JP2019501287A - 自動車車体用の高剛性薄板 - Google Patents
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Abstract
本発明は自動車車体の補強部品用または構造部品用のアルミニウム合金製薄板に関しており、該アルミニウム合金製薄板の組成は重量％表示でＳｉ：１０〜１４、Ｍｇ：０.０５〜０．８、Ｃｕ：０〜０．２、Ｆｅ：０〜０．５、Ｍｎ：０〜０．５、任意でＮａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＹｔおよびＬｉの中で選択される少なくとも一つの元素であって、選択される場合の前記元素の量はＮａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｔについては０．０１〜０．０５またＬｉについては０．１〜０．３、Ｓｂ：０〜０．０５、Ｃｒ：０〜０．１、Ｔｉ：０〜０．２、他の元素が各々０．０５未満で合計０．１５未満、残りはアルミニウムである。本発明はまた、このような薄板の製造方法および自動車車体の補強部品または構造部品を製作するためのこのような薄板の使用にも関している。本発明による薄板は有利には少なくとも７７ＧＰａの弾性率を有する。【選択図】なし
Description
本発明は、自動車のホワイトボディのライナー部品、構造部品または補強部品の型打ち鍛造による製造を目的としたアルミニウム合金製薄板の分野に関するものである。
アルミニウム合金は、自動車製造において増々使用されているが、というのも、それらの使用は、車両の重量を削減し、それにより燃料消費および温室効果ガスの排出を減少させることを可能にするからである。
アルミニウム合金製薄板は、特に「ホワイトボディ」の多くの部品を製造するために使用され、これらの中には、フロントフェンダ、ルーフもしくはルーフパネル、ボンネットやトランクもしくはドアの外板といった車体の外板部品（または車体の外部パネル）、例えばドアやフェンダ、後部扉もしくはボンネットのライナーといったライナー部品、そして最後に例えばサイドメンバー、ダッシュパネル、フロアパネル、およびフロントピラー、センターピラーそしてリヤピラーといった構造部品が見受けられる。
多くの外板部品がアルミニウム合金薄板ですでに実現されているものの、より高度な特性を有する特にライナータイプの補強部品または構造部品についての鋼からアルミニウムへの転換は、より困難であることが明らかであるが、それは第一にアルミニウム合金の成形性が鋼に比べて劣るためであり、また第二に、機械的特性が、このタイプの部品のために使用される鋼のそれに比べて一般に低いためである。
実際に、補強または構造タイプの用途のために、時として対立する以下のような特性の全てが必要である：
−特に型打ち鍛造の作業のための、引き渡し状態すなわち質別Ｔ４での高成形性、
−成形の際のスプリングバックを抑制するための、引き渡し状態で制御される薄板の降伏応力、
−部品の重量を最小限に抑えながらも使用中の優れた機械的強度を得るための、焼戻し後のおよび／または電着塗装そして塗装焼付後の高い機械的強度、
−ボディ構造部品への応用のための、衝突の場合の優れたエネルギー吸収能力、
−スポット溶接やレーザ溶接、接着、クリンチング、リベット締めのような、自動車車体で利用されるさまざまな接合方法における優れた挙動、
−完成部品の腐食、とりわけ粒間腐食、応力腐食および糸状腐食に対する優れた耐性、
−製造中に発生する屑または再利用される車両のリサイクルの要求との一致、
−大量生産のための納得できる費用。
−特に型打ち鍛造の作業のための、引き渡し状態すなわち質別Ｔ４での高成形性、
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−ボディ構造部品への応用のための、衝突の場合の優れたエネルギー吸収能力、
−スポット溶接やレーザ溶接、接着、クリンチング、リベット締めのような、自動車車体で利用されるさまざまな接合方法における優れた挙動、
−完成部品の腐食、とりわけ粒間腐食、応力腐食および糸状腐食に対する優れた耐性、
−製造中に発生する屑または再利用される車両のリサイクルの要求との一致、
−大量生産のための納得できる費用。
しかしながら重要な特性がしばしば無視されてきたのであって、それは合金の剛性であるが、該剛性はその弾性率と結びついている。このように弾性率（時としてヤング率とも呼ばれる）が非常に高い材料は、剛性であると言われる。このように材料が剛性であるとき、制限要因を成す特定部品について、現在使用されている部品と比べて部品の厚みを低減し、またしたがって重量の節約を獲得することが可能であり得る。補強部品または構造部品のためのこのタイプの部品が主として見受けられる。
国際公開第９５／３４６９１号は、Ｓｉ６．５〜１１％、Ｍｇ０．５〜１．０％、Ｃｕ＜０．８％、Ｆｅ＜０．３％、Ｍｎ＜０．５％、および／またはＣｒ＜０．５％、Ｓｒ０．００８〜０．０２５％、Ｔｉ＜０．０２％、他の元素の合計が０．２％未満で残りはアルミニウムの組成（重量％）によって特徴づけられる、機械建造物、航空機建造物または宇宙建造物を目的としたアルミニウム合金製薄板に関している。この特許出願による薄板は、高弾性率および低密度を有するものであり、飛行機の翼の下面および胴体の被覆、ならびにロケットの極低温タンクのために特に使用され得る。
