JP5356777B2 - Magnesium alloy forging method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forging method of a magnesium alloy which is free from the generation of cracks upon forging, can be filled into a die at high precision, and can obtain a forged product having excellent mechanical strength. <P>SOLUTION: A cast body made of a magnesium alloy comprising, to the whole quantity, by weight, 6 to 10% aluminum, 0.4 to 2% zinc, 0.05 to 0.3% manganese and 0.4 to 1.5% calcium with inevitable impurities is cooled at a rate of 12 to 40&deg;C/s so as to form a magnesium alloy stock for first forging in which the dendrite arm spacing of resinous crystals is 0.5 to 15 &mu;m, and the grain size of crystallized products composed of Mg-Al intermetallic compounds is 1 to 10 &mu;m. The magnesium alloy stock for first forging is subjected to spare working at 250 to 450&deg;C at a working ratio of 20 to 70% so as to form magnesium alloy stock for second forging. The magnesium alloy stock for second forging is subjected to forging. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、マグネシウム合金の鍛造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forging a magnesium alloy.

自動車を軽量化して、燃費削減、排ガス量低減等を図るために、ホイール、サスペンションアーム等の部品にアルミニウム合金が用いられている。また、さらに自動車を軽量化するために、前記自動車の部品にマグネシウム合金を用いることが検討されている。マグネシウムの比重は1.8であり、アルミニウムの比重が2.7であるのに比較してさらに小さく、現在実用化されている金属材料の中では最も小さいことが知られている。   Aluminum alloys are used in parts such as wheels and suspension arms in order to reduce the weight of automobiles and reduce fuel consumption and exhaust gas. Further, in order to further reduce the weight of the automobile, it has been studied to use a magnesium alloy for the parts of the automobile. Magnesium has a specific gravity of 1.8, which is smaller than the specific gravity of aluminum of 2.7, and is known to be the smallest among the metal materials currently in practical use.

前記自動車の部品等に用いられるマグネシウム合金は、ほとんどが鋳造材として用いられている。これは、鍛造用マグネシウム合金の素材が入手困難であり、高価であるためであると考えられる。   Most of the magnesium alloys used for automobile parts are used as casting materials. This is considered to be because the magnesium alloy material for forging is difficult to obtain and is expensive.

ところが、マグネシウム合金の鋳造材は、前記自動車の部品等に用いるには、十分な強度が得られないことがある。そこで、鋳造したマグネシウム合金素材を鍛造に用いることが試みられており、例えば、6〜12重量%のアルミニウムを含むマグネシウム合金の鋳造体を鍛造用マグネシウム合金として用いる技術が知られている(特許文献1参照)。   However, the magnesium alloy casting material may not have sufficient strength to be used for the automobile parts. Thus, attempts have been made to use a cast magnesium alloy material for forging. For example, a technique is known in which a magnesium alloy casting containing 6 to 12% by weight of aluminum is used as a magnesium alloy for forging (patent document). 1).

前記技術において、6〜12重量%のアルミニウムを含む前記マグネシウム合金としては、例えば、JISに規定されるAZ80合金を挙げることができるとされている。前記AZ80合金は、例えば、アルミニウム8.0重量%、亜鉛0.67重量%、マンガン0.21重量%、ケイ素0.042重量%、鉄0.002重量%、銅0.005重量%、ニッケル0.001重量%を含み、残部がマグネシウムと不可避的不純物とからなるものである。   In the said technique, as said magnesium alloy containing 6 to 12 weight% aluminum, it is supposed that the AZ80 alloy prescribed | regulated to JIS can be mentioned, for example. The AZ80 alloy is, for example, aluminum 8.0 wt%, zinc 0.67 wt%, manganese 0.21 wt%, silicon 0.042 wt%, iron 0.002 wt%, copper 0.005 wt%, nickel It contains 0.001% by weight, and the balance consists of magnesium and inevitable impurities.

前記技術では、前記鋳造体を鍛造成形することにより、前記マグネシウム合金の平均結晶粒径を100μm以下とし、結晶粒が微細化した部材を得ることができるとされている。前記部材は、前記鍛造成形の後、さらにT6処理を施すことにより結晶粒界に形成されるパーライト組織が微細となり、かつ析出量も多くなるため、前記結晶粒の微細化との相乗効果として、引張強度や伸び等の機械的特性の大幅な向上を図ることができるとされている。   According to the technique, by forging the casting, the magnesium alloy has an average crystal grain size of 100 μm or less, and a member with fine crystal grains can be obtained. Since the pearlite structure formed in the crystal grain boundary becomes fine by further applying the T6 treatment after the forging, the member has a large amount of precipitation, and as a synergistic effect with the refinement of the crystal grains, It is said that mechanical properties such as tensile strength and elongation can be greatly improved.

