JP2763175B2 - 高強度マグネシウム合金材の製造方法 - Google Patents
高強度マグネシウム合金材の製造方法Info
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- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、AZ80Aマグネシウム合金素材を熱間鍛造し
て得られる高強度マグネシウム合金材の製造方法に関す
るものである。
て得られる高強度マグネシウム合金材の製造方法に関す
るものである。
上記AZ80Aマグネシウム合金は、航空機，コンピュー
タ関連機器等の部品として使用されると共に、軽量化を
担う鍛造用マグネシウム合金として位置づけられている
が、実用上に諸性質は十分明確にされていない。また、
製造条件については、一般的には熱間鍛造後直ちに水冷
し、177℃×16時間焼戻し（T5処理）するとされている
が、安定した材質を得るための実際的な製造条件は明確
ではない。
タ関連機器等の部品として使用されると共に、軽量化を
担う鍛造用マグネシウム合金として位置づけられている
が、実用上に諸性質は十分明確にされていない。また、
製造条件については、一般的には熱間鍛造後直ちに水冷
し、177℃×16時間焼戻し（T5処理）するとされている
が、安定した材質を得るための実際的な製造条件は明確
ではない。
例えば、「軽金属（1989）Vol.39,No.1（第52〜57
頁）」には、AZ80Aマグネシウム合金の機械的性質に及
ぼす素材履歴と熱間鍛造条件の影響について報告がなさ
れている。これによれば機械的性質はメタル・フローに
より影響を受けるため、押出材を素材に用いた場合、基
準値（例えばASTM規格）を満足させるためには、350℃
の鍛造温度で90％以上の鍛造圧下率を必要とすることが
指摘されている。しかしながら、このような高い鍛造圧
下率を複雑な形状を有する鍛造品の全領域に均等に与え
ることは困難であり、また鍛造割れ限界などを考慮すれ
ば現実的な製造方法とは言えない。また、機械的強度も
より高いものが安定して得られることが必要であり、そ
の製造方法の開発が望まれている。
頁）」には、AZ80Aマグネシウム合金の機械的性質に及
ぼす素材履歴と熱間鍛造条件の影響について報告がなさ
れている。これによれば機械的性質はメタル・フローに
より影響を受けるため、押出材を素材に用いた場合、基
準値（例えばASTM規格）を満足させるためには、350℃
の鍛造温度で90％以上の鍛造圧下率を必要とすることが
指摘されている。しかしながら、このような高い鍛造圧
下率を複雑な形状を有する鍛造品の全領域に均等に与え
ることは困難であり、また鍛造割れ限界などを考慮すれ
ば現実的な製造方法とは言えない。また、機械的強度も
より高いものが安定して得られることが必要であり、そ
の製造方法の開発が望まれている。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、AZ80Aマグネシウム合金の押出素
材を元に、鍛造割れを発生させることなく且つ高い機械
的強度を有するマグネシウム合金材を安定して得られ
る、熱間鍛造による高強度マグネシウム合金材の製造方
法を提供することである。
あって、その目的は、AZ80Aマグネシウム合金の押出素
材を元に、鍛造割れを発生させることなく且つ高い機械
的強度を有するマグネシウム合金材を安定して得られ
る、熱間鍛造による高強度マグネシウム合金材の製造方
法を提供することである。
上記の目的を達成するため、本発明に係わる高い強度
マグネシウム合金材の製造方法は、常法により溶製、鋳
造および押出工程を経て製造されたAZ80Aマグネシウム
合金材を下記鍛造工程により鍛造するものである。
マグネシウム合金材の製造方法は、常法により溶製、鋳
造および押出工程を経て製造されたAZ80Aマグネシウム
合金材を下記鍛造工程により鍛造するものである。
第一工程:370℃以上の鍛造温度で鍛造圧下率が70％以
上の熱間鍛造を施す工程。
上の熱間鍛造を施す工程。
第二工程：第一工程の鍛造温度より低温域で、且つ第
三工程での鍛造圧下率が得られる範囲の鍛造圧下率で鍛
造を施す工程。
三工程での鍛造圧下率が得られる範囲の鍛造圧下率で鍛
造を施す工程。
第三工程:350℃以下の鍛造温度で鍛造圧下率が20％以
下の熱間鍛造を施す工程。
下の熱間鍛造を施す工程。
本発明者等が調査研究したところによれば、AZ80Aマ
グネシウム合金は結晶構造（六方晶構造）に起因する異
方性のために、その機械的性質は、結晶方位とその集合
としてのメタル・フローに強く依存することが判明し
た。これにより、本発明者らは、AZ80Aマグネシウム合
金の鍛造品に必要な強度を持たせるためには、押出素材
のメタル・フローを変え、鍛造品のメタル・フローを望
ましい方向に制御すること、および熱加工処理的効果や
加工硬化をもたらす微視的構造を制御することが必要で
あると考えた。
グネシウム合金は結晶構造（六方晶構造）に起因する異
方性のために、その機械的性質は、結晶方位とその集合
としてのメタル・フローに強く依存することが判明し
た。これにより、本発明者らは、AZ80Aマグネシウム合
金の鍛造品に必要な強度を持たせるためには、押出素材
