JP4431194B2 - 溶接構造用のＡｌ−Ｍｇ合金製品 - Google Patents

Description

本発明は、高機械強度のＡｌ−Ｍｇ合金型に関するものであり、より詳細には、自動車車体、産業用車両、固定又は移動式タンクなどの溶接構造物向けの合金に関するものである。

軽量化を図りながら溶接構造物の機械的強度を増すために、現在使用されている合金５０８３、５０８６、５１８２、５１８６あるいは５３８３が、とくに組織Ｏおよび組織Ｈ１１１のような殆ど加工されていない組織において、溶接性、耐腐食性又は成形性などのようなその他の使用特性を少しも損なうことなく、改善された機械的特性を備えることは有益である。これらの合金の命名は、Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（アルミニウム協会）の規則に従ったものであり、また冶金組織の命名は欧州規格ＥＮ５１５に定義されたものである。

構造の諸元決定について、使用者の選択を支配するパラメータは、主として次の静的機械諸特性である。すなわち、破断強度Ｒｍ、弾性限界Ｒ_p0.2および破断伸びＡである。考慮される他のパラメータとして、対象とする用途分野の特定の要求に応じて、溶接接合部強度、金属板と溶接接合部の耐腐食性、金属板と溶接接合部の疲労耐性、耐亀裂拡耐性、靱性、折曲性、溶接性、所定の金属板の製造および使用条件における残留応力形成傾向、およびできるだけ低い製造コストでの一定品質の金属板の容易な製造などが挙げられる。

現状技術は、Ａｌ−Ｍｇ合金の機械特性を向上させるためにいくつかの手段を提供している。

欧州特許出願公開第７６９５６４Ａ１号明細書（Ｐｅｃｈｉｎｅｙ Ｒｈｅｎａｌｕ）は（質量パーセントで）：
Ｍｇ４．２〜４．８ Ｍｎ＜０．５ Ｚｎ＜０．４ Ｆｅ＜０．４５ Ｓｉ＜０．３０
またＭｎ＋Ｚｎ＜０．７およびＦｅ＞０．５Ｍｎの、
殆ど加工されていない状態で、Ｒ_mの値＞２７５ＭＰａ、Ａの値＞１７．５％、Ｒ_m×Ａ＞６５００を示す金属板の製作を可能にする他のいくつかの元素を含有することも可能な組成合金を開示している；より管理された組成であれば、このＲ_m×Ａ積が７０００を、さらには７５００を超える値にすることが可能である。

このタイプの合金は、５１８６という名称で溶接された道路輸送用タンクの製造に用いられている。この用途のために、Ｒ_m×Ａ積は、大きな弾性変形下にある構造、例えば損傷がある場合に、振る舞いを推定するパラメータとして用いられる。当業者は、二つのパラメータＲ_mとＡの一方を犠牲にして、その他方を既知のＡｌ−Ｍｇ合金の一つにおいてどのように増加させるかを知っている；前記特許出願はこれら二つのパラメータの間のもっとも良い折衷を備えた金属板は、金属板がきわめて特殊な微小構造を示すときに得られることを示している。５１８６合金製の金属板は高いＲ_m×Ａ積だけでなく、高いＡの値をも特徴とし、それが前記金属板の折曲性に有利に働き、それらを機械的構造に使用するのが容易になる。

特開昭６２−２０７８５９号公報（スカイアルミニウム）によって別の方法が提案され、（質量パーセントで）：
Ｍｇ２〜６％ Ｍｎ０．０５〜１．０％ Ｃｒ０．０３〜０．３％ Ｚｎ０．０３〜０．３％ Ｖ０．０３〜０．３％で
さらにＣｕ０．０５〜２．０％および／又はＺｎ０．１〜２．０％を含有することができる組成の合金において、連続鋳造によって製錬され、金属間粒子の大きさが５μｍ以下である合金を開示している。これらの合金は車体用の金属板の製造に適したものである可能性があるものであり、なぜならきわめて特有な熱的な機械的処理の範囲を用いることにより、リューダース線を呈しない厚さ１ｍｍの金属板の製錬が可能になるためである。

別の方法を提案している欧州特許第０８９２８５８Ｂ１号明細書（Ｈｏｏｇｏｖｅｎｓ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｗａｌｚｐｒｏｄｕｋｔｅ ＧｍｂＨ）は：
Ｍｇ５〜６％ Ｍｎ０．６〜１．２％ Ｚｎ０．４〜１．５％ Ｚｒ０．０５〜０．２５％の
とくに亜鉛含有率がおよそ０．８％のきわめて固い合金の製造を可能にする、他の元素も含有することができる組成合金を開示している。これらの製品が示す破断伸びは、Ｈ３２１組織でおよそ１０％、Ｏ組織でおよそ２０％の値を超えるものではない。

