗａより中心よりに集中させることができるので、アルミニウム合金厚板のＡ値が、１６０個／ｃｍ２以下、好ましくは１００個／ｃｍ２以下と少なくなる。なお、鋳塊凝固時の冷却において、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を、０．６℃／秒を超える速度とすることは、ダイレクトチル鋳造においては熱的挙動により困難であり、また、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度を、０．４℃／秒未満とすると、冷却速度が遅すぎるためにデンドライトアームスペース（以下、ＤＡＳと記載する。）が粗大となり、ＤＡＳに生成するポロシティも粗大となるため、アルミニウム合金厚板のＡ値が１６０個／ｃｍ２を超えてしまう。 In the direct cast casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, the width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction of the aluminum alloy thick plate after production is defined as Wa, and the center in the plate width direction is defined. (Iii) A casting corresponding to a range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate when the plate end in the plate width direction is set to the 0.50 Wa position. The cooling rate in the lump range is 0.4 to 0.6 ° C./second, and (iv) corresponds to a range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at a position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate. The cooling rate in the ingot range is less than 0.4 ° C./second. In cooling during ingot solidification, (iii) a cooling rate in the ingot range corresponding to a range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the aluminum alloy thick plate after production, and (iv) production By setting the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at the position in the plate width direction of the subsequent aluminum alloy thick plate to the above range, the A value of the aluminum alloy thick plate is 160 pieces / cm 2 or less, preferably 100 pieces / cm 2 or less, and the B value of the aluminum alloy thick plate is 1.15 times or more, preferably 1.5 times or more of the A value of the aluminum alloy thick plate. can do. The portion corresponding to the portion required to have a high fatigue life in the frame for the decompression vessel, that is, (iii) in the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate. The cooling rate in the corresponding ingot range is increased to 0.4 to 0.6 ° C./second, and the portion corresponding to the portion not related to the fatigue life in the vacuum vessel frame, ie, (iv ) By reducing the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at a position in the plate width direction of the aluminum alloy thick plate after the production, the casting rate was reduced to less than 0.4 ° C./sec. At the time of ingot solidification, (iii) the occurrence of large porosity in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate is reduced, and (iv ) Polo concerned The occurrence of tee, can be concentrated in the center than 0.30Wa in the plate width direction of the position of the aluminum alloy thick plate after manufacture, A value of the aluminum alloy thick plate is 160 / cm 2 or less, preferably Decreases to 100 pieces / cm 2 or less. In the cooling at the time of ingot solidification, (iii) the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate is set to 0. It is difficult to achieve a speed exceeding 6 ° C./second due to thermal behavior in direct chill casting, and (iii) 0.39 Wa˜0.00 at a position in the plate width direction of the aluminum alloy thick plate after production. If the cooling rate in the ingot range corresponding to the 48 Wa range is less than 0.4 ° C./second, the cooling rate is too slow and the dendrite arm space (hereinafter referred to as DAS) becomes coarse. Since the generated porosity becomes coarse, the A value of the aluminum alloy thick plate exceeds 160 pieces / cm 2 .
