JP6420553B2 - Aluminum alloy, aluminum alloy wire, aluminum alloy wire manufacturing method, aluminum alloy member manufacturing method, and aluminum alloy member - Google Patents

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Description

本発明は、構造部材の素材に適したアルミニウム合金、ボルトなどのアルミニウム合金部材の素材に適したアルミニウム合金線材及びその製造方法、アルミニウム合金部材及びその製造方法に関するものである。特に、強度に優れるアルミニウム合金部材が得られて、加工性にも優れるアルミニウム合金線材に関する。   The present invention relates to an aluminum alloy suitable for a material of a structural member, an aluminum alloy wire suitable for a material of an aluminum alloy member such as a bolt, a manufacturing method thereof, an aluminum alloy member and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to an aluminum alloy wire having excellent strength and excellent workability.

アルミニウム合金は、鉄系材料に比較して軽量であることから、軽量であることが望まれる種々の構造部材の素材に利用されている。特に、6000系のアルミニウム合金は、2000系合金や7000系合金に次ぐ強度を有し、かつ2000系合金や7000系合金よりも耐食性に優れることから、自動車用部品やボルトなどに使用されている。   Since aluminum alloys are lighter than iron-based materials, they are used as materials for various structural members that are desired to be light. In particular, 6000 series aluminum alloys have strength next to 2000 series alloys and 7000 series alloys and are more excellent in corrosion resistance than 2000 series alloys and 7000 series alloys, and are therefore used in automotive parts and bolts. .

6000系合金のうち、高強度合金としては、A6056が挙げられる。A6056は、MgやSi,Cuの濃度を高めて高強度化した合金であり、T6材の引張強さは425MPa、0.2%耐力は375MPaに達する。特許文献1は、A6056のようにMg,Si,Cuを高濃度とすると共に、MgSiの含有量と、MnとCrとの合計含有量との比率を特定の範囲とすることで、高強度で、ボルトへの成形性(加工性)にも優れるアルミニウム合金線を開示している。 A6056 is mentioned as a high strength alloy among 6000 series alloys. A6056 is an alloy with high strength by increasing the concentration of Mg, Si, and Cu. The tensile strength of the T6 material reaches 425 MPa and the 0.2% proof stress reaches 375 MPa. Patent Document 1 has a high concentration of Mg, Si, and Cu as in A6056, and the ratio of the content of Mg 2 Si and the total content of Mn and Cr is within a specific range. An aluminum alloy wire that is strong and excellent in formability (workability) to a bolt is disclosed.

特開2013−104122号公報JP2013-104122A

東健司、「第一原理で夢みる錬金術の新世界(前編)」、Journal of Japan Institute of Light Metals、一般社団法人軽金属学会、2010年、第60巻、第8号、p.411−418Kenji Higashi, “The New World of Alchemy Dreaming with First Principles (Part 1)”, Journal of Japan Institute of Light Metals, Japan Institute of Light Metals, 2010, Vol. 60, No. 8, p. 411-418 東健司、「第一原理で夢みる錬金術の新世界(後編)」、Journal of Japan Institute of Light Metals、一般社団法人軽金属学会、2010年、第60巻、第9号、p.458−466Kenji Higashi, “The New World of Alchemy Dreaming with First Principles (Part 2)”, Journal of Japan Institute of Light Metals, Japan Institute of Light Metals, 2010, Vol. 60, No. 9, p. 458-466 加藤良知他、「Al−Mg−Si合金の組織と機械的性質に及ぼす添加元素の影響」、一般社団法人軽金属学会第120回春期大会講演概要(2011)、一般社団法人軽金属学会、2011年、p.227−228Yoshitomo Kato et al., “Effects of additive elements on the structure and mechanical properties of Al—Mg—Si alloys”, Abstracts of the 120th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals (2011), Japan Society of Light Metals, 2011, p. 227-228 Yoshikazu Kato, et al.,“Effect of Alloy Elements on Microstructures and Mechanical Properties in Al−Mg−Si Alloys”,ICAA13:13th International Conference on Aluminum Alloys,TMS(The Minerals, Metals & Materials Society),2012,p.1521−1526Yoshikazu Kato, et al. , “Effect of Alloy Elements on Microstructures and Mechanical Properties, Al-Mg-Si Alloys, ICAA 13: 13th International Conference on Aluminum Alloys, Ms. 1521-1526

A6056と同等程度、好ましくはそれ以上の強度を有しながら、圧延や伸線、ボルトの製造におけるヘッド加工や転造、クランクなどの製造における鍛造などの塑性加工における加工性にも優れるアルミニウム合金の開発が望まれている。   An aluminum alloy having excellent strength in plastic working such as rolling, wire drawing, head processing and rolling in bolt production, forging in production of cranks, etc. while having a strength equivalent to A6056, preferably higher. Development is desired.

A6056は、上述のように添加元素が高濃度であるために、鋳造や圧延が難しい上に、6000系合金の中では加工性にやや劣る。また、スプールバルブやクランクなどの部材では、0.2%耐力が許容応力を実質的に決定することから、引張強さだけでなく、0.2%耐力といった耐力にも優れることが望まれている。更に、A6056は、A6061、A6151などの他の6000系合金に比較して、耐食性がやや低く、耐食性にも優れるアルミニウム合金の開発が望まれる。   A6056 is difficult to cast and roll due to the high concentration of the additive element as described above, and is slightly inferior in workability among 6000 series alloys. In addition, in a member such as a spool valve or a crank, 0.2% proof stress substantially determines the allowable stress, so that it is desired that not only tensile strength but also 0.2% proof strength is excellent. Yes. Furthermore, A6056 is required to develop an aluminum alloy that is slightly lower in corrosion resistance and excellent in corrosion resistance than other 6000 series alloys such as A6061 and A6151.

特許文献1に記載されるアルミニウム合金線は、上述のように特定の組成を備えることで、A6056と同等以上の引張強さを有し、ボルトへの成形性に優れるものの、耐力の向上、加工性の更なる向上が望まれる。   Although the aluminum alloy wire described in Patent Document 1 has a specific composition as described above, it has a tensile strength equal to or higher than that of A6056 and is excellent in formability to bolts. Further improvement in sex is desired.

特に、ボルトの素材に利用されるアルミニウム合金線材では、それ自体の製造過程で圧延や伸線といった塑性加工を行う上に、ボルトへの製造過程でヘッド加工や転造といった塑性加工を行う。そのため、加工性により優れるアルミニウム合金線材の開発が望まれる。   In particular, in an aluminum alloy wire used as a bolt material, plastic processing such as rolling and wire drawing is performed in the manufacturing process itself, and plastic processing such as head processing and rolling is performed in the manufacturing process of the bolt. Therefore, development of an aluminum alloy wire that is superior in workability is desired.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、強度に優れる上に加工性にも優れるアルミニウム合金を提供することにある。本発明の他の目的は、強度に優れるアルミニウム合金部材が得られ、加工性にも優れるアルミニウム合金線材及びその製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、強度に優れるアルミニウム合金部材及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide an aluminum alloy that is excellent in strength and excellent in workability. Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy wire having excellent strength and excellent workability, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy member having excellent strength and a method for producing the same.

本発明のアルミニウム合金は、質量%で、Si:1.0%超1.5%以下、Mg:0.5%以上1.2%以下、Fe:0.3%以上0.8%以下、Cu:0%以上0.5%以下、Mn:0%以上0.5%以下、Cr:0%以上0.5%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、前記Feの含有量が前記Cuの含有量以上であり、前記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下である組成を備える。   The aluminum alloy of the present invention is, by mass, Si: more than 1.0% and 1.5% or less, Mg: 0.5% or more and 1.2% or less, Fe: 0.3% or more and 0.8% or less, Cu: 0% or more and 0.5% or less, Mn: 0% or more and 0.5% or less, Cr: 0% or more and 0.5% or less, the balance being Al and inevitable impurities, the content of Fe Is the Cu content or more, and the ratio of the excess Si content to the Fe content (excess Si amount) / (Fe amount) is 0.1 to 3.0.

本発明のアルミニウム合金線材は、前記本発明のアルミニウム合金からなる。   The aluminum alloy wire of the present invention is made of the aluminum alloy of the present invention.

本発明のアルミニウム合金線材の製造方法は、以下の鋳造工程と、圧延工程と、伸線工程とを備える。
(鋳造工程)質量%で、Si:1.0%超1.5%以下、Mg:0.5%以上1.2%以下、Fe:0.3%以上0.8%以下、Cu:0%以上0.5%以下、Mn:0%以上0.5%以下、Cr:0%以上0.5%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、前記Feの含有量が前記Cuの含有量以上であり、前記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下である組成を備えるアルミニウム合金を連続鋳造して、鋳造材を得る工程。
(圧延工程)前記鋳造材を圧延して圧延材とする工程。
(伸線工程)前記圧延材を伸線して所定の線径の伸線材とする工程。
The manufacturing method of the aluminum alloy wire of the present invention includes the following casting process, rolling process, and wire drawing process.
(Casting process) In mass%, Si: more than 1.0%, 1.5% or less, Mg: 0.5% or more, 1.2% or less, Fe: 0.3% or more, 0.8% or less, Cu: 0 %: 0.5% or less, Mn: 0% or more and 0.5% or less, Cr: 0% or more and 0.5% or less, the balance being Al and unavoidable impurities, and the content of Fe being the Cu An aluminum alloy having a composition in which (excess Si amount) / (Fe amount), which is a ratio of the excess Si content to the Fe content, is 0.1 or more and 3.0 or less. A process of casting to obtain a cast material.
(Rolling step) A step of rolling the cast material to obtain a rolled material.
(Wire drawing process) The process which draws the said rolling material and makes it a wire drawing material of a predetermined | prescribed wire diameter.

本発明のアルミニウム合金部材の製造方法は、前記本発明のアルミニウム合金線材の製造方法によって製造されたアルミニウム合金線材に塑性加工を含む加工を行って、アルミニウム合金部材を製造するまでの過程における対象物に、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を施す工程を備える。   The method for producing an aluminum alloy member of the present invention is an object in the process from the processing including plastic working to the aluminum alloy wire produced by the method for producing an aluminum alloy wire of the present invention until the production of the aluminum alloy member. And 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less.

本発明のアルミニウム合金部材は、前記本発明のアルミニウム合金からなり、引張強さが400MPa以上であり、0.2%耐力が375MPa以上であり、破断伸びが10%以上である。   The aluminum alloy member of the present invention is made of the aluminum alloy of the present invention, has a tensile strength of 400 MPa or more, a 0.2% proof stress of 375 MPa or more, and a breaking elongation of 10% or more.

本発明のアルミニウム合金は、強度に優れる上に、加工性にも優れる。本発明のアルミニウム合金線材は、強度に優れるアルミニウム合金部材が得られ、加工性にも優れる。本発明のアルミニウム合金線材の製造方法は、強度に優れるアルミニウム合金部材が得られ、加工性にも優れるアルミニウム合金線材を製造できる。本発明のアルミニウム合金部材の製造方法は、強度に優れるアルミニウム合金部材を製造できる。本発明のアルミニウム合金部材は、強度に優れる。   The aluminum alloy of the present invention is excellent in strength and workability. The aluminum alloy wire of the present invention provides an aluminum alloy member having excellent strength and excellent workability. The method for producing an aluminum alloy wire of the present invention can produce an aluminum alloy member excellent in strength and can produce an aluminum alloy wire excellent in workability. The method for producing an aluminum alloy member of the present invention can produce an aluminum alloy member having excellent strength. The aluminum alloy member of the present invention is excellent in strength.

試験例で作製した試料No.1−1のアルミニウム合金の断面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真である。Sample No. produced in Test Example It is the microscope picture which observed the cross section of 1-1 aluminum alloy with the scanning electron microscope.

[本発明の実施の形態の説明]
本発明者らは、A6056と同等程度、好ましくはそれ以上の強度を有しながら、加工性にも優れることを目指して、6000系のアルミニウム合金の組成を基本として鋭意検討を行った。その結果、強度の向上に効果的な元素であるCuを低減して又はCuを含まず、Feを比較的多くすると共に、Feの含有量と過剰に添加するSiの含有量とを特定の範囲とする、という特定の組成とすると、溶体化処理の条件を調整することで、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金が得られる、との知見を得た。また、上記特定の組成とすることで、その他の添加元素を比較的低減できる、即ち成分の濃化を抑制できるため、耐食性、加工性や生産性を向上できる、との知見を得た。本発明は、上記知見に基づくものである。以下、最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
The present inventors have intensively studied based on the composition of a 6000 series aluminum alloy with the aim of being excellent in workability while having a strength equivalent to, preferably higher than, A6056. As a result, Cu, which is an element effective for improving the strength, is reduced or does not contain Cu, and the Fe content is relatively increased, and the Fe content and the Si content added excessively are within a specific range. Assuming that the specific composition is, an aluminum alloy having excellent strength and proof stress can be obtained by adjusting the solution treatment conditions. Moreover, since it was set as the said specific composition, since other additive elements can be reduced comparatively, ie, the concentration of a component can be suppressed, the knowledge that corrosion resistance, workability, and productivity can be improved was acquired. The present invention is based on the above findings. Hereinafter, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described first.

(1) 実施形態に係るアルミニウム合金は、質量%で、Si:1.0%超1.5%以下、Mg:0.5%以上1.2%以下、Fe:0.3%以上0.8%以下、Cu:0%以上0.5%以下、Mn:0%以上0.5%以下、Cr:0%以上0.5%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、上記Feの含有量が上記Cuの含有量以上であり、上記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下である組成を備える。この組成を第一組成ということがある。   (1) The aluminum alloy according to the embodiment is, in mass%, Si: more than 1.0% and 1.5% or less, Mg: 0.5% or more and 1.2% or less, Fe: 0.3% or more and 0.00. 8% or less, Cu: 0% to 0.5%, Mn: 0% to 0.5%, Cr: 0% to 0.5%, the balance being Al and inevitable impurities, The Fe content is not less than the Cu content, and the ratio of the excess Si content to the Fe content (excess Si amount) / (Fe amount) is 0.1 to 3.0. With composition. This composition is sometimes referred to as the first composition.