欧州特許第８２３４８９Ｂ１号明細書（Ｐｅｃｈｉｎｅｙ Ｒｈｅｎａｌｕ）は：
３．０％＜Ｍｇ＜６．５％ ０．２％＜Ｍｎ＜１．０％ Ｆｅ＜０．８％ ０．０５％＜Ｓｉ＜０．６％ Ｚｎ＜１．３％の
他のいくつかの元素を含有することも可能な、きわめて特殊な微小構造を特徴とする組成製品を開示している；これらの製品はタンクの製造に使用するために設計されたものではなく、海水と接触する、あるいは海洋環境で使用される溶接構造物のために設計されたものである。
欧州特許出願公開第７６９５６４Ａ１号明細書 特開昭６２−２０７８５９号公報（スカイアルミニウム） 欧州特許第０８９２８５８Ｂ１号明細書 欧州特許第８２３４８９Ｂ１号明細書

本発明が解決すべき課題は、材料のその他の特性値を既存の材料のレベルに少なくとも比較可能なレベルに維持しながら、危険物質の道路輸送又は鉄道輸送のためのタンク等、とりわけ溶接構造物の実現のためのそれらの使用を目的として、Ａｌ−Ｍｇ製品の機械特性値を向上させることである。

本発明の対象は、（質量パーセントで）：
Ｍｇ４．８５〜５．３５％ Ｍｎ０．２０〜０．５０％ Ｚｎ０．２０〜０．４５％
Ｓｉ＜０．２０％ Ｆｅ＜０．３０％ Ｃｕ＜０．２５％ Ｃｒ＜０．１５％
Ｔｉ＜０．１５％ Ｚｒ＜０．１５％
を含有し、残りがアルミニウムとそれらに不可避の不純物であることを特徴とする、Ａｌ−Ｍｇ合金製の熱間鍛造製品である。

本発明のもう一つの対象は、組成が（質量パーセントで）：
Ｍｇ４．９０〜５．３５％ Ｍｎ０．２０〜０．５０％ Ｚｎ０．２５〜０．４５％
Ｓｉ０．０５〜０．２０％ Ｆｅ０．１０〜０．３０％ Ｃｕ＜０．２５％ Ｃｒ＜０．１５％
Ｔｉ＜０．１５％ Ｚｒ＜０．１０％
であり、残りがアルミニウムとそれらに不可避の不純物である金属板であって、前記金属板が、少なくとも８５００、好適には、少なくとも９０００のＲ_m(TL)×Ａ_(TL)積を有する、少なくとも部分的に実現された、道路輸送用又は鉄道輸送用タンクである。

合金の命名はＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（アルミニウム協会）の規則に従う。特記事項なき限り、化学組成は質量パーセントで表示される。冶金組織は欧州規格ＥＮ５１５に定義されている。特記事項なき限り、静的機械的特性、すなわち破断強度Ｒｍ、弾性限界Ｒ_p0.2および破断伸びＡは、ＴＬ（長手貫通）方向に採取された比例する試験片において、規格ＥＮ１０００２−１に従って引張試験が実施されることにより決定される（さらに、基準Ｌ₀＝５．６５√Ｓ₀の間の初期長さによって特徴づけられ、ここに、Ｓ₀は初期断面の面積を表す。）。

本出願人は、意外なことに、課題を解決するために５１８６合金の領域とは明らかに異なるきわめて狭義のＡｌ−Ｍｇ−Ｍｎ−Ｚｎの組成領域を選択する必要があることを発見した。さらに、マグネシウム含有率を上げ、少量の亜鉛を添加し、最低レベルを超える様に維持しながら、少量添加元素Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎの含有率を下げる必要がある。

事実、マグネシウムは特定種のアルミニウム合金の機械的特性（Ｒ_0.2とＲ_m）を向上させることが周知であるためである。したがって、本出願人は少なくとも４．８５％、好適には４．９０％を超え、さらに好適には４．９５％あるいは５．００％を超えるマグネシウム含有率により、要求される機械的特性レベルが得られることを確認した。しかしながら、マグネシウムが５．３５％を超えると耐食性が低下しはじめる。したがって、５．３０％の最大値が好ましい。