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係るダイレクトチル鋳造では、鋳塊凝固時の冷却において、冷却速度を調節する方法としては、例えば、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲における、鋳塊の厚み方向中央部分に相当する凝固位置にて、温度勾配を大きくすることにより、つまり、鋳塊の幅方向の位置が（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲における、鋳塊の厚み方向中央部分に、強い溶融アルミニウム合金の流動を付与し、凝固過程における温度勾配、すなわち、液相線温度位置と固相線温度位置の距離を短くすることにより、（ｉｉｉ）製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲における冷却速度を０．４〜０．６℃／秒と速くする方法が挙げられる。具体的な方法としては、前記位置に強い溶融アルミニウム合金の流れがあたるよう、鋳型内への溶湯補給ノズルを複数設置すること、鋳型内溶湯分配器を適正なサイズにすること、鋳型内に設置した溶融金属ポンプにて前記位置へ強い溶融アルミニウム合金の流れをあてることなどが挙げられる。 In direct chill casting according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, for example, (iii) the plate width direction of the aluminum alloy thick plate after production as a method for adjusting the cooling rate in cooling during ingot solidification By increasing the temperature gradient at the solidification position corresponding to the central portion in the thickness direction of the ingot in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position, that is, the width of the ingot (Iii) Strong melting at the central portion in the thickness direction of the ingot in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate (Iii) Aluminum after production by providing a flow of aluminum alloy and shortening the temperature gradient in the solidification process, that is, the distance between the liquidus temperature position and the solidus temperature position. How to fast as 0.4 to 0.6 ° C. / sec cooling rate in the range of the ingot in position in the plate width direction of KimuAtsushiban corresponds to a range of 0.39Wa~0.48Wa thereof. Specific methods include installing multiple melt replenishing nozzles in the mold so that a strong molten aluminum alloy flows at the position, making the molten metal distributor in the mold an appropriate size, and installing in the mold. For example, applying a strong flow of molten aluminum alloy to the position with a molten metal pump.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法では、ダイレクトチル鋳造により得られる鋳塊を面削した後、ミクロ偏析の解消及び圧延前の加熱を目的として、面削りした鋳塊を、５００〜５５０℃、好ましくは５１０〜５４０℃で加熱する。 In the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, after chamfering the ingot obtained by direct chill casting, the ingot obtained by chamfering is 500 to 550 ° C. for the purpose of eliminating micro segregation and heating before rolling. , Preferably it heats at 510-540 degreeC.
次いで、本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法では、面削り及び加熱した鋳塊を熱間圧延する。本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係る熱間圧延では、面削り及び加熱した鋳塊を、４００〜５１０℃、好ましくは４５０〜５０５℃で、複数回のパスで、熱間圧延を行う。 Next, in the method for producing an aluminum alloy thick plate according to the present invention, the surface ingot and the heated ingot are hot-rolled. In the hot rolling according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, the face ingot and the heated ingot are hot rolled at 400 to 510 ° C., preferably 450 to 505 ° C., in a plurality of passes. .
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係る熱間圧延では、総圧下率は、３０〜６０％となる。なお、熱間圧延の総圧化率（％）とは、熱間圧延の最初のパス前の板厚に対する最後のパス後の板厚減少割合であり、「（（最初のパス前の板厚ｔ１−最後のパス後の板厚ｔ２）／最初のパス前の板厚ｔ１）×１００」により算出される値である。 In the hot rolling according to the method for producing the aluminum alloy thick plate of the present invention, the total rolling reduction is 30 to 60%. The total rolling reduction ratio (%) of hot rolling is the thickness reduction ratio after the last pass with respect to the thickness before the first pass of hot rolling, and “((plate thickness before the first pass). “t1−plate thickness after the last pass t2) / plate thickness before the first pass t1) × 100”.
本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法に係る熱間圧延前の鋳塊の厚みは、好ましくは５００〜７５０mmである。 The thickness of the ingot before hot rolling according to the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention is preferably 500 to 750 mm.
次いで、本発明のアルミニウム合金厚板の製造方法では、熱間圧延により得られる熱間圧延物を切断して、本発明のアルミニウム合金厚板を得る。 Next, in the method for producing an aluminum alloy thick plate of the present invention, a hot rolled product obtained by hot rolling is cut to obtain the aluminum alloy thick plate of the present invention.
