JP2925884B2 - 加熱硬化性に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法 - Google Patents
加熱硬化性に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法Info
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Description
等の加熱が行われる部材用のAl−Mg−Si系合金板
材の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは成形
後の加熱により強度増大が顕著な構造部品用のアルミニ
ウム合金板材が得られるものである。
等の部材としては板材を成形して所定の形状として使用
されている。このような部材に使用されるアルミニウム
板材への要求特性は、成形時に所定の形状に成形できる
ための高い成形性と、部材として使用する際に高い強度
や耐食性とを合わせ持つ信頼性を同時に満足させること
である。
l−Mg系合金とAl−Mg−Si系合金の板材が一般
的に使用されている。このAl−Mg系合金は中程度の
強度を有し、特に成形性において優れていることが特徴
であり、一方Al−Mg−Si系合金は成形性はAl−
Mg系合金に多少劣るものの、塗装加熱によって強度が
増大することが特徴である。それゆえ、複雑な形状の部
品にはAl−Mg系合金が、高強度を要求される部品に
はAl−Mg−Si系合金が使用される傾向にある。
上、電気製品や機械製品の操作性、効率向上が強く要求
される傾向にあり、その為にそれら製品の部品に対して
軽量化要求がさらに強まりを見せている。そのような要
求を受けて部材の薄肉化が進み、素材であるアルミニウ
ム材料に対してもさらなる高強度化が要求されている。
性をより高くする検討が精力的に行われている。しかし
一方では塗装工程の効率化の観点から加熱条件の低温・
短時間化が進む傾向にあり、Al−Mg−Si系合金が
硬化しにくい条件が採用される傾向となっている。この
ような背景にあって、より高い加熱硬化性を有する板材
の開発が強く望まれている。
題点を解決するため、Al−Mg−Si系合金板材中の
組織に着目して詳細に検討した結果本発明に至ったもの
であり、さらに詳しくは、Al−Mg−Si系合金板材
に高い加熱硬化性を付与する為の組織を熱間圧延工程の
制御により得ることに成功したものである。
の製造方法は、Mg: 0.2〜2wt%、Si: 0.2〜2wt
%を含み、かつFe:2wt%以下、Cu:2wt%以下、
Zn:3wt%以下、Mn:2wt%以下、Cr: 0.5wt%
以下、Zr: 0.3wt%以下、Ti: 0.2wt%以下、B:
0.1wt%以下、Be:0.05wt%の1種もしくは2種以上
を含有し、残部が実質的にAlからなるAl合金鋳塊を
480℃以上に加熱して均質化処理した後、又は均質化処
理後熱間圧延途中で 480℃以上に加熱した後、熱間圧延
において 360〜450 ℃の温度範囲を15分未満で通過させ
て熱間圧延終了温度を 360℃以下とし、その後冷間圧延
を行い、さらに必要に応じて冷間圧延途中で中間焼鈍を
施して所定板厚とした後、 500℃以上の温度に10秒以上
加熱する溶体化処理を施すことを特徴とするものであ
る。
のように限定したのは、以下の理由による。即ちMg,
Siのいずれかが 0.2wt%未満では十分な加熱硬化性が
得られず、2wt%を越えて含有されると成形性が低下し
てしまう。
r,Ti,B,Beの各元素は材料中に固溶あるいは微
細な化合物を生じて、材料組織の均質化と強度向上に寄
与するものであり、本Al合金にはこれらの1種もしく
は2種以上が添加される。しかしてそれぞれの上限を越
えて添加された場合は粗大な化合物を生じて成形性、強
度のいずれをも低下させる。
件について説明する。本発明の製造方法が対象とするA
l−Mg−Si系合金において加熱硬化性を高める為に
は、溶体化処理時にMg,Si元素を可能な限り多く固
溶させる必要がある。そのための手段について発明者ら
はAl−Mg−Si系合金の組織挙動について詳細な検
討を重ねた。
たものである。即ち溶体化処理時におけるMg,Si固
溶量を最大にするためには、溶体化処理前におけるM
g,Siの固溶度を可能な限り高めると共に、これら元
素を含む化合物のサイズを細かく分散する必要がある。
これら化合物は材料を高温で加熱する事により固溶反応
が進行し、材料中の化合物の体積率は減少し、固溶度が
増大する。従って材料を可能な限り高温に加熱すること
で、前述のMg,Siを含む化合物体積率の減少、固溶
量の増大が生じ、加熱硬化性を向上するのに有効であ
る。
物は完全には無くならないばかりか、化合物全体として
の体積率は減少するものの、高温加熱後の残存する個々
の化合物サイズは加熱前の化合物サイズよりも大きくな
る事が見出された。さらに熱間圧延時には加熱された材
料は圧延中に温度低下が生じ、圧延中及び圧延終了時に
前述のMg,Si化合物が再析出してしまう問題点が有
ることが明らかとなった。この再析出は前述の残存化合
物の粗大化と、熱間圧延中もしくは圧延終了直後に生じ
る再結晶粒界への優先的な析出・成長を生じる事が特徴
である。しかもこの析出反応は、比較的高い温度での反
応であるために析出速度が大きい事に加えて、熱間圧延
時の歪みもこの析出を促進するために、短時間で粗大な
析出相に成長してしまい、このような粗大な析出相は溶
体化処理時には固溶しにくい事が確認された。
抑制するためには、均質化処理等で高温に加熱した材料
を速やかに冷却して低温で圧延する事で、析出速度を下
げると共に再結晶粒を微細化して粒界への優先析出・成
長を分散することが有効で有ることを見出した。
たものであり、本発明において製造条件を規定した理由
を以下に述べる。
又は熱間圧延の途中で加熱する加熱温度はできる限り高
温にして可能な限りMg,Siの固溶度を上げる必要が
ある。しかして 480℃未満の加熱では固溶が十分ではな
く、 500℃以上が望ましい加熱温度である。また加熱温
度の上限は特に定めるものではなく、高温である方が望
ましく材料の固相線温度以下であれば良い。
延を実施する事が最も析出が進行しやすく、かつ再結晶
粒が粗大になりやすい条件である。従ってこの温度範囲
を短時間で冷却することが必要である。しかしてこの温
度範囲に15分以上晒されると前述の粗大な析出物を生じ
て加熱硬化性が減少してしまうものであり、10分以内で
あることが好ましい。
では急速な冷却は困難であり、望ましい方法としては
肉厚の小さい鋳塊もしくは圧延板を使用して圧延中の冷
却が速やかに進むようにする、圧延時の圧下量を大き
くすることで急速に板厚を減少させ、短時間の内に冷却
されやすい肉厚まで圧延する、圧延途中で積極的に
水、油等の冷媒を圧延板にかけることで急速冷却を行う
