JP5756300B2 - Aluminum alloy plate with excellent formability - Google Patents

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Description

本発明は、ストレッチャーストレインマークの発生が少なく、成形性に優れたAl−Mg系アルミニウム合金板に関するものである。本発明で言うアルミニウム合金板とは、熱間圧延板や冷間圧延板であって、焼鈍などの調質されたアルミニウム合金板を言う。また、以下、アルミニウムをAlとも言う。   The present invention relates to an Al—Mg-based aluminum alloy plate that is less prone to stretcher strain marks and has excellent formability. The aluminum alloy plate referred to in the present invention is a hot-rolled plate or a cold-rolled plate, and refers to a tempered aluminum alloy plate such as annealing. Hereinafter, aluminum is also referred to as Al.

近年、地球環境などへの配慮の観点から、自動車等の車両の軽量化の社会的要求はますます高まってきている。かかる要求に答えるべく、自動車パネル、特にフード、ドア、ルーフなどの大型ボディパネル(アウタパネル、インナパネル)の材料として、鋼板等の鉄鋼材料にかえてアルミニウム材料の適用が検討されている。   In recent years, from the viewpoint of consideration for the global environment, social demands for weight reduction of vehicles such as automobiles are increasing. In order to meet such demands, the application of aluminum materials in place of steel materials such as steel plates is being studied as materials for automobile panels, particularly large body panels (outer panels, inner panels) such as hoods, doors, and roofs.

Al−Mg系のJIS5052合金やJIS5182合金等の5000系アルミニウム合金板(以下、Al−Mg系合金板とも言う)は、延性および強度に優れることから、従来から、プレス成形されるこれら大型ボディパネル用の素材として使用されている。   Since 5000 series aluminum alloy plates (hereinafter also referred to as Al—Mg series alloy plates) such as Al—Mg based JIS 5052 alloy and JIS 5182 alloy are excellent in ductility and strength, these large body panels that have been conventionally press molded. It is used as a material for.

しかし、特許文献1などに開示される通り、Al−Mg系合金について引張試験を行なえば、応力−歪曲線上の降伏点付近で降伏伸びが生じる場合があり、また降伏点を越えた比較的高い歪量(例えば引張伸び2%以上)で応力−歪曲線に鋸歯状もしくは階段状のセレーション(振動)が生じる場合がある。これらの応力−歪曲線上の現象は、実際のプレス成形時においていわゆるストレッチャーストレイン(以下SSマークとも記す)の発生を招き、成形品である大型ボディパネル、特に外観が重要なアウタパネルにとって大きな問題となる。   However, as disclosed in Patent Document 1 and the like, if a tensile test is performed on an Al—Mg alloy, yield elongation may occur in the vicinity of the yield point on the stress-strain curve, and the yield is relatively high beyond the yield point. In some cases, a serrated or stepwise serration (vibration) occurs in the stress-strain curve depending on the amount of strain (for example, tensile elongation of 2% or more). These phenomena on the stress-strain curve cause the occurrence of so-called stretcher strain (hereinafter also referred to as SS mark) during actual press molding, which is a big problem for large body panels that are molded products, especially outer panels whose appearance is important. Become.

SSマークは、公知のように、歪量の比較的低い部位で発生する火炎状の如き不規則な帯状模様のいわゆるランダムマークと、歪量の比較的高い部位で引張方向に対し約50°をなすように発生する平行な帯状模様のパラレルバンドとに分けられる。前者のランダムマークは降伏点伸びに起因し、また後者のパラレルバンドは応力−歪曲線上のセレーションに起因することが知られている。   As is well known, the SS mark is a so-called random mark having an irregular belt-like pattern such as a flame that occurs at a relatively low strain area, and about 50 ° with respect to the tensile direction at a relatively high strain area. It can be divided into parallel bands of parallel belt-like patterns that are generated. It is known that the former random mark is caused by yield point elongation and the latter parallel band is caused by serration on the stress-strain curve.

従来から、Al−Mg系合金におけるSSマークを解消する方法が種々提案されている。例えば、通常、Al−Mg系合金板の結晶粒度が微細なほど、SSマークは顕著に観察される。そこでSSマークの解消のための方法の一つとして、結晶粒をある程度粗大に調整する方法が従来から知られている。この方法は、SSマークのうちでも、特に、降伏伸びに起因するランダムマークの低減に有効とされている。   Conventionally, various methods for eliminating the SS mark in an Al—Mg alloy have been proposed. For example, usually, the finer the crystal grain size of the Al—Mg alloy plate, the more markedly the SS mark is observed. Therefore, as one method for eliminating the SS mark, a method of adjusting crystal grains to a certain degree of coarseness has been conventionally known. This method is particularly effective for reducing random marks caused by yield elongation among SS marks.

ただ、このような結晶粒の調整方法では、結晶粒が粗大になり過ぎれば、プレス成形によって表面に肌荒れが発生するなどの別の問題が生じる。このような表面の肌荒れの防止は、SSマークの発生防止と同時に行うことが実際には非常に困難である。また、この結晶粒の調整方法は、致命的には、SSマークのうちでも、応力−歪曲線上のセレーションに起因する、パラレルバンドの発生防止には余り有効ではない。   However, in such a method for adjusting crystal grains, if the crystal grains become too coarse, another problem arises such that the surface becomes rough due to press molding. In practice, it is very difficult to prevent the rough surface of the surface at the same time as the generation of the SS mark. Also, this crystal grain adjustment method is not very effective in preventing the generation of parallel bands due to serrations on the stress-strain curve, even among SS marks.

また、SSマークの解消のための従来の方法として、Al−Mg系合金板のO材(軟質材)もしくはT4処理材などの調質材に、大型ボディパネルへのプレス成形前に、予めスキンパス加工あるいはレベリング加工等の若干の加工(予加工)による歪み(予歪み)を与えておくことが知られている。この方法はSSマークのうちでも、特に、降伏伸びに起因するランダムマークの低減に有効とされている。この予加工によって、予め多くの変形帯を形成しておけば、Al−Mg系合金板のプレス成形の際に、これらの多数の変形帯が降伏の起点として機能する。このため、降伏時における急激かつ不均一な変形が生じなくなる。すなわち、これら急激かつ不均一な変形による降伏伸びが発生しなくなり、ランダムマークも抑制される。   In addition, as a conventional method for removing the SS mark, a skin pass is previously applied to a tempered material such as an O-material (soft material) or a T4 treated material of an Al-Mg alloy plate before press molding to a large body panel. It is known to give distortion (pre-strain) due to slight processing (pre-processing) such as processing or leveling processing. This method is particularly effective for reducing random marks caused by yield elongation among SS marks. If a large number of deformation bands are formed in advance by this pre-working, these many deformation bands function as a starting point of yielding when the Al-Mg alloy plate is press-formed. For this reason, rapid and non-uniform deformation does not occur during yielding. That is, yield elongation due to these sudden and non-uniform deformations does not occur, and random marks are also suppressed.

一般にAl−Mg系合金中では、Mgがコットレル雰囲気を形成して転位を固着しているため、プレス成形の際に降伏を生ぜしめるためには、余分な応力を必要とする。これに対して、プレス成形の際に、一旦ある箇所で降伏が開始されれば、応力の増加を伴わなくても、その箇所から雪崩的に変形が伝播し、その結果、Al−Mg系合金板内で不均一な変形が急激に生じることになる。このように応力の増加を伴わずに、変形が急激に進むため、応力−歪曲線上で降伏伸びが現れ、またその急激な変形が不均一であるため、プレス成形時には火炎状等のランダムマークが発生することになる。   In general, in an Al-Mg alloy, Mg forms a Cottrell atmosphere and fixes dislocations. Therefore, extra stress is required to cause yield during press forming. On the other hand, once the yield starts at a certain point during press forming, the deformation propagates avalanche from that point without increasing the stress, and as a result, an Al-Mg alloy Non-uniform deformation will occur abruptly within the plate. Since the deformation progresses rapidly without increasing the stress in this way, yield elongation appears on the stress-strain curve, and the rapid deformation is non-uniform. Will occur.

ただ、このような予加工を与えることによって降伏伸びの発生を抑制し、SSマーク特にランダムマークの発生を防止する方法でも、応力−歪曲線上のセレーションに起因する、パラレルバンドの発生防止には限界がある。即ち、予加工の加工度が高くなりすぎた場合には、この予加工を行なったAl−Mg系合金板の引張試験を行なえば、応力−歪曲線上で歪ピッチの長い階段状のセレーションが生じやすくなる。このようなセレーションは、実際のプレス成形時においても、幅の広い明瞭なパラレルバンドの発生につながりやすく、予加工の加工度には、自ずと制約がある。   However, even with a method that suppresses the occurrence of yield elongation by providing such pre-processing and prevents the occurrence of SS marks, particularly random marks, there is a limit in preventing the occurrence of parallel bands due to serrations on the stress-strain curve. There is. In other words, if the degree of pre-working becomes too high, if a tensile test is performed on the pre-worked Al-Mg alloy plate, a step-like serration with a long strain pitch is generated on the stress-strain curve. It becomes easy. Such serrations tend to lead to the generation of wide and clear parallel bands even during actual press forming, and the degree of pre-processing is naturally limited.

これに対して、予加工の加工度を小さくしても、ある程度は降伏伸びを抑制することができるが、逆に、安定して確実に、ランダムマークの方の発生を防止することができなくなる。特に、元々ランダムマークが発生しやすい結晶粒の微細なAl−Mg系合金板の場合には、低加工度の予加工を行っても、ランダムマークが顕著に発生してしまう。また低加工度の予加工では、板内の場所による元板の厚さのわずかな変動が加工度のばらつきに大きな影響を与えてしまい、ランダムマークの発生を安定かつ確実に防止し得ない一因となる。したがって、予加工を与える方法では、応力−歪曲線上のセレーションに起因するパラレルバンドの発生防止と、ランダムマーク発生防止との最適加工度が相反するために、これら両者を同時に防止することができない。   On the other hand, even if the degree of pre-processing is reduced, the yield elongation can be suppressed to some extent, but conversely, the generation of random marks cannot be prevented stably and reliably. . In particular, in the case of an Al—Mg-based alloy plate with fine crystal grains that originally tends to generate random marks, random marks are remarkably generated even when pre-processing with a low processing degree is performed. Moreover, in pre-machining with a low degree of processing, slight fluctuations in the thickness of the base plate depending on the location in the plate have a large effect on the variation in the degree of processing, and it is impossible to prevent the occurrence of random marks stably and reliably. It becomes a cause. Therefore, in the method of giving pre-processing, since the optimum degree of processing between the prevention of parallel band generation due to serration on the stress-strain curve and the prevention of random mark generation conflict, it is impossible to prevent both of them simultaneously.

