JP6118728B2 - ７ｘｘｘ系合金製の厚い製品および製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一般にアルミニウム合金製の製品、より特徴的にはそのような７ＸＸＸ系合金製の厚い製品、その製造方法および利用方法に関するものである。
射出によって得られるプラスチック材料の分野において、大きなサイズの製品を求める声が増加している。この大きなサイズの製品の製造を可能にする金型を製作するためには、厚いブロックを使用する必要があるが、厚いブロックとはすなわち、厚みが３５０ｍｍを超えるもの、好ましくは４５０ｍｍを、さらには５５０ｍｍを超えるものである。ブロックとは、基本的に平行六面体形状の、頑丈な製品を意味する。
アルミニウム製の厚いブロックはまた、機械工学の分野においても有用である。
金型の製造を目的とした、アルミニウム製の厚いブロックに対して求められている特性は、弾性限界や破断強度のような高い静的な機械的特性、並びに優れた切欠き強度であり、これらの特性は一般に相反するものである。このように、切欠き強度は、これらの製品にとって重要な使用特性であり、例えばＮＳＲによって特徴付けられることができるが、ＮＳＲとは、規格ＡＳＴＭ−Ｅ６０２にしたがって測定される、弾性限界と切欠きのある場合の機械的強度との間の比率である（「Ｓｈａｒｐ−Ｎｏｔｃｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｔｏ−Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒａｔｉｏ」）。厚い製品については、これらの特性は、四分の一の厚みおよび／または半分の厚みで特に得られなければならず、製品はしたがって焼入れ感受性が低くなくてはならない。弾性限界のような静的な機械的特性が、焼入れ速度が減少するときに減少する場合、その製品は焼入れ感受性があると言われる。焼入れ速度とは、焼入れ間の製品の、平均冷却速度である。
厚いブロックはまた、好ましくは、残留応力が少なくなくてはならない。というのも、残留応力は、金型の形状に悪影響を及ぼす、加工の際の変形の原因となるのである。残留応力は、例えば国際公開第２００４／０５３１８０号の中に記述されている方法によって測定することができる。少ない残留応力とは、典型的には４ｋＪ／ｍ3未満、一般的にはおよそ２ｋＪ／ｍ3のＷTbar値を意味する。
最後に、厚いブロックは、出来る限り時間のかからない、経済的な方法を用いて得られなければならない。
欧州特許第１５８７９６５号明細書（Ａｌｃａｎ）は、４．６−５．２％のＺｎ、２．６−３．０％のＭｇ、０．１−０．２％のＣｕ、０．０５−０．２％のＺｒ、０．０５％を超えないＭｎ、０．０５％を超えないＣｒ、０．１５％を超えないＦｅ、０．１５％を超えないＳｉ、０．１０％を超えないＴｉの組成（単位は重量％）の厚いブロックを製造するために有用な合金、およびこれらのブロックの製造方法について記述しており、該製造方法においては、ブロックとして、連続鋳造によって得られたインゴットが直接用いられている。
国際公開第２００８／００５８５２号（Ａｌｃａｎ）は、亜鉛６から８％、マグネシウム１から２％（単位は重量％）、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉおよび／またはＳｃのような分散質を形成する元素を含む、非常に厚い製品にとって有用な合金について記述している。
類似の組成の合金が同様に、他の応用に対して既知である。例えば以下が、Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎのもとに登録されている：
−７００３合金であって、その組成は以下の通りである：
Ｚｎ５．０％−６．５％、Ｍｇ０．５０−１．０％、Ｚｒ０．０５−０．２５％、Ｃｕ０−０．２０％、Ｆｅ０−０．３５％、Ｓｉ０−０．３０％、Ｍｎ０−０．３０％、Ｃｒ０−０．２０％、Ｔｉ０−０．２０％、残りはＡｌと不可避不純物であり、該不可避不純物は０．０５％未満、合計で０．１５％未満。
−７０２１合金であって、その組成は以下の通りである：
Ｚｎ５．０％−６．０％、Ｍｇ１．２−１．８％、Ｚｒ０．０８−０．１８％、Ｃｕ０−０．２５％、Ｆｅ０−０．４０％、Ｓｉ０−０．２５％、Ｍｎ０−０．１０％、Ｃｒ０−０．０５％、Ｔｉ０−０．１０％、残りはＡｌと不可避不純物であり、該不可避不純物は０．０５％未満、合計で０．１５％未満。
−７００３合金であって、その組成は以下の通りである：
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−７０２１合金であって、その組成は以下の通りである：