十分な量の亜鉛の添加（最低０．２０％、好適には少なくとも０．２５％またさらに好適には少なくとも０．３０％）により金属板の機械的特性、また溶接接合部部位の弾性限界に良い効果があることが発見された。他方で、耐食性も向上させるものである。本発明の枠内では、０．４５％の含有率を超えないことが好ましい。０．２５％と０．４０％の間に含まれる含有率であることが好ましい。

本出願人により、粒状構造を制御するためにはマンガンの最低含有率を０．２０％に維持しなくてはならないが、粗大な金属間相の形成を防止し、最小組織での再結晶化を促進するためには、０．５０％未満、好適には０．４０％未満にとどまらなければならないことが確認された。好適領域は、０．２５〜０．３５％である。十分な量のマンガンが存在することは機械的特性の獲得にも貢献する。

５ｘｘｘ合金において、銅は全体的耐食性を低下させることが知られている。本出願人により、銅の含有率を０．２５％未満に維持することが好ましいことが発見された。したがって、０．２０％未満、０．１５％未満、さらには０．１０％未満の含有率が好ましい。

鉄とシリコンは、アルミニウムの通常の不純物である。本発明の枠内においては、鉄の含有率は０．３０％を超えてはならず、またシリコンの含有率は０．２０％を超えてはならない。しかしながら、本出願人は意外なことに、ある量の鉄とシリコンの存在が本発明の目的達成に貢献することを確認した。したがって、例えば、少なくとも０．０５％のシリコン含有率は細かく再結晶化した粒状微小構造を助長する。鉄については、少なくとも０．１０％の含有率が好ましい。

本発明による製品は、少量のクロム、チタンとジルコニウムを含有することができる。これらの元素のそれぞれの含有率は、０．１５％を超えてはならなず、より好適には０．１０％を超えるものであってはならず、なぜならこれらの元素において高い含有率は、再結晶化の妨害をし、値Ａの低下に至らせるためである。

本発明による製品は、半連続鋳造と、ついで所望の製品形状に対応する加工過程によって常に製錬される。すなわち、引き抜かれた又は延伸製品（棒、管、形材、ワイヤ）については押し出し加工で。圧延製品（薄板、帯材、厚板）については圧延で。圧延製品の場合、半連続鋳造によって製錬された圧延板は熱間圧延され、ついで必要ならば冷間圧延される。帯材は次に平らにされ、金属板に切り出される。この製造工程において、製品の機械的特性に影響する熱間圧延機出口温度、巻き取り温度、ならびに冷間加工率を入念に調節しなければならない。好適な最終厚みは、３〜１２ｍｍである。本発明の好適な実施態様において、熱間圧延によって最終厚みの金属板が直接得られる。この場合、２６０℃と３３０℃の間に含まれ、さらに好適には２９０℃と３３０℃の間に含まれる熱間圧延機出口温度が有利に選択される。２６０℃未満では、得られた微小構造が対象とされる用途の分野に適合せず、３３０℃を超えると粒子の肥大が観察されることがあり、それによって所望の機械的特性が低下する。本発明のこの特定の実施態様、すなわち熱間圧延によって最終的な厚みの金属板が直接得られることは、例えば、３０００ｍｍを超える、好適には３３００ｍｍを超える、さらに好適には３５００ｍｍを超えるきわめて長尺の金属板製造も容易にする。

好ましい実施態様において、本発明による製品は少なくとも２４％の、好適には少なくとも２７％の破断伸びＡによって特徴づけられる。この特徴は製品の使用を容易にしている。例えば、圧延金属板に、折り曲げおよび成形に対して優れた適性を付与する。

もう一つの推奨実施態様において、三つのパラメータＲ_p0.2(TL)、Ｒ_m(TL)およびＡ_(TL)の最適化が求められる。指数“ＴＬ”は、これらの機械的特性が金属板のＴｒａｖｅｒｓ−Ｌｏｎｇ（長手貫通）方向（圧延方向に垂直）に採取された引張試験の試験片で測定されたことを示している。指定区域内に化学組成を適切に調節することによって、少なくとも１４５ＭＰａの、好適には少なくとも１５０ＭＰａの、さらに好適には少なくとも１７０ＭＰａの弾性限界Ｒ_p0.2(TL)、少なくとも２９０ＭＰａの、好適には少なくとも３００ＭＰａの破断強度Ｒ_m(TL)、そして少なくとも２４％の、好適には少なくとも２７％の破断伸びＡ_(TL)を呈する製品が得られる。