なお、SSマークのうちのパラレルバンドに関して、例えば機械式プレスによる金型成形時など、プレス成形時における歪速度が速い場合には、成形速度に留意すればパラレルバンドの発生が少なくなることが従来から知られている。しかし、成形速度がより小さい油圧プレス機等による成形では、特に、前述のような歪みピッチの大きい階段状セレーションが生じるようなAl−Mg系合金板材料では、幅の広い明瞭なパラレルバンドの発生を免れ得なかった。   In addition, regarding the parallel band of the SS mark, when the strain rate at the time of press molding is high, such as at the time of mold forming by a mechanical press, for example, the generation of the parallel band is less if attention is paid to the molding speed. Known from. However, when forming with a hydraulic press machine or the like with a lower forming speed, the generation of clear parallel bands with a wide width is caused particularly in the case of Al-Mg alloy sheet materials that cause stepped serration with a large strain pitch as described above. Could not escape.

これに対して、特許文献1では、降伏伸びに起因するランダムマークの発生とともに、応力−歪曲線上での階段状の幅の広いセレーションに関連する広幅のパラレルバンドの発生も抑制した、SSマークの発生が少ないAl−Mg系合金板が提案されている。具体的には、Al−Mg系合金の圧延板に、急速冷却を伴なう特定条件での溶体化処理・焼入れを施し、その後特定条件での予加工としての冷間加工を行ない、さらに特定条件での最終焼鈍を施す。そして、平均結晶粒径が55μm以下でかつ150μm以上の粗大結晶粒が実質的に存在しない最終板を得るものである。   On the other hand, in Patent Document 1, the generation of random marks due to yield elongation and the generation of a wide parallel band related to a stepwise wide serration on the stress-strain curve are suppressed. Al-Mg alloy plates that are less likely to be generated have been proposed. Specifically, a rolled sheet of Al-Mg alloy is subjected to solution treatment / quenching under specific conditions with rapid cooling, and then cold working as pre-processing under specific conditions is performed. Apply final annealing under conditions. Then, a final plate having an average crystal grain size of 55 μm or less and substantially free of coarse crystal grains of 150 μm or more is obtained.

また、Al−Mg系合金板において、板の融解過程における熱的変化を示差熱分析(DSC)により測定して得られた固相からの加熱曲線の50〜100℃の間の吸熱ピーク高さによって、プレス成形性向上の指標とすることも公知である。例えば、特許文献2では、双ロール式連続鋳造によって製造された、Mgが8質量%を超える高MgのAl−Mg系合金板において、吸熱ピーク高さを50.0μW以上として、プレス成形性を向上させている。これは、DSCの50〜100℃の間の吸熱ピーク高さが、Al−Mg系合金板組織中のβ相と称せられるAl−Mg系金属間化合物の存在形態(固溶、析出状態の安定性)を示していることを根拠としている。   Moreover, in the Al-Mg alloy plate, the endothermic peak height between 50 and 100 ° C of the heating curve from the solid phase obtained by measuring the thermal change in the melting process of the plate by differential thermal analysis (DSC). Is also known as an index for improving press formability. For example, in Patent Document 2, in a high Mg Al—Mg-based alloy plate manufactured by twin-roll continuous casting and having a Mg content exceeding 8 mass%, the endothermic peak height is set to 50.0 μW or more, and press formability is increased. It is improving. This is because the endothermic peak height of DSC between 50 and 100 ° C. is the presence form of an Al—Mg intermetallic compound called a β phase in an Al—Mg alloy plate structure (solid solution, stable state of precipitation). )).

特開平7−224364号公報JP-A-7-224364 特開2006−249480号公報JP 2006-249480 A

しかし、特許文献1では、階段状のセレーションを軽微にできるだけであり(特許文献1の実施例の階段状セレーション評価の説明に記載)、そのためSSマークの一つであるパラレルバンドは完全には抑制できない。これに対し、最近の大型ボディパネル、特に外観が重要なアウタパネルでは表面性状の要求レベルが更に厳しくなってきており、これら特許文献1、2では、SSマーク発生の抑制策としては不十分になってきている。   However, in Patent Document 1, the stepped serration can be made light (described in the description of the stepped serration evaluation in the embodiment of Patent Document 1), and therefore the parallel band that is one of the SS marks is completely suppressed. Can not. On the other hand, recent large body panels, particularly outer panels whose appearance is important, have become more demanding on the level of surface properties, and these Patent Documents 1 and 2 are insufficient as a measure for suppressing the occurrence of SS marks. It is coming.

このような課題に鑑み、本発明の目的は、降伏伸びに起因するランダムマークの発生とともに、パラレルバンドの発生を同時に抑制でき、SSマークを抑制して、自動車パネルへのプレス成形などの成形性に優れたAl−Mg系アルミニウム合金板を提供することである。   In view of such problems, the object of the present invention is to simultaneously suppress the generation of random marks due to yield elongation and the generation of parallel bands, suppress the SS mark, and formability such as press molding to automobile panels. It is providing the Al-Mg type aluminum alloy plate excellent in this.

この目的を達成するために、本発明の成形性に優れたアルミニウム合金板の要旨は、質量%で、Mg:3.5〜7.0%、Zn:0.1〜4.0%を含み、更に、Fe:1.0%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%以下、Ti:0.1%以下、Cu:1.0%以下に各々規制し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるAl−Mg系アルミニウム合金板であって、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により測定された原子の集合体として、その原子の集合体が、Mg原子かZn原子かのいずれかまたは両方を合計で20個以上含むとともに、これら含まれるMg原子かZn原子のいずれの原子を基準としても、その基準となる原子と隣り合うMg原子またはZn原子のうちのいずれかの原子との互いの距離が0.50nm以下であり、これらの条件を満たす原子の集合体を1×104 個/μm3 以上の平均密度で含むこととする。 In order to achieve this object, the gist of the aluminum alloy sheet excellent in formability of the present invention is, by mass%, including Mg: 3.5 to 7.0%, Zn: 0.1 to 4.0%. Furthermore, Fe: 1.0% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.3% or less, V: 0.3% or less Ti: 0.1% or less, Cu: 1.0% or less, respectively, the balance being an Al—Mg-based aluminum alloy plate made of Al and inevitable impurities, measured by a three-dimensional atom probe field ion microscope As the aggregate of atoms, the aggregate of atoms contains at least 20 Mg atoms or Zn atoms or both in total, and any of these Mg atoms or Zn atoms as a reference also, Mg atoms or Zn adjacent to the atom to be the reference The mutual distance between any atom of the child is not more than 0.50 nm, and comprise an aggregate of these conditions are met atoms 1 × 10 4 cells / [mu] m 3 or more of the average density.

ここで、上記原子の集合体における、原子の距離の規定は、上記原子の集合体に含まれるMg原子やZn原子のいずれの原子も、その原子(基準となるMg原子やZn原子)と隣り合う他の原子(Mg原子、Zn原子)のうちの、いずれかひとつの原子との互いの距離が0.50nm以下であればよい、という意味である。 Here, the definition of the distance of atoms in the above-mentioned atomic assembly is that any atom of Mg atoms and Zn atoms contained in the above-mentioned atomic assembly is adjacent to that atom (reference Mg atom or Zn atom). suit other atoms (Mg atom, Zn atom) of any distance to each other of one of the atoms may be equal to or less than 0.50 nm, Ru meaning der called.

Al−Mg系アルミニウム合金板では、Znを含有するとSSマークの発生抑制効果があるものの、同じZn含有量のAl−Mg系アルミニウム合金板であっても、SSマークの発生抑制効果には大きな差がある。このことから、単に、Znを含むだけではなく、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の組織状態の違いが、SSマークの発生状態に大きく影響しているものと考えられる。この組織状態としては、新規な微細MgZnクラスタなどの存在が、SSマーク抑制に効果があると予想される。   Although Al-Mg-based aluminum alloy plates have an effect of suppressing the generation of SS marks when Zn is contained, there is a large difference in the effect of suppressing the generation of SS marks even with Al-Mg-based aluminum alloy plates having the same Zn content. There is. From this, it is considered that not only Zn but also the difference in the structure state of the Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn has a great influence on the SS mark generation state. As this organization state, the presence of a novel fine MgZn cluster or the like is expected to be effective in suppressing the SS mark.

しかし、SEMやTEMを用いた通常の組織観察によっても、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板については、SSマーク抑制に効果があるとみられる、前記した新規な微細MgZnクラスタを知見できなかった。このため、このような新規な微細MgZnクラスタの規定によっては、SSマーク抑制に効果があるZnを含有するAl−Mg系アルミニウム合金板の組織を特定することはできなかった。   However, even with normal structure observation using SEM or TEM, the above-described novel fine MgZn cluster, which seems to be effective in suppressing SS marks, could not be found for Al-Mg aluminum alloy plates containing Zn. . For this reason, depending on the definition of such a novel fine MgZn cluster, the structure of an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn that is effective in suppressing the SS mark could not be specified.

これを踏まえて、本発明では、100個未満の原子構造分析が可能な、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により、原子数10個分程度の原子の集合体(クラスター)の分析を試みた。即ち、SSマーク抑制性が優劣相異なる、幾つかのZnを含むAl−Mg系アルミニウム合金板につき、互いの原子の集合体の存在形態(存在状態)の違いを確かめた。   Based on this, in the present invention, an attempt was made to analyze an aggregate (cluster) of about 10 atoms by a three-dimensional atom probe field ion microscope capable of analyzing an atomic structure of less than 100 atoms. That is, for the Al-Mg-based aluminum alloy plates containing several Zn, which have different SS mark suppression properties, the difference in the existence form (existing state) of each other's aggregates was confirmed.

この結果、本発明が規定する原子の集合体の存在状態によって、他の材料条件に互いに差が無い、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板同士のSSマーク抑制性の優劣が大きく異なり、本発明が規定する原子の集合体が多いほど、SSマーク抑制効果が大きいことを知見した。ここで、他の材料条件に差が無いとは、上記SSマーク抑制の優劣が相異なる板の、互いの成分組成は勿論、通常のTEMやSEMなどの組織観察、あるいは抽出残渣法やX線回折などの分析によっても、互いに差が無いことを意味する。   As a result, the superiority or inferiority of the SS mark suppression between Al-Mg-based aluminum alloy plates containing Zn, which are not different from each other in the other material conditions, depends greatly on the presence state of the atomic aggregates defined by the present invention. It has been found that the greater the number of atomic aggregates defined by the invention, the greater the SS mark suppression effect. Here, the fact that there is no difference in other material conditions means that the above-described SS mark suppression superiority and inferiority of each plate, as well as the component composition of each other, as well as normal TEM and SEM structure observation, extraction residue method and X-ray It means that there is no difference even in analysis such as diffraction.