過剰Si量は、アルミニウム合金中のSiの含有量(質量%)及びMgの含有量(質量%)を用いて、以下の〈式1〉で求める。
〈式1〉
過剰Si量=Siの含有量−{(Mgの含有量)/(24.3×2)}×28.1
The excess Si amount is determined by the following <Formula 1> using the Si content (mass%) and the Mg content (mass%) in the aluminum alloy.
<Formula 1>
Excess Si amount = Si content − {(Mg content) / (24.3 × 2)} × 28.1

Feの含有量がCuの含有量と同等、好ましくはFeをCuよりも多く含むと共に、(過剰Si量)/(Fe量)が特定の範囲を満たす実施形態のアルミニウム合金は、強度に優れる。好ましくは実施形態のアルミニウム合金は、耐力や伸びにも優れる。この理由は、以下のように考えられる。Siを過剰に含むアルミニウム合金に対して、後述するように溶体化処理を比較的高い温度で行うと、結晶粒界付近に濃化したSiの固溶析出状態をコントロールして粒界の脆化を抑制できる。特にCuを特定の範囲で含有する場合には、粒界のSiとCuとがAlの格子と整合した状態の化合物として析出し、粒界の脆化をより抑制できる。しかし、上述の高い温度では、結晶粒界へのSiの偏析も進み易く、溶体化処理の温度が高過ぎると、Siの偏析量が、Siの偏析に起因する悪影響を抑制可能な量(許容量)を超えてしまう。また、溶体化時間が長過ぎたり、溶体化時の昇温速度が低過ぎたりした場合も、Siの偏析量が許容量を超え得る。その結果、強度の低下、加工性の低下、更には耐力の低下などが生じ得る。一方、Feを比較的多く含有する場合には結晶粒を微細化できる。結晶粒の微細化によって粒界が多くなれば、粒界あたりのSiの偏析量を低減できる。換言すれば、Feを特定の範囲で含有することで比較的高い温度で溶体化処理を行った場合でも、Siの偏析に起因する悪影響を低減できる。その結果、MgSiなどの析出物の析出硬化による強度向上効果に加えて、粒界脆化の抑制効果をも得られるため、強度に優れ、更には耐力や伸びにも優れると考えられる。ここで、Feは固溶強化能が極めて高い。しかし、Feは一般に固溶させることが難しい。そこで、本発明者らが検討した結果、連続鋳造を行うなどして、凝固速度を十分に速くすると、多量のFeをマトリクスに固溶させられる、との知見を得た。この知見に基づき、後述するように凝固速度とFeの添加量とを制御して、Feをマトリクスに比較的多量に固溶させ、強度を高める。このように強度、好ましくは耐力や伸びにも優れる実施形態のアルミニウム合金は、種々の構造部材やその素材に好適に利用できる。 The aluminum alloy of the embodiment in which the Fe content is equal to the Cu content, preferably contains more Fe than Cu, and (excess Si content) / (Fe content) satisfies a specific range, is excellent in strength. Preferably, the aluminum alloy of the embodiment is excellent in yield strength and elongation. The reason is considered as follows. When an aluminum alloy containing excessive Si is subjected to a solution treatment at a relatively high temperature as described later, the solid solution precipitation state of Si concentrated near the crystal grain boundary is controlled and the grain boundary becomes brittle. Can be suppressed. In particular, when Cu is contained in a specific range, Si and Cu at the grain boundary are precipitated as a compound in alignment with the lattice of Al, and embrittlement of the grain boundary can be further suppressed. However, at the above-mentioned high temperature, the segregation of Si easily proceeds to the grain boundaries, and when the solution treatment temperature is too high, the amount of Si segregation can suppress the adverse effect caused by the segregation of Si (allowable). Capacity). Further, when the solution treatment time is too long or the temperature increase rate during solution treatment is too low, the amount of segregation of Si can exceed the allowable amount. As a result, a decrease in strength, a decrease in workability, and a decrease in yield strength can occur. On the other hand, when a relatively large amount of Fe is contained, crystal grains can be refined. If the number of grain boundaries increases due to the refinement of crystal grains, the amount of Si segregated per grain boundary can be reduced. In other words, even when solution treatment is performed at a relatively high temperature by containing Fe in a specific range, adverse effects due to segregation of Si can be reduced. As a result, in addition to the effect of improving the strength by precipitation hardening of precipitates such as Mg 2 Si, an effect of suppressing grain boundary embrittlement can be obtained, so it is considered that the strength is excellent, and further, the proof stress and elongation are also excellent. Here, Fe has a very high solid solution strengthening ability. However, Fe is generally difficult to dissolve. Thus, as a result of studies by the present inventors, it has been found that a large amount of Fe can be dissolved in a matrix if the solidification rate is sufficiently increased by performing continuous casting or the like. Based on this knowledge, as will be described later, the solidification rate and the amount of Fe added are controlled, so that a relatively large amount of Fe is dissolved in the matrix to increase the strength. Thus, the aluminum alloy of the embodiment excellent in strength, preferably yield strength and elongation, can be suitably used for various structural members and materials thereof.

かつ、実施形態のアルミニウム合金は、従来のA6056や特許文献1に記載されるアルミニウム合金よりもCuを少量としたり又はCuを含有していなかったり、その他の元素(例えば、Mnなど)を少量としたり、ZnやZrを必須としなくても、上述のように強度、更には耐力にも優れる。このように添加元素の濃度が比較的低い実施形態のアルミニウム合金は、加工性にも優れ、圧延や伸線、ヘッド加工や転造、鍛造などの種々の塑性加工について、加工時に割れなどが生じ難い。従って、実施形態のアルミニウム合金を素材とすることで、種々の塑性加工材を良好に製造でき、塑性加工材の量産に寄与すると期待される。   In addition, the aluminum alloy of the embodiment has a smaller amount of Cu or no Cu than the conventional aluminum alloy described in A6056 and Patent Document 1, or a smaller amount of other elements (for example, Mn). Even if Zn or Zr is not essential, the strength and the proof stress are excellent as described above. As described above, the aluminum alloy of the embodiment having a relatively low concentration of the additive element is excellent in workability, and cracks and the like occur during processing in various plastic processing such as rolling, wire drawing, head processing, rolling, and forging. hard. Therefore, by using the aluminum alloy of the embodiment as a raw material, it is expected that various plastic processed materials can be manufactured satisfactorily and contribute to mass production of the plastic processed materials.

(2) 実施形態に係るアルミニウム合金の一例として、上記組成における各元素の含有量が、質量%で、Si:1.0%超1.3%以下、Mg:0.7%以上1.0%以下、Fe:0.3%以上0.6%以下、Cu:0.1%以上0.4%以下、Mn:0%以上0.3%以下、Cr:0%以上0.3%以下であり、上記(過剰Si量)/(Fe量)が0.3以上1.7以下である形態が挙げられる。この組成を第二組成ということがある。   (2) As an example of the aluminum alloy according to the embodiment, the content of each element in the composition is mass%, Si: more than 1.0%, 1.3% or less, Mg: 0.7% or more, 1.0 %: Fe: 0.3% to 0.6%, Cu: 0.1% to 0.4%, Mn: 0% to 0.3%, Cr: 0% to 0.3% And the above (excess Si amount) / (Fe amount) is 0.3 or more and 1.7 or less. This composition is sometimes referred to as a second composition.

上述の第一組成に対して、上記の各元素の含有量をより限定した第二組成の上記形態は、強度及び加工性により優れる。更には、上記形態は耐力もより優れる。   The above-mentioned form of the second composition in which the content of each element is more limited than the above-described first composition is more excellent in strength and workability. Furthermore, the above-mentioned form is more excellent in yield strength.

(3) 実施形態に係るアルミニウム合金の一例として、上記組成が、更に、質量%で、Ti:0.001%以上0.1%以下、及びZr:0.05%以上0.2%以下から選択される少なくとも1種の元素を含む形態が挙げられる。この組成を第三組成ということがある。   (3) As an example of the aluminum alloy according to the embodiment, the composition further includes, in mass%, Ti: 0.001% to 0.1% and Zr: 0.05% to 0.2%. Examples include a form containing at least one selected element. This composition is sometimes referred to as a third composition.

上述の第一組成の元素に加えて、Ti及びZrの少なくとも一方を含む第三組成の形態は、微細な結晶組織になり易いことから、微細な結晶組織に伴う強度の向上や加工性の向上を期待できる。   The form of the third composition containing at least one of Ti and Zr in addition to the elements of the first composition described above is likely to have a fine crystal structure. Therefore, the strength and workability are improved with the fine crystal structure. Can be expected.

(4) 実施形態に係るアルミニウム合金の一例として、上記アルミニウム合金に、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を行った後、160℃以上180℃以下×4時間以上の時効処理を施した後の引張強さが400MPa以上、0.2%耐力が375MPa以上、破断伸びが10%以上である形態が挙げられる。   (4) As an example of the aluminum alloy according to the embodiment, the aluminum alloy is subjected to a solution treatment of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less, and then 160 ° C. or more and 180 ° C. or less × 4 hours or more. The tensile strength after the aging treatment is 400 MPa or more, the 0.2% proof stress is 375 MPa or more, and the elongation at break is 10% or more.

上記形態は、上述の特定の条件で溶体化処理及び時効処理を施した後の強度、耐力、及び伸びに優れる。このことから、上記形態のアルミニウム合金を素材とし、少なくとも溶体化処理及び時効処理を施すことで、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材を製造することができるといえる。また、実施形態のアルミニウム合金は加工性にも優れることから、上記形態のアルミニウム合金を素材とし、更に塑性加工をも施してアルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材を製造する場合に、塑性加工を良好に行える。従って、上記形態は、製造過程における塑性加工の有無に係わらず、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材の素材に好適に利用することができる。この特性評価に用いる代表的な条件としては、溶体化処理は、570℃×30分、時効処理は、170℃×16時間、が挙げられる。組成によっては、例えば、上述の第二組成や第三組成などでは、上述の特定の溶体化処理及び時効処理を施した後の引張強さが410MPa以上であり、0.2%耐力が385MPa以上であり、破断伸びが10%以上である形態、引張強さが420MPa以上であり、0.2%耐力が395MPa以上であり、破断伸びが10%以上である形態とすることができる。   The said form is excellent in the intensity | strength, yield strength, and elongation after performing a solution treatment and an aging treatment on the above-mentioned specific conditions. From this, it can be said that an aluminum alloy member having excellent strength and further proof stress can be produced by using at least the solution treatment and the aging treatment using the aluminum alloy of the above form as a raw material. In addition, since the aluminum alloy of the embodiment is also excellent in workability, when the aluminum alloy of the above form is used as a raw material and further plastic processing is performed to produce an aluminum alloy wire or an aluminum alloy member, the plastic processing is excellent. Yes. Therefore, the said form can be utilized suitably for the raw material of the aluminum alloy wire which is excellent in intensity | strength, and also the proof stress, irrespective of the presence or absence of the plastic working in a manufacture process. Typical conditions used for this characteristic evaluation include a solution treatment of 570 ° C. × 30 minutes and an aging treatment of 170 ° C. × 16 hours. Depending on the composition, for example, in the second composition and the third composition described above, the tensile strength after the above specific solution treatment and aging treatment is 410 MPa or more, and the 0.2% proof stress is 385 MPa or more. And the elongation at break is 10% or more, the tensile strength is 420 MPa or more, the 0.2% proof stress is 395 MPa or more, and the elongation at break is 10% or more.

(5) 実施形態に係るアルミニウム合金線材は、上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載された実施形態のアルミニウム合金からなる。   (5) The aluminum alloy wire according to the embodiment is made of the aluminum alloy according to the embodiment described in any one of the above (1) to (4).

実施形態のアルミニウム合金線材は、加工性に優れる実施形態のアルミニウム合金から構成されることから、ボルトやクランクなどの塑性加工が施されて製造されるアルミニウム合金部材の素材に好適に利用することができる。特に、実施形態のアルミニウム合金線材は、加工性に優れることで、ボルトといった塑性加工を多段に施すアルミニウム合金部材の素材に好適に利用することができる。かつ、実施形態のアルミニウム合金線材を素材とすることで、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材を製造することができる。特に、実施形態のアルミニウム合金線材は、少なくとも圧延や伸線といった塑性加工が施されているため、塑性加工時に粗大な晶出物を分断したり、溶体化時に加工歪みに起因する再結晶組織の微細化を行ったり、ひけ巣などの表面欠陥を押し潰したりすることができる。その結果、上記(4)に規定する特定の条件で溶体化処理及び時効処理を施した場合、上述の特定の高い強度、耐力、及び伸びが得られ易い、更にはより高い強度、耐力、及び伸びを有することができる。   Since the aluminum alloy wire of the embodiment is composed of the aluminum alloy of the embodiment excellent in workability, it can be suitably used as a material for an aluminum alloy member manufactured by plastic working such as a bolt or a crank. it can. In particular, the aluminum alloy wire of the embodiment is excellent in workability, and thus can be suitably used as a material for an aluminum alloy member that performs plastic processing such as bolts in multiple stages. And the aluminum alloy member which is excellent also in intensity | strength and also a yield strength can be manufactured by using the aluminum alloy wire of embodiment as a raw material. In particular, the aluminum alloy wire of the embodiment is subjected to plastic processing such as rolling or wire drawing at least, so that a coarse crystallized product is divided during plastic processing or a recrystallized structure caused by processing strain during solution treatment. Miniaturization can be performed, and surface defects such as shrinkage can be crushed. As a result, when the solution treatment and the aging treatment are performed under the specific conditions specified in (4) above, the above-described specific high strength, proof strength, and elongation are easily obtained, and even higher strength, proof strength, and Can have elongation.

(6) 実施形態に係るアルミニウム合金線材の製造方法は、以下の鋳造工程と、圧延工程と、伸線工程とを備える。
(鋳造工程)質量%で、Si:1.0%超1.5%以下、Mg:0.5%以上1.2%以下、Fe:0.3%以上0.8%以下、Cu:0%以上0.5%以下、Mn:0%以上0.5%以下、Cr:0%以上0.5%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、上記Feの含有量が上記Cuの含有量以上であり、上記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下である組成を備えるアルミニウム合金を連続鋳造して、鋳造材を得る工程。
(圧延工程)上記鋳造材を圧延して圧延材とする工程。
(伸線工程)上記圧延材を伸線して所定の線径の伸線材とする工程。
(6) The manufacturing method of the aluminum alloy wire which concerns on embodiment is equipped with the following casting processes, a rolling process, and a wire drawing process.
(Casting process) In mass%, Si: more than 1.0%, 1.5% or less, Mg: 0.5% or more, 1.2% or less, Fe: 0.3% or more, 0.8% or less, Cu: 0 %: 0.5% or less, Mn: 0% or more and 0.5% or less, Cr: 0% or more and 0.5% or less, the balance being Al and unavoidable impurities, and the content of Fe being the Cu An aluminum alloy having a composition in which (excess Si amount) / (Fe amount), which is a ratio of the excess Si content to the Fe content, is 0.1 or more and 3.0 or less is continuous. A process of casting to obtain a cast material.
(Rolling step) A step of rolling the cast material to obtain a rolled material.
(Wire drawing process) The process which draws the said rolling material and makes it a wire drawing material of a predetermined | prescribed wire diameter.