米国特許第４１２６４８６号明細書は、二つの冷えたロール間での連続鋳造による、４〜１５％のＳｉを含むＡｌＳｉ合金製薄板の製造を記述している。得られるストリップは、冷間圧延により少なくとも６０％の厚みの低減を受け、ついで２５０〜４００℃の温度での熱処理を受ける。これらの薄板は、低い機械的強度が許容される用途のために使用される。
欧州特許第０７９０３２５号明細書は、Ｓｉ１１〜１３．５％、Ｍｇ０．５〜２．０％、Ｃｕ＜０．３５％、Ｆｅ＜１．０％、Ｍｎ＜１．２％、Ｃｒ＜０．１％、Ｓｒ０．０２〜０．１％、Ｚｒ＜０．１％、Ｎｉ＜０．１％、Ｚｎ＜０．１％、Ｂｉ＜１．０％、Ｐｂ＜１．０％、Ｓｎ＜１．０％、Ｔｉ＜０．０２％、残りはアルミニウムおよび不可避不純物である組成（重量％）の旋削用の押出製品を記述している。
米国特許出願公開第２００４／０１４３１０２号明細書は、Ｓｉ０．３〜１２．５％、Ｍｇ０．１〜６％、Ｃｕ０．０１〜１％、Ｓｒ０．００１〜０．５％、Ｚｎ０．０１〜３％を含み、残りはアルミニウムおよび不可避不純物であるアルミニウム合金をとりわけ記述している。
本発明の目的は、他の許容される特性を有しつつ高剛性を有する、自動車車体の補強用または構造用のアルミニウム合金製薄板を提供することであり、該他の許容される特性とは、先行技術の薄板と同程度に高い、成形および塗装焼付後の、使用中の機械的強度、腐食とりわけ粒間腐食や糸状腐食に対する優れた耐性、周囲温度での型打ち鍛造による満足のゆく成形性、およびスポット溶接やレーザ溶接、接着、クリンチング、リベット締めのようなさまざまな接合方法における優れた挙動である。
本発明は、自動車車体の補強部品用または構造部品用のアルミニウム合金製薄板を対象とし、該アルミニウム合金製薄板の組成は、重量％表示で：
Ｓｉ：１０〜１４、
Ｍｇ：０.０５〜０．８、
Ｃｕ：０〜０．２、
Ｆｅ：０〜０．５、
Ｍｎ：０〜０．５、
任意でＮａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＹｔおよびＬｉの中で選択される少なくとも一つの元素であって、選択される場合の前記元素の量は、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｔについては０．０１〜０．０５またＬｉについては０．１〜０．３、
Ｓｂ：０〜０．０５、
Ｃｒ：０〜０．１、
Ｔｉ：０〜０．２、
他の元素が各々０．０５未満で合計０．１５未満、残りはアルミニウムである。
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Ｓｂ：０〜０．０５、
Ｃｒ：０〜０．１、
Ｔｉ：０〜０．２、
他の元素が各々０．０５未満で合計０．１５未満、残りはアルミニウムである。
本発明はまた、本発明による薄板の製造方法も対象とし、該製造方法は以下の相次ぐステップを含む：
−本発明による組成のスラブの典型的には垂直式半連続鋳造および任意でスカルピング、
−任意で均質化、
−４００℃と５６０℃との間に含まれる温度での加熱、
−２ｍｍと１２ｍｍとの間に含まれる厚みのストリップへのスラブの熱間圧延、
−任意で、最終厚みになるまでの冷間圧延、
−任意で、５００℃と５６０℃との間での１秒から５分の間の薄板の溶体化処理とそれに続く２００℃未満の温度までの冷却、
−任意で、４０℃と１５０℃との間に含まれる温度での１時間〜１５時間の継続時間の間の熱処理、
−少なくとも３日間の周囲温度での時効。
−本発明による組成のスラブの典型的には垂直式半連続鋳造および任意でスカルピング、
−任意で均質化、
−４００℃と５６０℃との間に含まれる温度での加熱、
−２ｍｍと１２ｍｍとの間に含まれる厚みのストリップへのスラブの熱間圧延、
−任意で、最終厚みになるまでの冷間圧延、
−任意で、５００℃と５６０℃との間での１秒から５分の間の薄板の溶体化処理とそれに続く２００℃未満の温度までの冷却、
−任意で、４０℃と１５０℃との間に含まれる温度での１時間〜１５時間の継続時間の間の熱処理、
−少なくとも３日間の周囲温度での時効。
本発明のさらに別の対象は、自動車車体の補強部品または構造部品を製作するための、本発明による薄板の使用である。
相反する言及のないかぎり、合金の化学組成に関して表示されているものは全て、合金の総重量に基づく重量百分率として表現されている。１．４Ｃｕと表現されている場合、重量パーセントで表示された銅含有量を１．４倍するという意味である。合金の呼称は、当業者に知られている、アルミニウム協会の規定に従ったものである。冶金学的状態の定義は、欧州規格ＥＮ５１５中に記されている。