言い換えると、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板では、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により測定された、少なくともMg原子かZn原子かのいずれかを含む原子の集合体の存在状態、すなわち平均密度が、この板の組織と、この板のSSマーク特性にて代表されるプレス成形性との関係を表す指標となりうる。   In other words, in an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn, the state of existence of an aggregate of atoms containing at least either Mg atoms or Zn atoms, that is, average density, measured by a three-dimensional atom probe field ion microscope. Can serve as an index representing the relationship between the structure of the plate and the press formability represented by the SS mark characteristics of the plate.

本発明が規定する原子の集合体は、好ましい最大の個数として100個の原子からなったとしても、その大きさは、せいぜい50Å(オングストローム)程度の微小なものである。したがって、現在、最大の倍率が100万倍程度の透過型電子顕微鏡(TEM)であっても、観察できる限界(検出限界)ギリギリか、限界以下である。このため、最大倍率のTEMであっても、実際問題として、本発明が規定する原子の集合体を観察(検出)できない。   Even if the aggregate of atoms defined by the present invention is composed of 100 atoms as a preferred maximum number, the size is as small as about 50 Å (angstrom) at most. Therefore, even if it is a transmission electron microscope (TEM) whose maximum magnification is about 1 million times, the limit (detection limit) that can be observed is just below or below the limit. For this reason, even if it is TEM of the maximum magnification, as a practical problem, the aggregate of atoms defined by the present invention cannot be observed (detected).

また、例えば、添加元素の固溶量や析出物量を測定するために汎用される抽出残渣法でも、最も小さな目開きサイズ0.1μm のフィルターによって、0.1μm 以下の微細なサイズの析出物か、0.1μm を越える粗大なサイズの析出物かは判別可能である。但し、この抽出残渣法による0.1μm 以下の微細なサイズの析出物といっても、本発明が規定する100個未満の原子からなる原子の集合体か、それより大きな析出物か、あるいは固溶している元素かは、判別できない。   Also, for example, in the extraction residue method that is widely used to measure the amount of solid solution and the amount of precipitates of additive elements, it is possible to determine whether the precipitates have a fine size of 0.1 μm or less by using a filter having the smallest aperture size of 0.1 μm. It can be discriminated whether the precipitate has a coarse size exceeding 0.1 μm. However, even fine precipitates of 0.1 μm or less by this extraction residue method are aggregates of atoms consisting of less than 100 atoms as defined by the present invention, precipitates larger than that, or solid precipitates. It cannot be determined whether the element is dissolved.

これらの事実は、上記耐熱性の優劣が相異なる板を、これらTEMやSEMなどの組織観察、あるいは抽出残渣法やX線回折などの分析を駆使して行っても、本発明が規定する原子の集合体の存在状態の違いまでは、とても検知できないことを意味する。また、最大倍率のTEMであっても、あるいは抽出残渣法であっても、本発明が規定する原子の集合体が存在するか否かさえ識別できないことも意味する。   These facts indicate that the atoms defined in the present invention can be obtained even if the above-mentioned plates having different heat resistances are subjected to structural observation such as TEM or SEM, or analysis such as extraction residue method or X-ray diffraction. It means that it cannot be detected very much until the difference in the existence state of. It also means that even if the TEM is at the maximum magnification or the extraction residue method, it cannot be identified whether or not there is an aggregate of atoms defined by the present invention.

これに対して、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡による分析は、高密度化された磁気記録膜や電子デバイスの分析などに汎用されている。また、鋼材の分野でも組織分析に使用されている。例えば、特開2006−29786号公報では鋼材中の炭素含有微細析出物に含まれる元素の種類や量の分析に使用されている。また、特開2007−254766号公報では鋼材中の硫化物とFeとの界面のC量、N量の分析(原子/nm2 )にも使用されている。 On the other hand, analysis using a three-dimensional atom probe field ion microscope is widely used for analysis of high-density magnetic recording films and electronic devices. It is also used for structural analysis in the field of steel. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-29786, it is used to analyze the type and amount of elements contained in carbon-containing fine precipitates in steel materials. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-254766 is also used for analysis of the amount of C and N at the interface between sulfide and Fe in steel (atom / nm 2 ).

また、銅合金分野では、本出願人自身が、特願2008−111611号として、この3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡を使用した、Cu−Fe−P系銅合金板の耐熱性向上のための原子集合体の規定による指標を提案している。すなわち、少なくともFe原子かP原子かのいずれかを含み、Fe原子とP原子との互いに隣り合う原子同士の距離が0.90nm以下である原子の集合体の平均密度を、Cu原子とFe原子とP原子との合計個数が15個以上、100個未満と規定している。   Moreover, in the copper alloy field, the present applicant himself as Japanese Patent Application No. 2008-111611 uses an atom for improving the heat resistance of a Cu-Fe-P-based copper alloy plate using this three-dimensional atom probe field ion microscope. An index based on the provision of aggregates is proposed. That is, the average density of an aggregate of atoms including at least either Fe atom or P atom and the distance between adjacent atoms of Fe atom and P atom being 0.90 nm or less is defined as Cu atom and Fe atom. And the total number of P atoms is defined as 15 or more and less than 100.

この点、本発明においても、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板ではあるが、これと同じく3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡を使用して、成形性向上のための原子集合体を規定している。   In this respect, in the present invention, it is an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn. Similarly, a three-dimensional atom probe field ion microscope is used to define an atomic assembly for improving formability. Yes.

すなわち、本発明では、Mg原子かZn原子かのいずれかを含む原子の集合体の平均密度で、超微細なMgZnクラスタを一定量存在させる。これによって、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の限界ひずみ量増大効果を高めて、応力−歪曲線上のセレーションを抑制し、これに起因するパラレルバンドを抑制して、ストレッチャーストレインマークの発生を抑制できる。   That is, in the present invention, a certain amount of ultrafine MgZn clusters are present at an average density of an aggregate of atoms including either Mg atoms or Zn atoms. As a result, the effect of increasing the limit strain amount of the Al-Mg-based aluminum alloy plate containing Zn is enhanced, the serration on the stress-strain curve is suppressed, and the parallel band resulting from this is suppressed, thereby generating stretcher strain marks. Can be suppressed.

以下に、本発明の実施の形態につき、要件ごとに具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described for each requirement.

(組織)
本発明者らは、Al−Mg系アルミニウム合金板では、Znを含有するとSSマークの発生抑制効果があることを知見していた。しかし、同時に、同じZnの含有量のAl−Mg系アルミニウム合金板であっても、SSマークの発生抑制効果には大きな差がある現象が起こることも知見していた。このことから、単に、Znを含むだけではなく、Al−Mg系アルミニウム合金板の組織状態、即ち、Znを含む場合に発生する、MgZnクラスタの存在形態が、SSマークの発生状態に大きく影響しているものと考えられる。
(Organization)
The present inventors have found that an Al—Mg-based aluminum alloy plate has an effect of suppressing generation of SS marks when Zn is contained. However, at the same time, it has also been found that even if an Al—Mg-based aluminum alloy plate having the same Zn content is used, a phenomenon occurs in which there is a large difference in the effect of suppressing the generation of SS marks. For this reason, not only Zn but also the structure state of the Al—Mg-based aluminum alloy plate, that is, the presence state of MgZn clusters generated when Zn is included, greatly affects the SS mark generation state. It is thought that.

このため、本発明者らは、このようなMgZn系クラスタの存在状態を確認すべく、SSマークが抑制されてプレス成形性に優れた、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の組織観察を行った。具体的には、板組織における微細なMgZnクラスタを測定するのに最も有効な10万倍のFE−TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて組織観察を行った。   For this reason, in order to confirm the existence state of such MgZn-based clusters, the present inventors have observed the structure of an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn that is excellent in press formability by suppressing the SS mark. went. Specifically, the structure was observed using a 100,000-fold FE-TEM (transmission electron microscope) most effective for measuring fine MgZn clusters in the plate structure.

しかし、このようなTEMによる通常の組織観察によっても、SSマーク抑制効果に優れたZnを含むAl−Mg系アルミニウム合金板(以下、Al−Mg−Zn系合金板とも言う)につき、このSSマーク抑制に効果があるとみられる、新規な微細MgZnクラスタは知見(観察)できなかった。   However, even with such normal structure observation by TEM, this SS mark is obtained for an Al—Mg-based aluminum alloy plate (hereinafter, also referred to as “Al—Mg—Zn-based alloy plate”) containing Zn having an excellent SS mark suppression effect. A novel fine MgZn cluster that appears to be effective in suppression could not be found (observed).

そこで、本発明者らは、これらTEMやSEMでも観察できないような、言い換えると、殆ど固溶状態と大差が無いくらいの、新規な微細MgZnクラスタの存在が、SSマーク抑制に影響しているのではと考えた。Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板組織に、仮に、このような微細MgZnクラスタが板組織中に存在すれば、プレス成形による変形の際の転位の移動を妨げ、SSマーク発生の抑制効果があるのではないかと推測されるからである。   Therefore, the present inventors have affected the SS mark suppression by the presence of a novel fine MgZn cluster that cannot be observed with these TEMs and SEMs, in other words, almost no significant difference from the solid solution state. I thought so. If such a fine MgZn cluster exists in the Al-Mg-based aluminum alloy sheet structure containing Zn, the movement of dislocations during deformation by press molding is hindered, and the effect of suppressing the generation of SS marks is achieved. This is because it is presumed that there is.

3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡:
前記した新規な微細MgZnクラスタ(本発明が規定する20個以上の原子からなる原子の集合体)は、現時点では、公知の3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡を用いてのみ、測定可能である。
3D atom probe field ion microscope:
The above-described novel fine MgZn clusters (a collection of atoms composed of 20 or more atoms defined by the present invention) can be measured only by using a known three-dimensional atom probe field ion microscope at present.

3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡(3DAP:3D Atom Probe Field Ion Microscope 、以下3DAPとも略記する)は、電界イオン顕微鏡(FIM)に、飛行時間型質量分析器を取り付けたものである。このような構成により、電界イオン顕微鏡で金属表面の個々の原子を観察し、飛行時間質量分析により、これらの原子を同定することのできる局所分析装置である。また、3DAPは、試料から放出される原子の種類と位置とを同時に分析可能であるため、原子の集合体の構造解析上、非常に有効な手段となる。このため、公知技術として、前記した通り、磁気記録膜や電子デバイスあるいは鋼材の組織分析などに使用されている。   The three-dimensional atom probe field ion microscope (3DAP: 3D Atom Probe Field Ion Microscope, hereinafter also abbreviated as 3DAP) is obtained by attaching a time-of-flight mass analyzer to a field ion microscope (FIM). With such a configuration, the local analyzer is capable of observing individual atoms on a metal surface with a field ion microscope and identifying these atoms by time-of-flight mass spectrometry. In addition, 3DAP is a very effective means for structural analysis of atomic aggregates because it can simultaneously analyze the type and position of atoms emitted from a sample. For this reason, as described above, it is used as a magnetic recording film, an electronic device, or a structure analysis of a steel material as a known technique.