等の方法が考えられる。本発明ではこれら条件の詳細ま
で規定するものではなく、前記温度・時間条件が満足さ
れれば良い。
る。これは熱間圧延上がり温度が360 ℃を越えると再結
晶粒が粗大化して、加熱硬化性が減少してしまうからで
ある。
し、必要に応じて冷間圧延途中に中間焼鈍を施す、ある
いは施さずに所定の板厚とした後、 500℃以上の温度に
10秒以上加熱して溶体化処理を行う。しかして 500℃未
満の温度あるいは10秒未満の加熱では溶体化が十分に行
われないからである。なお加熱温度の上限は特に定める
ものではないが、固相線温度以下の温度で実施されるの
が通常である。また加熱時間も長時間であるほうが溶体
化か進み易く好ましいが、あまり長時間の加熱は経済的
に不利となることから、操業上の都合により加熱時間を
定めれば良い。
厚さ 400mm、幅1200mmの鋳塊とした。この合金を片面5
mmづつの面削後、これら合金に表2に示す熱処理及び熱
間圧延のいずれかの条件を表3に示すように施した。そ
して熱間圧延上がりの板厚は5mmとし、その後冷間圧延
にて1mmの板材とした。
圧延途中の板厚約 150mm、材料温度約 490℃において、
水溶性の油を含む冷媒にて強制冷却を行い、約6分間で
350℃に冷却をした後圧延を再開したものである。また
比較工程である工程B〜Dは熱間圧延の圧下量と圧延時
間を調整することにより表2の熱間圧延条件を達成し
た。
より強度と伸び値を測定し、さらに成形後の塗装加熱の
シミュレートとして引張試験片を2%引張変形後に 170
℃×20分の加熱を行い、その後引張試験を行って強度を
測定した。結果を表3に併記した。
よるものは加熱後の機械的性質に優れ、かつ加熱による
耐力増も大きいことが判る。これに対して本発明の範囲
を外れる比較製造法によるものは塗装加熱後の強度が低
く、加熱による硬化性が低いことが判る。
用されるAl−Mg−Si系合金の加熱硬化性を著しく
高める事が可能であり、部材の薄肉化、軽量化に顕著な
効果を奏するものである。従って本発明になる板材は二
輪車、乗用車等のホイールや外板のような自動車用部
品、成形加工後に焼付け塗装が行われる電気製品用の部
品あるいは機械部品等に好適である。
Claims (1)
- 【請求項1】 Mg: 0.2〜2wt%、Si: 0.2〜2wt
%を含み、かつFe:2wt%以下、Cu:2wt%以下、
Zn:3wt%以下、Mn:2wt%以下、Cr: 0.5wt%
以下、Zr: 0.3wt%以下、Ti: 0.2wt%以下、B:
0.1wt%以下、Be:0.05wt%の1種もしくは2種以上
を含有し、残部が実質的にAlからなるAl合金鋳塊を
480℃以上に加熱して均質化処理した後、又は均質化処
理後熱間圧延途中で 480℃以上に加熱した後、熱間圧延
において 360〜450 ℃の温度範囲を15分未満で通過させ
て熱間圧延終了温度を 360℃以下とし、その後冷間圧延
を行い、さらに必要に応じて冷間圧延途中で中間焼鈍を
施して所定板厚とした後、 500℃以上の温度に10秒以上
加熱する溶体化処理を施すことを特徴とする加熱硬化性
に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8547993A JP2925884B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 加熱硬化性に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8547993A JP2925884B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 加熱硬化性に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06272001A JPH06272001A (ja) | 1994-09-27 |
JP2925884B2 true JP2925884B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13860050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8547993A Expired - Fee Related JP2925884B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 加熱硬化性に優れたAl−Mg−Si系合金板材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2925884B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09143605A (ja) * | 1995-02-27 | 1997-06-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法 |
AU5664796A (en) * | 1995-05-11 | 1996-11-29 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Improved damage tolerant aluminum 6xxx alloy |
FR2855833B1 (fr) * | 2003-06-05 | 2007-03-16 | Pechiney Rhenalu | Produit lamine ou file en alliage d'aluminium a bonne resistance a la corrosion |
EP2177638A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-21 | "Impexmetal" S.A. | Aluminium alloy, in particular for heat exchangers manufacturing |
WO2016192040A1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | GM Global Technology Operations LLC | Aluminum alloy for forming an axisymmetric article |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP8547993A patent/JP2925884B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH06272001A (ja) | 1994-09-27 |
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