引張りにおける静的機械的特性、言い換えると破断強度Ｒｍ、０．２％の伸びにおける慣用的な降伏応力Ｒｐ０．２、絞りＡｇ％および破断伸びＡ％は、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２？１に準じた引張り試験により決定され、試験の採取および方向は、規格ＥＮ ４８５−１によって示されている。塑性異方性係数は、規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定される。引張による加工硬化指数は、規格ＩＳＯ １０２７５に準じて決定される。
成形限界曲線は、規格ＡＳＴＭ Ｅ２２１８に準じて決定される。
弾性率は、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される。
相反する言及のないかぎり、規格ＥＮ １２２５８の定義が適用される。薄板は、矩形の横断面の圧延製品であり、その一様な厚みは０．２０ｍｍと６ｍｍとの間に含まれる。
本発明によると、１０〜１４重量％のケイ素および０．０５〜０．８重量％のマグネシウムを含むアルミニウム合金製薄板は、自動車車体の補強部品または構造部品を製作するために従来使用されている５０００系合金または６０００系合金製薄板よりも明らかに高い剛性を有し、またしたがって剛性が制限要因であるときのこれらの部品の厚みを低減することを可能にする。本発明による製品はこのように典型的には、少なくとも７７ＧＰａの弾性率を有し、一方先行技術による、自動車車体の補強部品用製品または構造部品用製品は典型的には、６７ＧＰａと７２ＧＰａとの間に含まれる弾性率を有する。
驚くべきことに、成形性や腐食などの対立する特性について満足のゆく特徴を得ながらも、弾性率が先行技術による薄板より高い薄板を獲得することが可能であった。
ケイ素含有量は、少なくとも１０重量％また好ましくは１１重量％でなければならならず、実際、それより少ない含有量だと十分な弾性率に達することができない。
ケイ素含有量は有利には、少なくとも１１．５重量％また好ましくは少なくとも１２重量％である。ケイ素含有量は、多くて１４重量％でなければならず、それより多い含有量だと実際に、伸びおよび成形性の望まれる特性に達することができない。ケイ素含有量は有利には、多くて１３．５重量％また好ましくは多くて１３重量％である。
マグネシウム含有量は、少なくとも０．０５重量％また好ましくは少なくとも０．１重量％でなければならず、それより少ない含有量だと実際に、十分な機械的特性に達することができない。マグネシウム含有量は、多くて０．８重量％また好ましくは多くて０．７％でなければならず、それより多い含有量だと実際に、伸びおよび成形性の望まれる特性に達することができない。本発明の一実施形態において、マグネシウム含有量は、０．１重量％と０．３重量％の間に含まれ、このことは薄板の高成形性を得ることを可能にする。例えばドアやフェンダ、後部扉もしくはボンネットのライナーといったとりわけライナータイプの補強部品を製作するためにこの実施形態による薄板を使用することが有利である。
本発明の別の実施形態において、マグネシウム含有量は、０．３重量％と０．６重量％の間に含まれ、このことは十分な成形性を保ちつつより高い機械的強度を得ることを可能にする。例えばサイドメンバー、ダッシュパネル、フロアパネル、およびフロントピラー、センターピラーそしてリヤピラーといった構造部品を製作するためにこの実施形態による薄板を使用することが有利である。
銅含有量は、０重量％と０．２重量％の間に含まれる。０．２重量％より多い銅含有量は、腐食に対する耐性に不利な影響を及ぼす。
時効後（例えば質別Ｔ４）の薄板の成形性および／または部品の最終熱処理後（例えば質別Ｔ６またはＴ７）の機械的強度を特に改善するために、０．０３重量％と０．１５重量％との間に含まれる量の銅の添加を行うことが有利である。
鉄含有量は、０重量％と０．５重量％の間に含まれる。０．５重量％より多い鉄含有量は、成形性に不利な影響を及ぼす。有利には、機械的強度および成形性を改善するために０．１重量％と０．３重量％との間に含まれる量の鉄の添加を行う。より具体的に成形性を改善するために、特にライナー部品を製作するために、０．０５％重量％と０．２重量％との間に含まれる量の鉄の添加を行うことが有利であり得る。
マンガン含有量は、０重量％と０．５重量％の間に含まれる。０．５重量％より多いマンガン含有量は、成形性に不利な影響を及ぼす。
一実施形態において、特に成形性を改善するために、０．０５重量％と０．２重量％との間に含まれる量のマンガンの添加を行うことが有利である。しかしながら別の実施形態においてはマンガンは添加されないので、マンガン含有量は０．０５重量％未満である。
Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＹｔおよびＬｉの中で選択される少なくとも一つの元素の添加は有利であり、選択される場合の前記元素の量は、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｔについては０．０１〜０．０５でありまたＬｉについては０．１〜０．３である。添加物として選択されない元素は、その含有量がＮａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｔについては０．０１重量％未満またＬｉについては０．０５重量％未満に保たれる。これらの元素は、凝固の際のケイ素を含む共晶成分の規模を制御することおよび／またはそれらの組織を変更することを特に可能にする変性剤であり、このことは特に大きなサイズのスラブの鋳造の際の機械的特性とりわけ成形性に有利な影響を及ぼす。ストロンチウムは好まれる変性剤であり、０．０１〜０．０５重量％のストロンチウムの添加は有利である。