実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法は、線材の構成成分を添加元素が比較的低濃度である特定の組成のアルミニウム合金とすることで、加工性に優れることから、アルミニウム合金線材(代表的には、実施形態のアルミニウム合金線材)を生産性よく製造することができる。特に、実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法は、機械的特性に優れるアルミニウム合金部材の素材に好適に利用できるアルミニウム合金線材を得ることができる。   Since the manufacturing method of the aluminum alloy wire of the embodiment is made of an aluminum alloy having a specific composition in which the additive element has a relatively low concentration as a constituent component of the wire, the aluminum alloy wire (typically Can produce the aluminum alloy wire rod of the embodiment with high productivity. In particular, the method for producing an aluminum alloy wire according to the embodiment can provide an aluminum alloy wire that can be suitably used as a material for an aluminum alloy member having excellent mechanical properties.

また、実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法は、急冷凝固が可能な連続鋳造を行うことで、列挙した添加元素(特にFe)を十分に固溶できる。その結果、上述のようにFeによる強力な固溶強化効果、結晶の微細化による粒界の増加効果(ひいては粒界脆化の抑制効果)が得られる。更に、急冷凝固が可能な連続鋳造を行うことで、FeやSi以外の晶出物の生成、更には粗大化を抑制できる。そのため、上記形態は、Siの粗大な晶出物による悪影響が生じ難く、強度、更には耐力や伸びにも優れるアルミニウム合金部材が得られるアルミニウム合金線材を製造できる。   Moreover, the manufacturing method of the aluminum alloy wire of embodiment can fully dissolve the enumerated additional element (especially Fe) by performing the continuous casting which can be rapidly solidified. As a result, as described above, a strong solid solution strengthening effect by Fe and an effect of increasing grain boundaries by refinement of crystals (and an effect of suppressing grain boundary embrittlement) are obtained. Further, by performing continuous casting capable of rapid solidification, generation of crystallized substances other than Fe and Si and further coarsening can be suppressed. Therefore, in the above-described embodiment, it is possible to produce an aluminum alloy wire that is unlikely to be adversely affected by coarse crystallized Si and that provides an aluminum alloy member that is excellent in strength, proof stress, and elongation.

(7) 実施形態に係るアルミニウム合金線材の製造方法の一例として、上記鋳造工程では、凝固速度を1℃/秒以上とする形態が挙げられる。凝固速度は、{(鋳込み温度−アルミニウム合金の液相線温度)/(鋳込みから凝固に要した時間)}とする。鋳込みから凝固に要した時間は、例えば、連続鋳造機に備える鋳型(例えば、ベルト)の内壁に熱電対を取り付け、鋳込み温度から液相線温度までの温度変化を実測することで測定できる。なお、液相線温度は、アルミニウム合金の組成から予め求められる。   (7) As an example of the manufacturing method of the aluminum alloy wire according to the embodiment, in the casting step, a form in which the solidification rate is 1 ° C./second or more can be mentioned. The solidification rate is {(casting temperature−liquidus temperature of aluminum alloy) / (time required for solidification after casting)}. The time required for solidification from casting can be measured, for example, by attaching a thermocouple to the inner wall of a mold (for example, a belt) provided in a continuous casting machine and measuring the temperature change from the casting temperature to the liquidus temperature. The liquidus temperature is obtained in advance from the composition of the aluminum alloy.

上記形態は、凝固速度が十分に速く、上述の晶出物の生成、粗大化を良好に抑制できる上にFeを効果的に固溶させられる。そのため、上記形態は、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材が得られるアルミニウム合金線材を製造できる。また、割れの起点になるような粗大な晶出物を抑制できる上に、このような急冷によって結晶も微細にできることで、圧延や伸線などの塑性加工性にも優れることから、上記形態は、アルミニウム合金線材を生産性よく量産できる。   In the above-mentioned form, the solidification rate is sufficiently high, and the formation and coarsening of the above-mentioned crystallized product can be satisfactorily suppressed, and Fe can be effectively dissolved. Therefore, the said form can manufacture the aluminum alloy wire from which the aluminum alloy member excellent also in intensity | strength and also yield strength can be obtained. In addition, it is possible to suppress the coarse crystallized product that becomes the starting point of cracking, and because the crystal can be made fine by such rapid cooling, it is excellent in plastic workability such as rolling and wire drawing. Aluminum alloy wire can be mass-produced with high productivity.

(8) 実施形態に係るアルミニウム合金線材の製造方法の一例として、上記圧延工程では、圧延時のZ因子を1.0×1010以上1.0×1019以下とする形態が挙げられる。圧延時のZ因子(Z)は、ε(歪み速度、/sec)と、Q(アルミニウムの活性エネルギー、J/mol)、R(気体定数、J/(K×mol))、T(絶対温度、K)を用いて、以下の〈式2〉で求める。
〈式2〉 Z=ε×exp(Q/RT)
ここでは、Q=1.42×10(J/mol)、R=8.31(J/(K×mol))とする。
(8) As an example of the method for producing an aluminum alloy wire according to the embodiment, in the rolling step, a form in which the Z factor during rolling is 1.0 × 10 10 or more and 1.0 × 10 19 or less is exemplified. Z factor (Z) at the time of rolling is ε (strain rate, / sec), Q (active energy of aluminum, J / mol), R (gas constant, J / (K × mol)), T (absolute temperature) , K) using the following <Expression 2>.
<Formula 2> Z = ε × exp (Q / RT)
Here, Q = 1.42 × 10 5 (J / mol) and R = 8.31 (J / (K × mol)).

上記形態は、Z因子を特定の範囲とすることで、鋳造工程で生成された晶出物を分断でき、粗大な晶出物をより低減し易い。その結果、上記形態は、次の伸線工程において伸線加工性を高められて、アルミニウム合金線材の量産に寄与できる。得られたアルミニウム合金線材を用いて、切削、鍛造、塑性加工などを施してアルミニウム合金部材を製造する場合に、アルミニウム合金部材の生産性も高められる。また、上記形態は、破壊の起点となる粗大な晶出物を低減できるため、アルミニウム合金線材の引張強さや破断伸びの向上に寄与することができる。   The said form makes it easy to reduce the coarse crystallization thing by dividing the crystallization thing produced | generated at the casting process by making Z factor into a specific range. As a result, the said form can improve wire drawing workability in the following wire drawing process, and can contribute to the mass production of an aluminum alloy wire. When an aluminum alloy member is manufactured by performing cutting, forging, plastic working, etc. using the obtained aluminum alloy wire, the productivity of the aluminum alloy member is also increased. Moreover, since the said form can reduce the coarse crystallization thing used as the starting point of a fracture | rupture, it can contribute to the improvement of the tensile strength of a aluminum alloy wire, and breaking elongation.

(9) 実施形態に係るアルミニウム合金部材の製造方法は、上記(6)〜(8)のいずれか1つの実施形態に係るアルミニウム合金線材の製造方法によって製造されたアルミニウム合金線材に塑性加工を含む加工を行って、アルミニウム合金部材を製造するまでの過程における対象物に、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を施す工程を備える。   (9) The manufacturing method of the aluminum alloy member according to the embodiment includes plastic working in the aluminum alloy wire manufactured by the manufacturing method of the aluminum alloy wire according to any one of the above (6) to (8). The object in the process until it processes and manufactures an aluminum alloy member is provided with the process of solution treatment of 550 degreeC or more and 580 degrees C or less x15 minutes or more and 120 minutes or less.

実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法は、実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法によって製造されたことで加工性に優れるアルミニウム合金線材を素材にすることから、塑性加工などを良好に行える。かつ、実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法は、特定の条件で溶体化処理を行う、より具体的には比較的高めの温度で溶体化処理を行うことで、上述のように結晶粒界近傍におけるSiの固溶析出状態をコントロールすると共に、通常の温度で溶体化処理を施した場合よりも多くのFeをマトリクスに固溶させた溶体化材が得られる。この溶体化材に、別途時効処理を施すことで、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材が得られる。従って、実施形態のアルミニウム合金部材の製造方法は、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材を製造することができる。なお、塑性加工と溶体化処理との順序は問わない。   The manufacturing method of the aluminum alloy member of the embodiment uses the aluminum alloy wire that is excellent in workability by being manufactured by the manufacturing method of the aluminum alloy wire of the embodiment, so that plastic processing and the like can be performed satisfactorily. And the manufacturing method of the aluminum alloy member of an embodiment performs solution treatment under specific conditions, more specifically, by performing solution treatment at a relatively high temperature, as described above, in the vicinity of the grain boundary In addition to controlling the solid solution precipitation state of Si, a solution material in which more Fe is dissolved in the matrix than when the solution treatment is performed at a normal temperature is obtained. By subjecting this solution material to an aging treatment separately, an aluminum alloy member having excellent strength and proof stress can be obtained. Therefore, the manufacturing method of the aluminum alloy member according to the embodiment can manufacture an aluminum alloy member that is excellent in strength and proof stress. In addition, the order of plastic working and solution treatment is not ask | required.

(10) 実施形態に係るアルミニウム合金部材は、上記(1)〜(3)のいずれか1つの実施形態に係るアルミニウム合金からなり、引張強さが400MPa以上であり、0.2%耐力が375MPa以上であり、破断伸びが10%以上である。   (10) The aluminum alloy member according to the embodiment is made of the aluminum alloy according to any one of the above (1) to (3), has a tensile strength of 400 MPa or more, and a 0.2% yield strength of 375 MPa. Thus, the elongation at break is 10% or more.

実施形態のアルミニウム合金部材は、A6056と同等、更にはそれ以上の引張強さ及び0.2%耐力を有しており、強度及び耐力に優れる上に、伸びにも優れる。このようなアルミニウム合金部材として、例えば、ボルト、スプールバルブ、クランクなどが挙げられる。上述のように組成によっては、引張強さが410MPa以上であり、0.2%耐力が385MPa以上であり、破断伸びが10%以上である形態、引張強さが420MPa以上であり、0.2%耐力が395MPa以上であり、破断伸びが10%以上である形態とすることができる。   The aluminum alloy member of the embodiment has a tensile strength and 0.2% proof stress equivalent to or higher than A6056, and is excellent in strength and proof stress as well as elongation. Examples of such an aluminum alloy member include a bolt, a spool valve, and a crank. As described above, depending on the composition, the tensile strength is 410 MPa or more, the 0.2% proof stress is 385 MPa or more, the breaking elongation is 10% or more, the tensile strength is 420 MPa or more, 0.2 The% yield strength is 395 MPa or more, and the elongation at break is 10% or more.

[本発明の実施形態の詳細]
以下、実施形態に係るアルミニウム合金、アルミニウム合金線材及びその製造方法、アルミニウム合金部材及びその製造方法を説明する。以下の説明において、アルミニウム合金の組成は、全て質量%で示す。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、後述する試験例において、添加元素の種類、含有量、凝固速度、Z因子、溶体化処理条件、時効処理条件、大きさ(線径)などを適宜変更することができる。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, an aluminum alloy, an aluminum alloy wire and a manufacturing method thereof, an aluminum alloy member and a manufacturing method thereof according to the embodiment will be described. In the following description, the composition of the aluminum alloy is shown in mass%. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included. For example, in the test examples described later, the type, content, solidification rate, Z factor, solution treatment conditions, aging treatment conditions, size (wire diameter), and the like of the additive element can be appropriately changed.

[アルミニウム合金]
<組成>
実施形態のアルミニウム合金は、3つの元素:Si,Mg,Feを必須元素とし、Cu、Mn及びCrを必須元素としない組成(残部Al及び不可避的不純物)を有する。Cuを特定の範囲で含有する組成(特に0.1%以上含有する組成(第二組成))、Mn及びCrの少なくとも一方の元素を特定の範囲で含有する組成、Ti及びZrから選択される少なくとも1種の元素を特定の範囲で含有する組成(第三組成)などとすることができる。上記3つの必須元素以外の添加元素の合計含有量は0.001%以上1.5%以下、更に1.0%以下が好ましい。以下、元素ごとに含有量及び効果を説明する。
[Aluminum alloy]
<Composition>
The aluminum alloy of the embodiment has a composition (remainder Al and inevitable impurities) in which three elements: Si, Mg, and Fe are essential elements and Cu, Mn, and Cr are not essential elements. Selected from a composition containing Cu in a specific range (particularly a composition containing 0.1% or more (second composition)), a composition containing at least one element of Mn and Cr in a specific range, Ti and Zr A composition containing at least one element in a specific range (third composition) can be used. The total content of additive elements other than the above three essential elements is preferably 0.001% or more and 1.5% or less, and more preferably 1.0% or less. Hereinafter, the content and effect of each element will be described.

・ Si:1.0%超1.5%以下
Siは、溶体化処理によってMgと共にAlに固溶し、時効処理(人工時効)によって微細なMgSiとして析出し、アルミニウム合金を強化する。また、Mgとの反応後に残ったSi(過剰Si)は、Alに固溶したり、析出したり、デンドライト状に晶出したりすることによってアルミニウム合金を強化する。一方で、過剰Siが過多になると、粒界への偏析が過度なものとなり、脆化する。Siを1.0%超含有することで、上述の強化効果を適切に発現させられて、所定の強度を有するアルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材、更には強度に優れるアルミニウム合金部材など、好ましくは耐力にも優れるアルミニウム合金部材などを得ることができる。
-Si: more than 1.0% and 1.5% or less Si dissolves in Al together with Mg by solution treatment, precipitates as fine Mg 2 Si by aging treatment (artificial aging), and strengthens the aluminum alloy. In addition, Si (excess Si) remaining after the reaction with Mg solidifies in Al, precipitates, or crystallizes in a dendritic form, thereby strengthening the aluminum alloy. On the other hand, when excessive Si is excessive, segregation to the grain boundary becomes excessive and embrittles. By containing Si in excess of 1.0%, the above-described reinforcing effect can be appropriately expressed, and an aluminum alloy wire or aluminum alloy member having a predetermined strength, an aluminum alloy member excellent in strength, etc., preferably proof stress In addition, an aluminum alloy member that is also excellent can be obtained.

Siを1.5%以下の範囲で含有することで、粒界脆化を抑制でき、高強度化や、加工性の向上を図ることができる。例えば、鋳造材から線材への加工過程や、線材からボルトへの成形過程、鋳造材からクランクへの成形過程などの種々の塑性加工を行うときの加工性が阻害され難い。かつ、Siを1.5%以下の範囲で含有することで、上述の塑性加工時などに割れの起点となり得る粗大な晶出物や析出物の形成を抑制できる。この結果、加工性に優れるアルミニウム合金線材が得られたり、アルミニウム合金部材の高強度化に寄与したりすることができる。Siの含有量は、1.0%超1.4%以下が好ましく、1.1%以上1.3%以下がより好ましい。上述の範囲でSiを含有すると、機械的特性により優れるアルミニウム合金部材などを得易い。なお、アルミニウム合金の製造過程に連続鋳造を含む場合、連続鋳造では凝固速度が速いため、他の代表的な製造方法(例えば、ビレット鋳造→押出など)を利用する場合に比較して、過剰Siを多めに含有させられる。   By containing Si in the range of 1.5% or less, grain boundary embrittlement can be suppressed, and high strength and workability can be improved. For example, the workability when performing various plastic workings such as a process from a cast material to a wire, a process from a wire to a bolt, and a process from a cast material to a crank is difficult to be hindered. And by containing Si in the range of 1.5% or less, it is possible to suppress the formation of coarse crystallized substances and precipitates that can be the starting point of cracking during the plastic processing described above. As a result, an aluminum alloy wire excellent in workability can be obtained, or it can contribute to increasing the strength of the aluminum alloy member. The Si content is preferably more than 1.0% and 1.4% or less, and more preferably 1.1% or more and 1.3% or less. When Si is contained in the above range, an aluminum alloy member having excellent mechanical properties can be easily obtained. In addition, when continuous casting is included in the manufacturing process of an aluminum alloy, the solidification rate is high in continuous casting. Therefore, compared with the case where other typical manufacturing methods (for example, billet casting → extrusion) are used, excess Si is used. Is contained in a large amount.