しかしながら、前記鍛造用マグネシウム合金は、鍛造したときに割れを発生することなく、高精度に型充満することができないとの不都合がある。
特開平6−172949号公報
However, the magnesium alloy for forging has the disadvantage that it cannot be filled with high precision without cracking when forged.
JP-A-6-172949

本発明は、かかる不都合を解消して、鍛造したときに割れを発生することなく、高精度に型充満することができ、優れた機械的強度を備える鍛造品を得ることができるマグネシウム合金の鍛造方法を提供することを目的とする。   The present invention eliminates such inconveniences and forges magnesium alloys that can be filled with high accuracy without cracking when forged, and can provide a forged product with excellent mechanical strength. It aims to provide a method.

かかる目的を達成するために、本発明のマグネシウム合金の鍛造方法は、全量に対し、6〜10重量%の範囲のアルミニウムと、0.4〜2重量%の範囲の亜鉛と、0.05〜0.3重量%の範囲のマンガンと、0.4〜1.5重量%の範囲のカルシウムと残部マグネシウム及び不可避的不純物とからなるマグネシウム合金である鋳造体を12〜40℃/秒の範囲の速度で冷却して、樹状晶のデンドライトアーム間隔が0.5〜15μmの範囲であり、Mg−Al金属間化合物からなる晶出物の粒子径が1〜10μmの範囲である第1の鍛造用マグネシウム合金素材を形成する工程と、第1の鍛造用マグネシウム合金素材に対して、250〜450℃の範囲の温度で、20〜70%の範囲の加工率の予備加工を施し、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を形成する工程と、第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施す工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve this object, the magnesium alloy forging method of the present invention is based on the total amount of aluminum in the range of 6 to 10% by weight, zinc in the range of 0.4 to 2% by weight, and 0.05 to A casting which is a magnesium alloy comprising 0.3% by weight of manganese, 0.4-1.5% by weight of calcium, the balance magnesium and unavoidable impurities is 12-40 ° C./second. and cooled at a rate of dendritic JoAkira dendrite arm spacing in the range of 0.5 to 15 m, the particle size of the crystallized substances consisting of Mg-Al intermetallic compound is first in the range of 1~10μm The step of forming the magnesium alloy material for forging and the first magnesium alloy material for forging are preliminarily processed at a temperature in the range of 250 to 450 ° C. and a processing rate in the range of 20 to 70%. Magnesium for forging And a step of forging the second magnesium alloy material for forging.

本発明の鍛造方法では、まず、全量に対し、6〜10重量%の範囲のアルミニウムと、0.4〜2重量%の範囲の亜鉛と、0.05〜0.3重量%の範囲のマンガンと、0.4〜1.5重量%の範囲のカルシウムと残部マグネシウム及び不可避的不純物とからなるマグネシウム合金である鋳造体を鋳造する。 In the forging method of the present invention, first, aluminum in the range of 6 to 10% by weight, zinc in the range of 0.4 to 2% by weight, and manganese in the range of 0.05 to 0.3% by weight with respect to the total amount. Then , a cast body which is a magnesium alloy composed of calcium in the range of 0.4 to 1.5% by weight, the remainder magnesium and unavoidable impurities is cast.

記鋳造体は、全量に対し、6〜10重量%の範囲の量のアルミニウムを含有することにより、鋳造組織を微細化して結晶粒の粗大化を防止し、さらに柱状晶の発達を抑制する効果を得ることができる。前記鋳造体、前記効果を得るために全量に対し、7〜9重量%の範囲のアルミニウムを含むことが好ましい。アルミニウムの含有量が6重量%未満では、鋳造組織を微細化し、柱状晶の発達を抑制する効果が得られないので好ましくない。また、アルミニウムの含有量が10重量%を超えると、それ以上に鋳造組織を微細化し、柱状晶の発達を抑制する効果が得られないばかりか、鍛造性を阻害するので好ましくない。 Before hearing Zotai are relative to the total amount, by the inclusion of aluminum in an amount ranging from 6-10 wt%, the cast structure and is miniaturized to prevent coarsening of crystal grains, further inhibiting the development of columnar crystals Effect can be obtained. Before hearing Zotai is based on the total amount in order to achieve the above effects, preferably contains aluminum in the range of 7-9 wt%. If the aluminum content is less than 6% by weight, it is not preferable because the cast structure is refined and the effect of suppressing the development of columnar crystals cannot be obtained. Further, if the aluminum content exceeds 10% by weight, it is not preferable because the cast structure is further refined and the effect of suppressing the development of columnar crystals cannot be obtained, and the forgeability is impaired.