この3DAPでは、電界蒸発とよばれる高電界下における試料原子そのもののイオン化現象を利用する。試料原子が電界蒸発するために必要な高電圧を試料に印加すると、試料表面から原子がイオン化されこれがプローブホールを通りぬけて検出器に到達する。   This 3DAP uses an ionization phenomenon of sample atoms under a high electric field called field evaporation. When a high voltage necessary for the field evaporation of sample atoms is applied to the sample, the atoms are ionized from the sample surface and pass through the probe hole to reach the detector.

この検出器は、位置敏感型検出器であり、個々のイオンの質量分析(原子種である元素の同定)とともに、個々のイオンの検出器に至るまでの飛行時間を測定することによって、その検出された位置(原子構造位置)を同時に決定できるようにしたものである。したがって、3DAPは、試料先端の原子の位置及び原子種を同時に測定できるため、試料先端の原子構造を、3次元的に再構成、観察できる特長を有する。また、電界蒸発は、試料の先端面から順次起こっていくため、試料先端からの原子の深さ方向分布を原子レベルの分解能で調べることができる。   This detector is a position-sensitive detector, and it is detected by measuring the time of flight to the individual ion detector along with mass analysis of individual ions (identification of elements that are atomic species). The determined position (atomic structure position) can be determined simultaneously. Therefore, 3DAP has the feature that the atomic structure at the tip of the sample can be reconstructed and observed three-dimensionally because the position and atomic species of the atom at the tip of the sample can be measured simultaneously. Further, since field evaporation occurs sequentially from the tip surface of the sample, the distribution of atoms in the depth direction from the sample tip can be examined with atomic level resolution.

この3DAPは高電界を利用するため、分析する試料は、金属等の導電性が高いことが必要で、しかも、試料の形状は、一般的には、先端径が100nmφ前後あるいはそれ以下の極細の針状にする必要がある。このため、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の板厚中央部などから試料を採取して、この試料を精密切削装置で切削および電解研磨して、分析用の極細の針状先端部を有する試料を作製する。測定方法としては、例えば、Imago Scientific Instruments 社製の「LEAP3000」を用いて、この先端を針状に成形したアルミニウム合金板試料に、1kVオーダーの高パルス電圧を印加し、試料先端から数百万個の原子を継続的にイオン化して行う。イオンは、位置敏感型検出器によって検出し、パルス電圧を印加されて、試料先端から個々のイオンが飛び出してから、検出器に到達するまでの飛行時間から、イオンの質量分析(原子種である元素の同定)を行う。   Since this 3DAP uses a high electric field, the sample to be analyzed must be highly conductive, such as metal, and the shape of the sample is generally very fine with a tip diameter of around 100 nmφ or less. Need to be needle-shaped. For this reason, a sample is taken from the central part of the thickness of an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn, and this sample is cut and electropolished with a precision cutting device to provide an ultra-fine needle tip for analysis. A sample is prepared. As a measuring method, for example, using “LEAP3000” manufactured by Imago Scientific Instruments, a high pulse voltage of 1 kV order is applied to an aluminum alloy plate sample whose tip is shaped like a needle, and several millions from the sample tip. This is done by ionizing atoms continuously. The ions are detected by a position sensitive detector, and a pulse voltage is applied. From the time of flight from when each ion jumps out of the sample tip until it reaches the detector, mass analysis of ions (atomic species) Element identification).

更に、電界蒸発が、試料の先端面から順次規則的に起こっていく性質を利用して、イオンの到達場所を示す、2次元マップに適宜深さ方向の座標を与え、解析ソフトウエア「IVAS」を用いて、3次元マッピング(3次元での原子構造:アトムマップの構築)を行う。これによって、試料先端の3次元アトムマップが得られる。   Furthermore, using the property that field evaporation occurs regularly from the tip surface of the sample, coordinates in the depth direction are given to a two-dimensional map indicating the arrival location of ions as appropriate, and analysis software “IVAS” Is used to perform three-dimensional mapping (three-dimensional atomic structure: construction of an atom map). Thereby, a three-dimensional atom map of the sample tip is obtained.

そして、この3次元アトムマップを、更に、析出物やクラスタに属する原子を定義する方法であるMaximum Separation Methodを用いて、原子の集合体(クラスタ)の解析を行う。本手法は、指定した溶質原子間の最大間隔dmaxと、クラスタを構成する最低原子数Nminをパラメータとして与える方法である。この解析の際には、MgおよびZn原子の隣り合う最大間隔dmaxが0.50nmで、かつMgおよびZn原子の合計最低原子数Nminを20個としてクラスタを定義して行う。この結果からクラスタの分散状態を評価し、クラスタの数密度(測定試料数が3個以上での規定平均密度)を定量化する。   The three-dimensional atom map is further analyzed for an aggregate of atoms (cluster) using a maximum separation method which is a method of defining atoms belonging to precipitates and clusters. In this method, the maximum distance dmax between specified solute atoms and the minimum number of atoms Nmin constituting the cluster are given as parameters. In this analysis, the cluster is defined with the maximum interval dmax between adjacent Mg and Zn atoms being 0.50 nm and the total minimum number Nmin of Mg and Zn atoms being 20. From this result, the cluster dispersion state is evaluated, and the number density of the clusters (the specified average density when the number of measurement samples is 3 or more) is quantified.

(3DAPによる原子の検出効率)
但し、これら3DAPによる原子の検出効率は、現在のところ、イオン化した原子のうちの50%程度が限界であり、残りの原子は検出できない。この3DAPによる原子の検出効率が、将来的に向上するなど、大きく変動すると、本発明が規定する原子の集合体の平均個数密度(個/μm3 )の3DAPによる測定結果が変動してくる可能性がある。したがって、この原子の集合体の平均個数密度の測定に再現性を持たせるためには、3DAPによる原子の検出効率は約50%と略一定にすることが好ましい。
(Atom detection efficiency by 3DAP)
However, the detection efficiency of these atoms by 3DAP is currently limited to about 50% of the ionized atoms, and the remaining atoms cannot be detected. If the detection efficiency of atoms by 3DAP is greatly changed, such as an improvement in the future, the measurement result by 3DAP of the average number density (pieces / μm 3 ) of the aggregate of atoms defined by the present invention may change. There is sex. Therefore, in order to give reproducibility to the measurement of the average number density of the aggregate of atoms, it is preferable that the detection efficiency of atoms by 3DAP is substantially constant at about 50%.

(原子の集合体の定義)
本発明では、本請求項で規定する原子の集合体(クラスター)を、少なくともMg原子かZn原子かのいずれかを含むものとする。その上で、Mg原子かZn原子かのいずれかまたは両方を合計で20個以上含む原子の集合体であって、これら含まれるMg原子かZn原子のいずれの原子を基準としても、その基準となる原子と隣り合うMg原子またはZn原子のうちのいずれかの原子との互いの距離が0.50nm以下である原子の集合体の平均個数密度(個/μm3 )を、1×104 個/μm3 以上の平均密度で含むことと規定する。
(Definition of atomic assembly)
In the present invention, the aggregate (cluster) of the atoms defined in this claim includes at least either an Mg atom or a Zn atom. In addition, an aggregate of atoms including a total of 20 or more of either or both of Mg atoms and Zn atoms, and any of these atoms of Mg or Zn atoms as a reference, The average number density (pieces / μm 3 ) of an aggregate of atoms having a distance of 0.50 nm or less between the adjacent atom and any one of adjacent Mg or Zn atoms is 1 × 10 4 / Μm 3 and the average density is specified to be included.

この原子の集合体は、Mg原子とZn原子の二つの原子だけから構成されるとは限らない。Mg原子かZn原子あるいはMg原子とZn原子に加えて、他の元素、特に、Si原子やCu原子などを含むこともある。   This aggregate of atoms is not necessarily composed of only two atoms of Mg atom and Zn atom. In addition to Mg atoms, Zn atoms, or Mg atoms and Zn atoms, other elements, particularly Si atoms, Cu atoms, and the like may be included.

Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金の成分組成によっては、合金元素や不純物として含む、Si原子やCu原子、あるいは、Fe、Mn、Cr、Zr、V、Tiなどの原子が原子の集合体中に含まれ、これらその他の原子が3DAP分析によりカウントされる場合が必然的に生じるからである。しかし、その他の原子(合金元素や不純物由来)が原子の集合体に含まれるとしても、Mg原子とZn原子の総数に比べると少ないレベルである。それゆえ、このような、その他の原子を集合体中に含む場合でも、Mg原子とZn原子の規定距離と、規定合計個数の条件を満たすものは、本発明の原子の集合体として、Mg原子とZn原子のみからなる原子の集合体と同様に機能する。したがって、隣り合う距離内の原子の個数を満たす場合は、その他の原子を集合体中に含む場合でも、本発明の原子の集合体としてカウントし、隣り合う距離内の原子の個数条件を満たさない場合は、本発明の原子の集合体とはせず、カウントしない。   Depending on the component composition of the Al—Mg-based aluminum alloy containing Zn, the atoms such as Si atoms, Cu atoms, or atoms such as Fe, Mn, Cr, Zr, V, and Ti contained as alloy elements and impurities in the aggregate of atoms This is because the case where these other atoms are counted by 3DAP analysis inevitably occurs. However, even if other atoms (from alloy elements and impurities) are included in the aggregate of atoms, the level is smaller than the total number of Mg atoms and Zn atoms. Therefore, even when such other atoms are included in the aggregate, those satisfying the conditions of the prescribed distance between the Mg atom and the Zn atom and the prescribed total number are Mg atoms as the aggregate of atoms of the present invention. And functions in the same manner as an aggregate of atoms consisting only of Zn atoms. Therefore, when the number of atoms within the adjacent distance is satisfied, even when other atoms are included in the aggregate, it is counted as the aggregate of atoms of the present invention and does not satisfy the condition for the number of atoms within the adjacent distance. In the case, it is not counted as an aggregate of atoms according to the present invention.

この点で、本発明の原子の集合体において、互いに隣り合う原子とは、Mg原子とZn原子との異なる原子同士だけではなく、Mg原子同士、Zn原子同士でも良い。例えば、原子の集合体において、Mg原子かZn原子かのいずれかが検出されずに0個であっても(Mg原子かZn原子かのいずれかのみであっても)、Mg原子同士かZn原子同士かのいずれかが、隣り合う距離(0.50nm以下)と、個数(20個以上)とを満たせば、本発明で定義する原子の集合体とし、本発明で定義する原子の集合体として平均個数密度にカウントする。それゆえ、3DAP分析により測定する際に、仮に、隣り合う距離内の原子の個数が規定する個数を満たしていたとしても、この原子の集合体が、Mg原子かZn原子をいずれも含まないものであれば、本発明が規定する原子の集合体ではなく、カウントしない。すなわち、本発明で規定する原子の集合体とは、Mg原子とZn原子の両方か、あるいはMg原子かZn原子のいずれかの原子を必ず含む。   In this respect, the atoms adjacent to each other in the aggregate of atoms of the present invention may be not only atoms different from Mg atoms and Zn atoms, but also Mg atoms and Zn atoms. For example, in an aggregate of atoms, either Mg atom or Zn atom is not detected and is zero (even if only Mg atom or Zn atom), or between Mg atoms or Zn atoms If any of the atoms satisfies the adjacent distance (0.50 nm or less) and the number (20 or more), it is an aggregate of atoms defined by the present invention, and an aggregate of atoms defined by the present invention. As an average number density. Therefore, in the measurement by 3DAP analysis, even if the number of atoms within adjacent distances satisfies the prescribed number, this aggregate of atoms does not contain any Mg atom or Zn atom If so, it is not an aggregate of atoms defined by the present invention, and does not count. That is, the aggregate of atoms defined in the present invention necessarily includes both Mg atoms and Zn atoms, or atoms of either Mg atoms or Zn atoms.