・ Mg:0.5%以上1.2%以下
Mgは、アルミニウム合金を固溶強化すると共に、時効処理を行うことで、Siと共に強度向上に寄与する時効析出物を形成して、析出硬化によって強度を向上させる元素である。Mgを0.5%以上含有することで、固溶強化や析出硬化による強度向上効果を十分に得られて、所定の強度を有するアルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材、更には強度に優れるアルミニウム合金部材など、好ましくは耐力にも優れるアルミニウム合金部材などを得ることができる。但し、Mgを過度に含有すると、上述の過剰Siによる強化効果を得難くなって強度や耐力が低下したり、鋳造時に成分がマクロな偏析を起こし易くなったり、応力腐食割れに対する耐性が低下したり、加工性が低下したり、耐熱性が低下したりするため、Mgの含有量は1.2%以下が好ましい。Mgの含有量は、0.6%以上1.1%以下が好ましく、0.7%以上1.0%以下がより好ましい。上述の範囲でMgを含有すると、機械的特性により優れ、耐熱性も良好なアルミニウム合金部材などを得易い。
Mg: 0.5% or more and 1.2% or less Mg strengthens the aluminum alloy by solid solution strengthening and forms an aging precipitate that contributes to strength improvement together with Si by performing aging treatment. It is an element that improves strength. An aluminum alloy wire or aluminum alloy member having a predetermined strength that has a sufficient strength improvement effect due to solid solution strengthening or precipitation hardening by containing Mg of 0.5% or more, and further an aluminum alloy member excellent in strength For example, an aluminum alloy member having excellent proof stress can be obtained. However, if Mg is contained excessively, it becomes difficult to obtain the strengthening effect due to the above-described excess Si, the strength and proof stress are reduced, the component is liable to cause macro segregation during casting, and the resistance to stress corrosion cracking is reduced. Or the workability is lowered or the heat resistance is lowered, so that the Mg content is preferably 1.2% or less. The content of Mg is preferably 0.6% or more and 1.1% or less, and more preferably 0.7% or more and 1.0% or less. When Mg is contained in the above range, an aluminum alloy member having excellent mechanical properties and good heat resistance can be easily obtained.

・ Fe:0.3%以上0.8%以下
Feは、マトリクスに固溶してアルミニウム合金を強化する。また、Feは、結晶粒を微細化させたり、アルミニウム合金を加工硬化し易くさせたりする。その結果、引張強さや耐力が増す。また、結晶粒を微細化させて粒界量を増やすことで、相対的にSiの粒界偏析による悪影響を抑制し、粒界脆化を抑制する。そこで、Feをできるだけ低減する従来の6000系合金と異なり、実施形態のアルミニウム合金ではFeを積極的に含有し、特にFeをCuと同等又はより多く含むことを特徴の一つとする。Feを0.3%以上含有すると共に、製造過程では連続鋳造による急冷を利用することで、0.3%以上と高濃度であってもFeを十分に固溶させられる上に、粗大なAl−Fe晶出物の形成を抑制できる。粗大なAl−Fe晶出物の形成を抑制することで、0.3%以上という多量のFeを含有していながらも、上述の結晶粒の微細化効果を良好に得られる。上述の固溶強化の効果、及び結晶粒の微細化効果を適切に得ることで、結果としてMgSiなどの析出物の析出硬化による強度向上効果を良好に得られる。
Fe: 0.3% or more and 0.8% or less Fe strengthens the aluminum alloy by solid solution in the matrix. Fe also makes crystal grains finer and makes it easier to work harden an aluminum alloy. As a result, the tensile strength and proof stress increase. Further, by making the crystal grains finer and increasing the amount of grain boundaries, the adverse effects caused by the grain boundary segregation of Si are relatively suppressed, and grain boundary embrittlement is suppressed. Therefore, unlike the conventional 6000 series alloy that reduces Fe as much as possible, the aluminum alloy according to the embodiment is characterized by positively containing Fe, and particularly containing Fe as much or more as Cu. Fe is contained in an amount of 0.3% or more, and in the production process, rapid cooling by continuous casting is used, so that Fe can be sufficiently dissolved even at a high concentration of 0.3% or more, and coarse Al -Formation of Fe crystallized product can be suppressed. By suppressing the formation of coarse Al—Fe crystallized matter, the above-mentioned crystal grain refining effect can be satisfactorily obtained while containing a large amount of Fe of 0.3% or more. By appropriately obtaining the above-mentioned solid solution strengthening effect and crystal grain refining effect, the effect of improving the strength by precipitation hardening of precipitates such as Mg 2 Si can be obtained satisfactorily.

Feを0.8%以下の範囲で含有することで、Fe系の晶出物(Al−Fe−SiなどのAl−Fe系化合物)や析出物(Al−Feなど)を過度に生成して合金の塑性加工性が低下することを抑制できる。そのため、圧延や伸線が施されるアルミニウム合金線材や、ヘッド加工などが施されるボルトなどのアルミニウム合金部材といった、塑性加工材を生産性よく製造できる。更に、所定の強度を有するアルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材、更には強度だけでなく、耐力、伸びにも優れるアルミニウム合金部材などを得ることができる。その他、Feを上記の範囲で含有すると共に、Tiを含む結晶微細化効果がある元素を含有する場合には、アルカリ土類金属元素(例えばMgや後述するSr)の存在下で、鋳造時に、上記元素による結晶の微細化を促進することもでき、微細な結晶組織をより得易い。鋳造材では、微細な結晶組織を有することで、鋳造以降の加工性を高められたり、微細組織による強度の向上をある程度期待できたりする。加工性を考慮すると、Feの含有量は0.7%以下、更に0.6%以下が好ましい。この範囲でFeを含有すると、アルミニウム合金線材やアルミニウム合金部材を生産性よく製造できる上に、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材などを得易い。   By containing Fe in a range of 0.8% or less, Fe-based crystallized substances (Al-Fe-based compounds such as Al-Fe-Si) and precipitates (Al-Fe, etc.) are excessively generated. It can suppress that the plastic workability of an alloy falls. Therefore, plastic work materials such as aluminum alloy wires that are rolled or drawn and aluminum alloy members such as bolts that are subjected to head machining can be manufactured with high productivity. Furthermore, it is possible to obtain an aluminum alloy wire or aluminum alloy member having a predetermined strength, an aluminum alloy member excellent not only in strength but also in yield strength and elongation. In addition, in the case of containing Fe in the above range and containing an element having a crystal refining effect including Ti, in the presence of an alkaline earth metal element (for example, Mg or Sr described later), at the time of casting, Refinement of crystals by the above elements can also be promoted, and a fine crystal structure can be obtained more easily. Since the cast material has a fine crystal structure, workability after casting can be improved, and strength improvement by the fine structure can be expected to some extent. In consideration of workability, the Fe content is preferably 0.7% or less, and more preferably 0.6% or less. When Fe is contained in this range, an aluminum alloy wire or aluminum alloy member can be produced with high productivity, and an aluminum alloy member having excellent strength and proof stress can be easily obtained.

・ Cu:0%以上0.5%以下
Cuは、一般的な従来の6000系合金では、Al−Cu化合物としてマトリクス中に析出し、強度の向上に寄与する。従って、従来の6000系合金では、例えば、6056のようにCuを比較的多く含有するものがある。しかし、実施形態のアルミニウム合金では、合金強化のメカニズムが従来の合金とは異なっていることから、Cuを含有しない(0%)、又はCuを含有する場合でも比較的少ない(0%超0.5%以下)。具体的には、実施形態のアルミニウム合金は、Cuの含有量がFeの含有量の同等以下であることを特徴の一つとする。Cuを含有する場合には(一例として0.01%以上)、特に比較的高温の溶体化処理後に時効処理を施すことによって粒界のSiとCuとがアルミニウム(マトリクスの主成分)と原子配列が整合した化合物として析出し、粒界の脆化を招き難い、又は実質的に脆化しない。この作用によって、本来粒界を脆化させる偏析Siの悪影響をより抑制できるため、Cuを含有する場合には、より高い強度、耐力、伸びを有する組織とすることができる。
Cu: 0% or more and 0.5% or less In a general conventional 6000 series alloy, Cu precipitates in the matrix as an Al—Cu compound and contributes to improvement in strength. Therefore, some conventional 6000 series alloys contain a relatively large amount of Cu, such as 6056, for example. However, in the aluminum alloy of the embodiment, since the mechanism of alloy strengthening is different from that of the conventional alloy, Cu is not contained (0%), or even when Cu is contained (more than 0% is more than 0.00%). 5% or less). Specifically, the aluminum alloy of the embodiment is characterized in that the Cu content is equal to or less than the Fe content. When Cu is contained (as an example, 0.01% or more), the grain boundary Si and Cu are made of aluminum (main component of the matrix) and atomic arrangement by performing an aging treatment after a solution treatment at a relatively high temperature. Precipitates as a matched compound and hardly causes embrittlement of grain boundaries or does not substantially embrittle. This action can further suppress the adverse effect of segregated Si, which inherently embrittles the grain boundaries, so that when Cu is contained, a structure having higher strength, yield strength, and elongation can be obtained.

Cuを含有する場合には、Cuの含有量が多いほど強度を高められることから、0.01%以上、0.05%以上、更に0.1%以上、特に0.2%以上とすることができる。Cuの含有量を少なくするほど耐食性の低下や耐熱性の低下などといったCuの添加に起因する悪影響を抑制できて耐食性や耐熱性などに優れることから、Cuの上限は0.5%とする。Cuの含有量は、0.4%以下とすることができる。規定する範囲でCuを含有すると、機械的特性により優れ、耐熱性も耐食性も良好なアルミニウム合金部材などを得易い。Cuの一部が固溶して存在することを許容する。Cuを含有しない場合でも、上述のようにFeを特定の範囲で含有すること、及び高温溶体化の効果によって、強度、更には耐力や伸びにも優れる上に、耐食性に特に優れる。   When Cu is contained, the strength increases as the Cu content increases, so 0.01% or more, 0.05% or more, further 0.1% or more, particularly 0.2% or more. Can do. The lower the Cu content, the better the corrosion resistance, heat resistance, and other adverse effects caused by the addition of Cu, such as a decrease in corrosion resistance and a decrease in heat resistance, so the upper limit of Cu is 0.5%. The Cu content can be 0.4% or less. When Cu is contained within the specified range, it is easy to obtain an aluminum alloy member having excellent mechanical properties and excellent heat resistance and corrosion resistance. A part of Cu is allowed to be present as a solid solution. Even when Cu is not contained, it is excellent in corrosion resistance as well as in strength and further in proof stress and elongation due to containing Fe in a specific range as described above and effect of high-temperature solution.

・ Mn:0%以上0.5%以下
Mnを含有しない場合(0%の場合)には、添加元素の合計含有量が少なく、添加元素の高濃度化による加工性の低下を抑制でき、加工性に優れる。また、この場合、鋳造時の溶解原料の種類が少ないため、溶湯の調整に必要な時間を短縮でき、生産性に優れる。更に、この場合、固相線温度が低くなるため、鋳込み温度を低くすることができる。その結果、鋳込み温度への昇温時間を短縮できたり、鋳造速度を大きくしたりできることからも、生産性に優れる。一方、Mnを含有する場合(0%超の場合)には、Mnの一部がマトリクスに固溶し、アルミニウム合金を固溶強化する。また、Mnを含有すると、Mnは、Al−Mn系の分散粒子を形成して、合金組織を構成する結晶粒の粗大化を抑制する。特に、上記分散粒子によって、溶体化処理や時効処理といった熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制して、結晶組織の微細化に寄与する他、耐熱性の向上にも効果がある。合金組織の微細化によって、強度の向上、加工性の向上、耐食性の向上などの効果が期待できる。従って、Mnを含有する場合には、強度、更には耐力にも一層優れるアルミニウム合金部材を得易い。また、通常、針状に晶出するAl−Fe化合物が、Mnの存在下では球状に晶出する。晶出物は球状である方が加工性への悪影響が少ないことから、Mnを適量含有することによって、加工性が向上する場合がある。但し、Mnの含有量が多過ぎると割れの起点となり得る粗大な晶出物や析出物を形成して、このことに起因して加工性の低下を招く。更に、Mnが多くなると、溶湯の固相線温度が上昇するため、鋳込み温度を上げる必要が生じて、生産性の低下を招く。従って、Mnを含有する場合、0.5%以下が好ましく、0.4%以下、更に0.3%以下がより好ましい。
・ Mn: 0% or more and 0.5% or less When Mn is not contained (in the case of 0%), the total content of the additive elements is small, and the deterioration of workability due to the high concentration of the additive elements can be suppressed. Excellent in properties. In this case, since there are few types of melting raw materials at the time of casting, the time required for adjusting the molten metal can be shortened and the productivity is excellent. Furthermore, in this case, since the solidus temperature is lowered, the casting temperature can be lowered. As a result, the temperature rise time to the casting temperature can be shortened and the casting speed can be increased, so that productivity is excellent. On the other hand, when Mn is contained (in the case of more than 0%), a part of Mn is dissolved in the matrix and the aluminum alloy is solid solution strengthened. Further, when Mn is contained, Mn forms Al—Mn-based dispersed particles and suppresses the coarsening of crystal grains constituting the alloy structure. In particular, the dispersed particles suppress the coarsening of crystal grains during heat treatment such as solution treatment and aging treatment, thereby contributing to refinement of the crystal structure, and are effective in improving heat resistance. By miniaturizing the alloy structure, effects such as improvement in strength, improvement in workability, and improvement in corrosion resistance can be expected. Therefore, when Mn is contained, it is easy to obtain an aluminum alloy member that is further excellent in strength and proof stress. In addition, an Al—Fe compound crystallized in a needle shape usually crystallizes spherically in the presence of Mn. Since the crystallized product has a less adverse effect on workability when it is spherical, workability may be improved by containing an appropriate amount of Mn. However, if the content of Mn is too large, coarse crystallized substances and precipitates that can be the starting point of cracking are formed, and this causes a decrease in workability. Further, when Mn increases, the solidus temperature of the molten metal rises, so that it is necessary to raise the casting temperature, leading to a decrease in productivity. Therefore, when it contains Mn, 0.5% or less is preferable, 0.4% or less, Furthermore, 0.3% or less is more preferable.