のメタル・フローを変え、鍛造品のメタル・フローを望
ましい方向に制御すること、および熱加工処理的効果や
加工硬化をもたらす微視的構造を制御することが必要で
あると考えた。
而して、本発明においては、鍛造の初期工程（第一工
程）では、大変形を与えて押出素材の持つ強いメタル・
フローを破壊すると共に、続く型鍛造工程（第二工程）
のために、鍛造品のメタル・フローを考慮した中間形状
を準備する鍛造を施し、第二工程では、最終仕上げ鍛造
（第三工程）の前段階として最終に近い形状を与え、製
品形状を整える鍛造を施し、そして第三工程では、最終
仕上げ鍛造として最終形状と必要材質を与える程度の比
較的低温域で且つ軽圧下率の鍛造を施すこととしたもの
である。
程）では、大変形を与えて押出素材の持つ強いメタル・
フローを破壊すると共に、続く型鍛造工程（第二工程）
のために、鍛造品のメタル・フローを考慮した中間形状
を準備する鍛造を施し、第二工程では、最終仕上げ鍛造
（第三工程）の前段階として最終に近い形状を与え、製
品形状を整える鍛造を施し、そして第三工程では、最終
仕上げ鍛造として最終形状と必要材質を与える程度の比
較的低温域で且つ軽圧下率の鍛造を施すこととしたもの
である。
一方、本発明者等は、本発明の研究の過程で、AZ80A
マグネシウム合金の熱間鍛造性を把握するために、鍛造
割れに及ぼす鍛造温度と鍛造圧下率との関係を調査し
た。この調査結果を第１図に示す。この図では、横軸に
鍛造温度を、縦軸に鍛造圧下率を示し、実線Ａは鍛造割
れを起こす限界線を示す。この調査結果によれば、鍛造
割れを起こす鍛造圧下率は、鍛造温度が380〜400℃で約
80％、鍛造温度が300℃で約50％まで低下するように温
度依存性のあることが判明した。
マグネシウム合金の熱間鍛造性を把握するために、鍛造
割れに及ぼす鍛造温度と鍛造圧下率との関係を調査し
た。この調査結果を第１図に示す。この図では、横軸に
鍛造温度を、縦軸に鍛造圧下率を示し、実線Ａは鍛造割
れを起こす限界線を示す。この調査結果によれば、鍛造
割れを起こす鍛造圧下率は、鍛造温度が380〜400℃で約
80％、鍛造温度が300℃で約50％まで低下するように温
度依存性のあることが判明した。
このようなことから、上記の考え方に基づく本発明に
係わる鍛造工程において、第一工程では、押出素材の持
つ強いメタル・フローを破壊し材質を改善するため、鍛
造圧下率70％以上の大きな加工量を加えることが必要で
あり、このため、鍛造割れが生じない高鍛造性の条件下
で鍛造を施さなければならない。すなわち、鍛造温度と
しては、370℃以上、好ましくは380℃以上がよい。また
その上限は、AZ80Aマグネシウム合金の共晶温度が約437
℃にあること、および加工発熱を考慮すれば400℃以下
とすることが望ましい。
係わる鍛造工程において、第一工程では、押出素材の持
つ強いメタル・フローを破壊し材質を改善するため、鍛
造圧下率70％以上の大きな加工量を加えることが必要で
あり、このため、鍛造割れが生じない高鍛造性の条件下
で鍛造を施さなければならない。すなわち、鍛造温度と
しては、370℃以上、好ましくは380℃以上がよい。また
その上限は、AZ80Aマグネシウム合金の共晶温度が約437
℃にあること、および加工発熱を考慮すれば400℃以下
とすることが望ましい。
第二工程では、最終仕上げ鍛造（第三工程）の前段階
として製品形状のほとんどを成形し、最終仕上げ鍛造の
準備をすることから、鍛造品内部の加工量は各部分で不
均一となる局部的に高い変形部分も生じる。このため、
ある程度以上の鍛造性を有する条件下で鍛造する必要が
ある。同時に熱加工処理的な材質調整を行うため、第一
工程よりやや低温域で鍛造する必要がある。これらの条
件を満たす鍛造温度としては350〜370℃とすることが望
ましい。また加えるべき加工量は、最終仕上げ鍛造の材
質調整に必要な加工量（20％以下）を残して決定する。
として製品形状のほとんどを成形し、最終仕上げ鍛造の
準備をすることから、鍛造品内部の加工量は各部分で不
均一となる局部的に高い変形部分も生じる。このため、
ある程度以上の鍛造性を有する条件下で鍛造する必要が
ある。同時に熱加工処理的な材質調整を行うため、第一
工程よりやや低温域で鍛造する必要がある。これらの条
件を満たす鍛造温度としては350〜370℃とすることが望
ましい。また加えるべき加工量は、最終仕上げ鍛造の材
質調整に必要な加工量（20％以下）を残して決定する。
第三工程の最終仕上げ鍛造では、製品の寸法形状を最
終的に与えると共に、強度向上を目指した材質調整を行
うため、ある程度の鍛造性を有し、加工硬化を残すこと
のできる条件下で鍛造する必要がある。これらの条件を
満たす鍛造温度としては300〜350℃とすることが望まし
い。また加えるべき加工量は、加工硬化を有効に与え、
製品の延性の極端な低下が生じない量として３〜20％が
よく、より好ましくは５〜15％がよい。
終的に与えると共に、強度向上を目指した材質調整を行
うため、ある程度の鍛造性を有し、加工硬化を残すこと
のできる条件下で鍛造する必要がある。これらの条件を
満たす鍛造温度としては300〜350℃とすることが望まし
い。また加えるべき加工量は、加工硬化を有効に与え、
製品の延性の極端な低下が生じない量として３〜20％が