例えば、Ｍｎ０．２０〜０．４０％、Ｚｎ＞０．２５％そして好適には＞０．３０％、少なくとも０．１０％の鉄含有率、および少なくとも０．１０％のシリコン含有率を有利には選択することができる。

別の推奨実施態様においては、主にＲ_m(TL)×Ａ_(TL)積の最適化をはかる。指定区域内で化学組成を適切に調節して、Ｒ_p0.2(TL)の十分なレベルを維持しながら、ＴＬ方向に採取した試験片で測定した、Ｒ_m(TL)がＭＰａでＡ_(TL)が質量パーセントで表される積を示すＲ_m(TL)×Ａ_(TL)積が８２００を超え、好適には８５００を超え、より好適には９０００を超える製品が得られる。この製品は、とくに金属板の形状において、とりわけ危険物質の道路輸送用又は鉄道輸送用の、タンクの製造にとくに適している。

本発明による製品は、比較される既知のＡｌ−Ｍｇ合金製製品に少なくとも劣らない耐食性を示すものであり、そのうえ、マグネシウム含有率がはるかに高いものである。本発明の枠内においてこの耐食性は、好適には、質量損失と粒状体間腐食試験（欧州共同体公報１９／１１／１９８４、Ｎｏ．Ｌ３００−３５〜４３）後の粒状体間腐食による欠陥が存在する金属の最大深さ、あるいはＡＳＴＭ規格Ｇ３０、Ｇ３９、Ｇ４４とＧ４９によって実現された耐応力腐食試験によって特徴づけられる。

耐応力腐食試験はＡＳＴＭ規格Ｇ１２９を参照して有利に実施することが可能であり、本出願人は過去にこれらの規格とＡＳＴＭ規格Ｇ１２９（Ｒ．Ｄｉｆ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６^th Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙｓ，１９９８，Ｔｏｙｏｈａｓｈｉ，Ｊａｐｏｎ，ｐｐ．１６１５−１６２０、ならびにＲ．Ｄｉｆ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｃｏｒｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９９７，Ｔｒｏｎｄｈｅｉｌ，Ｎｏｒｖｅｇｅ，ｐｐ．２５９−２６４参照）の間に高い相関関係を確立した。

選択した粒状体間腐食試験は海洋雰囲気内での自然曝露を反映しているとみなされている（Ｒ．Ｄｉｆ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＥＵＲＯＣＯＲＲ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９９，Ａｉｘ−ｌａ−Ｃｈａｐｅｌｌｅ，Ａｌｌｅｍａｇｎｅ）。

腐食の振舞いは初期状態で評価したが、同様に、条件を変動させることのできる人工的エイジング処理の後にも評価された。約二十年間の環境温度での自然エイジングを再現するために、５ｘｘｘ系列の合金に対して１００℃での７日間の処理が従来用いられてきた（Ｅ．Ｈ．Ｄｉｘ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ４^th ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ＮＡＣＥ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，ＵＳＡ，１９５８）。

きわめて特殊な使用の場合、構造物を比較的高い温度（６０℃を超える）にさらすことができる。当業者には理解されているように、これらの条件においては、５ｘｘｘ系列の特定の合金は、一定の曝露時間を超えると一定の腐食への感度を示しうる。鋭敏化と呼ばれるこの現象を研究するためには、１００℃で７日より長い熱処理を実施するのがよい。実施する処理の数と時間を制限するために、通常は等価時間の概念が用いられる。より正確に言えば、温度Ｔ₁で実施した時間ｔ₁の処理は、温度Ｔ₂で実施した時間ｔ₂の処理と等価になるものであり、次式（Ｒ．Ｄｉｆ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６^th Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙｓ，１９９８，Ｔｏｙｏｈａｓｈｉ，Ｊａｐｏｎ，ｐｐ．１４８９−１４９４）で与えられるものである。

この式において、温度は絶対温度Ｋで表されている。Ｑはマグネシウム拡散の熱活性化エネルギーを表す（単位Ｊ／モル）。Ｒは理想気体の常数のことである。

文献から得られたＱ／Ｒ比の値は、およそ１００００Ｋから１３５００Ｋまでである。

本発明の特定の実施態様によれば、本発明による製品は粒状体間試験の際に、１００℃で７日のエイジング処理の後に２０ｍｇ／ｃｍ²未満の質量損失と、１３０μｍ未満、好適には７０μｍ未満の浸食最大深さによって少なくとも特徴づけられる粒状体間耐食性を示す。