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
（実施例１〜１７及び比較例１〜２）
表１に示す組成の溶湯及び水素ガス量を用いて、半連続鋳造にて、長さ４０００ｍｍ×幅２０００ｍｍ×厚さ６５０ｍｍの鋳塊を作製し、鋳込み開始側及び終了側の不健全分を切断除去し、鋳肌近傍の不健全組織を面削り後に、５１０℃で加熱し、次いで、総圧下率４４％で熱間圧延を行い、長さ３２００ｍｍ×幅２６００ｍｍ×厚さ３４０ｍｍのアルミニウム合金厚板を製造した。このとき、鋳塊凝固時の冷却速度が、製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度が０．５２℃／秒と、製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度が０．０２℃／秒となるように調節した。なお、冷却速度については、撮像写真より、ＤＡＳ間隔を調査し、冷却速度に換算することで算出した。
次いで、得られたアルミニウム合金厚板のＡ値及びＢ値を求めた。また、得られたアルミニウム合金厚板について、引張試験、延性試験、疲労寿命試験を行った。
(Examples 1-17 and Comparative Examples 1-2)
Using the molten metal and the amount of hydrogen gas having the composition shown in Table 1, an ingot having a length of 4000 mm, a width of 2000 mm, and a thickness of 650 mm is produced by semi-continuous casting, and unhealthy portions on the casting start side and end side are cut. After removing the unhealthy structure in the vicinity of the casting surface and removing the unhealthy structure, heating is performed at 510 ° C., followed by hot rolling at a total rolling reduction of 44%, and an aluminum alloy thick plate of length 3200 mm × width 2600 mm × thickness 340 mm Manufactured. At this time, the cooling rate during ingot solidification is 0.52 ° C. in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate. And the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at the position in the plate width direction of the aluminum alloy thick plate after production was adjusted to 0.02 ° C./second. . The cooling rate was calculated by investigating the DAS interval from the captured photograph and converting it to the cooling rate.
Subsequently, A value and B value of the obtained aluminum alloy thick plate were obtained. Moreover, the tensile test, the ductility test, and the fatigue life test were done about the obtained aluminum alloy thick plate.
＜アルミニウム合金厚板のＡ値及びＢ値の算出方法＞
得られたアルミニウム合金厚板を、鋳造方向に対して垂直な方向で３０ｍｍ程度の厚みにスライスし、次いで、得られた切断物を、鋳造方向及び厚み方向に並行な面で切断し、切断面を研磨し、光学顕微鏡を用いて、板厚方向中央部分を、倍率５０倍で、１０ｍｍ×１０ｍｍの連続視野にて撮像した。光学顕微鏡で撮像後、板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置の画像から、画像解析ソフトを用いて、各位置の円相当径５０μｍ以上のポロシティを抽出し、円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数（個／ｃｍ２）を算出し、それらのうちの最大値を、Ａ（個／ｃｍ２）とした。また、板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置の画像から、画像解析ソフトを用いて、各位置の円相当径５０μｍ以上のポロシティを抽出し、単位面積当たりの個数（個／ｃｍ２）を算出し、それらのうちの最大値を、Ｂ（個／ｃｍ２）とした。
<Calculation method of A value and B value of aluminum alloy thick plate>
The obtained aluminum alloy thick plate is sliced to a thickness of about 30 mm in a direction perpendicular to the casting direction, and then the obtained cut product is cut in a plane parallel to the casting direction and the thickness direction to obtain a cut surface. The center part in the plate thickness direction was imaged at a magnification of 50 times in a continuous field of 10 mm × 10 mm using an optical microscope. After imaging with an optical microscope, each position in the plate width direction is 0.39 Wa, 0.40 Wa, 0.42 Wa, 0.44 Wa, 0.46 Wa, and 0.48 Wa, and each image is analyzed using image analysis software. A porosity with a circle-equivalent diameter of 50 μm or more at the position is extracted, and the number of porosity (units / cm 2 ) per unit area of the circle-equivalent diameter of 50 μm or more is calculated, and the maximum value among them is A (pieces / cm 2). ). In addition, from the images of the positions in the plate width direction of 0.12 Wa, 0.16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa and 0.30 Wa, using an image analysis software, the equivalent circle diameter of each position is 50 μm or more. The porosity was extracted, the number per unit area (pieces / cm 2 ) was calculated, and the maximum value among them was B (pieces / cm 2 ).