・ Cr:0%以上0.5%以下
Crを含有しない場合(0%の場合)には、添加元素の合計含有量が少なく、上述のように加工性に優れる。また、この場合、Mnと同様に、溶湯の調整時間の短縮、鋳込み温度の低下によって、生産性に優れる。一方、Crを含有する場合(0%超の場合)には、上述のMnと同様に分散粒子を形成して、結晶の微細化に寄与して、強度を向上できる。更に、Crは、耐熱性や耐食性を向上させる効果もある。従って、Crを含有する場合には、強度、更には耐力にも一層優れるアルミニウム合金部材などや、更には耐食性にも優れるアルミニウム合金部材などを得易い。しかし、Crの含有量が多過ぎると割れの起点となり得る粗大な晶出物や析出物を形成して、加工性の低下を招く。また、Crが多くなると、Mnと同様に鋳込み温度の上昇に起因して、生産性の低下を招く。従って、Crを含有する場合、0.5%以下が好ましく、0.4%以下、更に0.3%以下がより好ましい。
-Cr: 0% or more and 0.5% or less When Cr is not contained (in the case of 0%), the total content of additive elements is small, and the processability is excellent as described above. Further, in this case, like Mn, the productivity is excellent by shortening the adjustment time of the molten metal and lowering the casting temperature. On the other hand, when Cr is contained (in the case of more than 0%), dispersed particles are formed in the same manner as Mn described above, contributing to the refinement of crystals and improving the strength. Further, Cr has an effect of improving heat resistance and corrosion resistance. Therefore, when Cr is contained, it is easy to obtain an aluminum alloy member that is further excellent in strength and proof stress, and an aluminum alloy member that is also excellent in corrosion resistance. However, when there is too much content of Cr, the coarse crystallized substance and precipitate which may become a crack starting point are formed, and the fall of workability is caused. Further, when Cr is increased, productivity is lowered due to an increase in casting temperature as in Mn. Therefore, when it contains Cr, 0.5% or less is preferable, 0.4% or less, Furthermore, 0.3% or less is more preferable.

・ Ti:0.001%以上0.1%以下
Tiを含有すると、鋳造材の結晶組織を微細にしたり、鋳造材中の柱状晶の割合を抑えて等軸晶の割合を増加させたりする効果が得られる。その結果、Tiを含有すると、鋳造材の結晶組織の微細化によって、鋳造以降の塑性加工、例えば、圧延、伸線や鍛造、ボルトへの成形加工などを行うときの加工性を向上できる。また、結晶組織が微細になることで、塑性加工時に疵が生じ難く、疵が少なく表面性状に優れる塑性加工材を得ることができる。更に、結晶組織が微細であることで、強度や耐力の向上も期待できる。Tiを0.001%以上含有することで、上述の微細化効果、及びこの効果に起因する効果が適切に得られる。Tiの含有量が多いほど、上述の微細化効果がある。しかし、Tiの含有量が多過ぎると、添加元素の増大に起因する加工性の低下や生産性の低下を招く恐れがあるため、Tiの含有量は0.1%以下が好ましい。より好ましいTiの含有量は、0.01%以上0.05%以下である。なお、Tiの添加には、Ti単体はもちろん、TiBといった化合物やAl−Ti−Bといった合金を利用することができる。BもTiと同様に結晶組織を微細にして、強度の向上に効果がある。従って、実施形態のアルミニウム合金では、質量割合で、50ppm以下程度のBの含有を許容する。
-Ti: 0.001% or more and 0.1% or less When Ti is contained, the effect of making the crystal structure of the cast material fine or increasing the ratio of equiaxed crystals by suppressing the ratio of columnar crystals in the cast material Is obtained. As a result, when Ti is contained, the workability when performing plastic processing after casting, for example, rolling, wire drawing, forging, or forming into bolts, can be improved by refining the crystal structure of the cast material. Further, since the crystal structure becomes fine, it is possible to obtain a plastically processed material that hardly causes wrinkles during plastic processing and has few wrinkles and excellent surface properties. Furthermore, since the crystal structure is fine, an improvement in strength and proof stress can be expected. By containing 0.001% or more of Ti, the above-mentioned refinement effect and the effect resulting from this effect are appropriately obtained. The larger the Ti content, the more the above-mentioned miniaturization effect. However, if the Ti content is too large, the workability and productivity may be reduced due to the increase in additive elements, so the Ti content is preferably 0.1% or less. A more preferable Ti content is 0.01% or more and 0.05% or less. In addition to Ti alone, a compound such as TiB 2 or an alloy such as Al—Ti—B can be used for addition of Ti. B, like Ti, has an effect of improving the strength by making the crystal structure fine. Therefore, in the aluminum alloy of the embodiment, the content of B of about 50 ppm or less is allowed by mass ratio.

・ Zr:0.05%以上0.2%以下
Zrを含有すると、耐熱性を向上することができる。また、Zrを含有すると、Mnと同様に、Zrを含有する分散粒子を形成して、上述の熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制して結晶組織の微細化に寄与する。その結果、微細な結晶組織に伴う強度の向上効果や加工性の向上効果が期待できる。Zrを0.05%以上含有することで、耐熱性の向上効果、上述の微細化に起因する強度や加工性の向上効果を適切に得られる。Zrの含有量が0.2%以下であると、粗大な晶出物や析出物の生成に起因する加工性の低下を抑制できる。Zrが多くなると、MnやCrと同様に鋳込み温度の上昇に起因して、生産性の低下を招く。より好ましいZrの含有量は、0.1%以上0.2%以下である。Zrを含有しない場合には、添加元素の合計含有量が少なく、上述のように加工性に優れる。また、この場合、MnやCrと同様に、溶湯の調整時間の短縮、鋳込み温度の低下によって、生産性に優れる。
-Zr: 0.05% or more and 0.2% or less When Zr is contained, heat resistance can be improved. Further, when Zr is contained, similarly to Mn, dispersed particles containing Zr are formed, and the coarsening of the crystal grains during the heat treatment described above is suppressed, thereby contributing to the refinement of the crystal structure. As a result, the effect of improving the strength and the effect of improving the workability associated with the fine crystal structure can be expected. By containing 0.05% or more of Zr, the effect of improving the heat resistance and the effect of improving the strength and workability due to the above-mentioned miniaturization can be obtained appropriately. When the content of Zr is 0.2% or less, it is possible to suppress a decrease in workability due to the formation of coarse crystallized substances and precipitates. When Zr is increased, the productivity is lowered due to an increase in casting temperature as in Mn and Cr. A more preferable content of Zr is 0.1% or more and 0.2% or less. When Zr is not contained, the total content of additive elements is small, and the processability is excellent as described above. Further, in this case, like Mn and Cr, the productivity is excellent by shortening the adjustment time of the molten metal and lowering the casting temperature.

・ その他の元素
その他、Srを含有することができる。Srは、鋳造材の結晶組織を微細化する効果がある。特に、Siの存在下でSrを含有すると、Siの晶出物サイズを小さくすることができ、圧延などの塑性加工性を改善できる。Srの含有量は、0.005%以上0.05%以下が好ましく、0.005%以上0.03%以下がより好ましい。
-Other elements In addition, Sr can be contained. Sr has the effect of refining the crystal structure of the cast material. In particular, when Sr is contained in the presence of Si, the crystallized size of Si can be reduced, and plastic workability such as rolling can be improved. The content of Sr is preferably 0.005% or more and 0.05% or less, and more preferably 0.005% or more and 0.03% or less.

その他、Znを含有することができる。Znを含有すると、ZnがAl−Zn化合物として析出し、析出硬化による強化効果が得られる。この効果を得るには、Znの含有量は、0.005%以上が好ましい。過度のZnの含有は、耐食性や耐熱性の低下を招くため、Znの含有量は0.25%以下が好ましい。より好ましいZnの含有量は、0.05%以上0.2%以下である。Znを含有しない場合には、添加元素の合計含有量が少なく、上述のように加工性に優れる上に、耐食性や耐熱性にも優れる。   In addition, Zn can be contained. When Zn is contained, Zn is precipitated as an Al—Zn compound, and a strengthening effect by precipitation hardening is obtained. In order to obtain this effect, the Zn content is preferably 0.005% or more. Excessive Zn content causes a decrease in corrosion resistance and heat resistance, so the Zn content is preferably 0.25% or less. A more preferable Zn content is 0.05% or more and 0.2% or less. When Zn is not contained, the total content of the additive elements is small, and the processability is excellent as described above, and the corrosion resistance and heat resistance are also excellent.

・ Feの含有量(Fe量)≧Cuの含有量(Cu量)
実施形態のアルミニウム合金は、Cuを含有する場合にFeをCuと同等(Fe量=Cu量)、好ましくはCuよりも多く含む(Fe量>Cu量、Cu量はゼロを含む)。こうすることで、Cuの添加によってアルミニウム合金が柔らかくなる効果よりも、Feの固溶によって硬くする効果が強く表れて、特に耐力を高められる。Fe量及びCu量は、上述の範囲内で、かつFe量≧Cu量を満たす任意の量をとり得る。
-Fe content (Fe content) ≥ Cu content (Cu content)
When the aluminum alloy of the embodiment contains Cu, Fe is equivalent to Cu (Fe amount = Cu amount), preferably more than Cu (Fe amount> Cu amount, Cu amount includes zero). By doing so, the effect of hardening by solid solution of Fe appears more strongly than the effect of adding aluminum to soften the aluminum alloy, and the proof stress can be particularly enhanced. The amount of Fe and the amount of Cu can be any amount within the above range and satisfying the amount of Fe ≧≧ Cu.

・ (過剰Si量)/(Fe量):0.1以上3.0以下
実施形態のアルミニウム合金では、上述のようにSiの一部を、溶体化処理によってMgと共にAlに固溶し、人工時効によって微細なMgSiとして析出させ、かつSiの残部(上述の〈式1〉で表わされる過剰Si)を固溶、析出、晶出させ、アルミニウム合金を強化する。但し、過剰Si量が多過ぎると、粒界への偏析Siが過度になって脆化する。一方、結晶粒を微細化するFeは、結晶粒界の量を増やすことで相対的にSiの偏析の影響を低減する効果がある。そのため、上述のようにFeを十分に含有しており、かつ過剰Si量が一定の範囲内であれば、Siの過度の粒界偏析を抑制できる。そこで、実施形態のアルミニウム合金では、(過剰Si量)/(Fe量)=[Siの含有量−{(Mgの含有量)/(24.3×2)}×28.1]/(Fe量)を規定する。(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上であると、過剰Siが十分に存在することで、Siの晶析出や固溶によって強度を向上できることから、優れた強度、更には優れた耐力をも有するアルミニウム合金部材などが得られる。(過剰Si量)/(Fe量)が3.0以下であると、Feの結晶微細化効果によってSiの粒界偏析による悪影響を十分に抑制して、Siの偏析に伴う強度の低下を抑制できる。その結果、優れた強度、更には優れた耐力をも有するアルミニウム合金部材などが得られる。更には伸びにも優れるアルミニウム合金部材などが得られる。(過剰Si量)/(Fe量)は、0.2以上2.0以下が好ましく、0.3以上1.7以下がより好ましい。
(Excess Si amount) / (Fe amount): 0.1 or more and 3.0 or less In the aluminum alloy of the embodiment, as described above, a part of Si is dissolved in Al together with Mg by solution treatment, and artificial The aluminum alloy is strengthened by precipitating as fine Mg 2 Si by aging and solid-solving, precipitating, and crystallizing the remainder of Si (excess Si represented by the above-mentioned <Formula 1>). However, when there is too much excess Si amount, segregated Si to a grain boundary will become excessive and it will embrittle. On the other hand, Fe that refines crystal grains has an effect of relatively reducing the influence of segregation of Si by increasing the amount of crystal grain boundaries. Therefore, if the Fe is sufficiently contained as described above and the excess Si amount is within a certain range, excessive grain boundary segregation of Si can be suppressed. Therefore, in the aluminum alloy of the embodiment, (excess Si amount) / (Fe amount) = [Si content − {(Mg content) / (24.3 × 2)} × 28.1] / (Fe Amount). When (excess Si amount) / (Fe amount) is 0.1 or more, since the excess Si is sufficiently present, the strength can be improved by crystal precipitation or solid solution of Si. An aluminum alloy member having high proof stress can be obtained. When (excess Si amount) / (Fe amount) is 3.0 or less, the adverse effect due to grain boundary segregation of Si is sufficiently suppressed by the effect of refinement of Fe, and the decrease in strength due to segregation of Si is suppressed. it can. As a result, an aluminum alloy member having excellent strength and further excellent yield strength can be obtained. Furthermore, an aluminum alloy member having excellent elongation can be obtained. (Excess Si amount) / (Fe amount) is preferably 0.2 or more and 2.0 or less, and more preferably 0.3 or more and 1.7 or less.