好適には、前記製品は、１００℃で２０日のエイジング処理の後に、５０ｍｇ／ｃｍ²未満、好適には３０ｍｇ／ｃｍ²未満の質量損失を示し、２５０μｍ未満、好適には１００μｍ未満の浸食最大深さも示す。本発明の枠内で最も好適な製品は、１２０℃で２０日のエイジング処理の後に、９５ｍｇ／ｃｍ²未満、好適には８０ｍｇ／ｃｍ²未満、さらに好適には６０ｍｇ／ｃｍ²未満の質量損失と、４５０μｍ未満、好適には４００μｍ未満の浸食最大深さを示し、この特性は上述の特性の少なくとも一つ、すなわち１００℃で２０日又は１２０℃で２０日のエイジング処理の後に加えられるものとする。これらの製品は、それが優れた機械的特性（例えば、Ｒ_m×Ａ積が、少なくとも８５００さらには９０００の製品）をさらに有する場合、上述に示されたような道路輸送用又は鉄道輸送用タンクなどの、溶接構造物の製造にとくに適している。

耐応力腐食性の研究において、本出願人は、緩速引張法（《Ｓｌｏｗ Ｓｔｒａｉｎ Ｒａｔｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ》）を好み、この方法は、例えばＡＳＴＭ規格Ｇ１２９に記載されている。この試験は、より迅速であり、実験条件をよく制御する限りにおいて、耐応力の非破断限界応力を決定することからなる従来の方法よりも判別性が高い。

緩速引張試験原理は不活性雰囲気（実験室の空気）内と浸食性雰囲気内での引張特性を比較することをもってなる。腐食雰囲気における静的機械的特性の低下は、耐応力腐食感受性に対応する。もっとも敏感な引張試験特性は破断伸びＡと（断面収縮）最大応力Ｒ_mである。本出願人は、破断伸びが最大応力よりも明らかに判別性の高いパラメータであることを確認した。静的機械的特性の低下が、機械的応力と環境の相乗かつ同時の作用と定義される、耐応力腐食に実質的に対応することを確認する必要がある。したがって、本出願人は浸食性雰囲気で、応力のない、試験片の事前の予曝露の後で、この雰囲気内で実施した引張試験と同じ時間の間、不活性雰囲気（実験室の空気）内で引張試験も実施した。得られた引張特性が不活性雰囲気で得られるものと違わない場合、耐応力腐食感受性は下記の様に定義される「ＣＳＣ感受性」指数Ｉを用いて定義できる：

緩速引張試験の臨界側面は、引張試験片、変形速度と腐食液の選択に関係する。本出願人は、曲率半径が１００ｍｍの切れ込みのある形状を呈する（長手貫通方向に採取した）試験片を使用し、それによって、変形場所を特定し、試験を一層厳密なものにすることが可能になる。

応力速度に関しては、速度が速すぎると耐応力腐食現象を展開することができないが、速度が遅すぎると耐応力腐食を遮蔽してしまう。本出願人は、耐応力腐食の作用を最大にすることを可能にする（４．５・１０^-2ｍｍ／分の横断移動速度に対応する）５・１０^-5ｓ^-1の変形速度を使用した（Ｒ．Ｄｉｆ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６^th Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙｓ，１９９８，Ｔｏｙｏｈａｓｈｉ， Ｊａｐｏｎ，ｐｐ．１６１５−１６２０）。

使用する浸食性環境に関しては、浸食性の高すぎる雰囲気は耐応力腐食を隠し、苛酷でない環境は腐食現象を明らかにすることができないと言う意味で同じ種類の問題が起きる。本発明の枠内においては、３％ＮａＣｌ＋０．３％Ｈ₂Ｏ₂の溶液を用いることで成功した。

本発明による製品は、有利には溶接構造物、道路輸送用又は鉄道輸送用タンク製造、又は産業用車両の製造に使用されることが可能である。それらは、とりわけ補強部品のような、自動車の車体製造に使用することも可能である。それらは成形において非常に優れた適性を示すものである。