記鋳造体は、全量に対し、0.4〜2重量%の範囲の量の亜鉛を含有することにより、機械的強度、特に耐力を向上させる効果を得ることができる。前記鋳造体は、前記効果を得るために、全量に対し、0.8〜1.5重量%の範囲の亜鉛を含むことが好ましい。亜鉛の含有量が0.4重量%未満では機械的強度を向上する効果が得られず、2重量%を超えると、伸びが不十分になり鍛造性を阻害するので好ましくない。 Before hearing Zotai are relative to the total amount, by an amount of the zinc in the range of 0.4 to 2 wt%, it is possible to obtain the effect of improving mechanical strength, particularly yield strength. Before hearing Zotai in order to obtain the above effect, based on the total amount, preferably contains zinc in the range of 0.8 to 1.5 wt%. If the zinc content is less than 0.4% by weight, the effect of improving the mechanical strength cannot be obtained, and if it exceeds 2% by weight, the elongation becomes insufficient and the forgeability is hindered.

記鋳造体は、全量に対し、0.05〜0.3重量%の範囲の量のマンガンを含有することにより、粒界にMg−Mn金属間化合物が析出して、機械的強度を向上する効果を得ることができる。また、前記鋳造体は、粒界にMg−Mn金属間化合物が析出することにより、高温における機械的強度を向上する効果を得ることもできる。前記鋳造体は、前記効果を得るために、全量に対し、0.1〜0.25重量%の範囲のマンガンを含むことが好ましい。マンガンの含有量が0.05重量%未満では、機械的強度を向上する効果が得られず、0.3重量%を超えると晶出物が多くなり鍛造性を阻害するので好ましくない。 Before hearing Zotai it is relative to the total amount, by an amount of the manganese in the range of 0.05 to 0.3 wt%, and precipitated Mg-Mn intermetallic compound at the grain boundaries, mechanical strength An improving effect can be obtained. The front heard Zotai, by Mg-Mn intermetallic compound is precipitated in grain boundaries, it is also possible to obtain the effect of improving the mechanical strength at high temperatures. Before hearing Zotai in order to obtain the above effect, based on the total amount, preferably contains manganese in the range of 0.1 to 0.25 wt%. If the manganese content is less than 0.05% by weight, the effect of improving the mechanical strength cannot be obtained, and if it exceeds 0.3% by weight, the amount of crystallized substances increases and the forgeability is impaired.

記鋳造体は、全量に対し、0.4〜1.5重量%の範囲の量のカルシウムを含有することにより、粒界にMg−Ca金属間化合物が析出して、機械的強度を向上すると共に、耐クリープ性を向上する効果を得ることができる。また、前記鋳造体は、粒界にMg−Ca金属間化合物が析出することにより、高温における機械的強度及び耐クリープ性を向上する効果を得ることもできる。前記鋳造体は、前記効果を得るために、全量に対し、0.4〜1.5重量%の範囲のカルシウムを含むことが好ましい。カルシウムの含有量が0.4重量%未満では機械的強度及び耐クリープ性を向上する効果が得られず、1.5重量%を超えるとマグネシウム合金溶湯の粘度が増大して鋳造体を得ることが困難になったり、得られた鋳造体に高温割れが発生するので好ましくない。 Before hearing Zotai it is relative to the total amount, by the inclusion of calcium in an amount ranging from 0.4 to 1.5 wt%, and precipitated Mg-Ca intermetallic compound at the grain boundaries, mechanical strength As well as improving, the effect of improving creep resistance can be obtained. The front heard Zotai, by Mg-Ca intermetallic compound is precipitated in grain boundaries, it is also possible to obtain the effect of improving the mechanical strength and creep resistance at high temperatures. Before hearing Zotai in order to obtain the above effect, based on the total amount, preferably contains calcium in the range of 0.4 to 1.5 wt%. If the calcium content is less than 0.4% by weight, the effect of improving the mechanical strength and creep resistance cannot be obtained. If the calcium content exceeds 1.5% by weight, the viscosity of the magnesium alloy melt increases to obtain a cast body. Is not preferable, and high temperature cracking occurs in the obtained casting.

本発明の鍛造方法では、次に、前記鋳造体を12〜40℃/秒の範囲の速度で冷却する。この結果、前記組成を備えると共に、樹枝状晶のデンドライトアーム間隔が0.5〜15μmの範囲であり、Mg−Al金属間化合物からなる晶出物の粒子径が1〜10μmの範囲である第1の鍛造用マグネシウム合金素材を得ることができる。 The forging method of the present invention, then cooled before the hearing Zotai at a rate in the range of 12 to 40 ° C. / sec. As a result, the composition has the above composition, the dendritic arm has a dendrite arm interval in the range of 0.5 to 15 μm, and the crystallized particle size of the Mg—Al intermetallic compound is in the range of 1 to 10 μm. 1 forging magnesium alloy material can be obtained.