ここで、原子の集合体における、原子の距離の規定は、段落0019で記載した通り、上記原子の集合体に含まれるMg原子やZn原子のいずれの原子も、その原子(基準となるMg原子やZn原子)と隣り合う他の原子(Mg原子、Zn原子)のうちの、いずれかひとつの原子との互いの距離が0.50nm以下であればよい。 Here, as described in paragraph 0019, the definition of the atomic distance in the atomic aggregate is that any atom of the Mg atom and Zn atom included in the atomic aggregate is the atom (reference Mg atom). and Zn atom) and the adjacent other atoms (Mg atom, of the Zn atom), not good if the distance of each other with any one of the atom is 0.50nm or less.

このような本発明の原子の集合体は、後述する、溶体化焼入れ処理に続く、ごく低温での長時間焼鈍において、Mg原子とZn原子が拡散して、生成するものと推考される。   Such an aggregate of atoms of the present invention is presumed to be formed by the diffusion of Mg atoms and Zn atoms in long-term annealing at a very low temperature following the solution quenching process described later.

(原子の集合体の平均密度)
本発明では、以上のように規定され、かつ3DAP分析により測定される、原子の集合体を、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板組織中に、1×104 個/μm3 以上の平均密度で存在させる。
(Average density of aggregate of atoms)
In the present invention, the aggregate of atoms defined as described above and measured by 3DAP analysis is an average of 1 × 10 4 pieces / μm 3 or more in an Al—Mg-based aluminum alloy sheet structure containing Zn. Be present at density.

これによって、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板のプレス成形性である、SSマークの発生を抑制させることができる。即ち、原子の集合体が多いほど、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の原子空孔(ベーカンシー)を、原子の集合体で閉塞(トラップ)させることができる。原子空孔の存在は、応力−歪曲線上のセレーションに起因するパラレルバンドの発生や伝播を促進させると推考される。このため、原子空孔が原子の集合体で閉塞されると、SSマークの発生や伝播が抑制される。また、これによって、降伏伸びの発生に起因するランダムマークの発生とともに、パラレルバンドの発生も同時に抑制できる。したがって、本発明によれば、SSマークの発生を総合的に抑制でき、プレス成形性を向上させることができる。   Thereby, generation | occurrence | production of SS mark which is the press formability of the Al-Mg type aluminum alloy plate containing Zn can be suppressed. That is, as the number of atomic aggregates increases, the atomic vacancies (vacancy) of the Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn can be blocked (trapped) by the atomic aggregates. The existence of atomic vacancies is considered to promote the generation and propagation of parallel bands due to serrations on the stress-strain curve. For this reason, when the atomic vacancies are blocked by the aggregate of atoms, the generation and propagation of the SS mark are suppressed. In addition, this can simultaneously suppress the generation of random marks due to the occurrence of yield elongation and the generation of parallel bands. Therefore, according to the present invention, generation of SS marks can be comprehensively suppressed, and press formability can be improved.

これに対して、この原子の集合体が1×104 個/μm3 未満の平均密度では、原子の集合体が少なすぎて、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の原子空孔(ベーカンシー)に、Mg原子とZn原子を拡散させて、閉塞(トラップ)させることができない。このため、原子空孔が多くはそのまま残り、この原子空孔による、SSマークの発生や伝播の促進作用を止めることができずに、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板のSSマークの発生を十分抑制させることができなくなる。なお、この原子の集合体の平均密度の上限値は、特に限定するものではないが、製造上の限界などからすれば、1×106 個/μm3程度が想定される。 On the other hand, when the average density of the atomic aggregate is less than 1 × 10 4 / μm 3 , the atomic aggregate is too small, and the atomic vacancies (vacancy) of the Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn. ) And Mg atoms and Zn atoms cannot be diffused and blocked. For this reason, many atomic vacancies remain as they are, and the generation of SS marks due to the atomic vacancies and the promotion of propagation of SS marks cannot be stopped, and the generation of SS marks in an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn occurs. Cannot be sufficiently suppressed. Note that the upper limit of the average density of the aggregate of atoms is not particularly limited, but about 1 × 10 6 / μm 3 is assumed from the viewpoint of manufacturing limitations.

ここで、本発明の原子の集合体の、Mg原子とZn原子との合計個数を20個以上としたのは、この合計個数が20個未満では、原子の集合体のサイズが小さすぎて、原子空孔の閉塞(トラップ)効果が小さくなるからである。一方で、Mg原子とZn原子との合計個数を100個以上の多数とすることは、本発明の製造方法では困難である。また、仮に、Mg原子とZn原子との合計個数が100個以上となった場合には、本発明で規定する原子の集合体(クラスター)とはならず、粗大な析出物となって、本発明で規定する原子の集合体自体や、その効果が無くなる可能性もある。したがって、Mg原子とZn原子との合計個数は、20個以上とし、好ましくは20個以上100個未満の範囲とする。   Here, the total number of Mg atoms and Zn atoms of the aggregate of atoms of the present invention is 20 or more. If the total number is less than 20, the size of the aggregate of atoms is too small. This is because the blocking effect (trap) of atomic vacancies is reduced. On the other hand, it is difficult for the manufacturing method of the present invention to set the total number of Mg atoms and Zn atoms to a large number of 100 or more. In addition, if the total number of Mg atoms and Zn atoms is 100 or more, the aggregates (clusters) of atoms defined in the present invention do not become a coarse precipitate, There is a possibility that the atomic aggregate itself defined by the invention and its effect may be lost. Therefore, the total number of Mg atoms and Zn atoms is 20 or more, preferably 20 or more and less than 100.

ランダムマークの発生防止:
本発明では、SSマークのうち、降伏伸びの発生によるランダムマークの発生も防止できる。したがって、このランダムマークの発生防止のために、従来の予歪み(予加工)を与える対策も不要となる。言い換えると、従来の予歪み(予加工)を与えずとも、歪量の比較的低い部位で発生するランダムマークと、歪量の比較的高い部位で発生するパラレルバンドとの、両方のストレッチャーストレインマーク(SSマーク)の発生を十分に抑制できる。
Prevention of random marks:
In the present invention, generation of random marks due to occurrence of yield elongation can be prevented among SS marks. Therefore, in order to prevent the occurrence of this random mark, a conventional measure for applying pre-strain (pre-processing) becomes unnecessary. In other words, both the stretcher strains of the random mark that occurs at a relatively low strain area and the parallel band that occurs at a relatively high strain area without applying the conventional pre-strain (pre-processing). The generation of marks (SS marks) can be sufficiently suppressed.

本発明は、自動車パネル用素材板として、特に外観が重要なアウタパネルでの表面性状の要求レベルが更に厳しくなった場合でも、降伏伸びに起因するランダムマークの発生とともに、応力−歪曲線上でのセレーションに関連するパラレルバンドの発生を、同時に抑制できる。この結果、自動車パネル用素材板の性能を大きく向上できる。   The present invention provides a serration on a stress-strain curve as a result of generation of random marks due to yield elongation even when the required level of surface properties of an outer panel whose appearance is particularly important as an automotive panel material plate becomes more severe. The generation of parallel bands related to can be simultaneously suppressed. As a result, the performance of the automobile panel material plate can be greatly improved.

(化学成分組成)
本発明アルミニウム合金熱延板の化学成分組成は、基本的に、Al−Mg系合金であるJIS 5000系に相当するアルミニウム合金とする。なお、各元素の含有量の%表示は全て質量%の意味である。
(Chemical composition)
The chemical component composition of the aluminum alloy hot-rolled sheet of the present invention is basically an aluminum alloy corresponding to JIS 5000, which is an Al—Mg alloy. In addition,% display of content of each element means the mass% altogether.

本発明は、特に、自動車パネル用素材板として、プレス成形性、強度、溶接性、耐食性などの諸特性を満足する必要がある。このため本発明熱延板は、5000系アルミニウム合金の中でも、質量%で、Mg:0.5〜7.0%、Zn:0.1〜4.0%を含み、残部がAlおよび不可避的不純物からなるAl−Mg系アルミニウム合金板とする。   Especially this invention needs to satisfy various characteristics, such as press moldability, intensity | strength, weldability, and corrosion resistance, as a raw material board for motor vehicle panels. For this reason, the hot-rolled sheet of the present invention includes, among the 5000 series aluminum alloys, in mass%, Mg: 0.5 to 7.0%, Zn: 0.1 to 4.0%, with the balance being Al and inevitable An Al—Mg aluminum alloy plate made of impurities is used.

また、このAl−Mg系アルミニウム合金板が、更に、質量%で、Fe:1.0%以下、Si:0.5%以下、Mn:1.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%以下、Ti:0.1%以下、Cu:1.0%以下、の内から選ばれる一種また二種以上を含有することを許容する。なお、元素含有量は全て質量%である。   Moreover, this Al-Mg-based aluminum alloy plate is further, in mass%, Fe: 1.0% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, It is allowed to contain one or more selected from Zr: 0.3% or less, V: 0.3% or less, Ti: 0.1% or less, and Cu: 1.0% or less. In addition, all element content is the mass%.

Mg:0.5〜7.0%
Mgは、加工硬化能を高め、自動車パネル用素材板としての必要な強度や耐久性を確保する。また、材料を均一に塑性変形させて破断割れ限界を向上させ、成形性を向上させる。また、超微細MgZnクラスタを形成して、プレス成形の際のSSマークの発生を抑制するものと推測される。Mgの含有量が0.5%未満では、Mg含有のこれら効果発揮が不十分となる。また、超微細MgZnクラスタも不足して、3DAP分析により測定された原子の集合体の平均個数密度が1.0×10-4/nm3以上にはならなくなる。
Mg: 0.5-7.0%
Mg enhances work hardening ability and ensures necessary strength and durability as a material plate for automobile panels. In addition, the material is uniformly plastically deformed to improve the fracture crack limit and improve the formability. Further, it is presumed that an ultrafine MgZn cluster is formed to suppress generation of SS marks during press molding. If the content of Mg is less than 0.5%, these effects of containing Mg will be insufficient. In addition, the ultrafine MgZn clusters are also insufficient, and the average number density of the aggregate of atoms measured by 3DAP analysis does not exceed 1.0 × 10 −4 / nm 3 .