推奨使用において、道路輸送用又は鉄道輸送用タンク製造のために、厚みが３ｍｍから１２ｍｍの間に含まれる、好適には４．５ｍｍと１０ｍｍの間に含まれる、Ｏ組織又はＨ１１１組織などの、ほとんど加工されていない冶金状態で圧延された金属板の形で本発明による製品が使用され、前記金属板は、８２００を超える、好適には、８５００を超える、さらに好適には９０００を超えるＲ_m(TL)×Ａ_(TL)積と、優れた耐食性を特徴とする。この使用において、好適には、粒状体間耐食性試験での質量損失は、１００℃で２０日間のエイジング処理の後は３０ｍｇ／ｃｍ²未満であり、緩速引張試験でのＣＳＣ指数は、１００℃で２０日間のエイジング処理の後は５０％未満である。

本発明による製品は、Ａｌ−Ｍｇ型合金に使用可能な全ての溶接法で溶接可能であり、例えば、ＭＩＧ又はＴＩＧ溶接、摩擦溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接などで溶接できる。より詳細には、本出願人は本発明による製品をＭＩＧ溶接して得られる溶接接合部は、破断限度が少なくとも５１８６などの既知の合金と同じぐらい高いことにより特徴づけられることを確認した。これらの溶接試験は、５１８３合金製溶接棒を用いて、平滑電流半自動ＭＩＧ溶接によってＶ字形に面取りして突き合わせて溶接したＨ１１１組織の金属板に、長手貫通方向方向に実施された。機械的試験は対称に平坦化したビード、あるいは平坦化していないビード付きで長手（溶接ビードに垂直）方向に、あるいはＴＬ方向に採取した引張試験片で実施した。長手方向に採取した試験片でＲ_mの値は、少なくとも２７５ＭＰａになり、この材料が溶接構造物に使用するのに最適であることが強調される。

本発明は、非制限的な実施例を通じてもっとよく理解することができるものである。

さまざまな合金で圧延板を半連続鋳造で製錬した。それらの組成は表１に示した。元素の化学分析は、湯道で採取した液体金属から得られた分光測定用のスラグに対してスパーク分光分析によって実施された。

圧延板は再加熱され、ついで熱間圧延された。例えば、実施例Ｈ１に対応する板は三段階で再加熱された：４９０℃で１０時間、５１０℃で１０時間、４９０℃で３時間４５分、ついで入口温度４９０℃、巻き取り温度３１０℃で熱間圧延された。実施例Ｈ２，Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３とＩ４に対応する板では、再加熱を二段階（５１０℃で２１時間＋４９０℃で２時間）で行われ、圧延入口温度はそれぞれ４７７℃、４８０℃、４７９℃、４７４℃と４７８℃で行われるが、一方では巻き取り温度はそれぞれ２９０℃、３００℃、２７０℃、３１０℃と３００℃であった。巻き取り後、全ての金属板は平坦にされ、切り出された。

合金Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥとＦは現状技術による合金である。合金Ｇ、ＨとＩは、本発明による合金である。
これらの合金から製錬された金属板の各特性値は、表２に示されている。各金属板には、それが製錬された合金と同じ参照番号が付けられている。

Ｈ１１１組織で、厚みが５．０ｍｍの実施例Ｈ１に対応する二枚の金属板を平滑電流半自動ＭＩＧ溶接によってＶ字形（角度４５度）で面取りしてトラバース長手方向に突き合わせ溶接した。Ｓｏｕｄｕｒｅ Ａｕｔｏｇｅｎｅ Ｆｒａｎｃａｉｓｅ社から供給された厚み１．２ｍｍの５１８３合金（Ｍｇ４．８１％、Ｍｎ０．６５１％，Ｔｉ０．１２０％、Ｓｉ０．０３５％，Ｆｅ０．１３０％、Ｚｎ０．００１％，Ｃｕ０．００１％、Ｃｒ０．０７５％）の溶接棒が使用された。

接合部が中央に来るように溶接された接合部を横断する長手方向で、試験片を採取した。対称に平坦にしたビードのＲ_mの値は２８５ＭＰａであり、平坦にしないビードの値は３１１ＭＰａであった。

Ｈ２金属板に対応する二枚の金属板に同じ試験を実施した。対称に平坦にした溶接ビードでは、Ｒ_mの値は２９０ＭＰａであった。ビードを平坦にしないときの値は、３１８ＭＰａであった。比較例として、似た厚みの先行技術による金属板における平坦にしたビードでは、２８３ＭＰａが得られる（参照：Ｌ．Ｃｏｔｔｉｇｎｉｅｓ ｅｔ ａｌ．，《ＡＡ ５１８６：ａ ｎｅｗ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｏｒ ｗｅｌｄｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ》，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｍｅｔａｌ Ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，１９９９）。