Ｚｎ５．０％−６．０％、Ｍｇ１．２−１．８％、Ｚｒ０．０８−０．１８％、Ｃｕ０−０．２５％、Ｆｅ０−０．４０％、Ｓｉ０−０．２５％、Ｍｎ０−０．１０％、Ｃｒ０−０．０５％、Ｔｉ０−０．１０％、残りはＡｌと不可避不純物であり、該不可避不純物は０．０５％未満、合計で０．１５％未満。
米国特許第３８５２１２２号明細書（Ａｒｄａｌ）は、バンパー、構造部品、また圧縮ガスの製造、貯蔵および運搬のために用いられる部品を製造するために長期間利用可能な製品を製作することを目的とした、Ｚｎ４．５−５．８％、Ｍｇ１．０−１．８％、Ｚｒ０．１０−０．３０％、Ｆｅ０−０．３０％、Ｓｉ０−０．１５％、Ｍｎ０−０．２５％の組成（単位は重量％）の合金について記述している。
仏国特許出願公開第２３４１６６１号明細書（ＶＭＲＢＡ）は、熱間加工によって鍛造、あるいはこねられることを目的とした、また車両、機械、および器具や工具類の保管場所を構成するために用いられることを目的とした、Ｚｎ４．０−６．２％、Ｍｇ０．８−３．０％、Ｃｕ０−１．５％、Ｚｒ０．０５−０．３０％、Ｆｅ０−０．２０％、Ｓｉ０−０．１５％、Ｍｎ０−０．２５％、Ｔｉ０−０．１０％の組成（単位は重量％）の合金について記述している。
特開平８−１４４０３１号公報（Ｆｕｒｕｋａｗａ）は、管の生産のために、Ｚｎ４．０−６．５％、Ｍｇ０．４−１．８％、Ｃｕ０．１−０．５％、Ｚｒ０．１−０．５％、また追加としてＭｎ０.０５−０．２０％および／またはＣｒ０．０５−０．２０％の組成（単位は重量％）の合金を記述している。
本発明が解決しようと努める問題は、残留応力の少ない、静的な機械的特性と切欠き強度との改善された特性バランスを有する厚いアルミニウムブロックを、時間のかからない、経済的な方法によって得ることである。
発明の目的
本発明の第一の目的は、以下を含む（単位は重量％）、厚いブロックを製造するためのアルミニウム合金である；
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：＜０．１５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。
本発明の第一の目的は、以下を含む（単位は重量％）、厚いブロックを製造するためのアルミニウム合金である；
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：＜０．１５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。
本発明の第二の目的は、以下の過程を含む方法であって：
ａ）本発明による合金製の厚いブロックの鋳造、
ｂ）選択的に、４５０℃から５５０℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の均質化、および／または３００℃から４００℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の応力除去、その後、１００℃未満の温度までの冷却、
ｃ）前記鋳造されたブロックの、５００℃から５６０℃の温度での１０分間から２０時間の溶体化処理、
ｄ）前記溶体化処理されたブロックの、１００℃未満の温度までの冷却、
ｅ）前記溶体化処理されまた冷却されたブロックの、１２０℃から１７０℃での加熱による４時間から４８時間の焼戻し、
該方法において、前記ブロックは、鋳造と焼戻しとの間に、熱間加工による大きな意味をもつ変形の過程を受けない。
ａ）本発明による合金製の厚いブロックの鋳造、
ｂ）選択的に、４５０℃から５５０℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の均質化、および／または３００℃から４００℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の応力除去、その後、１００℃未満の温度までの冷却、
ｃ）前記鋳造されたブロックの、５００℃から５６０℃の温度での１０分間から２０時間の溶体化処理、
ｄ）前記溶体化処理されたブロックの、１００℃未満の温度までの冷却、
ｅ）前記溶体化処理されまた冷却されたブロックの、１２０℃から１７０℃での加熱による４時間から４８時間の焼戻し、
該方法において、前記ブロックは、鋳造と焼戻しとの間に、熱間加工による大きな意味をもつ変形の過程を受けない。
本発明のさらに別の目的は、方向ＴＬにおいて四分の一の厚みのところで、弾性限界ＲP0.2と、規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって測定される、切欠きをつけた試験片の機械的強度と弾性限界ＲP0.2との間のＮＳＲと呼ばれる比率とが、以下のようであることを特徴とする、本発明による方法によって得ることができるアルミニウム製の厚いブロックである：
ＮＳＲ＞−０．０１７×ＲP0.2＋６．７および