前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材は、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔が0.5〜15μmの範囲であり、前記晶出物の粒子径が1〜10μmの範囲であることにより、優れた鍛造性を得ることができ、しかも鍛造したときに優れた機械的強度を備える部材を得ることができる。前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材は、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔が15μmを超えるか、前記晶出物の粒子径が10μmを超えると、鍛造性が阻害される上、鍛造により得られた部材の機械的強度を向上することができない。また、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材において、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔を0.5μm未満とし、前記晶出物の粒子径を1μm未満とすることは、技術的に困難である。   The first forging magnesium alloy material is excellent in that the dendrite arm spacing of the dendritic crystals is in the range of 0.5 to 15 μm, and the particle diameter of the crystallized material is in the range of 1 to 10 μm. Forgeability can be obtained, and a member having excellent mechanical strength when forged can be obtained. The first magnesium alloy material for forging is obtained by forging, if the dendrite arm spacing of the dendritic crystals exceeds 15 μm, or if the particle size of the crystallized material exceeds 10 μm, the forgeability is hindered. The mechanical strength of the remaining member cannot be improved. In the first magnesium alloy material for forging, it is technically difficult to set the dendrite arm interval of the dendritic crystal to less than 0.5 μm and the particle size of the crystallized material to less than 1 μm.

ところで、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材は、前記鋳造体を12〜40℃/秒の範囲の速度で冷却するだけでは、結晶粒径を十分に小さくすることができない。そこで、本発明の鍛造方法では、次に、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材に対して、250〜450℃の範囲の温度で、20〜70%の範囲の加工率の予備加工を施す。   By the way, the crystal grain size of the first magnesium alloy material for forging cannot be sufficiently reduced only by cooling the cast body at a speed in the range of 12 to 40 ° C./second. Therefore, in the forging method of the present invention, next, the first magnesium alloy material for forging is preliminarily processed at a temperature in the range of 250 to 450 ° C. and a processing rate in the range of 20 to 70%.

この結果、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径が微細化された第2の鍛造用マグネシウム合金素材を得ることができる。前記予備加工の温度が250℃未満では、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を微細化することができない。また、前記予備加工の温度が450℃を超えると、結晶粒が部分的に粗大化したり、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材に高温割れを発生するおそれがある。   As a result, a second forging magnesium alloy material in which the crystal grain size of the first forging magnesium alloy material is refined can be obtained. When the temperature of the preliminary processing is less than 250 ° C., the crystal grain size of the first magnesium alloy material for forging cannot be refined. On the other hand, if the temperature of the preliminary processing exceeds 450 ° C., the crystal grains may be partially coarsened or hot cracks may occur in the first forging magnesium alloy material.

一方、前記予備加工の温度が250〜450℃の範囲であっても、前記加工率が20%未満であるときには、前記第の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を微細化することができない。また、前記予備加工の加工率を70%を超えるものとすることは、経済的に不利になる。 On the other hand, even if the temperature of the preliminary processing is in the range of 250 to 450 ° C., the crystal grain size of the first forging magnesium alloy material cannot be refined when the processing rate is less than 20%. . In addition, it is economically disadvantageous that the processing rate of the preliminary processing exceeds 70%.

本発明の鍛造方法では、次に、前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施す。前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材は、前述のように結晶粒径が微細化されているので、鍛造したときに割れを発生することなく、高精度に型充満することができ、優れた機械的強度を備える鍛造品を得ることができる。   Next, in the forging method of the present invention, forging is performed on the second magnesium alloy material for forging. Since the second forging magnesium alloy material has a fine crystal grain size as described above, it can be filled with high precision without cracking when it is forged. Forgings with sufficient strength can be obtained.

また、本発明の鍛造方法において、前記鋳造体は、全量に対し、0.01〜0.3重量%の範囲のアンチモンまたは0.006〜0.2重量%の範囲のベリリウムを含むことが好ましい。前記鋳造体は、前記範囲のアンチモンと、前記範囲のベリリウムとを両方とも含んでいてもよく、どちらか一方のみを含んでいてもよい。 Further, in the forging method of the present invention, before hearing Zotai it is relative to the total amount, contain beryllium antimony or 0.006 to 0.2 wt% of the range of 0.01 to 0.3 wt% Is preferred. Before hearing Zotai includes antimony of the range may include both the beryllium of the range may include only one of.