Ｉ２およびＩ４金属板に対応する二枚の金属板で同じ試験を実施した。この試験では、溶接した接合部を横断するＴＬ方向で試験片を採取した。各結果は、次のとおりである。

実施例１に記載されたように実現された金属板に、ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）試験を実施した。ＬＤＨは周縁が固定された金属円盤のパンチ試験である（Ｒ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，《Ｔｈｅ ＬＤＨ ｔｅｓｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ−Ｆｉｎａｌ ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤＨ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｅｅｐ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ》，ＳＡＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｄｅｔｒｏｉｔ，１９９３，ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９３−０８１５）。大きさが４９０ｍｍ×４９０ｍｍの円盤に等軸二方向拡大の応力をかけた。ポンチ（直径２５０ｍｍ）と金属板の間の潤滑はプラスチックフィルムとグリースによって確保した。ＬＤＨ値は破断までのポンチの移動、すなわちパンチ限界深さである。

Ｈ１金属板については１０１ｍｍの値が得られ、Ｈ２金属板については９４．１ｍｍの値が得られる。比較例として、先行技術の似た厚みの合金については、ＬＤＨの値として９４．３ｍｍを得ていた（参照：Ｌ．Ｃｏｔｔｉｇｎｉｅｓ ｅｔ ａｌ．，《ＡＡ５１８６：ａ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｎｅｗ ａｌｌｏｙ ｆｏｒ ｗｅｌｄｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ》Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｍｅｔａｌ Ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，１９９９）。

先行技術の金属板と実施例Ｈ１に対応する金属板で、「発明を実施するための最良の形態」の項目に記載の方法とパラメータに従って緩速引張試験を実現した。二つの合金と異なるエイジング条件について得られた伸び値は表３に示した。

本発明による合金が、マグネシウム含有率が高いにもかかわらず、とくに中間エイジングレベルについて、エイジング処理の後の耐応力腐食がよりすぐれた耐性を示すことがわかる。

粒状体間腐食試験は、３０ｍｍ^*３０ｍｍ^*５ｍｍの大きさのサンプルに、Ｂ溶液（ＮａＣｌ３０ｇ／ｌ＋ＨＣｌ５ｇ／ｌ）を用いて、欧州共同体公報１９／１１／８４、Ｎｏ．Ｌ３００，３５から４３の勧告に従って、本発明に対応する金属板Ｈ１、Ｈ２、Ｉ２とＩ４、および現状技術による５１８６合金において実現された。これらの試験で得られた結果の各値は、先行技術の結果値と参照して、表４にまとめられた。

本発明による合金は、先行技術と同等、さらにはより優れた粒状体間耐食性レベルを示すものである。

次の組成の圧延板を半連続鋳造で製錬した：
Ｍｇ５．０％、Ｚｎ０．３０％、Ｍｎ０．３５％、Ｓｉ０．０１％、Ｆｅ０．１５％、Ｃｕ０．０３％、Ｚｒ０．０２％、Ｃｒ０．０３％、Ｎｉ＜０．０１％、Ｔｉ０．０２％。５０５℃で１９時間均質化した後、板は厚みが７ｍｍになるまで熱間圧延された。軽く平坦にした後、金属板は８時間の間３７８℃に温度を上げて焼き鈍しされ、ついで３７８℃から３９０℃の間に含まれる温度で３０分間維持された

。
このようにして得られた金属板の平均的機械特性（Ｔ−Ｌ方向）は次のとおりである：
Ｒ_m＝２９７ＭＰａ、Ｒ_p0.2＝１３９ＭＰａ、Ａ＝２８．９％。

Claims (32)