ＲP0.2＞３２０ＭＰａ好ましくは３３０ＭＰａ
および／または
ＮＳＲ＞０．８好ましくは１．０。
ＮＳＲ＞−０．０１７×ＲP0.2＋６．７および
ＲP0.2＞３２０ＭＰａ好ましくは３３０ＭＰａ
および／または
ＮＳＲ＞０．８好ましくは１．０。
本発明のさらに別の目的は、プラスチック射出用の金型の製造のための、本発明による厚いブロックの使用である。
発明の説明
反する言及がない限り、合金の化学組成に関するすべての表示は、合金の総重量にもとづいた重量パーセントとして示される。合金の名称は、当業者に知られているＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎの規則にしたがって成されている。冶金の状態の定義は、欧州規格ＥＮ５１５で示されている。
反する言及がない限り、合金の化学組成に関するすべての表示は、合金の総重量にもとづいた重量パーセントとして示される。合金の名称は、当業者に知られているＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎの規則にしたがって成されている。冶金の状態の定義は、欧州規格ＥＮ５１５で示されている。
反する言及がない限り、静的な機械的特性、すなわち最終的な破断強度Ｒm、引張り弾性限界ＲP0.2、および破断伸びＡは、規格ＥＮ１０００２−１あるいはＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１にしたがった引張り試験で判定され、断片が採取される位置およびその方向は、規格ＥＮ ４８５−１によって定義される。切欠きをつけた試験片の機械的強度は、規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３にしたがって得られる。規格Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって、切欠きをつけた試験片の機械的強度と弾性限界ＲP0.2との間の、ＮＳＲと呼ばれる比率（「Ｓｈａｒｐ−Ｎｏｔｃｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｔｏ−Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒａｔｉｏ」）が算出されるが、この比率は、サンプルの切欠き強度の情報を与えるものである。
提起された問題は、以下を含む合金により解決される（単位は重量％）；
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：＜０．１５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：＜０．１５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。
亜鉛含有量５．３から５．９重量％、マグネシウム含有量０．８から１．８重量％、そして銅含有量０．２重量％未満の組み合わせは、機械的強度と切欠き強度との間の改善された妥協点に達することを可能にする。Ｚｎの好ましい含有量は、５．４から５．８重量％である。マグネシウムの好ましい含有量は、１．０から１．４重量％、さらには１．１から１．３重量％である。銅の好ましい含有量は、０．０５重量％未満、さらには０．０４重量％未満である。
ジルコニウムの含有量は、０．０５から０．１２重量％である。好ましくは、ジルコニウムの含有量は、特にアルミニウム製の厚いブロックの焼入れ感受性をさらに低下させるように、最大で０．１０重量％、さらには０．０８重量％である。
チタンの含有量は、０．１５重量％未満である。有利には０．０１から０．０５重量％の間に含まれ、好ましくは０．０２から０．０４重量％の間に含まれるチタンの量が、鋳造の際に結晶粒の大きさを細かくするために加えられる。
Ｃｒの含有量とＭｎの含有量は、０．１重量％未満である。好ましくは、Ｃｒの含有量は０．０５重量％未満、さらには０．０３重量％未満であり、かつ／または、Ｍｎの含有量は０．０５重量％未満、さらには０．０３重量％未満であり、これにより、特にアルミニウム製の厚いブロックの焼入れ感受性をさらに低下させることが可能となる。
ＳｉおよびＦｅは、特に切欠きをつけた試験片の機械的強度を改善するように、含有量を最小限に抑えたい不可避不純物である。Ｆｅの含有量は０．２０重量％未満、好ましくは０．１５重量％未満である。Ｓｉの含有量は０．１５重量％未満、好ましくは０．１０重量％未満である。
本発明による合金製の厚いブロックを製造するための適切な方法は、以下の過程を含む：
ａ）本発明による合金製の厚いブロックの鋳造、
ｂ）前記鋳造されたブロックの、５００℃から５６０℃の温度での１０分間から２０時間の溶体化処理、