記鋳造体は、前記範囲のアンチモンまたは前記範囲のベリリウムを含むことにより、鋳造体の組織をさらに微細化して、鍛造性及び鍛造により得られた部材の機械的強度を向上することができると共に、マグネシウム合金溶湯の表面酸化を防止して、鋳造体の表面肌を美麗にすることができる。 Before hearing Zotai, by including beryllium antimony or the range of the range, and further refine the structure of the casting, it is possible to improve the mechanical strength of the resulting member by forgeability and Forging At the same time, the surface oxidation of the magnesium alloy melt can be prevented, and the surface skin of the cast body can be made beautiful.

前記アンチモンの含有量が0.01重量%未満では、鋳造体の組織をさらに微細化する効果が十分に得られないことがあり、0.3重量%を超えるとMg−Sb金属間化合物が析出して、鍛造性及び鍛造により得られた部材の機械的強度を十分に向上することができないことがある。また、前記ベリリウムの含有量が0.006重量%未満では、マグネシウム合金溶湯の表面酸化を十分に防止できないことがあり、0.2重量%を超えるとマグネシウム合金溶湯の粘度が増大して鋳造欠陥が発生しやすくなる。   If the content of antimony is less than 0.01% by weight, the effect of further refinement of the structure of the cast body may not be obtained sufficiently, and if it exceeds 0.3% by weight, Mg—Sb intermetallic compound is precipitated. Thus, the forgeability and the mechanical strength of the member obtained by forging may not be sufficiently improved. Further, if the beryllium content is less than 0.006% by weight, surface oxidation of the molten magnesium alloy may not be sufficiently prevented. If it exceeds 0.2% by weight, the viscosity of the molten magnesium alloy will increase, resulting in a casting defect. Is likely to occur.

さらに、本発明の鍛造方法において、前記鋳造体は、全量に対し、1.2重量%以下の範囲のセリウムを含むことが好ましい。 Further, the forging method of the present invention, before hearing Zotai are based on the total amount, preferably containing cerium in the range of 1.2 wt% or less.

記鋳造体は、前記範囲のセリウムを含むことにより、結晶粒界に金属間化合物であるMgCeが晶出することにより、高温における機械的強度を向上することができ、特に250℃以下の範囲で耐熱性が向上する。前記セリウムは、僅かでも含まれることにより、高温における機械的強度を向上する効果を得ることができるが、含有量が1.2重量%を超えると、それ以上耐熱性を向上する効果が得られないばかりか、前記金属間化合物の晶出が増大して十分な鍛造性が得られなくなることがある。前記セリウムは、希土類金属の混合物であるミッシュメタルとして、前記マグネシウム合金に添加することができる。 Before hearing Zotai, by containing cerium of said range, by Mg 9 Ce crystallizes which is an intermetallic compound in the grain boundary, it is possible to improve the mechanical strength at high temperatures, in particular 250 ° C. Heat resistance is improved in the following range. Although the cerium is contained in a small amount, it can obtain the effect of improving the mechanical strength at high temperature, but when the content exceeds 1.2% by weight, the effect of further improving the heat resistance is obtained. In addition, crystallization of the intermetallic compound may increase and sufficient forgeability may not be obtained. The cerium can be added to the magnesium alloy as a misch metal that is a mixture of rare earth metals.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態の鍛造方法では、まず、全量に対し、6〜10重量%の範囲のアルミニウムと、0.4〜2重量%の範囲の亜鉛と、0.05〜0.3重量%の範囲のマンガンと、0.4〜1.5重量%の範囲のカルシウムと残部マグネシウム及び不可避的不純物とからなるマグネシウム合金である鋳造体を鋳造する。 In the forging method of this embodiment, first, aluminum in the range of 6 to 10% by weight, zinc in the range of 0.4 to 2% by weight, and in the range of 0.05 to 0.3% by weight with respect to the total amount. A cast body which is a magnesium alloy composed of manganese, calcium in the range of 0.4 to 1.5% by weight, the remainder magnesium and unavoidable impurities is cast.

また、前記鋳造体は、全量に対し、0.01〜0.3重量%の範囲のアンチモンまたは0.006〜0.2重量%の範囲のベリリウムを含むことが好ましい。前記鋳造体は、前記範囲のアンチモンと、前記範囲のベリリウムとを両方とも含んでいてもよく、どちらか一方のみを含んでいてもよい。 The front heard Zotai are based on the total amount, preferably contains 0.01 to 0.3 wt% of the antimony or from 0.006 to 0.2 wt% of the beryllium. Before hearing Zotai includes antimony of the range may include both the beryllium of the range may include only one of.