アンチモンの添加は、特に合金の中のリンの存在を制限するために有利であるが、この元素は共晶の組織を不利に変更するものである。本発明の一実施形態において、アンチモン含有量は、０．０１重量％と０．０４重量％との間に含まれるが、しかしながらこの実施形態において、ナトリウムやストロンチウムのような変性剤の添加は、好ましくは避けられる。
クロム含有量は、０重量％と０．５重量％の間に含まれる。一実施形態において、添加されるクロムの量は、０．１重量％と０．３重量％の間に含まれる。
チタン含有量は、０重量％と０．２重量％の間に含まれる。有利には、０．０１重量％と０．１５重量％との間に含まれる量のチタンの添加を行う。有利な一実施形態において、Ｃｒ含有量およびＴｉ含有量は、Ｃｒ：０．０１〜０．０５重量％および／またはＴｉ０．０１〜０．１５重量％のようになっている。
本発明による薄板の製造方法は、本発明による組成のスラブの典型的には垂直式半連続鋳造による鋳造および任意でスカルピングを含む。
任意に、このように得られたスラブを均質化してもよいが、しかしながら均質化は有利ではないことがあり得るので、一般に、４００℃と５６０℃との間に含まれる温度で直接加熱することが好ましく、および有利にはそれに伴う３０分と６時間との間の維持を行う。そのあとで、２ｍｍと１２ｍｍとの間に含まれる厚みのストリップへのスラブの熱間圧延を行い、ついで薄板を得るための冷間圧延を任意に行う。熱間圧延の始まりの温度は好ましくは、４００℃と５５０℃との間に含まれる。本発明の有利な一実施形態において、熱間圧延の始まりの温度は５００℃と５４０℃との間に含まれる。熱間圧延の終わりの温度は好ましくは、２００℃と２５０℃との間に含まれる。本発明の有利な一実施形態において、熱間圧延の終わりの温度は２１０℃と２４０℃との間に含まれる。本発明者らは、好ましい温度外での圧延が機械的特性の著しい低下を導き得ることを確認した。本方法は好ましくは、冷間圧延のステップを含む。
このように得られた薄板の、５００℃と５６０℃との間の温度での１秒間から５分間の溶体化処理が有利である。温度は有利には、合金のソルバス温度を超えるが初期溶融温度未満の温度である。薄板はそのあとで、２００℃未満また好ましくは１００℃未満の温度まで冷却される。冷却は好ましくは迅速であり、冷却速度は１０℃／秒以上またより良くは少なくとも２０℃／秒である。
薄板は任意に、４０℃と１５０℃との間また好ましくは５０℃と１００℃との間に含まれる温度での１〜１５時間の継続時間の間の熱処理をそのあとで受けるが、この処理は、得られたコイルの冷却の際にとりわけ行われ得る。
薄板はそのあとで、典型的には質別Ｔ４を得るように、少なくとも３日間時効する。
本発明による薄板は有利には、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される少なくとも７７ＧＰａまた好ましくは少なくとも７９ＧＰａの弾性率および以下の特徴のうちの少なくとも一つまた好ましくは以下の特徴の全てを有する：
−９０ＭＰａ好ましくは１３０ＭＰａと、２００ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは１４０ＭＰａと１９０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１８％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１３％また好ましくは少なくとも１５％の絞りＡｇ％。
−９０ＭＰａ好ましくは１３０ＭＰａと、２００ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは１４０ＭＰａと１９０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１８％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１３％また好ましくは少なくとも１５％の絞りＡｇ％。
本発明による薄板は好ましくは、規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定される、少なくとも０．５５また好ましくは少なくとも０．６０である、１０％の塑性ひずみにおける塑性異方性係数ｒ10を有する。これらの機械的特性は有利には、どの測定方向でもよいが典型的には少なくとも圧延に垂直な方向において得られる。