ｃ）前記溶体化処理されたブロックの、１００℃未満の温度までの冷却、
ｄ）前記溶体化処理され、また冷却されたブロックの、１２０℃から１７０℃での加熱による４時間から４８時間の焼戻し。
ａ）本発明による合金製の厚いブロックの鋳造、
ｂ）前記鋳造されたブロックの、５００℃から５６０℃の温度での１０分間から２０時間の溶体化処理、
ｃ）前記溶体化処理されたブロックの、１００℃未満の温度までの冷却、
ｄ）前記溶体化処理され、また冷却されたブロックの、１２０℃から１７０℃での加熱による４時間から４８時間の焼戻し。
厚いブロックの鋳造は、好ましくは、直接冷却を伴う半連続鋳造（「Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｈｉｌｌ ｃａｓｔｉｎｇ」）によって実現される。厚いブロックとは、３５０ｍｍを超える、好ましくは４５０ｍｍを超える、さらには５５０ｍｍを超える厚みをもつ。ブロックとは、基本的に平行六面体の形状であり、一般に、一番大きな寸法（長さ）、二番目に大きな寸法（幅）、そして一番小さな寸法（厚み）をもつ。
ブロックは、選択的に、その後、典型的には４５０℃と５５０℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の熱処理によって均質化されることができ、かつ／または、３００℃から４００℃の間に含まれる温度での、１０分間から３０時間の応力除去処理を受けることができ、その後、１００℃未満の温度まで冷却されることができる。
ブロックは、その後、溶体化処理、すなわち、ブロックの温度が５００℃から５６０℃に達するように、１０分間から５時間、さらには２０時間の間、熱処理される。この熱処理は、一定の温度、またはいくつかの段階で実現可能である。
溶体化処理後、ブロックは１００℃未満の温度まで、好ましくは室温まで冷却される。冷却は、静止空気、通気、噴霧、灌水あるいは浸水によって、行うことができる。有利には、冷却速度は少なくとも２００℃／時間である。
本発明の有利な第一の実施態様において、冷却速度は２００℃／時間未満である。この実施態様においては、残留応力は少ないが、機械的特性は、合金のいくらかの焼入れ感受性のために、その最大値には達しない。そのような冷却速度は、静止空気または換気装置を用いて得ることができる。
本発明の有利な第二の実施態様においては、冷却速度は、少なくとも８００℃／時間に等しい。そのような冷却速度は、灌水あるいは浸水によって得ることができる。冷却速度が速すぎると、ブロック中に過度の残留応力が生じるので、冷却用には少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも７０℃の温度の水が、好適に用いられる。この第二の実施態様において、このように焼入れされたブロックは、好ましくは、１％から５％、好ましくは２％から４％の間に含まれる永久ひずみ率を伴う冷間圧縮によって、応力除去が行われる。応力除去により、金属中の残留応力を減少させ、加工の際の変形を回避することが可能となる。
本発明の有利な第三の実施態様においては、冷却速度は、２００℃／時間から４００℃／時間の間に含まれる。すなわち、驚くべきことに、冷却速度が２００℃／時間から４００℃／時間の間に含まれるとき、満足すべき機械的特性と少ない残留エネルギーとを同時に得ることができ、圧縮による応力除去の過程の実施を回避することができる。そのような冷却速度は、噴霧によって得ることができる。
最後に、このように溶体化処理され、冷却されたブロックの焼戻しが行われる。焼戻しは、ブロックが１２０℃から１７０℃の温度、好ましくは１３０℃から１６０℃の間の温度に達するように、４時間から４８時間、好ましくは８時間から２４時間、行われる。有利には、静的な機械的特性（ＲmとＲP0.2）のピークに相当する状態Ｔ６またはＴ６５２に達するように焼戻しが行われる。
各作業の間に、ブロックの切断および／または表面加工の単純な作業を行うことが可能である。
それに対し、前記ブロックは、鋳造と焼戻しの間に、熱間加工による大きな意味をもつ変形の過程を受けない。「熱間加工」とは、典型的には、熱間圧延または熱間鍛造の作業を意味する。「大きな意味をもつ変形」とは、鋳造されたブロック−これは基本的に平行六面体（長さＬ、幅ＴＬ、厚みＴＣ）の形状の厚いブロックである−のいかなる寸法も、鋳造と焼戻しの間に、熱間加工による大きな意味をもつ変更、すなわち、典型的には少なくともおよそ１０％の変更を、受けないことを意味する。言葉を換えれば、鋳造されたブロックのいかなる寸法も、典型的には絶対値で１０％を超える相対的変化を、熱間加工によって受けないということであり、このことは、前記熱間加工が、各方向Ｌ、ＴＬ、ＴＣにおいて、Ｌｎ（１．１）＝０．０９５に近い値を超えるいかなる永久ひずみももたらさず、また前記熱間加工が、典型的には０．１３５未満である一般化された塑性変形