さらに、前記鋳造体は、全量に対し、1.2重量%以下の範囲のセリウムを含むことが好ましい。 Furthermore, before hearing Zotai it is based on the total amount, preferably containing cerium in the range of 1.2 wt% or less.

本実施形態の鍛造方法では、次に、前記鋳造体を12〜40℃/秒の範囲の速度で冷却し、第1の鍛造用マグネシウム合金素材を得る。 The forging method of this embodiment, then, before the hearing Zotai cooled at a rate in the range of 12 to 40 ° C. / sec to obtain a first forging the magnesium alloy material.

次に、前述のようにして得られた第1の鍛造用マグネシウム合金素材における前記鋳造体の冷却速度と、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔(DAS)、前記晶出物の粒子径及び結晶粒径との関係を図1に示す。図1から、前記鋳造体を12℃/秒以上の速度で冷却することにより、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔を15μm以下にすることができると共に、前記晶出物の粒子径を10μm以下とすることができることが明らかである。また、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔と、前記晶出物の粒子径との間には、相関関係があることが明らかである。 Next, the cooling rate of the cast body in the first magnesium alloy material for forging obtained as described above, the dendrite arm dendrite arm interval (DAS), the crystallized particle diameter, and the crystal grains The relationship with the diameter is shown in FIG. From Figure 1, by a pre-listening Zotai cooled at 12 ° C. / sec or faster, 10 [mu] m with a particle size of the crystallized substances of the dendritic dendrite arm spacing of the crystal can be 15μm or less Obviously, it can be: In addition, it is clear that there is a correlation between the dendrite arm spacing of the dendrites and the particle size of the crystallized product.

一方、図1から、前記鋳造体を12℃/秒以上の速度で冷却しても、得られた鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を150μm以下とすることができないことが明らかである。 On the other hand, from FIG. 1, be cooled before heard Zotai a 12 ° C. / sec or faster, it is clear that it is not possible to make the crystal grain size of the obtained forging the magnesium alloy material and 150μm or less .

ここで、前記樹枝状晶のデンドライトアーム間隔は、試料をミクロ研磨した後、金属顕微鏡で100〜200倍に拡大して写真撮影し、撮影された画像から樹枝状晶の二次枝の間隔を測定し、その実測値に顕微鏡の倍率を乗じることにより算出した。また、前記晶出物の粒子径及び鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径は、例えば200〜400倍のミクロ写真の画像に任意の直線を引き、該直線にかかった晶出物の粒子径または鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径をスケールで測定し、その実測値に該画像の倍率を乗じることにより算出した。   Here, the dendritic arm spacing of the dendritic crystal is obtained by taking a photograph by enlarging the sample 100 to 200 times with a metal microscope after micropolishing the sample, and determining the interval between the secondary branches of the dendritic crystal from the photographed image. Measured and calculated by multiplying the measured value by the magnification of the microscope. The crystal grain size of the crystallized product and the crystal grain size of the magnesium alloy material for forging are, for example, an arbitrary straight line drawn on a microphotograph image of 200 to 400 times, and the particle size of the crystallized product applied to the straight line or The crystal grain size of the forging magnesium alloy material was measured on a scale, and the actual value was multiplied by the magnification of the image.

そこで、本実施形態の鍛造方法では、次に、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材に対して、250〜450℃の範囲の温度で、20〜70%の範囲の加工率の予備加工を施すことにより、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を得る。   Therefore, in the forging method of the present embodiment, next, the first forging magnesium alloy material is preliminarily processed at a temperature in the range of 250 to 450 ° C. and a processing rate in the range of 20 to 70%. Thus, a second magnesium alloy material for forging is obtained.

次に、第1の鍛造用マグネシウム合金素材として、初期結晶粒径がそれぞれ265μm、245μm、150μmの3種のマグネシウム合金素材を用意し、各マグネシウム合金素材に対して、400℃の温度下、10〜80%の範囲で加工率を変化させて加工を施し、得られた鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を測定した。結果を図2に示す。図2から、初期結晶粒径の大きさに関わらず、加工率を20%以上とすることにより、結晶粒径を10μm以下に微細化できることが明らかである。   Next, as the first forging magnesium alloy material, three kinds of magnesium alloy materials having initial crystal grain sizes of 265 μm, 245 μm, and 150 μm, respectively, are prepared. Processing was performed while changing the processing rate in a range of ˜80%, and the crystal grain size of the obtained magnesium alloy material for forging was measured. The results are shown in FIG. From FIG. 2, it is clear that the crystal grain size can be reduced to 10 μm or less by setting the processing rate to 20% or more regardless of the initial crystal grain size.