<組織>
実施形態のアルミニウム合金は、代表的には、連続鋳造を経た素材に溶体化処理及び時効処理が施されて、種々の分散粒子(主として晶出物や析出物)が分散した組織を有する。実施形態のアルミニウム合金では、ある程度の大きさの分散粒子がある程度存在すること、即ち、MgSiなどによる一般的な分散強化組織を有するアルミニウム合金と比較して、比較的大きい分散粒子が多めに存在することを許容する。ここで、粗大な分散粒子、例えば直径が0.1μm以上、更には0.3μm以上、特に1μm以上の分散粒子は、それ自身が応力の集中や破壊の起点となり、強度や伸びを低下させる。実施形態のアルミニウム合金は、上述のようにFeなどの成分の固溶量が多く、粒界の脆化が抑制されており、更には結晶粒径も小さい。そのため、実施形態のアルミニウム合金は、上述のような粗大な分散粒子がある程度存在していても、高強度で高靭性という高い機械的特性を有することができると考えられる。例えば、実施形態のアルミニウム合金における粗大な分散粒子の許容量として、断面に存在する分散粒子であって直径が0.3μm以上の分散粒子(以下、粗大粒子と呼ぶ)の数が、0.01mm当たりに3000個以下であることが挙げられる。好ましくは、上記粗大粒子の数が1000個以下/0.01mmである。更に、実施形態のアルミニウム合金は、その断面に存在する分散粒子の直径が概ね10μm以下を満たすことが好ましい。上記分散粒子の直径とは、断面に存在する分散粒子を抽出し、この分散粒子の面積と同等の面積を有する円の直径、即ち等価面積円の直径とする。上記「概ね10μm以下」の定義は、以下とする。測定対象であるアルミニウム合金の断面をとり、この断面における100μm×100μm以上の領域を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この観察領域に存在する上記直径が0.1μm以上の分散粒子を全て抽出する。抽出した粒子について上記直径が大きい粒子から順に数えたとき、抽出した個数のうち上から5%となる粒子の大きさが10μm以下であるとき、「概ね10μm以下」を満たす、とする。例えば、測定対象であるアルミニウム合金の断面をとり、この断面における200μm×200μmの領域をSEM観察して、直径が0.1μm以上の分散粒子を抽出し、0.1μm以上の分散粒子が1000個であった場合、50番目に大きい粒子における上記直径が10μm以下であれば、このアルミニウム合金は、分散粒子の直径が概ね10μm以下を満たす。直径が0.3μm以上の粗大粒子は少ない方が好ましいが、実施形態のアルミニウム合金では、例えば、上記粗大粒子が100個以上/0.01mm、120個以上/0.01mm、更に150個以上/0.01mmを許容できる。分散粒子の抽出、等価面積円の直径の測定などは、画像処理装置などを用いてSEMの観察像を画像処理すると容易に行える。
<Organization>
The aluminum alloy according to the embodiment typically has a structure in which a material subjected to continuous casting is subjected to a solution treatment and an aging treatment, and various dispersed particles (mainly crystallized substances and precipitates) are dispersed. In the aluminum alloy of the embodiment, there are a certain amount of dispersed particles of a certain size, that is, a relatively large number of dispersed particles compared to an aluminum alloy having a general dispersion strengthened structure such as Mg 2 Si. Allow to exist. Here, coarse dispersed particles, for example, dispersed particles having a diameter of 0.1 μm or more, further 0.3 μm or more, particularly 1 μm or more, themselves become a concentration point of stress or a starting point of fracture, and decrease strength and elongation. The aluminum alloy of the embodiment has a large amount of solid solution of components such as Fe as described above, the embrittlement of grain boundaries is suppressed, and the crystal grain size is also small. Therefore, it is considered that the aluminum alloy of the embodiment can have high mechanical properties such as high strength and high toughness even if the coarse dispersed particles as described above are present to some extent. For example, as an allowable amount of coarse dispersed particles in the aluminum alloy of the embodiment, the number of dispersed particles existing in the cross section and having a diameter of 0.3 μm or more (hereinafter referred to as coarse particles) is 0.01 mm. It is mentioned that it is 3000 or less per 2 . Preferably, the number of coarse particles is 1000 or less / 0.01 mm 2 . Furthermore, in the aluminum alloy of the embodiment, it is preferable that the diameter of the dispersed particles existing in the cross section satisfy approximately 10 μm or less. The diameter of the dispersed particles is defined as the diameter of a circle having an area equivalent to the area of the dispersed particles, that is, the diameter of the equivalent area circle, by extracting the dispersed particles existing in the cross section. The definition of “approximately 10 μm or less” is as follows. Take a cross section of the aluminum alloy to be measured, and observe an area of 100 μm × 100 μm or more in this cross section with a scanning electron microscope (SEM), and disperse all the dispersed particles having a diameter of 0.1 μm or more present in this observation area. Extract. When the extracted particles are counted in order from the particle having the largest diameter, when the size of the extracted particle, which is 5% from the top, is 10 μm or less, “approximately 10 μm or less” is satisfied. For example, a cross section of an aluminum alloy to be measured is taken, and a 200 μm × 200 μm region in this cross section is observed by SEM to extract dispersed particles having a diameter of 0.1 μm or more, and 1000 dispersed particles having a diameter of 0.1 μm or more are obtained. In the case where the diameter of the 50th largest particle is 10 μm or less, this aluminum alloy satisfies the diameter of the dispersed particles of approximately 10 μm or less. The number of coarse particles having a diameter of 0.3 μm or more is preferably small. However, in the aluminum alloy of the embodiment, for example, the coarse particles are 100 particles / 0.01 mm 2 , 120 particles / 0.01 mm 2 , and 150 particles. Above / 0.01 mm 2 is acceptable. Extraction of dispersed particles, measurement of the diameter of an equivalent area circle, and the like can be easily performed by processing an observation image of an SEM using an image processing apparatus or the like.

<形状:アルミニウム合金線材、アルミニウム合金部材など>
実施形態のアルミニウム合金は、種々の形状をとり得る。代表的には、少なくとも1種の塑性加工が少なくとも1回(1パス)施された形状のものが挙げられる。具体的には、圧延材(棒材や板材)、伸線材(実施形態のアルミニウム合金線材)、鍛造材などの1次加工材、即ち、更に別の加工(2次加工、例えば、塑性加工、切削など)が施される2次加工用素材が挙げられる。2次加工材は、例えば、上記伸線材にヘッド加工や転造加工を施したボルト、上記伸線材を所定の形状に切削などしたスプールバルブなどのアルミニウム合金部材(実施形態のアルミニウム合金部材)が挙げられる。その他、鋳造材を鍛造した鍛造材(クランクなど、実施形態のアルミニウム合金部材の一例)が挙げられる。実施形態のアルミニウム合金は、特に、後述する連続鋳造を含む工程を経て製造されることが好ましいことから、連続鋳造材を用いて製造可能な形状をとり得る素材に好適に利用できる。上述の伸線材(又は引抜材)、鍛造材などでは、連続鋳造材を素材に利用できる。
<Shape: Aluminum alloy wire, aluminum alloy member, etc.>
The aluminum alloy of the embodiment can take various shapes. A typical example is a shape in which at least one kind of plastic working is performed at least once (one pass). Specifically, a primary processing material such as a rolled material (bar material or plate material), a wire drawing material (aluminum alloy wire of the embodiment), a forging material, that is, another processing (secondary processing, for example, plastic processing, Secondary processing material to which cutting or the like is applied. The secondary processed material is, for example, an aluminum alloy member (aluminum alloy member of the embodiment) such as a bolt obtained by subjecting the wire drawing material to head processing or rolling, or a spool valve obtained by cutting the wire drawing material into a predetermined shape. Can be mentioned. In addition, a forged material (an example of an aluminum alloy member of the embodiment such as a crank) obtained by forging a cast material can be given. Since the aluminum alloy of the embodiment is particularly preferably manufactured through a process including continuous casting described later, it can be suitably used as a material that can take a shape that can be manufactured using a continuous cast material. In the above-described wire drawing material (or drawing material), forging material, etc., a continuous casting material can be used as a raw material.

<大きさ>
実施形態のアルミニウム合金は、種々の大きさをとり得る。例えば、実施形態のアルミニウム合金線材では、その線径は、用途などに応じて選択することができる。例えば、ボルト用のアルミニウム合金線材では、その線径は3mm以上15mm以下程度、更に13mm以下、12mm以下が挙げられる。このような線径のアルミニウム合金線材は、自動車部品の締め付けなどに適したサイズのボルトを製造できる。例えば、スプールバルブ用のアルミニウム合金線材では、その線径は3mm以上15mm以下程度が挙げられる。
<Size>
The aluminum alloy of the embodiment can take various sizes. For example, in the aluminum alloy wire of the embodiment, the wire diameter can be selected according to the application. For example, in the case of an aluminum alloy wire for bolts, the wire diameter is about 3 mm to 15 mm, further 13 mm or less, and 12 mm or less. An aluminum alloy wire having such a wire diameter can produce a bolt having a size suitable for fastening an automobile part. For example, in the case of an aluminum alloy wire for a spool valve, the wire diameter is about 3 mm or more and 15 mm or less.

<機械的特性>
実施形態のアルミニウム合金は、溶体化処理及び時効処理を行うことで、従来の6000系合金と同様に、析出硬化による強度向上効果が得られる。特に、実施形態のアルミニウム合金は、上述の特定の組成を有することから、特に、後述する特定の条件で溶体化処理を行った後、適宜時効処理を行うことで、A6056と同等程度の強度、更にはA6056よりも高い強度、更にはより高い耐力や優れた伸びを有することができる。即ち、実施形態のアルミニウム合金の一例として、高強度で耐力にも優れ、高靭性でもあるものが挙げられる。
<Mechanical properties>
By performing solution treatment and aging treatment, the aluminum alloy of the embodiment can obtain the strength improvement effect by precipitation hardening as in the case of the conventional 6000 series alloy. In particular, since the aluminum alloy of the embodiment has the above-described specific composition, in particular, after performing a solution treatment under the specific conditions described later, and appropriately performing an aging treatment, the strength comparable to that of A6056, Furthermore, it can have higher strength than A6056, higher proof stress and excellent elongation. That is, as an example of the aluminum alloy of the embodiment, one having high strength, excellent proof stress, and high toughness can be mentioned.

具体的には、実施形態のアルミニウム合金の一例として、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を行った後、160℃以上180℃以下×4時間以上の時効処理を施した後の引張強さが400MPa以上、0.2%耐力が375MPa以上、破断伸びが10%以上を満たすものが挙げられる。組成、製造条件、溶体化処理の条件、時効処理の条件などによっては、強度、耐力、伸びにより優れる。特に、製造過程に塑性加工を含み、塑性加工が施されたもの(例えば、実施形態のアルミニウム合金線材)は、鋳造材などの塑性加工が施されていないものに比較して、上記溶体化処理及び時効処理後の引張強さ、0.2%耐力、破断伸びが高い傾向にある。例えば、引張強さが410MPa以上、0.2%耐力が385MPa以上、及び破断伸びが10%以上を満たしたり、引張強さが415MPa以上、0.2%耐力が390MPa以上、及び破断伸びが12%以上の少なくとも一つを満たしたり、引張強さが420MPa以上、0.2%耐力が395MPa以上、及び破断伸びが13%以上の少なくとも一つを満たしたりすることができる。このように溶体化処理及び時効処理後に高強度で耐力にも優れ、高靭性でもある実施形態のアルミニウム合金(例えば、実施形態のアルミニウム合金線材)は、2次加工(例えば、塑性加工、切削、アルマイトなどの表面処理など)と、溶体化処理及び時効処理とが施されて製造されるアルミニウム合金部材(例えば、実施形態のアルミニウム合金部材)の素材に好適に利用できる。なお、アルミニウム合金線材の機械的特性は、溶体化処理及び時効処理を行ったものを加工して、JIS Z 2241(2011)に準拠して測定用の試験片を作製し、この試験片を用いて引張試験により測定することができる。   Specifically, as an example of the aluminum alloy of the embodiment, after performing a solution treatment of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less, aging treatment of 160 ° C. or more and 180 ° C. or less × 4 hours or more is performed. Examples include a tensile strength after application of 400 MPa or more, a 0.2% proof stress of 375 MPa or more, and a breaking elongation of 10% or more. Depending on the composition, manufacturing conditions, solution treatment conditions, aging treatment conditions, etc., the strength, proof stress, and elongation are superior. In particular, the manufacturing process includes plastic working, and the plastic processing (for example, the aluminum alloy wire according to the embodiment) is compared with the solution treatment described above compared to the casting material or the like not subjected to plastic processing. In addition, the tensile strength after aging treatment, 0.2% proof stress, and elongation at break tend to be high. For example, the tensile strength is 410 MPa or more, the 0.2% proof stress is 385 MPa or more, and the breaking elongation is 10% or more, the tensile strength is 415 MPa or more, the 0.2% proof stress is 390 MPa or more, and the breaking elongation is 12 % Or more, or a tensile strength of 420 MPa or more, a 0.2% yield strength of 395 MPa or more, and a breaking elongation of 13% or more. Thus, after the solution treatment and the aging treatment, the aluminum alloy of the embodiment (for example, the aluminum alloy wire of the embodiment) having high strength, excellent proof stress, and high toughness is subjected to secondary processing (for example, plastic working, cutting, It can be suitably used for a material of an aluminum alloy member (for example, an aluminum alloy member of the embodiment) manufactured by performing a surface treatment such as alumite) and a solution treatment and an aging treatment. The mechanical properties of the aluminum alloy wire are obtained by processing a solution-treated and aging-treated material to prepare a test piece for measurement according to JIS Z 2241 (2011), and using this test piece. It can be measured by a tensile test.

2次加工材であるボルトなどの実施形態のアルミニウム合金部材は、最終製品が得られるまでの製造過程で、上述の550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理、及び160℃以上180℃以下×4時間以上の時効処理を行うことで、高強度で耐力にも優れ、更に高靭性である。具体的には、実施形態のアルミニウム合金部材の一例(実施形態のアルミニウム合金の一例でもある)として、引張強さが400MPa以上、0.2%耐力が375MPa以上、破断伸びが10%以上を満たすものが挙げられる。組成、製造条件(塑性加工条件など)、溶体化処理の条件、時効処理の条件などによっては、引張強さが410MPa以上、0.2%耐力が385MPa以上、破断伸びが10%以上を満たすもの、その他、引張強さが415MPa以上、0.2%耐力が390MPa以上、及び破断伸びが12%以上の少なくとも一つを満たすもの、引張強さが420MPa以上、0.2%耐力が395MPa以上、及び破断伸びが13%以上の少なくとも一つを満たすものが挙げられる。なお、ボルトの機械的特性は、JIS B 1051(2000)に準拠して、ボルトを試験片とする引張試験により測定することができる。   The aluminum alloy member of the embodiment such as a bolt that is a secondary processed material is a solution treatment of the above-described 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less in the manufacturing process until the final product is obtained, and 160 By performing an aging treatment at a temperature of not less than 180 ° C. and not more than 180 ° C. for 4 hours or more, it has high strength, excellent proof stress, and high toughness. Specifically, as an example of the aluminum alloy member of the embodiment (also an example of the aluminum alloy of the embodiment), the tensile strength is 400 MPa or more, the 0.2% proof stress is 375 MPa or more, and the elongation at break is 10% or more. Things. Depending on the composition, manufacturing conditions (plastic processing conditions, etc.), solution treatment conditions, aging conditions, etc., tensile strength is 410 MPa or more, 0.2% proof stress is 385 MPa or more, and elongation at break is 10% or more In addition, those satisfying at least one of tensile strength of 415 MPa or more, 0.2% proof stress of 390 MPa or more, and breaking elongation of 12% or more, tensile strength of 420 MPa or more, 0.2% proof stress of 395 MPa or more, And those satisfying at least one of elongation at break of 13% or more. The mechanical properties of the bolt can be measured by a tensile test using the bolt as a test piece in accordance with JIS B 1051 (2000).

<耐食性>
実施形態のアルミニウム合金は、Znといった耐食性を阻害する元素を実質的に含まない、又は含有しても非常に微量である(0.25%以下)。従って、実施形態のアルミニウム合金、実施形態のアルミニウム合金線材、実施形態のアルミニウム合金部材は、耐食性にも優れ、自動車部品などの腐食環境で使用される部品やその素材に好適に利用できる。特に、Cuを含有しない実施形態のアルミニウム合金は、耐食性により優れる。
<Corrosion resistance>
The aluminum alloy of the embodiment does not substantially contain an element that inhibits corrosion resistance, such as Zn, or contains a very small amount (0.25% or less). Therefore, the aluminum alloy of the embodiment, the aluminum alloy wire of the embodiment, and the aluminum alloy member of the embodiment are excellent in corrosion resistance, and can be suitably used for parts used in corrosive environments such as automobile parts and materials thereof. In particular, the aluminum alloy of the embodiment not containing Cu is more excellent in corrosion resistance.