に相当することを意味する。
本発明による方法によって得られる厚いブロックは、とりわけ、相反する二つの特性（一方が大きくなると、もう一方は小さくなる）である、弾性限界と切欠き強度との間に、有利な特性バランスを呈している。より正確には、出願人は、本発明による組成をもつ合金、あるいは焼戻しまでの手順で請求されている過程（鋳造、選択的な均質化および応力除去、溶体化処理、そして鋳造と最終過程である焼戻しの間に大きな意味をもつ熱間加工のない焼き入れ）にしたがって得られる合金製の厚いブロックについて、その後実現される、所与の弾性限界ＲP0.2に達するための焼戻し処理がいかなるもの（単一または多数の段階）であっても、ＮＳＲ（「Ｓｈａｒｐ−Ｎｏｔｃｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｔｏ−Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒａｔｉｏ」）、およびこのようにして得られるブロックの切欠き強度を特徴づけるために用いられるパラメータは、目標のＲP0.2を得るために実行される焼戻し処理に左右されない値に達することを確認した。したがって、そのような厚いブロックについて、例えば四分の一の厚みで測定されるＲP0.2とＮＳＲの間に関係を確立することができ、またこの関係はほぼ線形となる。
このように、出願人は、第一の実施態様による方法が用いられるとき、ＮＳＲ（規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって測定される比率）によって方向ＴＬにおいて四分の一の厚みで評価されるような切欠き強度が、以下を超えることを確立することができた：
−０．０１７×ＲP0.2＋６．４。
−０．０１７×ＲP0.2＋６．４。
典型的には、ＮＳＲは少なくとも０．７、好ましくは０．８であり、また弾性限界は少なくとも３２０ＭＰａ、好ましくは３３０Ｍｐａである。
第二の実施態様による方法が用いられるとき、ＮＳＲ（規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって測定される）によって方向ＴＬにおいて四分の一の厚みで評価されるような切欠き強度は、以下を超える：
−０．０１７×ＲP0.2＋６．７。
−０．０１７×ＲP0.2＋６．７。
典型的には、ＮＳＲは、少なくとも０．８、好ましくは１．０であり、また弾性限界は少なくとも３２０ＭＰａ、好ましくは３３０Ｍｐａである。
高度な機械的強度と高度な切欠き強度を同時に得られる、驚くべき結果である。
本発明による厚いブロックは、プラスチック射出用の金型の製造のために、有利に用いられる。
本発明の実施例は、ＡとＢで示される。実施例ＣとＤは、比較として示される。この実施例においてテストされるさまざまな合金の化学組成は、表１において提示される。
合金Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、厚さ６２５ｍｍのブロックの形状に鋳造された。
合金Ａ製と合金Ｃ製のブロックは、次の方法で加工された：ブロックが、まず初めに４８０℃で１０時間均質化された。ブロックは次に５４０℃で４時間溶体化処理され、そしておよそ４０℃／時間で空冷された（２時間で５４０℃から４１０℃に、ついで９時間で４１０℃から９０℃になった）。ブロックはその後、まず１０５℃でおよそ１２時間、次いで１６０℃でおよそ１６時間、焼戻し処理を受けた。
合金Ｂ製と合金Ｄ製のブロックは、次の方法で加工された：ブロックが、まず初めに３５０℃で２時間の応力除去を受けた。５４０℃で４時間溶体化処理された後（ブロックＢ）、または４７５℃で１０時間溶体化処理された後（ブロックＤ）、ブロックは８０℃の水を用いた浸水によって冷却された。ブロックはその後、３％の圧縮による応力除去を受けた。合金Ｂ製のブロックは、その後、１３０℃の焼戻しを２４時間（ブロックＢ１）、または１５０℃の焼戻しを１６時間（ブロックＢ２）受けた。一方、合金Ｄ製のブロックは、まず９０℃で８時間から１２時間、ついで１６０℃で１４時間から１６時間焼戻し処理を受けた。
方向ＴＬにおいて四分の一の厚みで測定された、得られた機械的特性は、表２において示される。
図１は、弾性限界ＲP0.2と、略語「ＮＳＲ」で知られまた材料の切欠き感受性を特徴づけるために一般に用いられる、「Ｓｈａｒｐ−Ｎｏｔｃｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｔｏ−Ｙｉｅｌｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒａｔｉｏ」と呼ばれる比率、との間で得られた妥協点を示している。英語でのその完全な名称によって示されているように、このパラメータは、切欠きをつけた試験片で測定された機械的強度と、切欠きのつけられていない試験片で測定された弾性限界との間の比率である。このパラメータの使用の正当性、およびこのパラメータの測定を可能にする実験用プロトコルは、規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３中の、特にパラグラフ９．２に記述されている。