一方、Mgの含有量が7.0%を越えると、板の製造が困難となり、しかもプレス成形時に、却って粒界破壊が発生しやすくなり、プレス成形性が著しく低下する。したがって、Mgの含有量は0.5〜7.0%、好ましくは1.5〜6.5%の範囲とする。   On the other hand, if the Mg content exceeds 7.0%, it becomes difficult to produce a plate, and intergranular fracture is more likely to occur during press molding, which significantly reduces press formability. Therefore, the Mg content is in the range of 0.5 to 7.0%, preferably 1.5 to 6.5%.

Zn:0.1〜4.0%
Znは、新規な超微細MgZnクラスタを形成して、プレス成形の際のSSマークの発生を抑制するものと推測される。Znが0.1%未満と少なすぎる場合は、プレス成形の際のSSマークの発生抑制効果発揮が不十分となる。また、新規な超微細MgZnクラスタの量も不足する。
Zn: 0.1-4.0%
Zn is presumed to form a new ultrafine MgZn cluster and suppress the generation of SS marks during press molding. When Zn is less than 0.1%, the effect of suppressing the generation of SS marks during press molding is insufficient. Also, the amount of new ultrafine MgZn clusters is insufficient.

一方、Znの含有量が4.0質量%を越えれば、耐食性が低下してしまうから、Znの含有量は4.0%以下で、0.1〜4.0%の範囲内が望ましい。更に好ましくは1.0〜3.5%の範囲内である。   On the other hand, if the Zn content exceeds 4.0% by mass, the corrosion resistance deteriorates. Therefore, the Zn content is 4.0% or less and is preferably in the range of 0.1 to 4.0%. More preferably, it is in the range of 1.0 to 3.5%.

因みに、Al−Mg系アルミニウム合金板において、通常、添加元素であるZnは、Cuとともに、析出強化によって強度を向上させる有効な元素と認識されている。また、特許文献1では、ZnがSSマークの抑制にも有効な元素と認識されている。しかし、本発明のように、後述する製造条件との組み合わせによって、超微細MgZnクラスタを形成して、プレス成形の際のSSマークの発生を抑制する点については公知では無い。   Incidentally, in an Al—Mg-based aluminum alloy plate, Zn as an additive element is generally recognized as an effective element for improving the strength by precipitation strengthening together with Cu. Moreover, in patent document 1, Zn is recognized as an element effective also in suppression of SS mark. However, as in the present invention, it is not publicly known that an ultrafine MgZn cluster is formed in combination with manufacturing conditions described later to suppress the generation of SS marks during press forming.

その他の元素:
本発明では、その他の元素として、更に、Fe、Si、Mn、Cr、Zr、V、Ti、Cuの内から選ばれる一種また二種以上を含有することを許容する。これらの元素は、溶解原料としてアルミニウム合金スクラップ量(アルミニウム地金に対する割合)が増すほど含有量が多くなる不純物元素である。即ち、Al合金板のリサイクルの観点から、溶解原料として、高純度アルミニウム地金だけではなく、5000系合金やその他のAl合金スクラップ材、低純度Al地金などを溶解原料として使用した場合には、これら元素の混入量(含有量)が必然的に多くなる。そして、これら元素を例えば検出限界以下などに低減すること自体がコストアップとなり、ある程度の含有の許容が必要となる。
Other elements:
In the present invention, it is allowed to contain one or more selected from Fe, Si, Mn, Cr, Zr, V, Ti and Cu as other elements. These elements are impurity elements whose content increases as the amount of aluminum alloy scrap (ratio to aluminum metal) increases as a melting raw material. In other words, from the viewpoint of recycling Al alloy plates, not only high-purity aluminum bullion but also 5000 series alloys, other Al alloy scrap materials, and low-purity Al bullion are used as melting raw materials. The amount (content) of these elements inevitably increases. Then, reducing these elements to, for example, below the detection limit itself increases the cost, and it is necessary to allow a certain amount of inclusion.

また、これら元素には、少量だけ含有された場合には、結晶粒の微細化効果もある。Al−Mg系アルミニウム合金板のプレス成形時の肌荒れは、板の平均結晶粒径が50μmを超えるなど、結晶粒径が大きい場合に発生しやすく、板の結晶粒径は小さいほど好ましい。また、これらの元素は、同じく少量の含有で、成形性限界を向上させる効果もある。   Further, when these elements are contained in a small amount, they also have an effect of refining crystal grains. Roughness during press forming of an Al—Mg-based aluminum alloy plate is likely to occur when the crystal grain size is large, such as when the average crystal grain size of the plate exceeds 50 μm, and the smaller the crystal grain size of the plate, the better. These elements are also contained in small amounts, and have the effect of improving the formability limit.

ただ、一方で、これらの元素の含有量が多くなると、やはり、これら元素の弊害として、これらの元素に起因する粗大な晶出物や析出物が多くなり、破壊の起点になりやすく、却ってプレス成形性を低下させる。さらに、結晶粒径も微細になりすぎ、25μm未満になるとSSマークも出やすくなる。したがって、これらの元素を含有する場合には、各々、Fe:1.0%以下、Si:0.5%以下、Mn:1.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%以下、Ti:0.1%以下、Cu:1.0%以下の範囲とする。   However, on the other hand, if the content of these elements increases, the adverse effects of these elements also increase the number of coarse crystals and precipitates resulting from these elements, which tend to be the starting point of destruction. Reduces moldability. Furthermore, the crystal grain size becomes too fine, and if it is less than 25 μm, an SS mark is likely to appear. Therefore, when these elements are contained, Fe: 1.0% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.00%, respectively. The range is 3% or less, V: 0.3% or less, Ti: 0.1% or less, and Cu: 1.0% or less.

(製造方法)
本発明の板の製造方法について、以下に具体的に説明する。
(Production method)
The manufacturing method of the board of this invention is demonstrated concretely below.

本発明では、溶体化処理前までの圧延工程までは、5182、5082、5083、5056などのMgを4.5%程度含む、成形用Al−Mg系合金の通常の製造工程による製造方法で製造可能である。即ち、鋳造(DC鋳造法や連続鋳造法)、均質化熱処理、熱間圧延の通常の各製造工程を経て製造され、板厚が1.5〜5.0mmであるアルミニウム合金熱延板とされる。この段階で製品板としても良く、また冷間圧延前もしくは冷間圧延の中途において1回または2回以上の中間焼鈍を選択的に行ないつつ、更に冷延して、板厚が1.5mm以下の冷延板の製品板としても良い。   In the present invention, until the rolling process before the solution treatment, it is manufactured by a manufacturing method according to a normal manufacturing process of an Al-Mg alloy for forming containing about 4.5% of Mg such as 5182, 5082, 5083, and 5056. Is possible. That is, an aluminum alloy hot-rolled sheet having a thickness of 1.5 to 5.0 mm is manufactured through normal manufacturing processes such as casting (DC casting or continuous casting), homogenization heat treatment, and hot rolling. The At this stage, a product plate may be used. Further, it is further cold-rolled while selectively performing one or more intermediate annealings before or during cold rolling, and the plate thickness is 1.5 mm or less. It is good also as the product board of the cold-rolled sheet.

溶体化処理(最終焼鈍):
本発明の組織を有する板とするためには、以上のようにして得られた所要の板厚のこれら熱延板あるいは冷延板に対して、最終焼鈍として、急速加熱や急速冷却を伴う溶体化・焼入れ処理を行う。このような溶体化・焼入れ処理を行った材料、いわゆるT4処理材は、比較的緩やかな加熱や冷却を伴うバッチ焼鈍材と比較して、強度と成形性とのバランスに優れる。また、溶体化処理に続く焼入れ処理時には原子空孔が導入される。
Solution treatment (final annealing):
In order to obtain a plate having the structure of the present invention, these hot-rolled or cold-rolled plates having the required thickness obtained as described above are subjected to rapid heating and rapid cooling as final annealing. Convert to quenching. A material subjected to such solution treatment and quenching treatment, so-called T4 treatment material, is excellent in balance between strength and formability as compared with a batch annealed material with relatively gentle heating and cooling. In addition, atomic vacancies are introduced during the quenching process following the solution treatment.

ここで、溶体化処理温度の適正値は、具体的な合金組成によって異なるが、400℃以上570℃以下の範囲内とする必要がある。また、この溶体化処理温度での保持は180秒(3分)以内とする必要がある。溶体化処理温度が400℃未満では合金元素の固溶が不十分となって強度・延性等が低下する恐れがある。一方、溶体化処理温度が570℃を越えれば、結晶粒が過度に粗大化して成形性の低下や成形時の肌荒れの発生が問題となる。また溶体化処理温度での保持時間が180秒を越えれば、結晶粒の過度の粗大化による、成形性の低下や成形時の肌荒れ発生などの問題が生じる。   Here, although the appropriate value of solution treatment temperature changes with specific alloy compositions, it needs to be in the range of 400 degreeC or more and 570 degrees C or less. Further, it is necessary to keep the solution treatment temperature within 180 seconds (3 minutes). When the solution treatment temperature is less than 400 ° C., the alloy elements are not sufficiently dissolved, and the strength and ductility may be lowered. On the other hand, if the solution treatment temperature exceeds 570 ° C., the crystal grains become excessively coarse, which causes problems such as deterioration of moldability and generation of rough skin during molding. On the other hand, if the retention time at the solution treatment temperature exceeds 180 seconds, problems such as deterioration of moldability and generation of rough skin during molding due to excessive coarsening of crystal grains occur.

焼入れ処理:
この溶体化処理後の焼入れ処理時は、板の温度が溶体化温度から、続く低温焼鈍温度まで、10℃/秒以上の冷却速度で冷却する必要がある。冷却速度が10℃/秒未満では、冷却中に粗大な析出物が生成して、この後に低温焼鈍を加えて最終板としても、クラスタの生成量が不足してSSマークが発生する。このような急速加熱や急速冷却を伴う溶体化・焼入れ処理は、連続焼鈍ライン(CAL)等を用いて連続的に行っても良いし、あるいは加熱にソルトバス等を、冷却に水焼入れ、油焼入れ、強制空冷等を用いてバッチ式で行っても良い。ここで、CALを用いた溶体化処理・焼入れを実施した場合、室温〜溶体化処理温度までの一般的な加熱および冷却の速度はともに5〜100℃/秒程度である。
Quenching process:
At the time of quenching after the solution treatment, it is necessary to cool the plate from the solution temperature to the subsequent low-temperature annealing temperature at a cooling rate of 10 ° C./second or more. When the cooling rate is less than 10 ° C./second, coarse precipitates are generated during cooling, and after this, low temperature annealing is applied to form the final plate, resulting in insufficient cluster generation and SS marks. Such solution heating / quenching with rapid heating or rapid cooling may be performed continuously using a continuous annealing line (CAL) or the like, or a salt bath or the like for heating, water quenching for cooling, oil You may carry out by a batch type using quenching, forced air cooling, etc. Here, when solution treatment / quenching using CAL is performed, the general heating and cooling rates from room temperature to the solution treatment temperature are both about 5 to 100 ° C./second.