[アルミニウム合金の製造方法]
実施形態のアルミニウム合金は、少なくとも鋳造工程を含む製造方法によって製造することができる。上記製造方法は、鋳造工程に加えて、更に、伸線や圧延といった塑性加工を行う加工工程、及び塑性加工材に熱処理を施す熱処理工程の少なくとも一方を備えることができる。つまり、実施形態のアルミニウム合金は、製造過程で区別すると、鋳造材、この鋳造材の少なくとも一部に塑性加工を施した塑性加工材(例えば、圧延材、伸線材や鍛造材など)、鋳造材や塑性加工材に熱処理を施した熱処理材、鋳造材・塑性加工材・熱処理材のいずれかに切削加工を施した切削材という種々の存在状態をとり得る。所望の存在状態のアルミニウム合金が得られるように、製造過程を選択するとよい。
[Production method of aluminum alloy]
The aluminum alloy of the embodiment can be manufactured by a manufacturing method including at least a casting process. In addition to the casting process, the manufacturing method can further include at least one of a processing process for performing plastic processing such as wire drawing and rolling, and a heat treatment process for performing heat treatment on the plastic work material. That is, the aluminum alloy of the embodiment is divided into a casting material, a plastic working material (for example, a rolled material, a wire drawing material, a forging material, etc.) obtained by subjecting at least a part of the casting material to casting, and a casting material. In addition, various existing states can be taken: a heat-treated material obtained by heat-treating a plastic-worked material, and a cutting material obtained by cutting one of a cast material, a plastic-worked material, and a heat-treated material. The production process may be selected so that an aluminum alloy in a desired presence state can be obtained.

鋳造工程では、連続鋳造を利用することが好ましい。上記熱処理は、塑性加工途中に施す中間熱処理、最終形状の塑性加工材に施す最終熱処理、溶体化処理及び時効処理が挙げられる。ボルトなどの2次加工材を製造する場合には、溶体化処理は、2次加工の前後のいずれでもよい。2次加工が複数種の加工を備える場合には、ある加工と別の加工との中間に溶体化処理を行うこともできる。時効処理は、溶体化処理以降であれば任意の時期に行える。例えば、時効処理は、溶体化処理の直後に行ってもよいし、溶体化処理と時効処理との間に種々の加工を行ってもよい。溶体化処理は、後述する特定の条件で行うことが好ましい。その他、冷間塑性加工を行う場合には、鋳造以降、冷間加工が完了するまでの間に均質化処理を行わないことが好ましい。以下、連続鋳造、溶体化処理、均質化処理の省略について、まず説明する。   In the casting process, it is preferable to use continuous casting. Examples of the heat treatment include intermediate heat treatment applied during plastic working, final heat treatment applied to a plastic material having a final shape, solution treatment, and aging treatment. When manufacturing a secondary processed material such as a bolt, the solution treatment may be performed before or after the secondary processing. When the secondary processing includes a plurality of types of processing, a solution treatment can be performed between a certain processing and another processing. The aging treatment can be performed at any time after the solution treatment. For example, the aging treatment may be performed immediately after the solution treatment, or various processes may be performed between the solution treatment and the aging treatment. The solution treatment is preferably performed under specific conditions described later. In addition, when performing cold plastic working, it is preferable not to perform homogenization after casting until cold working is completed. Hereinafter, the omission of continuous casting, solution treatment, and homogenization will be described first.

<連続鋳造>
連続鋳造は、急冷凝固が可能であることから、晶出物の生成を抑制して、粗大な晶出物が生じることを低減できる。粗大な晶出物を低減することで、溶体化処理によって添加元素、特にFeを十分に固溶でき、その後の時効処理によって所望の析出物を良好に、かつ均一的に形成できる。その結果、析出硬化による強度向上効果を良好に得られ、強度、更には耐力、伸びにも優れるアルミニウム合金部材などを製造できる。また、粗大な晶出物に起因する加工性の低下を抑制できる。更に、急冷凝固によって結晶粒の粗大化も抑制でき、微細な結晶組織の鋳造材としたり、単位断面積あたりの等軸晶の割合が高い鋳造材としたりすることができる。この点からも、鋳造以降に行う塑性加工時の加工性の低下を抑制でき、良好な加工性を有するアルミニウム合金を製造できる。連続鋳造には、ベルトアンドホイール方式、プロペルチ方式などの公知の手法を利用できる。
<Continuous casting>
Since continuous casting can be rapidly solidified, the generation of crystallized substances can be suppressed and the generation of coarse crystallized substances can be reduced. By reducing the coarse crystallized product, the additive element, particularly Fe, can be sufficiently dissolved by the solution treatment, and the desired precipitate can be formed satisfactorily and uniformly by the subsequent aging treatment. As a result, an effect of improving strength by precipitation hardening can be obtained satisfactorily, and an aluminum alloy member having excellent strength, proof stress, and elongation can be produced. Moreover, the fall of the workability resulting from a coarse crystallization thing can be suppressed. Further, the coarsening of crystal grains can be suppressed by rapid solidification, and a cast material having a fine crystal structure or a cast material having a high ratio of equiaxed crystals per unit cross-sectional area can be obtained. Also from this point, it is possible to suppress a decrease in workability at the time of plastic working performed after casting, and it is possible to manufacture an aluminum alloy having good workability. For continuous casting, a known method such as a belt-and-wheel method or a Properti method can be used.

急冷凝固に関する具体的な制御条件として、例えば、鋳造工程の凝固速度(冷却速度)を1℃/秒以上とすることが挙げられる。凝固速度を速くするほど、晶出物の生成を抑制し、粗大な晶出物をより効果的に低減できる。凝固速度は、2℃/秒以上、更に5℃/秒以上、8℃/秒以上、10℃/秒以上とすることができる。冷却過程にある溶湯の任意の位置において凝固速度が1℃/秒以上であること、つまり溶湯全体が均一的に冷却されることがより好ましい。こうすることで、凝固状態の不均一に伴う成分の不均一を抑制し易く、均質化処理を不要にしても、鋳造以降に圧延などの塑性加工を良好に行える。また、凝固速度がこのように速いために(高速であるために)、Feを過飽和に固溶させられる。このような凝固速度は、例えば、水冷銅鋳型や強制水冷機構などを有する連続鋳造機を用いることで実現できる。例えば、鋳型温度を低くすると、凝固速度を速くできる。その他、凝固速度の調整パラメータは、鋳造材の大きさ(横断面積)、溶湯の温度、鋳造速度、冷却液量、鋳型(溝付きホイール、ベルト、ダムブロックなど)の材質・表面粗さなどが挙げられる。   Specific control conditions for rapid solidification include, for example, a solidification rate (cooling rate) in the casting process of 1 ° C./second or more. As the solidification rate is increased, generation of crystallized substances can be suppressed, and coarse crystallized substances can be more effectively reduced. The solidification rate can be 2 ° C./second or more, 5 ° C./second or more, 8 ° C./second or more, 10 ° C./second or more. More preferably, the solidification rate is 1 ° C./second or more at an arbitrary position of the molten metal in the cooling process, that is, the entire molten metal is uniformly cooled. By doing so, it is easy to suppress the non-uniformity of the components accompanying the non-uniform solidification state, and plastic processing such as rolling can be satisfactorily performed after casting even if the homogenization treatment is unnecessary. In addition, since the solidification rate is so fast (because of high speed), Fe can be dissolved in supersaturation. Such a solidification rate can be realized, for example, by using a continuous casting machine having a water-cooled copper mold, a forced water-cooling mechanism, or the like. For example, if the mold temperature is lowered, the solidification rate can be increased. Other parameters for adjusting the solidification speed include the size of the cast material (cross-sectional area), the temperature of the molten metal, the casting speed, the amount of coolant, the material and surface roughness of the mold (grooved wheel, belt, dam block, etc.) Can be mentioned.

連続鋳造で急冷凝固を行うことで、微細な結晶組織を有する鋳造材が得られる。この鋳造材を素材に用いることで、鋳造以降に、圧延や伸線、鍛造などの塑性加工を施した場合に割れや疵の発生を低減でき、表面性状に優れる圧延材や伸線材、鍛造材などが得られる。更に、表面性状に優れる伸線材などを2次加工材の素材にすることで、2次加工時(特に塑性加工時)にも、割れや疵の発生を低減でき、表面性状に優れる2次加工材が得られる。従って、連続鋳造工程を備える製造方法は、表面性状に優れる長尺な鋳造材を量産でき、ひいては表面性状にも優れるアルミニウム合金線材などの量産や、強度、更には耐力にも優れるアルミニウム合金部材の量産に寄与できる。   By performing rapid solidification by continuous casting, a cast material having a fine crystal structure can be obtained. By using this cast material as the raw material, it is possible to reduce the occurrence of cracks and wrinkles when plastic processing such as rolling, wire drawing, forging, etc. is performed after casting, rolling material, wire drawing material, forging material with excellent surface properties. Etc. are obtained. Furthermore, by using a wiredrawing material with excellent surface properties as the material for secondary processing materials, secondary processing with excellent surface properties can be achieved, even during secondary processing (especially during plastic processing), to reduce the occurrence of cracks and wrinkles. A material is obtained. Therefore, the manufacturing method including the continuous casting process can mass-produce a long cast material having excellent surface properties, and thus, mass production of aluminum alloy wires and the like having excellent surface properties, as well as an aluminum alloy member having excellent strength and proof stress. Can contribute to mass production.

<溶体化処理>
溶体化処理は、保持温度を550℃以上580℃以下、保持時間を15分以上120分以下とする。溶体化処理の保持温度を550℃以上と比較的高くすることで、添加元素を十分に固溶できる他、結晶粒界近傍におけるSiの固溶析出状態をコントロールしたり、Cuを含有する場合には、SiとCuとを上述の特定の状態で析出させたりできて、粒界の脆化を防止できる。この保持温度が高いほどFeなどの添加元素の固溶を促進でき、結晶粒界へのSiの偏析の悪影響を抑制できることから、保持温度は560℃以上が好ましい。保持温度が高過ぎると、Siの拡散が活発になり、粒界に偏析し易くなる。実施形態のアルミニウム合金は、Feを比較的多く含み、かつ過剰Si量とFe量とを特定の比率で含むことで、上述のSiの偏析による悪影響を軽減できるものの、Siの偏析を十分に抑制するには、保持温度は580℃以下が好ましい。一方、保持時間を15分以上とすることで、添加元素の固溶を十分に行える。この保持時間が長いほど固溶を促進でき、30分以上とすることができる。保持時間が長過ぎると、上述の粒界へのSiの偏析が進み、Feによる結晶粒の微細化や、CuとSiとを含む化合物をもってしても上記悪影響を抑制し難く、特性の低下を招く。また、保持時間を過度に長くすると、Siの偏析が更に進み、偏析箇所近傍の融点が局所的に低下して合金の一部が溶融し、合金表面に粒状の塊が生じることがあり(発汗現象と呼ばれることがある)、外観不良などを招き易い。従って、溶体化処理は、120分以下が好ましく、60分以下、更に45分以下がより好ましい。
<Solution treatment>
In the solution treatment, the holding temperature is 550 ° C. or higher and 580 ° C. or lower, and the holding time is 15 minutes or longer and 120 minutes or shorter. When the retention temperature of the solution treatment is relatively high at 550 ° C. or higher, the additive element can be sufficiently solid-solved, and the solid solution precipitation state in the vicinity of the crystal grain boundary can be controlled or when Cu is contained. Can precipitate Si and Cu in the above-mentioned specific state, and can prevent embrittlement of grain boundaries. The higher the holding temperature, the more the solid solution of additive elements such as Fe can be promoted, and the adverse effect of the segregation of Si on the grain boundaries can be suppressed. Therefore, the holding temperature is preferably 560 ° C. or higher. If the holding temperature is too high, Si diffusion becomes active and segregation at the grain boundaries is likely. Although the aluminum alloy of the embodiment contains a relatively large amount of Fe and contains an excessive amount of Si and an amount of Fe in a specific ratio, the above-described adverse effects due to the segregation of Si can be reduced, but the segregation of Si is sufficiently suppressed. For this purpose, the holding temperature is preferably 580 ° C. or lower. On the other hand, when the holding time is 15 minutes or longer, the additive element can be sufficiently dissolved. The longer the holding time, the more the solid solution can be promoted, and the time can be 30 minutes or longer. If the holding time is too long, the segregation of Si to the above-described grain boundary proceeds, and it is difficult to suppress the above-mentioned adverse effect even if the crystal grain is refined by Fe or a compound containing Cu and Si is used, and the characteristics are deteriorated. Invite. If the holding time is excessively long, the segregation of Si further proceeds, the melting point in the vicinity of the segregation site is locally lowered, and a part of the alloy is melted, and a granular lump may be formed on the alloy surface (sweating). This is sometimes called a phenomenon) and is liable to cause an appearance defect. Therefore, the solution treatment is preferably 120 minutes or less, more preferably 60 minutes or less, and even more preferably 45 minutes or less.

粒界へのSiの偏析は、約500℃から開始する。そのため、500℃超溶体化温度以下の温度域では、Siの偏析という好ましくない現象のみが進む反面、MgやSiの固溶といった有益な現象は進まない。従って、実施形態のアルミニウム合金を製造するには、溶体化工程において、この温度域をできるだけ速やかに通過することが好ましい。具体的には、500℃超から上記溶体化処理の目標温度までに要する昇温時間を100分以下にすることが好ましい。例えば、上記目標温度が570℃のときには、500℃に達してから570℃になるまでの昇温時間を100分以下にする。上記昇温時間は、短いほど好ましく、60分以下、30分以下、更に15分以下にすることができる。   The segregation of Si to the grain boundaries starts at about 500 ° C. Therefore, in the temperature range below the 500 ° C. supersolution temperature, only the undesired phenomenon of Si segregation proceeds, but the beneficial phenomenon such as Mg or Si solid solution does not progress. Therefore, in order to produce the aluminum alloy of the embodiment, it is preferable to pass through this temperature range as quickly as possible in the solution treatment step. Specifically, it is preferable that the temperature rising time required from 500 ° C. to the target temperature of the solution treatment is 100 minutes or less. For example, when the target temperature is 570 ° C., the temperature rising time from reaching 500 ° C. to 570 ° C. is set to 100 minutes or less. The temperature raising time is preferably as short as possible, and can be 60 minutes or less, 30 minutes or less, and further 15 minutes or less.