同様の加工条件において、本発明による合金Ａは、合金Ｃと比較して、弾性限界とＮＳＲ比率、つまり切欠き強度を、同時に改善することを可能にする。得られるＮＳＲ比率は以下を超えるものである：
−０．０１７×ＲP0.2＋６．４。
−０．０１７×ＲP0.2＋６．４。
本発明による合金の好ましい加工方法により、さらにＮＳＲ比率を改善することが可能となる。このように、本発明による合金Ｂ製のブロックは、以下を超えるＮＳＲ比率に達する：
−０．０１７×ＲP0.2＋６．７。
−０．０１７×ＲP0.2＋６．７。
この比率は、類似の加工条件における合金Ｄによって達せられることはない。
Claims (8)
- 以下（単位は重量％）を含む、３５０ｍｍを超える厚みを有する厚いブロックの製造のためのアルミニウム合金；
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：０．０１−０．０５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不可避的不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。 - 以下（単位は重量％）を含む、請求項１に記載の合金；
Ｚｎ：５．４−５．８％および／または
Ｍｇ：１．０−１．４％および／または
Ｃｕ：＜０．０５％。 - Ｚｒの最大含有量が、０．１０重量％である、請求項１または２に記載の合金。
- 以下のような、請求項１から３のいずれか一つに記載の合金；
Ｍｎ：＜０．０５％および／または
Ｃｒ：＜０．０５％および／または
Ｓｉ：＜０．１０％および／または
Ｆｅ：＜０．１５％。 - 以下の過程を含む、アルミニウム製の厚いブロックの製造方法であって：
ａ）請求項１から４のいずれか一つに記載の合金製の厚いブロックの鋳造、
ｂ）４５０℃から５５０℃の間に含まれる温度での１０分間から３０時間の均質化、および／または３００℃から４００℃の間に含まれる温度での１０分から３０時間の応力除去、
ｂ’）１００℃未満の温度までの冷却、
ｃ）前記鋳造されたブロックの、５００℃から５６０℃の温度での１０分間から２０時間の溶体化処理、
ｄ）前記溶体化処理されたブロックの、１００℃未満の温度までの冷却、
ｅ）前記溶体化処理され冷却されたブロックの、１２０℃から１７０℃での加熱による４時間から４８時間の焼戻し、
前記ブロックが、鋳造と焼戻しの間に、熱間加工による１０％以上の長さ、幅、厚みの寸法の一つの変形の過程を受けない、
幅の方向ＴＬにおいて四分の一の厚みのところで、ＭＰａで示される弾性限界Ｒ P0.2 と、規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって測定される弾性限界Ｒ P0.2 と切欠きをつけた試験片の機械的強度との間のＮＳＲと呼ばれる比率とが、以下のようであることを特徴とする：
ＮＳＲ＞−０．０１７×Ｒ P0.2 ＋６．７および
Ｒ P0.2 ＞３２０ＭＰａ、
アルミニウム製の厚いブロックの製造方法。
- 幅の方向ＴＬにおいて四分の一の厚みのところで、ＭＰａで示される弾性限界ＲP0.2と、規格ＡＳＴＭ Ｅ６０２−０３、パラグラフ９．２にしたがって測定される弾性限界ＲP0.2と切欠きをつけた試験片の機械的強度との間のＮＳＲと呼ばれる比率とが、以下のようであることを特徴とし：
ＮＳＲ＞−０．０１７×ＲP0.2＋６．７および
ＲP0.2＞３２０ＭＰａ、
以下（単位は重量％）を含むアルミニウム合金製の、３５０ｍｍを超える厚みを有するアルミニウム製の厚いブロック：
Ｚｎ：５．３−５．９％、
Ｍｇ：０．８−１．８％、
Ｃｕ：＜０．２％、
Ｚｒ：０．０５−０．１２％、
Ｔｉ：０．０１−０．０５％、
Ｍｎ：＜０．１％、
Ｃｒ：＜０．１％、
Ｓｉ：＜０．１５％、
Ｆｅ：＜０．２０％、
不可避的不純物の個別含有量がそれぞれ０．０５％未満、合計で０．１５％未満、残りはアルミニウム。 - ＮＳＲが、＞０．８であることを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム製の厚いブロック。
- プラスチック射出用の金型の製造のための、請求項６または７に記載の３５０ｍｍを超える厚みを有する厚いブロックの使用。
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