マグネシウム含有量が０．１重量％と０．３重量％との間に含まれて薄板の高成形性を得ることを可能にする、本発明の実施形態において、本発明による方法によって得られる薄板は有利には、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される少なくとも７７ＧＰａまた好ましくは少なくとも７８ＧＰａの弾性率および以下の特徴のうちの少なくとも一つまた好ましくは以下の特徴の全てを有する：
−８０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは９０ＭＰａと１３０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１８％また好ましくは少なくとも２０％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１７％の絞りＡｇ％。
−８０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは９０ＭＰａと１３０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１８％また好ましくは少なくとも２０％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１７％の絞りＡｇ％。
有利には、マグネシウム含有量が０．１％と０．３％との間に含まれる実施形態による薄板は、以下の特徴のうちの少なくとも一つまた好ましくは以下の特徴の全てを有する：
−規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定される、少なくとも０．６０また好ましくは少なくとも０．７０である、１０％の塑性ひずみにおける塑性異方性係数ｒ10、
−規格ＩＳＯ １０２７５に準じて決定される、少なくとも０．２６である、５％のひずみについての引張による加工硬化指数ｎ5、
−規格ＡＳＴＭ Ｅ２２１８に準じて決定される、少なくとも１８％また好ましくは少なくとも１９％である、成形限界曲線における主要なひずみの最小値。
−規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定される、少なくとも０．６０また好ましくは少なくとも０．７０である、１０％の塑性ひずみにおける塑性異方性係数ｒ10、
−規格ＩＳＯ １０２７５に準じて決定される、少なくとも０．２６である、５％のひずみについての引張による加工硬化指数ｎ5、
−規格ＡＳＴＭ Ｅ２２１８に準じて決定される、少なくとも１８％また好ましくは少なくとも１９％である、成形限界曲線における主要なひずみの最小値。
これらの機械的特性は有利には、どの測定方向でもよいが典型的には少なくとも圧延に垂直な方向において得られる。本発明者らは、マグネシウム含有量が０．１％と０．３％との間に含まれる実施形態において、機械的特性がとりわけ等方的であること、特に、ｒ10（Ｌ）は圧延方向において測定され、ｒ10（４５）は圧延方向の４５°で測定され、そしてｒ10（ＴＣ）は圧延方向の９０°で測定される、１０％での塑性異方性係数の平均値＜ｒ10＞＝（ｒ10（Ｌ）＋２×ｒ10（４５）＋ｒ10（ＴＣ））／４が少なくとも０．６０また好ましくは少なくとも０．７０であることを確認した。
マグネシウム含有量が０．３重量％と０．６重量％との間に含まれて、また十分な成形性を保ちつつより高い機械的強度を得ることを可能にする本発明の実施形態において、本発明による方法によって得られる薄板は有利には、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される少なくとも７７ＧＰａまた好ましくは少なくとも７９ＧＰａの弾性率および以下の特徴のうちの少なくとも一つまた好ましくは以下の特徴の全てを有する：
−１３０ＭＰａと２００ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは１４０ＭＰａと１９０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１８％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１３％また好ましくは少なくとも１５％の絞りＡｇ％。
−１３０ＭＰａと２００ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは１４０ＭＰａと１９０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１８％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１３％また好ましくは少なくとも１５％の絞りＡｇ％。
本発明による３．５ｍｍの厚みの薄板で測定される、実施例２において定義されるようなＬＤＨの値は有利には、少なくとも２０ｍｍまた好ましくは少なくとも２４ｍｍまたさらに好ましくは少なくとも２７ｍｍである。
本発明による薄板はこのように高弾性率を有し、また周囲温度での型打ち鍛造に対する満足のゆく適性を有する。本発明による薄板は同様に有利には、成形、接合、焼戻しおよび／または塗装焼付が行われた後の使用中の、高い機械的特性、腐食とりわけ粒間腐食に対する優れた耐性を有する。