本実施形態の鍛造方法では、次に、前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施すことにより、最終製品としての鍛造品を得る。   In the forging method of the present embodiment, a forged product as a final product is obtained by forging the second magnesium alloy material for forging.

次に、前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材における結晶粒径と引張強度及び伸びとの関係を図3に示す。図3から、前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材、結晶粒径が10μm以下に微細化されていることにより、優れた引張強度及び伸びを備えていることが明らかである。   Next, the relationship between the crystal grain size, the tensile strength, and the elongation in the second magnesium alloy material for forging is shown in FIG. FIG. 3 clearly shows that the second magnesium alloy material for forging and the crystal grain size are refined to 10 μm or less, thereby providing excellent tensile strength and elongation.

前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材は前述のように優れた伸びを備えているので、本実施形態の鍛造方法では、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施すことにより、割れを発生することなく、高精度に型充満することができる。従って、本実施形態の鍛造方法では、自動車用ピストン等の自動車や鉄道車両用の複雑な形状を備える部材を、従来よりも少ない工程で容易に製造することができる。   Since the second forging magnesium alloy material has excellent elongation as described above, in the forging method of this embodiment, by forging the second forging magnesium alloy material, The mold can be filled with high accuracy without causing cracks. Therefore, in the forging method of the present embodiment, a member having a complicated shape for automobiles and railway vehicles such as automobile pistons can be easily manufactured with fewer steps than in the past.

また、前記第2の鍛造用マグネシウム合金素材は前述のように優れた引張強度を備えているので、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施すことにより、自動車用ピストン等の自動車や鉄道車両用の大きな強度の要求される部材を製造することができる。   Further, since the second forging magnesium alloy material has an excellent tensile strength as described above, by subjecting the second forging magnesium alloy material to forging, the piston for automobiles and the like A member requiring high strength for automobiles and railway vehicles can be manufactured.

次に、本発明の鍛造方法の実施例と比較例とを示す。   Next, examples and comparative examples of the forging method of the present invention are shown.

まず、それぞれ表1に示す組成を備えるマグネシウム合金である鋳造体を鋳造し、得られた鋳造体を15℃/秒の冷却速度で一方向凝固させることにより、試料1〜14の第1の鍛造用マグネシウム合金素材を製造した。 First, a first forging of samples 1 to 14 was performed by casting a casting that is a magnesium alloy having the composition shown in Table 1 and solidifying the obtained casting in one direction at a cooling rate of 15 ° C./second. Magnesium alloy material was manufactured.

次に、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材のうち、試料1〜8については、本発明の鍛造方法の実施例として、400℃の温度下に21〜26%の範囲の加工率で予備加工を施して、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を形成し、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を測定した。結果を表1に示す。   Next, of the first magnesium alloy material for forging, samples 1 to 8 are pre-processed at a processing rate in the range of 21 to 26% at a temperature of 400 ° C. as an example of the forging method of the present invention. The second forging magnesium alloy material was formed, and the crystal grain size of the second forging magnesium alloy material was measured. The results are shown in Table 1.

一方、前記第1の鍛造用マグネシウム合金素材のうち、試料9,11〜14については、本発明の鍛造方法の比較例として、全く予備加工を施さずに第2の鍛造用マグネシウム合金素材とし、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を測定した。また、試料10については、本発明の鍛造方法の比較例として、400℃の温度下に10%の加工率で予備加工を施して、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を形成し、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を測定した。結果を表1に示す。   On the other hand, among the first magnesium alloy material for forging, samples 9, 11 to 14 are used as a comparative example of the forging method of the present invention as a second magnesium alloy material for forging without any preliminary processing. The crystal grain size of the second magnesium alloy material for forging was measured. For sample 10, as a comparative example of the forging method of the present invention, preliminary processing is performed at a processing rate of 10% at a temperature of 400 ° C. to form a second magnesium alloy material for forging. The crystal grain size of the magnesium alloy material for forging was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0005356777
表1から、第1の鍛造用マグネシウム素材に400℃の温度下に、21〜26%の範囲の加工率で予備加工を施して、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を形成した試料1〜8(実施例)においては、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径を4〜5μmの範囲に微細化することができることが明らかである。従って、試料1〜8の第2の鍛造用マグネシウム合金素材(実施例)は、さらに鍛造加工を施すことにより、割れを発生することなく、高精度に型充満することができ、優れた機械的強度を備える鍛造品を得ることができることが明らかである。
Figure 0005356777
From Table 1, Samples 1 to 8 in which the first magnesium alloy material for forging was formed by preliminarily processing the first magnesium material for forging at a processing rate in the range of 21 to 26% at a temperature of 400 ° C. In (Example), it is clear that the crystal grain size of the second magnesium alloy material for forging can be refined in the range of 4 to 5 μm. Therefore, the second magnesium alloy material for forging (Examples) of Samples 1 to 8 can be filled with high precision without cracking by further forging, and has excellent mechanical properties. It is clear that a forged product with strength can be obtained.