＜引張試験、延性試験、疲労寿命試験＞
得られたアルミニウム合金厚板の板厚方向中央部且つ板幅方向の位置がＡ値の規定位置となる部分から試験片を採取して、引張試験、延性試験、疲労寿命試験を行った。引張強度が２００ＭＰａ以上、延性（伸び）が２０％以上、疲労強度が９ｋｓｉ×５Ｍｃｙｃｌｅ以上の場合を合格「○」とした。その結果を表１に示す。
<Tensile test, ductility test, fatigue life test>
A test piece was taken from the portion of the obtained aluminum alloy thick plate where the center in the plate thickness direction and the position in the plate width direction was the specified position of the A value, and subjected to a tensile test, a ductility test, and a fatigue life test. A case where the tensile strength was 200 MPa or more, the ductility (elongation) was 20% or more, and the fatigue strength was 9 ksi × 5 Mcycles or more was determined as pass “◯”. The results are shown in Table 1.
以上の結果より、実施例１〜１７は、Ａ値及びＢ値が規定値を満たしており、強度、伸び、疲労強度ともに、優れた材料であった。
一方、比較例１は、Ｍｇが２．０質量％未満であったため、強度が低かった。
また、比較例２は、Ｍｇが５．０質量％を超えていたため、Ａｌ−Ｍｇ合金溶湯中における水素溶解度が増大し、Ａ値とＢ値が大きくなり、疲労強度が低くなった。
From the above results, Examples 1 to 17 were excellent materials in terms of strength, elongation, and fatigue strength because the A value and the B value satisfied the specified values.
On the other hand, since the comparative example 1 had Mg less than 2.0 mass%, intensity | strength was low.
In Comparative Example 2, since Mg exceeded 5.0 mass%, the hydrogen solubility in the Al-Mg alloy molten metal increased, the A value and the B value increased, and the fatigue strength decreased.
（実施例１８〜２１、比較例３〜４）
表２に示す組成の溶湯及び水素ガス量を用いて、半連続鋳造にて、長さ４０００ｍｍ×幅１８００ｍｍ×任意の厚さの鋳塊を作製し、鋳込み開始側及び終了側の不健全分を切断除去し、鋳肌近傍の不健全組織を面削り後に、５１０℃で加熱し、次いで、表２に示す総圧下率で熱間圧延を行い、長さ３２００ｍｍ×幅１８００ｍｍ×任意の厚さのアルミニウム合金厚板を製造した。このとき、鋳塊凝固時の冷却速度が、製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．３９Ｗａ〜０．４８Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度が表２示す速度と、製造後のアルミニウム合金厚板の板幅方向の位置で０．１２Ｗａ〜０．３０Ｗａの範囲に相当する鋳塊の範囲の冷却速度が表２に示す速度となるように調節した。また、鋳塊厚みと熱間圧延後の厚みで、表２に示す総圧下率となるように調節した。なお、冷却速度については、撮像写真より、ＤＡＳ間隔を調査し、冷却速度に換算することで算出した。
次いで、得られたアルミニウム合金厚板のＡ値及びＢ値を求めた。また、得られたアルミニウム合金厚板について、引張試験、延性試験、疲労寿命試験を行った。その結果を表２に示す。
(Examples 18 to 21, Comparative Examples 3 to 4)
Using the molten metal having the composition shown in Table 2 and the amount of hydrogen gas, an ingot of length 4000 mm × width 1800 mm × arbitrary thickness is produced by semi-continuous casting, and unsound portions on the casting start side and end side are measured. After cutting and removing the unhealthy structure in the vicinity of the casting surface, heating at 510 ° C., followed by hot rolling at the total reduction shown in Table 2, length 3200 mm × width 1800 mm × arbitrary thickness Aluminum alloy planks were produced. At this time, the cooling rate at the time of ingot solidification is the speed shown in Table 2 for the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.39 Wa to 0.48 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate. Then, the cooling rate in the ingot range corresponding to the range of 0.12 Wa to 0.30 Wa at the position in the plate width direction of the manufactured aluminum alloy thick plate was adjusted to the speed shown in Table 2. Moreover, it adjusted so that it might become the total rolling reduction shown in Table 2 with the thickness of an ingot and the thickness after hot rolling. The cooling rate was calculated by investigating the DAS interval from the captured photograph and converting it to the cooling rate.