本発明による薄板は有利には、時効し、焼戻しおよび／または塗装焼付後の状態で、規格ＩＳＯ １１８４６に準じて測定される、３００μｍ未満好ましくは２５０μｍ未満またさらに好ましくは２００μｍ未満の最大粒間腐食深度を有する。
本発明による薄板は、ケイ素粒子の分布が均一であるミクロ組織を有し、粒子凝集は観察されない。有利には、研磨したままの状態の倍率５００倍でのＬ−ＴＣ断面で観察されるケイ素粒子の面積比は、少なくとも８％好ましくは少なくとも９％またさらに好ましくは少なくとも１０％である。
本発明によると、自動車車体の補強部品または構造部品を製作するために、本発明による薄板を使用することができる。
本発明による使用において薄板は有利には、本発明による方法によって得られそれから典型的には型打ち鍛造、折曲げおよび／またはロール成形によって成形されそれから焼戻しの熱処理を受け、この熱処理は、塗装焼付の際に同時に行われることができる。
本発明による使用の、自動車車体の補強部品または構造部品は有利には、使用中すなわち自動車車体においてそれらが使用されている間、少なくとも２２０ＭＰａ好ましくは少なくとも２５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも６％また好ましくは少なくとも１０％の破断伸びを有する。
本発明による使用の、自動車車体の補強部品または構造部品は有利には、規格ＩＳＯ １１８４６に準じて測定される、３００μｍ未満また好ましくは２００μｍ未満の最大粒間腐食深度を有する。
厚み５０ｍｍのサイズのインゴットが鋳造された。インゴットの組成は表１中に記されている。
インゴットは、５４０℃で２時間加熱されついで９ｍｍの厚みまで熱間圧延されついで３．５ｍｍの厚みまで冷間圧延された。このように得られた薄板は、５４０℃で１分間溶体化処理されついで焼入れされた。薄板は次に８５℃の温度での８時間の熱処理を受けた。薄板は次に周囲温度で時効して質別Ｔ４を獲得した。幾つかの薄板は、２１０℃での２時間の焼戻しの熱処理をそのうえ受けた。
鋳造組織が、光学顕微鏡検査によって観察された。図１ａは、合金１について得られた組織を示し、また図１ｂは、合金２について得られた組織を示している。ストロンチウムの添加は、黒く出現する共晶成分の規模を減少させることを可能にし、このことは有利である。
機械的特性が、圧延方向に垂直な方向において、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２？１、規格ＥＮ ４８５−１および規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定された。弾性率Ｅの測定用サンプルのサイズは、６０×１０×３ｍｍであった。
特徴の現れ方の結果は、表２中に記されている。
本発明外である合金４は、十分な伸びを有しない。
厚み５０ｍｍのインゴットが鋳造された。インゴットの組成は表３中に記されている。
インゴットＡ〜Ｆは、５４０℃で２時間加熱されついで５１８℃と５２４℃との間に含まれる熱間圧延の始まりの温度と２１８℃と２３３℃との間に含まれる熱間圧延の終わりの温度とで９ｍｍの厚みまで熱間圧延され、ついで３．５ｍｍの厚みまで冷間圧延された。インゴットＨは、４６０℃で２時間加熱されついで４５１℃である熱間圧延の始まりの温度と２０１℃である熱間圧延の終わりの温度とで９ｍｍの厚みまで熱間圧延され、ついで３．５ｍｍの厚みまで冷間圧延された。インゴットＩは、５００℃で２時間加熱されついで４８８℃である熱間圧延の始まりの温度と２９６℃である熱間圧延の終わりの温度とで９ｍｍの厚みまで熱間圧延され、ついで３．５ｍｍの厚みまで冷間圧延された。
このように得られた薄板は、５４０℃で１分間溶体化処理されついで焼入れされた。薄板は次に８５℃の温度での８時間の熱処理を受けた。薄板は次に周囲温度で時効して質別Ｔ４を獲得した。幾つかの薄板は、２１０℃での２時間の焼戻しの熱処理をそのうえ受けた。別の幾つかの薄板は、自動車の塗装焼付をシミュレートする２％の予ひずみとそれに続く１８５℃での２０分の熱処理をそのうえ受けた。
機械的特性が、圧延方向に垂直な方向において、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２？１、規格ＥＮ ４８５−１および規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定された。弾性率Ｅの測定用サンプルのサイズは、６０×１０×３ｍｍであった。１０％の塑性ひずみにおける塑性異方性係数ｒ10は、規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定された。
また、ＬＤＨ（限界ドーム高さ）試験によって、質別Ｔ４の薄板の型打ち鍛造に対する性能が評価された。