よく、より好ましくは５〜15％がよい。
上述の如き鍛造工程でAZ80Aマグネシウム合金の押出
素材を熱間鍛造することにより、鍛造割れを発生させる
ことなく且つ高い機械的強度を有するマグネシウム合金
材が安定して得られる。
素材を熱間鍛造することにより、鍛造割れを発生させる
ことなく且つ高い機械的強度を有するマグネシウム合金
材が安定して得られる。
次に、本発明の効果を実施例によってさらに具体的に
説明する。
説明する。
先ず、常法により溶製、鋳造したAZ80Aマグネシウム
合金からなる鋳塊を押出比６で押出して直径120mmの押
出素材を得た。次いで、この押出素材を高さ210mmに切
断し、これを出発素材として下表に示す鍛造条件で据え
込み鍛造を行った後、熱間鍛造後直ちに水冷し、177℃
×16時間の焼戻し処理（T5処理）を施した。これにより
得られた製品の円周方向および半径方向の機械的性質を
調査した。その調査結果を下表に併せて示す。
合金からなる鋳塊を押出比６で押出して直径120mmの押
出素材を得た。次いで、この押出素材を高さ210mmに切
断し、これを出発素材として下表に示す鍛造条件で据え
込み鍛造を行った後、熱間鍛造後直ちに水冷し、177℃
×16時間の焼戻し処理（T5処理）を施した。これにより
得られた製品の円周方向および半径方向の機械的性質を
調査した。その調査結果を下表に併せて示す。
上表に示すように、No.1〜４は本発明例であって、第
一工程、第二工程は同一の鍛造条件下で熱間鍛造を行っ
た。すなわち、第一工程では、鍛造温度380℃で鍛造圧
下率75％を、第二工程では、鍛造温度350℃で鍛造圧下
率35％を与えた。各工程後鍛造中間品を水冷されたが鍛
造割れも無く良好な外観を示していた。そしてさらに第
三工程では、No.1〜３の鍛造中間品に対しては鍛造圧下
率を同一の15％で鍛造温度をそれぞれ300℃、320℃、35
0℃に変えた鍛造条件下で、またNo.4の鍛造中間品に対
しては鍛造圧下率６％、鍛造温度320℃の鍛造条件下
で、熱間鍛造を行った。得られた最終鍛造品も鍛造中間
品と同様に鍛造割れも無く良好な外観を示していた。
一工程、第二工程は同一の鍛造条件下で熱間鍛造を行っ
た。すなわち、第一工程では、鍛造温度380℃で鍛造圧
下率75％を、第二工程では、鍛造温度350℃で鍛造圧下
率35％を与えた。各工程後鍛造中間品を水冷されたが鍛
造割れも無く良好な外観を示していた。そしてさらに第
三工程では、No.1〜３の鍛造中間品に対しては鍛造圧下
率を同一の15％で鍛造温度をそれぞれ300℃、320℃、35
0℃に変えた鍛造条件下で、またNo.4の鍛造中間品に対
しては鍛造圧下率６％、鍛造温度320℃の鍛造条件下
で、熱間鍛造を行った。得られた最終鍛造品も鍛造中間
品と同様に鍛造割れも無く良好な外観を示していた。
No.5〜７は比較例であって、鍛造温度を同一の380℃
で鍛造圧下率をそれぞれ70％、75％、80％に変えた鍛造
条件下で熱間鍛造を行った。得られた鍛造品の外観を調
査した結果、No.5とNo.6には割れが認められなかった
が、鍛造圧下率が高かったNo.7には外周表面部に小さな
鍛造割れが認められた。
で鍛造圧下率をそれぞれ70％、75％、80％に変えた鍛造
条件下で熱間鍛造を行った。得られた鍛造品の外観を調
査した結果、No.5とNo.6には割れが認められなかった
が、鍛造圧下率が高かったNo.7には外周表面部に小さな
鍛造割れが認められた。
また、上表の機械的性質の結果から明らかなように、
本発明例では、円周方向、半径方向の耐力、引張強さが
それぞれ21.7〜24.6kg/mm2、31.7〜33.2kg/mm2の範囲に
あるのに対して、比較例のそれらは18.7〜21.8kg/mm2、
26.2〜31.0kg/mm2の範囲であり、明らかに本発明例の方
が強度が向上している。また伸びについては、本発明
例、比較例共に得られた値のバラツキが大きく比較する
ことは難しいが、本発明例の伸び（延性）が比較例のそ
れより劣化する傾向にあるとは認められない。
本発明例では、円周方向、半径方向の耐力、引張強さが
それぞれ21.7〜24.6kg/mm2、31.7〜33.2kg/mm2の範囲に
あるのに対して、比較例のそれらは18.7〜21.8kg/mm2、
26.2〜31.0kg/mm2の範囲であり、明らかに本発明例の方
が強度が向上している。また伸びについては、本発明
例、比較例共に得られた値のバラツキが大きく比較する
ことは難しいが、本発明例の伸び（延性）が比較例のそ
れより劣化する傾向にあるとは認められない。
以上詳細に説明したように、本発明に係わる高強度マ
グネシウム合金材の製造方法によれば、鍛造割れの無い
且つ高い機械的強度を有するAZ80Aマグネシウム合金の
鍛造品が得られると共に、AZ80Aマグネシウム合金の押
出素材を元に、鍛造割れを発生させることなく且つ高い
機械的強度を有するように安定して熱間鍛造することが
できる。
グネシウム合金材の製造方法によれば、鍛造割れの無い
且つ高い機械的強度を有するAZ80Aマグネシウム合金の
鍛造品が得られると共に、AZ80Aマグネシウム合金の押
出素材を元に、鍛造割れを発生させることなく且つ高い
機械的強度を有するように安定して熱間鍛造することが
できる。
第１図は、AZ80Aマグネシウム合金の鍛造割れに及ぼす