Subsequently, A value and B value of the obtained aluminum alloy thick plate were obtained. Moreover, the tensile test, the ductility test, and the fatigue life test were done about the obtained aluminum alloy thick plate. The results are shown in Table 2.
以上の結果より、実施例１８〜２１は、Ａ値及びＢ値が規定値を満たしており、強度、伸び、疲労強度ともに、優れた材料であった。
一方、比較例３は、溶融金属ポンプを用いて凝固界面へあたる溶湯量を調整することをしない従来の鋳造方法で行った。Ａ値の対象となる鋳塊の相当位置における冷却速度が遅いため、Ａ値が大きく、疲労寿命が低かった。
また、比較例４は、Ａ値の対象となる鋳塊の相当位置における冷却速度を更に速めるために、溶融金属ポンプを調整したところ、鋳造中でズンプ内の流動変化によって鋳塊鋳肌部において鋳肌が溶融し、鋳造ができなかった。
From the above results, Examples 18 to 21 were excellent materials in terms of strength, elongation, and fatigue strength because the A value and the B value satisfied the specified values.
On the other hand, the comparative example 3 was performed by the conventional casting method which does not adjust the amount of molten metal which hits a solidification interface using a molten metal pump. Since the cooling rate at a corresponding position of the ingot to be the target of the A value was slow, the A value was large and the fatigue life was low.
Further, in Comparative Example 4, when the molten metal pump was adjusted to further increase the cooling rate at the corresponding position of the ingot that is the target of the A value, The casting surface melted and casting was not possible.
Claims (2)
該アルミニウム合金厚板の板厚が３００〜４００ｍｍであり、
鋳造方向に対し垂直な断面における該アルミニウム合金厚板の板幅をＷａとし、板幅方向の中心を０位置とし、板幅方向の板端を０．５０Ｗａ位置としたときに、（ｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．３９Ｗａ、０．４０Ｗａ、０．４２Ｗａ、０．４４Ｗａ、０．４６Ｗａ及び０．４８Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＡ（個／ｃｍ２）とし、（ｉｉ）板厚方向中央部分且つ板幅方向の位置が０．１２Ｗａ、０．１６Ｗａ、０．２１Ｗａ、０．２５Ｗａ及び０．３０Ｗａの各位置における円相当径５０μｍ以上のポロシティの単位面積当たりの個数のうちの最大値をＢ（個／ｃｍ２）とすると、Ａが１６０個／ｃｍ２以下であり、且つ、ＢがＡの１．１５倍以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金厚板。 An aluminum alloy thick plate made of an aluminum alloy containing 2.0 to 5.0% by mass of Mg,
The thickness of the aluminum alloy thick plate is 300 to 400 mm,
When the plate width of the aluminum alloy thick plate in a cross section perpendicular to the casting direction is Wa, the center in the plate width direction is 0 position, and the plate end in the plate width direction is 0.50 Wa position, (i) Per unit area of porosity with an equivalent-circle diameter of 50 μm or more at each position of 0.39 Wa, 0.40 Wa, 0.42 Wa, 0.44 Wa, 0.46 Wa, and 0.48 Wa at the central portion in the thickness direction and in the plate width direction. The maximum value among the numbers is A (pieces / cm 2 ), and (ii) the center portion in the plate thickness direction and the position in the plate width direction are 0.12 Wa, 0.16 Wa, 0.21 Wa, 0.25 Wa, and 0.30 Wa. Where the maximum value per unit area of porosity with an equivalent circle diameter of 50 μm or more at each position is B (pieces / cm 2 ), A is 160 pieces / cm 2 or less, and B is A 1.15 times or more That is,
Aluminum alloy plank characterized by.
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| （社）日本アルミニウム協会, 現場で生かす金属材料シリーズ アルミニウム, vol. 初版２刷, JPN6011039095, 9 November 2007 (2007-11-09), pages 162 - 167, ISSN: 0004011255 * |
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