ＬＤＨパラメータは、薄板の型打ち鍛造に対する適性を評価するために広く用いられている。このパラメータは多くの刊行物で取上げられてきており、その中には特にＲ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ氏の刊行物「Ｔｈｅ ＬＤＨ ｔｅｓｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ − Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤＨ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｅｅｐ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ （シートメタルの成形性を評価するためのＬＤＨ試験−北米深絞り研究グループＬＤＨ委員会の最終報告）」ＳＡＥ会議、デトロイト、１９９３年、ＳＡＥペーパー番号９３０８１５が含まれる。
これは、フレームにより周囲が固定されたブランクの型打ち鍛造試験である。しわ押さえの圧力は、フレームの中での滑りを回避するように制御される。サイズ１２０×１６０ｍｍのブランクは、平面ひずみに近い手法において応力を受ける。
使用されるパンチは、半球形である。
図２は、この試験を実施するために使用される工具の寸法を明示している。
パンチと薄板との間の潤滑は、黒鉛化グリース（Ｓｈｅｌｌ ＨＤＭ２グリース）によって確保される。パンチの下降速度は、毎分５０ｍｍである。いわゆるＬＤＨ値は、パンチの破断時変位の値、つまり型打ち鍛造の限界深度である。この値は、実際に３回の試験の平均に対応しており、０．２ｍｍの測定値に対して９５％の信頼区間を提供する。
１６０ｍｍの寸法が圧延方向に対し垂直に位置づけされた、１２０×１６０ｍｍの試験片が使用された。
特徴の現れ方の結果は、表４中に記されている。
合金Ｄは、特に有利な成形に対する適性を示している。
粒間腐食に対する耐性特性が、規格ＩＳＯ １１８４６に準じて測定された。特に、粒間腐食の平均深度および最大深度が評価された。結果は表５中に示されている。規格ＩＳＯ １１８４６に準じた粒間腐食試験は、ホットソーダ（５質量％）および周囲温度の硝酸（７０質量％）による酸洗いの後に、３０℃の温度（乾燥室での保持によって得られる）の塩化ナトリウム（３０ｇ／ｌ）および塩酸（１０ｍｌ／ｌ）の溶液の中に試験片を２４時間浸漬することにある。誘発される腐食のタイプおよび深度は、顕微鏡による金属組織検査によって決定される。腐食の平均深度および腐食の最大深度が測定される。
厚み４２０ｍｍのインゴットが鋳造された。インゴットの組成は表６中に記されている。
インゴットＪは、５４０℃で１時間以上加熱されついで６．１ｍｍの厚みまで熱間圧延されついで１．５ｍｍの厚みまで冷間圧延された。このように得られた薄板は、５４０℃で溶体化処理されついで焼入れされた。薄板は次に周囲温度で時効して質別Ｔ４を獲得した。幾つかの薄板は、自動車の塗装焼付をシミュレートする２％の予ひずみとそれに続く１８５℃での２０分の熱処理をそのうえ受けた。
機械的特性が、圧延方向に垂直な方向において、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２？１、規格ＥＮ ４８５−１および規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定された。弾性率Ｅの測定用サンプルのサイズは、６０×２０×１．５ｍｍであった。１０％の塑性ひずみにおける塑性異方性係数ｒ10が、規格ＩＳＯ １０１１３に準じて決定された。５％のひずみについての引張による加工硬化指数ｎ5が、規格ＩＳＯ １０２７５に準じて決定された。
また、先の実施例で記されたように、ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）試験によって、質別Ｔ４の薄板の型打ち鍛造に対する性能が評価された。最後に、成形限界曲線が、規格ＡＳＴＭ Ｅ２２１８に準じて決定された。
特徴の現れ方の結果は、表７中に記されている。
成形限界曲線は、図３に示されている。主要なひずみの最小値は１９％であった。
合金Ｊは、特に有利な成形に対する適性を示している。
本発明による合金Ｊ製の薄板を、研磨したままの状態のＬ−ＴＣ断面での倍率５００倍の光学顕微鏡検査によって特徴づけした。
得られた顕微鏡写真は、図４に示されている。ケイ素粒子の分布は均一であり、粒子凝集は観察されない。
ケイ素粒子の大きさおよびそれらの分布の統計分析は、３．４ｍｍ2の分析表面につき６０の計測分野で実施された。ケイ素粒子の面積比は、９．７％であった。本発明による薄板は、９％を超えるケイ素粒子の面積比を有していた。ケイ素含有量がより多ければ、さらにより高いケイ素粒子の面積比が得られるはずである。
Claims (15)
- 自動車車体の補強部品用または構造部品用のアルミニウム合金製薄板であって、該アルミニウム合金製薄板の組成が、重量％表示で：
Ｓｉ：１０〜１４、
Ｍｇ：０.０５〜０．８、
Ｃｕ：０〜０．２、
Ｆｅ：０〜０．５、
Ｍｎ：０〜０．５、