低温焼鈍:
この焼入れ処理(急冷)に続いて、室温まで板の温度を下げることなく、30℃以上50℃以下の範囲で24時間以上保持する低温焼鈍を、連続して行う。このためには、板の温度が30℃以上50℃以下の範囲となってところで、焼入れ処理(急冷)における冷却を停止し、この30℃以上50℃以下の温度範囲で、そのまま、板(コイル)を24時間以上保持する。
Low temperature annealing:
Subsequent to this quenching treatment (rapid cooling), low-temperature annealing is continuously performed in a range of 30 ° C. to 50 ° C. for 24 hours or more without lowering the plate temperature to room temperature. For this purpose, when the temperature of the plate is in the range of 30 ° C. or more and 50 ° C. or less, the cooling in the quenching process (rapid cooling) is stopped, and the plate (coil) is kept in this temperature range of 30 ° C. or more and 50 ° C. or less. ) For 24 hours or more.

このように、溶体化・焼入れ処理後に、板を室温まで冷却せずに、連続的に低温焼鈍を行うことが、本発明の板として、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により測定された原子の集合体の平均密度を1×104 個/μm3 以上とするために重要である。 Thus, after solution treatment and quenching treatment, it is possible to perform low-temperature annealing continuously without cooling the plate to room temperature, and as a plate of the present invention, a set of atoms measured by a three-dimensional atom probe field ion microscope It is important to make the average density of the body 1 × 10 4 pieces / μm 3 or more.

この低温焼鈍の30〜50℃という温度は、通常のより高温の時効析出温度に比して著しく低温である。これは、低い焼鈍温度の方が、溶体化焼入れ処理後の過飽和固溶度が大きくなるため、超微細なクラスタが安定的に形成されるためである。この低温焼鈍温度が50℃を超えて高すぎると、粗大なMgZn系析出物が低密度に分散するため、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により測定された原子の集合体の平均密度が1×104 個/μm3 以上とならない。また、結晶粒界などでMgやCuその他の合金添加元素を含む第二相粒子の粗大化が生じて延性、成形性あるいは耐食性の低下を招く。 The temperature of 30 to 50 ° C. in this low-temperature annealing is significantly lower than the normal higher aging precipitation temperature. This is because the supersaturated solid solubility after the solution hardening treatment is increased at a lower annealing temperature, so that ultrafine clusters are stably formed. If this low-temperature annealing temperature exceeds 50 ° C. and is too high, coarse MgZn-based precipitates are dispersed at a low density, so that the average density of the atomic aggregate measured by a three-dimensional atom probe field ion microscope is 1 × 10. Not more than 4 / μm 3 In addition, coarsening of the second phase particles containing Mg, Cu or other alloy additive elements occurs at the grain boundaries or the like, resulting in a decrease in ductility, formability or corrosion resistance.

また、この低温焼鈍温度が30℃未満であったり、例え適正な30℃〜50℃の温度範囲であっても、保持時間が24時間未満であると、原子の拡散が不十分となる。このため、いずれの場合も、超微細なクラスタの形成に多大な時間がかかりすぎ、低温焼鈍の効果が小さくなり、工業的な条件としては不十分である。   Moreover, even if this low-temperature annealing temperature is less than 30 ° C., or even in an appropriate temperature range of 30 ° C. to 50 ° C., if the holding time is less than 24 hours, atom diffusion becomes insufficient. For this reason, in any case, it takes too much time to form ultrafine clusters, and the effect of low-temperature annealing is reduced, which is insufficient as industrial conditions.

溶体化・焼入れ処理後に、板を室温まで冷却せずに、連続的にこの低温焼鈍を行うためには、板温が30〜50℃になったところで強制空冷やミスト等の強制冷却(急冷)を停止するか、浴温が30〜50℃の温水浴か油浴に浸漬して冷却(急冷)する。そして、その後、板やコイルをそのまま速やかに、炉内に移すかカバーして温度保持するか、板を再加熱後に炉内に移すかカバーして温度保持し、30〜50℃の範囲でこの低温焼鈍を施す。   In order to perform this low-temperature annealing continuously without cooling the plate to room temperature after solution treatment and quenching treatment, forced air cooling or forced cooling (rapid cooling) such as mist when the plate temperature reaches 30-50 ° C Or is immersed in a warm water bath or oil bath with a bath temperature of 30 to 50 ° C. to cool (rapidly cool). And after that, the plate or coil is immediately moved into the furnace or covered and kept at the temperature, or the plate is moved into the furnace after reheating or covered and kept at the temperature. Apply low temperature annealing.

なお、この溶体化処理・焼入れ処理後に、板の形状制御や残留応力除去のために、スキンパスを行ったり、テンションレベラー通板を行ってもよい。その後の付加焼鈍あるいは時効処理は、SSマーク発生抑制効果からして不要であり、本発明では行わない。   In addition, after this solution treatment / quenching treatment, a skin pass or a tension leveler passing plate may be performed in order to control the shape of the plate and remove residual stress. Subsequent additional annealing or aging treatment is unnecessary because of the effect of suppressing SS mark generation, and is not performed in the present invention.

このような溶体化処理・焼入れ処理と低温焼鈍との特殊な組み合わせによって、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の組織を本発明で規定する原子の集合体とすることができる。すなわち、原子の集合体が、少なくともMg原子かZn原子かのいずれかを含むとともに、これらの互いに隣り合う原子同士の距離が0.50nm以下であって、かつMg原子とZn原子との合計個数が20個以上で構成され、この原子の集合体を1×104 個/μm3 以上の平均密度で含むものとできる。そして、これによって、Znを含むAl−Mg系アルミニウム合金板の限界ひずみ量増大効果を高めて、応力−歪曲線上のセレーションを抑制し、これに起因するパラレルバンドを抑制して、ストレッチャーストレインマークの発生を抑制できる。また、SSマークのうち、降伏伸びの発生によるランダムマークの発生も防止できる。 By a special combination of such solution treatment / quenching treatment and low-temperature annealing, the structure of the Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn can be made into an atomic aggregate defined in the present invention. That is, the aggregate of atoms includes at least either Mg atom or Zn atom, the distance between these adjacent atoms is 0.50 nm or less, and the total number of Mg atoms and Zn atoms Are composed of 20 or more, and this aggregate of atoms can be included at an average density of 1 × 10 4 / μm 3 or more. And thereby, the effect of increasing the limit strain amount of the Al-Mg based aluminum alloy plate containing Zn is enhanced, the serration on the stress-strain curve is suppressed, the parallel band resulting from this is suppressed, and the stretcher strain mark Can be suppressed. In addition, among the SS marks, the generation of random marks due to the occurrence of yield elongation can be prevented.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.

次に、本発明の実施例を説明する。表1に示す発明例、比較例の各組成のAl−Mg系合金板を製造し、表2に示す条件で調質、製造した後、この調質後の板の組織、機械的な特性を各々測定、評価した。これらの結果も表2に示す。なお、表1における元素含有量の「−」表記は、その元素の含有量が検出限界以下であることを示す。但し、表1、2における発明例2は、Mgの含有量が本発明範囲を下限に外れる参考例である。 Next, examples of the present invention will be described. After manufacturing Al-Mg type alloy plates having the respective compositions of the invention examples and comparative examples shown in Table 1 and tempering and manufacturing under the conditions shown in Table 2, the structure and mechanical properties of the tempered plates are shown. Each was measured and evaluated. These results are also shown in Table 2. In addition, "-" description of element content in Table 1 shows that the content of the element is below a detection limit. However, Invention Example 2 in Tables 1 and 2 is a reference example in which the Mg content deviates from the lower limit of the scope of the present invention.

熱延板や冷延板の各製造方法(条件)は、各例とも同じ共通条件で行った。即ち、ブックモールド鋳造によって鋳造した50mm厚の鋳塊を、480℃で8時間の均質化熱処理を行い、その後400℃にて熱間圧延を開始した。板厚は、3.5mmの熱延板とした。この熱延板を、1.35mmの板厚まで冷間圧延を行った後に、硝石炉にて400℃、10秒の中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延して1.0mm厚の冷延板とした。   Each manufacturing method (condition) of a hot rolled sheet and a cold rolled sheet was performed under the same common conditions in each example. That is, a 50 mm thick ingot cast by book mold casting was subjected to a homogenization heat treatment at 480 ° C. for 8 hours, and then hot rolling was started at 400 ° C. The plate thickness was a 3.5 mm hot rolled plate. This hot-rolled sheet is cold-rolled to a thickness of 1.35 mm, then subjected to intermediate annealing at 400 ° C. for 10 seconds in a glass furnace, and further cold-rolled to obtain a cold-rolled sheet having a thickness of 1.0 mm It was.

これら冷延板を、表2に表1の合金番号とともに示す通り、各々異なる条件で溶体化処理および焼入れ処理、その後の連続する低温焼鈍処理を、各々条件を種々変えて行った。この低温焼鈍は、焼入れ処理を浴温が30〜50℃の油浴に浸漬して行い、板温が30〜50℃へ到達後に、板を室温まで冷却せずに、30〜50℃に保持した炉内に移して温度保持し、この低温焼鈍を施した。なお、溶体化処理および焼入れ処理後の、予歪みを与える冷間加工としてのスキンパスや、その後の室温時効処理、人工時効処理などは行っていない。   As shown in Table 2 together with the alloy numbers in Table 1, these cold-rolled plates were subjected to solution treatment and quenching treatment under different conditions, and subsequent continuous low-temperature annealing treatment under various conditions. This low-temperature annealing is performed by immersing the quenching process in an oil bath having a bath temperature of 30 to 50 ° C., and after the plate temperature reaches 30 to 50 ° C., the plate is kept at 30 to 50 ° C. without being cooled to room temperature. The temperature was kept in the furnace, and this low temperature annealing was performed. In addition, after the solution treatment and the quenching treatment, a skin pass as a cold working to give a pre-strain, a subsequent room temperature aging treatment, an artificial aging treatment and the like are not performed.

これら低温焼鈍処理後の板から試験片(1mm厚み)を切り出し、この試験片(調質後の板)の3DAP測定、組織、機械的な特性を各々測定、評価した。これらの結果を表2に各々示す。   A test piece (thickness 1 mm) was cut out from the plate after these low-temperature annealing treatments, and 3DAP measurement, structure and mechanical properties of this test piece (plate after tempering) were measured and evaluated. These results are shown in Table 2, respectively.