鍛造温度と鍛造圧下率との関係を示す図である。 A:鍛造割れを起こす限界線
鍛造温度と鍛造圧下率との関係を示す図である。 A:鍛造割れを起こす限界線
Claims (1)
- 【請求項１】常法により溶製、鋳造および押出工程を経
て製造されたAZ80Aマグネシウム合金素材を下記鍛造工
程により鍛造することを特徴とする高強度マグネシウム
合金材の製造方法。 第一工程:370℃以上の鍛造温度で鍛造圧下率が70％以上
の熱間鍛造を施す工程。 第二工程：第一工程の鍛造温度より低温域で、且つ第三
工程での鍛造圧下率が得られる範囲の鍛造圧下率で鍛造
を施す工程。 第三工程:350℃以下の鍛造温度で鍛造圧下率が20％以下
の熱間鍛造を施す工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097282A JP2763175B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 高強度マグネシウム合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097282A JP2763175B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 高強度マグネシウム合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03294036A JPH03294036A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2763175B2 true JP2763175B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=14188160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2097282A Expired - Lifetime JP2763175B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 高強度マグネシウム合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763175B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3240182B2 (ja) * | 1992-04-28 | 2001-12-17 | マツダ株式会社 | マグネシウム合金製部材の製造方法 |
| EP0945199B1 (en) | 1998-03-26 | 2003-11-26 | Tokyo Seitan Inc. | Thin, forged magnesium alloy casing and method for producing the same |
| JP3597747B2 (ja) * | 1999-03-29 | 2004-12-08 | 株式会社栗本鐵工所 | ねじ部品の製造方法 |
| JP4693007B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-06-01 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度金属材の製造方法 |
| US20110188967A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-04 | Kuo-Chen Hung | Magnesium Nut Manufacturing Method and Magnesium Nut Member Produced Thereby |
| CN103706740B (zh) * | 2013-12-06 | 2016-06-22 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种环形gh105高温合金锻件的锻造方法 |
| CN104438996A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-03-25 | 洛阳镁鑫合金制品有限公司 | 一种zk61m镁合金扁锭锻轧工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60221142A (ja) * | 1984-04-05 | 1985-11-05 | Kobe Steel Ltd | Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ合金の鍛造方法 |
-
1990
- 1990-04-11 JP JP2097282A patent/JP2763175B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03294036A (ja) | 1991-12-25 |
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Legal Events
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