任意でＮａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＹｔおよびＬｉの中で選択される少なくとも一つの元素であって、選択される場合の前記元素の量は、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙｔについては０．０１〜０．０５またＬｉについては０．１〜０．３、
Ｓｂ：０〜０．０５、
Ｃｒ：０〜０．１、
Ｔｉ：０〜０．２、
他の元素が各々０．０５未満で合計０．１５未満、残りがアルミニウムである薄板。 - Ｓｉが１１重量％〜１３重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の薄板。
- Ｃｕが０．０３重量％〜０．１５重量％であることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄板。
- Ｆｅが０．１重量％〜０．３重量％であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の薄板。
- Ｍｎが０．０５重量％〜０．２重量％であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の薄板。
- Ｍｎが０．０５重量％未満であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の薄板。
- Ｓｒが０．０１重量％〜０．０５重量％であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の薄板。
- Ｃｒが０．０１重量％〜０．０５重量％でありかつ／またはＴｉが０．０１重量％〜０．１５重量％であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載の薄板。
- マグネシウム含有量が０．３重量％と０．６重量％との間に含まれ、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される少なくとも７７ＧＰａまた好ましくは少なくとも７９ＧＰａの弾性率を有しかつ以下の特徴、
−１３０ＭＰａと２００ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは１４０ＭＰａと１９０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１８％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１３％また好ましくは少なくとも１５％の絞りＡｇ％、
のうちの少なくとも一つまた好ましくはこれらの特徴の全てを有する、請求項１から８のいずれか一つに記載の薄板。 - マグネシウム含有量が０．１重量％と０．３重量％との間に含まれ、規格ＡＳＴＭ １８７６に準じて測定される少なくとも７７ＧＰａまた好ましくは少なくとも７８ＧＰａの弾性率を有しかつ以下の特徴、
−８０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間に含まれるまた好ましくは９０ＭＰａと１３０ＭＰａとの間に含まれる降伏応力、
−少なくとも１８％また好ましくは少なくとも２０％の破断伸びＡ％、
−少なくとも１５％また好ましくは少なくとも１７％の絞りＡｇ％、
のうちの少なくとも一つまた好ましくはこれらの特徴の全てを有する、請求項１から８のいずれか一つに記載の薄板。 - 研磨したままの状態の倍率５００倍でのＬ−ＴＣ断面で観察されるケイ素粒子の面積比が、少なくとも８％好ましくは少なくとも９％またさらに好ましくは少なくとも１０％である、請求項１から１０のいずれか一つに記載の薄板。
- 請求項１から１１のいずれか一つに記載の薄板の製造方法であって、以下の相次ぐステップ：
−請求項１から８のいずれか一つに記載の組成のスラブの典型的には垂直式半連続鋳造および任意でスカルピング、
−任意で均質化、
−４００℃と５６０℃との間に含まれる温度での加熱、
−２ｍｍと１２ｍｍとの間に含まれる厚みのストリップへのスラブの熱間圧延、
−任意で、最終厚みになるまでの冷間圧延、
−任意で、５００℃と５６０℃との間での１秒から５分の間の薄板の溶体化処理とそれに続く２００℃未満の温度までの冷却、
−任意で、４０℃と１５０℃との間に含まれる温度での１時間〜１５時間の継続時間の間の熱処理、
−少なくとも３日間の周囲温度での時効、
を含む製造方法。 - 自動車車体の補強部品または構造部品を製作するための、請求項１から１１のいずれか一つに記載の薄板の使用。
- 前記薄板が請求項１２の方法によって得られそれから典型的には型打ち鍛造、折曲げおよび／またはロール成形によって成形されそれから焼戻しの熱処理を受け、この熱処理が塗装焼付の際に同時に行われることができる、請求項１３に記載の使用。
- 前記自動車車体の補強部品または構造部品が、使用中に少なくとも２２０ＭＰａ好ましくは少なくとも２５０ＭＰａの降伏応力および少なくとも６％また好ましくは少なくとも１０％の破断伸びを有する、請求項１３または１４に記載の使用。
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