一方、表1から、第1の鍛造用マグネシウム素材に400℃の温度下に、全く予備加工を施さないか、10%の加工率で予備加工を施して、第2の鍛造用マグネシウム合金素材とした試料9〜14(比較例)においては、該第2の鍛造用マグネシウム合金素材の結晶粒径が100〜130μmの範囲であり、該結晶粒径を微細化することができないことが明らかである。   On the other hand, from Table 1, the first forging magnesium material was not preliminarily processed at a temperature of 400 ° C. or preliminarily processed at a processing rate of 10%, and the second forging magnesium alloy material and In the samples 9 to 14 (comparative examples), the crystal grain size of the second magnesium alloy material for forging is in the range of 100 to 130 μm, and it is clear that the crystal grain size cannot be reduced. .

鋳造体の冷却速度と、樹枝状晶のデンドライトアーム間隔(DAS)、晶出物の粒子径及び結晶粒径との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cooling rate of a casting, the dendrite arm space | interval (DAS) of a dendrite, the particle diameter of a crystallization thing, and a crystal grain diameter. 鍛造用マグネシウム合金素材における加工率と結晶粒径との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the processing rate in a magnesium alloy material for forging, and a crystal grain size. 鍛造用マグネシウム合金素材における結晶粒径と引張強度及び伸びとの関係に示すグラフ。The graph shown in the relationship between the crystal grain diameter, tensile strength, and elongation in the magnesium alloy material for forging.

符号の説明Explanation of symbols

なし。   None.

Claims (3)

全量に対し、6〜10重量%の範囲のアルミニウムと、0.4〜2重量%の範囲の亜鉛と、0.05〜0.3重量%の範囲のマンガンと、0.4〜1.5重量%の範囲のカルシウムと残部マグネシウム及び不可避的不純物とからなるマグネシウム合金である鋳造体を12〜40℃/秒の範囲の速度で冷却して、樹状晶のデンドライトアーム間隔が0.5〜15μmの範囲であり、Mg−Al金属間化合物からなる晶出物の粒子径が1〜10μmの範囲である第1の鍛造用マグネシウム合金素材を形成する工程と、
前記工程で得られた第1の鍛造用マグネシウム合金素材に対して、250〜450℃の範囲の温度で、20〜70%の範囲の加工率の予備加工を施し、第2の鍛造用マグネシウム合金素材を形成する工程と、
第2の鍛造用マグネシウム合金素材に対して鍛造加工を施す工程とを備えることを特徴とするマグネシウム合金の鍛造方法。
Aluminum in the range of 6-10 wt%, zinc in the range of 0.4-2 wt%, manganese in the range of 0.05-0.3 wt%, and 0.4-1.5 wt. cooling the% by weight of calcium in the range of the balance magnesium and casting a magnesium alloy consisting of unavoidable impurities at a rate in the range of 12 to 40 ° C. / sec, dendrite arm spacing of dendritic JoAkira 0.5 A step of forming a first forging magnesium alloy material having a particle diameter of 1 to 10 μm in a range of ˜15 μm and a crystallized product made of Mg—Al intermetallic compound;
The first forging magnesium alloy material obtained in the above step is preliminarily processed at a temperature in the range of 250 to 450 ° C. and a processing rate in the range of 20 to 70%. Forming the material;
And a second forging process for forging the magnesium alloy material for forging.
請求項1記載のマグネシウム合金の鍛造方法において、前記マグネシウム合金である鋳造体は、全量に対し、0.01〜0.3重量%の範囲のアンチモンまたは0.006〜0.2重量%の範囲のベリリウムを含むことを特徴とするマグネシウム合金の鍛造方法。 The forging method of a magnesium alloy according to claim 1, wherein the cast body which is the magnesium alloy is 0.01 to 0.3% by weight of antimony or 0.006 to 0.2% by weight based on the total amount. A forging method of a magnesium alloy characterized by containing the beryllium. 請求項1または請求項2記載のマグネシウム合金の鍛造方法において、前記マグネシウム合金である鋳造体は、全量に対し、0重量%を超え1.2重量%以下の範囲のセリウムを含むことを特徴とするマグネシウム合金の鍛造方法。 3. The forging method of a magnesium alloy according to claim 1, wherein the cast body which is the magnesium alloy contains cerium in a range of more than 0 wt% and 1.2 wt% or less with respect to the total amount. To forge magnesium alloy.
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