(3DAPによる組織測定)
3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡と分析解析ソフトとを用いた測定方法(段落0037以降に詳述した測定方法)により、本発明で規定した原子の集合体の平均密度を測定した。
(Tissue measurement by 3DAP)
The average density of the aggregate of atoms defined in the present invention was measured by a measurement method using a three-dimensional atom probe field ion microscope and analysis analysis software (measurement method described in detail after paragraph 0037).

(機械的特性)
板の機械的特性の調査として、上記各試験片の引張試験を行い、引張強さ(MPa)、伸び(%)を各々測定した。試験条件は、圧延方向に対して直角方向のJISZ2201の5号試験片(25mm×50mmGL×板厚)を採取し、引張試験を行った。引張試験は、JISZ2241(1980)(金属材料引張り試験方法)に基づき、室温20℃で試験を行った。この際、クロスヘッド速度は5mm/分として、試験片が破断するまで一定の速度で行った。
(Mechanical properties)
As an investigation of the mechanical properties of the plate, the above test pieces were subjected to a tensile test, and tensile strength (MPa) and elongation (%) were measured. As test conditions, a No. 5 test piece (25 mm × 50 mmGL × sheet thickness) of JISZ2201 in a direction perpendicular to the rolling direction was sampled and subjected to a tensile test. The tensile test was performed at room temperature of 20 ° C. based on JISZ2241 (1980) (metal material tensile test method). At this time, the crosshead speed was 5 mm / min, and the test was performed at a constant speed until the test piece broke.

(SSマーク発生評価)
同時に、板のプレス成形性としてのSSマーク発生評価のために、この引張試験時における、降伏伸び(%)と、応力−歪曲線上の鋸歯状のセレーションが発生する歪み量(臨界歪み量:%)を調べた。
(SS mark generation evaluation)
At the same time, for the SS mark generation evaluation as the press formability of the plate, the yield elongation (%) and the amount of strain in which serrated serration on the stress-strain curve is generated during this tensile test (critical strain amount:% ).

また、アウタパネルで問題となる張出成形性の評価として、張出成形試験を行った。   Further, as an evaluation of the stretch formability which is a problem in the outer panel, a stretch forming test was conducted.

張出成形試験は、直径101.6mmの球頭張出ポンチを用い、長さ180mm、幅110mmの試験片に潤滑剤としてR−303Pを塗布し、成形速度4mm/S、しわ押さえ荷重200kNで張出成形試験を行い、成形品の割れの発生状態を目視観察した。そして、割れの大きさに関わらず、割れが全く発生していないものを○、割れが少しでも発生しているものを×として評価した。   In the overhang forming test, a ball head overhang punch having a diameter of 101.6 mm was used, R-303P was applied as a lubricant to a test piece having a length of 180 mm and a width of 110 mm, a forming speed of 4 mm / S, and a wrinkle holding load of 200 kN. An overhang molding test was performed, and the occurrence of cracks in the molded product was visually observed. Then, regardless of the size of the crack, the case where no crack was generated was evaluated as ◯, and the case where crack was generated was evaluated as x.

表1、2の通り、各発明例は、本発明の組成規定を満足し、また好ましい製造条件で製造されている。この結果、表3の通り、各発明例は原子の集合体が規定範囲内にある。すなわち、少なくともMg原子かZn原子かのいずれかを含むとともに、これらの互いに隣り合う原子同士の距離が0.50nm以下であって、かつMg原子とZn原子との合計個数が20個以上で構成されるものであり、この原子の集合体を1×104 個/μm3 以上の平均密度で含む。 As shown in Tables 1 and 2, each of the inventive examples satisfies the composition rule of the present invention and is manufactured under preferable manufacturing conditions. As a result, as shown in Table 3, each invention example has an assembly of atoms within a specified range. That is, at least one of Mg atoms and Zn atoms is included, the distance between these adjacent atoms is 0.50 nm or less, and the total number of Mg atoms and Zn atoms is 20 or more. This aggregate of atoms is included at an average density of 1 × 10 4 / μm 3 or more.

これによって、表2の通り、各発明例は、アルミニウム合金板の応力−歪曲線上のセレーション発生の臨界歪みが8%以上であり、高いものは10.0%、あるいは15.0%以上である。そして、張出成形試験でも割れは発生していない。しかも、これらの優れたSSマーク特性あるいは張出成形性(表2ではプレス成形性と表示)を、JIS5052合金やJIS5182合金等の5000系アルミニウム合金板の有する引張強さや伸びなどの、優れた機械的な特性を低下させることなく達成できている。   Thus, as shown in Table 2, in each of the inventive examples, the critical strain of serration generation on the stress-strain curve of the aluminum alloy plate is 8% or more, and the high one is 10.0% or 15.0% or more. . Further, no cracks occurred in the overhang forming test. Moreover, these excellent SS mark characteristics or stretch formability (indicated as “press formability” in Table 2) are excellent machines such as tensile strength and elongation of 5000 series aluminum alloy plates such as JIS 5052 alloy and JIS 5182 alloy. This can be achieved without degrading general characteristics.

一方、比較例22〜28は、発明例1と同じ表1の合金番号1を用いながら、表2の通り、調質条件が好ましい範囲から各々外れている。   On the other hand, as for Comparative Examples 22-28, using the alloy number 1 of Table 1 which is the same as that of Invention Example 1, as shown in Table 2, the tempering conditions are out of the preferred ranges.

比較例22は焼入れ処理(急冷)の際に板を室温まで冷却せずに、その後低温焼鈍を施してはいるが、途中で板の温度が下がってしまい、その低温焼鈍温度が低すぎて、原子の拡散が不十分となっている。   In Comparative Example 22, the plate was not cooled to room temperature during quenching (rapid cooling), and then subjected to low-temperature annealing, but the temperature of the plate dropped midway, and the low-temperature annealing temperature was too low. Insufficient atom diffusion.

比較例23は焼入れ処理(急冷)の際に板を室温まで冷却せずに、その後低温焼鈍を施してはいるが、その低温焼鈍温度が高すぎる。   In Comparative Example 23, the plate was not cooled to room temperature during quenching (rapid cooling), and then subjected to low-temperature annealing, but the low-temperature annealing temperature was too high.

比較例24は溶体化処理温度が低すぎる。   In Comparative Example 24, the solution treatment temperature is too low.

比較例25、26は低温焼鈍時間が短すぎる。   In Comparative Examples 25 and 26, the low-temperature annealing time is too short.

比較例27、28は焼入れ処理の冷却速度が小さすぎる。   In Comparative Examples 27 and 28, the cooling rate of the quenching process is too small.

一方、比較例29〜30は、調質条件が好ましい範囲であるが、表1の合金組成が発明範囲を外れている。比較例29はZn含有量が少なすぎる(表1の合金15)。比較例30はMg含有量が少なすぎる(表1の合金16)。比較例31はMgの含有量が多すぎる(表1の合金17)。   On the other hand, in Comparative Examples 29 to 30, the tempering conditions are in a preferable range, but the alloy composition in Table 1 is outside the scope of the invention. Comparative Example 29 has too little Zn content (Alloy 15 in Table 1). Comparative Example 30 has too little Mg content (Alloy 16 in Table 1). Comparative Example 31 has too much Mg content (Alloy 17 in Table 1).

この結果、表2の通り、各比較例は、比較例31を除いて、原子の集合体が規定範囲から外れ、アルミニウム合金板の応力−歪曲線上のセレーション発生の臨界歪みも8%未満と低い。このため、各比較例は、Mgの含有量が多すぎる比較例31を含めて、強度や伸びなどの機械的な特性か、SSマーク特性あるいは張出成形性が、発明例に比して著しく劣っている。   As a result, as shown in Table 2, in each comparative example, except for the comparative example 31, the aggregate of atoms deviates from the specified range, and the critical strain for occurrence of serration on the stress-strain curve of the aluminum alloy plate is as low as less than 8%. . For this reason, each comparative example, including the comparative example 31 in which the content of Mg is too high, is significantly mechanical, such as strength and elongation, SS mark characteristics or stretch formability, as compared to the inventive examples. Inferior.

以上の実施例から、本発明各要件あるいは好ましい条件のSSマーク特性に対する臨界的な意義が裏付けられる。   The above examples support the critical significance of each requirement or preferred condition of the present invention for the SS mark characteristics.

Figure 0005756300
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以上説明したように、本発明によればSSマークの発生が少なく、成形性に優れたZnを含むAl−Mg系アルミニウム合金板を提供できる。この結果、板をプレス成形して使用される、自動車などの多くの用途へのAl−Mg系アルミニウム合金板の適用を広げるものである。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an Al—Mg-based aluminum alloy plate containing Zn with less SS mark generation and excellent formability. As a result, the application of the Al—Mg-based aluminum alloy plate to many uses such as automobiles, which are used by pressing the plate, is expanded.

Claims (2)

質量%で、Mg:3.5〜7.0%、Zn:0.1〜4.0%を含み、更に、Fe:1.0%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%以下、Ti:0.1%以下、Cu:1.0%以下に各々規制し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるAl−Mg系アルミニウム合金板であって、3次元アトムプローブ電界イオン顕微鏡により測定された原子の集合体として、その原子の集合体が、Mg原子かZn原子かのいずれかまたは両方を合計で20個以上含むとともに、これら含まれるMg原子かZn原子のいずれの原子を基準としても、その基準となる原子と隣り合うMg原子またはZn原子のうちのいずれかの原子との互いの距離が0.50nm以下であり、これらの条件を満たす原子の集合体を1×104 個/μm3 以上の平均密度で含むことを特徴とする成形性に優れたアルミニウム合金板。 In mass percent, Mg: 3.5-7.0%, Zn: 0.1-4.0%, Fe: 1.0% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.%. 0% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.3% or less, V: 0.3% or less, Ti: 0.1% or less, Cu: 1.0% or less, and the remainder An Al—Mg-based aluminum alloy plate made of Al and unavoidable impurities, and the atomic aggregate measured by a three-dimensional atom probe field ion microscope is either an Mg atom or a Zn atom. Or a total of 20 or more of them, and any atom of Mg atoms or Zn atoms contained in the Mg atom or Zn atom as a reference, and any atom of Mg atom or Zn atom adjacent to the reference atom The distance between each other is 0.50 nm or less. The fill assembly for a nuclear to 1 × 10 4 cells / [mu] m superior aluminum alloy sheet in formability, characterized in that it comprises at least three average density. 前記アルミニウム合金板の成形性を示す指標として、前記アルミニウム合金板の応力−歪曲線上のセレーション発生の臨界歪みが8%以上である請求項1に記載の成形性に優れたアルミニウム合金板。   2. The aluminum alloy plate having excellent formability according to claim 1, wherein a critical strain of serration generation on the stress-strain curve of the aluminum alloy plate is 8% or more as an index indicating the formability of the aluminum alloy plate.
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