1. Ａｌ−Ｍｇ合金製品において、（質量パーセントで）：
   Ｍｇ４．８５〜５．３５％ Ｍｎ０．２０〜０．５０％ Ｚｎ０．２０〜０．４５％
   Ｓｉ＜０．２０％ Ｆｅ＜０．３０％ Ｃｕ＜０．２５％ Ｃｒ＜０．１５％
   Ｔｉ＜０．１５％ Ｚｒ＜０．１５％
   を含有し、残りがアルミニウムとそれらに不可避の不純物であることを特徴とする、Ａｌ−Ｍｇ合金製品。
2. Ｍｇ４．９０〜５．３５％であることを特徴とする、請求項１に記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
3. Ｍｎ０．２０〜０．４０％であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
4. Ｚｎ０．２５〜０．４０％であることを特徴とする、請求項１〜３に記載のＡｌ−Ｍｇ合金製の合金製品。
5. Ｃｕ＜０．２０％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
6. 少なくとも０．１０％の鉄を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
7. 少なくとも０．０５％のシリコンを含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
8. 少なくとも４．９５％のマグネシウムを含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
9. 少なくとも５．０％のマグネシウムを含有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
10. その破断伸びＡ_(TL)が、少なくとも２４％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
11. その弾性限界Ｒ_p0.2(TL)が、少なくとも１４５ＭＰａ、その破断強度Ｒ_m(TL)が少なくとも２９０ＭＰａ、またその破断伸びＡ_(TL)が少なくとも２４％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
12. その弾性限界Ｒ_p0.2(TL)が、少なくとも１５０ＭＰａであることを特徴とする、請求項１１に記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
13. その破断伸びＡ_(TL)が、少なくとも２７％であることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
14. その破断強度Ｒ_m(TL)が、少なくとも３００ＭＰａであることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
15. Ｒ_m(TL)がＭＰａでＡ_(TL)が質量パーセントで表される、Ｒ_m(TL)×Ａ_(TL)積が、８２００を超えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
16. １００℃で７日のエイジング処理後の粒状体間腐食試験後の質量損失が、２０ｍｇ／ｃｍ²未満であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
17. １００℃で２０日のエイジング処理後の粒状体間腐食試験後の質量損失が、５０ｍｇ／ｃｍ²未満であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
18. １２０℃で２０日のエイジング処理後の粒状体間腐食試験後の質量損失が、９５ｍｇ／ｃｍ²未満であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品。
19. 請求項１〜１８のいずれか一つに記載のＡｌ−Ｍｇ合金製品による、圧延金属板。
20. 厚みが、３ｍｍと１２ｍｍの間に含まれることを特徴とする、請求項１９に記載の金属板。
21. 厚みが、４．５ｍｍと１０ｍｍの間に含まれることを特徴とする、請求項２０に記載の金属板。
22. 半連続鋳造で得られた素材から熱間圧延で直接得られたものであることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一つに記載の金属板。
23. 熱間圧延機の出口温度が２６０℃と３３０℃の間に含まれる、請求項２２に記載の金属板。
24. 溶接構造物のための、請求項１９〜２３のいずれか一つに記載の金属板の使用。
25. 道路輸送用又は鉄道輸送用タンク製造のための、請求項１９〜２３のいずれか一つに記載の金属板の使用。
26. 産業用車両の製造のための、請求項１９〜２３のいずれか一つに記載の金属板の使用。
27. 自動車車体製造のための、請求項１９〜２３のいずれか一つに記載の金属板の使用。
28. 組成が（質量パーセントで）：
    Ｍｇ４．９５〜５．３５％ Ｍｎ０．２０〜０．５０％ Ｚｎ０．２５〜０．４５％
    Ｓｉ０．０５〜０．２０％ Ｆｅ０．１０〜０．３０％ Ｃｕ＜０．２５％ Ｃｒ＜０．１５％
    Ｔｉ＜０．１５％ Ｚｒ＜０．１０％
    であり、残りがアルミニウムとそれらに不可避の不純物である金属板であって、少なくとも８５００のＲ_m(TL)×Ａ_(TL)積を有する、金属板で製作された道路輸送用又は鉄道輸送用タンク。
29. 前記金属板が、１００℃で２０日のエイジング処理の後に、粒状体間腐食試験の際の質量損失が５０ｍｇ／ｃｍ²未満であることを特徴づけられる、耐食性を示すことを特徴とする請求項２８に記載の道路輸送用又は鉄道輸送用タンク。
30. 前記金属板が、１００℃で２０日のエイジング処理の後に、５０％未満のＣＳＣ指数によって特徴づけられる耐応力腐食性を示すことを特徴とする、請求項２８又は請求項２９に記載の道路輸送用又は鉄道輸送用タンク。
31. 請求項１９〜２３のいずれか一つに記載の金属板によって少なくとも部分的に実現される溶接構造物。
32. ５１８３合金の溶接棒を用いて、ＭＩＧ溶接によってＶ字形（角度４５度）で面取りしてトラバース長手方向につきあわせて溶接することによって得られた溶接接合部が、溶接接合部を横断する長手方向に採取された試験片で測定され、そして溶接ビードの対称平坦化後に、前記溶接接合部が試験片の長さの中央にくるように配置された、少なくとも２７５ＭＰａのＲ_mの値を示していることを特徴とする、請求項３１に記載の溶接構造物。