<均質化処理の省略>
均質化処理は、代表的には、組成の不均一を是正し、均一的な成分分布とすることなどを目的として、冷間の塑性加工の前に行う。上述のように鋳造段階での凝固速度が十分に速い場合には鋳造段階での組成の不均一が少ないため、均質化処理は行わなくてもよい。均質化処理を行う場合には、保持温度は500℃以下、保持時間は10時間以下が好ましい。
<Omitted homogenization>
The homogenization treatment is typically performed before cold plastic working for the purpose of correcting the non-uniformity of the composition and obtaining a uniform component distribution. As described above, when the solidification rate at the casting stage is sufficiently high, the composition nonuniformity at the casting stage is small, so that the homogenization treatment may not be performed. When performing the homogenization treatment, the holding temperature is preferably 500 ° C. or less and the holding time is preferably 10 hours or less.

[アルミニウム合金線材の製造方法]
実施形態のアルミニウム合金線材は、代表的には、鋳造工程、圧延工程、伸線工程を経て製造することができる。特に、鋳造工程では、上述の連続鋳造を行うことが好ましい。そこで、実施形態のアルミニウム合金線材の製造に適した製造方法として、実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法は、上述の特定の組成のアルミニウム合金に連続鋳造を行う鋳造工程と、得られた鋳造材に圧延加工を施す圧延工程と、得られた圧延材に伸線加工を施す伸線工程とを備えることを規定する。各工程の詳細は次の通りである。
[Aluminum alloy wire manufacturing method]
The aluminum alloy wire of the embodiment can be typically manufactured through a casting process, a rolling process, and a wire drawing process. In particular, in the casting process, it is preferable to perform the above-described continuous casting. Therefore, as a manufacturing method suitable for manufacturing the aluminum alloy wire according to the embodiment, the method for manufacturing the aluminum alloy wire according to the embodiment includes a casting process in which continuous casting is performed on the aluminum alloy having the specific composition described above, and the obtained casting material. It is provided with a rolling process for performing a rolling process and a drawing process for performing a drawing process on the obtained rolled material. Details of each step are as follows.

<鋳造工程>
鋳造工程は、上述の特定の組成のアルミニウム合金を連続鋳造して、鋳造材を得る工程である。連続鋳造の条件(方式、凝固速度など)は、上述の<連続鋳造>の項で述べた通りである。
<Casting process>
The casting step is a step of continuously casting the aluminum alloy having the specific composition described above to obtain a cast material. The conditions for continuous casting (method, solidification rate, etc.) are as described in the above section <Continuous casting>.

<圧延工程>
圧延工程は、上記連続鋳造によって製造された鋳造材に圧延加工を施して圧延材を得る工程である。この圧延加工は、熱間又は温間で行うことが好ましい。また、圧延は鋳造に連続して行うことが好ましい。圧延を鋳造に連続して行うと、鋳造材に蓄積される熱を利用して熱間圧延などを容易に行えて、エネルギー効率がよく、鋳造圧延材を量産できる。例えば、ベルトアンドホイール方式の鋳造機とこの鋳造機に連なる圧延機とを用いて行う。このような装置として、例えば、プロペルチ式連続鋳造圧延機を用いることができる。
<Rolling process>
A rolling process is a process of performing a rolling process on the cast material manufactured by the said continuous casting, and obtaining a rolled material. This rolling process is preferably performed hot or warm. Moreover, it is preferable to perform rolling continuously with casting. When rolling is performed continuously with casting, heat rolling or the like can be easily performed using heat accumulated in the casting material, and energy-efficient and mass production of the cast rolling material can be performed. For example, a belt-and-wheel casting machine and a rolling machine connected to the casting machine are used. As such an apparatus, for example, a Properti type continuous casting and rolling mill can be used.

圧延工程では、上記鋳造工程で生成され得る晶出物を分断するように圧延条件を調整することが好ましい。例えば、上述の〈式2〉Z=ε×exp(Q/RT)で表わされるZ因子を1.0×1010以上1.0×1019以下とすることが好ましい。Z因子を1.0×1010以上とすることで、粗大な晶出物(例えば、10μm〜50μm程度)が生成されている場合でも、分断して微細化することができ、例えば、晶出物を概ね10μm以下にまで小さくできる。その結果、粗大な晶出物に起因する伸線加工性の低下や、伸線材に塑性加工を施す場合にその加工性の低下を抑制できる。従って、アルミニウム合金線材を良好に製造できる。より好ましいZ因子の範囲は、1.0×1012以上1.0×1017以下である。Z因子は、工業的には、圧延時の線速と、圧延温度(〈式2〉におけるT)とによって調整することができる。圧延対象の大きさ(断面積)、組成などにもよるが、例えば、線速は、5cm/秒以上50cm/秒以下、圧延温度は、300℃以上550℃以下が挙げられる。 In a rolling process, it is preferable to adjust rolling conditions so that the crystallization thing which may be produced | generated by the said casting process is parted. For example, it is preferable that the Z factor represented by the above-described <Formula 2> Z = ε × exp (Q / RT) is 1.0 × 10 10 or more and 1.0 × 10 19 or less. By setting the Z factor to 1.0 × 10 10 or more, even when a coarse crystallized product (for example, about 10 μm to 50 μm) is generated, it can be divided and refined. Objects can be reduced to approximately 10 μm or less. As a result, it is possible to suppress a decrease in wire drawing workability caused by coarse crystallized substances and a decrease in workability when plastic working is performed on the wire drawing material. Therefore, an aluminum alloy wire can be manufactured satisfactorily. A more preferable range of the Z factor is 1.0 × 10 12 or more and 1.0 × 10 17 or less. Industrially, the Z factor can be adjusted by the linear velocity during rolling and the rolling temperature (T in <Expression 2>). Although it depends on the size (cross-sectional area) and composition of the object to be rolled, for example, the linear velocity is 5 cm / second or more and 50 cm / second or less, and the rolling temperature is 300 ° C. or more and 550 ° C. or less.

<伸線工程>
伸線工程では、上記圧延加工が施された圧延材に伸線加工を施して伸線材を得る工程である。伸線加工は、所定の線径になるまで行う。この伸線は代表的には冷間で行う。伸線加工前の圧延材の表面状態に応じて、皮剥加工を行うことができる。このように圧延後に伸線を行うことで、即ち、圧延前に均質化処理を行わなかったり、均質化処理後に(熱間)押出を行わなかったりすることで、伸線工程後に得られる線材に存在する分散粒子のサイズは、圧延材の分散粒子のサイズにほぼ一致する。
<Wire drawing process>
The wire drawing step is a step of obtaining a wire drawing material by subjecting the rolled material subjected to the above-described rolling processing to wire drawing. The wire drawing is performed until a predetermined wire diameter is obtained. This wire drawing is typically performed cold. Peeling can be performed according to the surface state of the rolled material before wire drawing. Thus, by performing wire drawing after rolling, that is, by performing no homogenization before rolling, or by not performing extrusion (hot) after homogenization, the wire obtained after the wire drawing process The size of the dispersed particles present substantially matches the size of the dispersed particles of the rolled material.

<線材の製造に関するその他の工程>
・WR軟化処理
上記圧延工程後上記伸線工程前の素材(ワイヤロッド)に軟化処理を行うことができる。WR軟化処理を行うことで、圧延工程で導入された不均一な歪みを除去して、伸線工程で均一的な加工組織を得易い。WR軟化処理の条件は、例えば、雰囲気は、非酸化性雰囲気(減圧雰囲気や不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気など)や大気雰囲気、保持温度は、250℃以上450℃以下、保持時間は、1時間以上48時間以下が挙げられる。
<Other processes related to wire manufacturing>
-WR softening process The raw material (wire rod) after the said rolling process and before the said wire drawing process can be softened. By performing the WR softening treatment, the non-uniform distortion introduced in the rolling process is removed, and a uniform processed structure is easily obtained in the wire drawing process. The conditions of the WR softening treatment are, for example, the atmosphere is a non-oxidizing atmosphere (depressurized atmosphere, inert gas atmosphere, reducing gas atmosphere, etc.) or air atmosphere, the holding temperature is 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and the holding time is 1 The time is 48 hours or less.

・中間軟化処理
上記伸線加工の途中の線材に、中間軟化処理を行うことができる。中間軟化処理を行うことで、伸線工程における過度な歪みの蓄積を抑制し、断線を防止できる。中間軟化処理の条件は、例えば、雰囲気は、上述の非酸化性雰囲気や大気雰囲気、保持温度は、250℃以上500℃未満(好ましくは300℃以上420℃以下)、保持時間は、0.5時間以上40時間以下(好ましくは1時間以上24時間以下)、が挙げられる。加工硬化によって高めた線材の強度を極端に低下させないように、条件を調整するとよい。中間軟化処理の条件は、公知の条件を利用することができる。
Intermediate softening treatment An intermediate softening treatment can be performed on the wire in the middle of the wire drawing. By performing the intermediate softening treatment, accumulation of excessive strain in the wire drawing process can be suppressed, and disconnection can be prevented. The conditions of the intermediate softening treatment are, for example, the atmosphere is the above-mentioned non-oxidizing atmosphere or air atmosphere, the holding temperature is 250 ° C. or higher and lower than 500 ° C. (preferably 300 ° C. or higher and 420 ° C. or lower), and the holding time is 0.5 Or more and 40 hours or less (preferably 1 hour or more and 24 hours or less). The conditions may be adjusted so that the strength of the wire material increased by work hardening is not extremely reduced. Known conditions can be used as the conditions for the intermediate softening treatment.

・最終軟化処理
最終伸線後に軟化処理を行うことができる。最終軟化処理の条件は、上述の非酸化性雰囲気、保持温度が300℃以上、保持時間が1時間以上、が挙げられる。最終軟化処理を行うと、アルミニウム合金線材をボルトなどのアルミニウム合金部材の素材に用いる場合にボルトなどの加工時の成形性を向上できる。
-Final softening treatment Softening treatment can be performed after final wire drawing. The conditions for the final softening treatment include the above-described non-oxidizing atmosphere, a holding temperature of 300 ° C. or more, and a holding time of 1 hour or more. When the final softening treatment is performed, when an aluminum alloy wire is used as a material for an aluminum alloy member such as a bolt, formability at the time of processing such as a bolt can be improved.

・溶体化処理、時効処理
更に、最終伸線後の伸線材に、上述の溶体化処理や、上述の溶体化処理及び時効処理(条件は後述)を施すことができる。溶体化処理及び時効処理を施すことで、上述の<機械的特性>の項で述べた高強度で耐力にも優れ、高靭性なアルミニウム合金線材が得られる。特に伸びに優れるアルミニウム合金線材であれば、塑性加工が施される2次加工材の素材にも利用できると期待される。
-Solution treatment, aging treatment Furthermore, the above-mentioned solution treatment, the above-mentioned solution treatment, and an aging treatment (conditions are mentioned below) can be performed to the drawn material after the final wire drawing. By performing solution treatment and aging treatment, an aluminum alloy wire having high strength and excellent proof stress and high toughness described in the above <Mechanical properties> section can be obtained. In particular, it is expected that an aluminum alloy wire excellent in elongation can be used as a material for a secondary processed material subjected to plastic working.

<アルミニウム合金部材の製造方法>
実施形態のアルミニウム合金部材は、代表的には、実施形態のアルミニウム合金からなる素材を準備する工程(素材準備工程)と、上記素材に、塑性加工を含む加工(2次加工)と上記溶体化処理とを施す工程(加工・熱処理工程)とを備える製造方法によって製造することができる。この製造方法は、更に、上記溶体化処理以降に時効処理を施す工程(時効工程)を備えることができる。
<Method for producing aluminum alloy member>
The aluminum alloy member of the embodiment typically includes a step of preparing a material made of the aluminum alloy of the embodiment (a material preparation step), a process including a plastic process (secondary process), and a solution treatment. It can manufacture by a manufacturing method provided with the process (processing and heat processing process) which performs a process. This manufacturing method can further comprise a step of applying an aging treatment after the solution treatment (aging step).

<素材準備工程>
上記素材は、例えば、上述の実施形態のアルミニウム合金線材や、上述の実施形態のアルミニウム合金線材の製造方法によって製造されたアルミニウム合金線材(以下、まとめて実施形態のアルミニウム合金線材等と呼ぶ)を利用することができる。上述の実施形態のアルミニウム合金線材等のように、鋳造以降に少なくとも1回(1パス)の塑性加工が施されたものを素材とすると、結晶が微細化されていたり、粗大な晶出物が低減されていたり、表面欠陥が低減されていたりすることで、2次加工(特に塑性加工)が行い易い。そのため、アルミニウム合金部材を量産できて好ましい。実施形態のアルミニウム合金線材等を素材に利用する場合、適宜、所定の長さに切断することができる。その他、連続鋳造材(キャストバー)を素材に利用することもできる。
<Material preparation process>
Examples of the material include the aluminum alloy wire according to the above-described embodiment and the aluminum alloy wire manufactured by the method for manufacturing the aluminum alloy wire according to the above-described embodiment (hereinafter collectively referred to as the aluminum alloy wire according to the embodiment). Can be used. When the material that has been subjected to plastic processing at least once (one pass) after casting, such as the aluminum alloy wire of the above-described embodiment, the crystal is refined or coarse crystallized matter is generated. Secondary processing (especially plastic processing) is easy to perform because it is reduced or surface defects are reduced. Therefore, the aluminum alloy member can be mass-produced, which is preferable. When the aluminum alloy wire of the embodiment is used as a material, it can be appropriately cut into a predetermined length. In addition, a continuous cast material (cast bar) can be used as a material.

<加工・熱処理工程>
上記加工と上記溶体化処理の順序は問わない。いずれが先でもよい。上記加工が複数ある場合には、ある加工と別の加工との間に溶体化処理を挟むことができる。この場合、時効処理は、溶体化処理の後であればよく、ある加工と別の加工との間に溶体化処理及び時効処理を挟んだり、上記別の加工の前に溶体化処理を行い、上記別の加工の後に時効処理を行ったりすることができる。つまり、上記素材に塑性加工を含む加工を施して、アルミニウム合金部材を製造するまでの過程における対象物に上記溶体化処理を施せばよい。例えば、上記素材として上述の実施形態のアルミニウム合金線材等を利用して、ボルトを製造する場合、上記アルミニウム合金線材等に塑性加工を含む加工を施して、ボルトなどのアルミニウム合金部材を製造するまでの過程における対象物に上記溶体化処理を施す。この場合、上記対象物は、上記アルミニウム合金線材等を所定の長さに切断した切断片、この切断片に中間鍛造を施した鍛造片、上記切断片にヘッダ加工を施したヘッダ片、上記切断片にヘッダ加工及び転造加工を施したボルト素材などが挙げられる。上述のように鋳造工程以後、溶体化処理までの間に均質化処理を含まないと、強度、更には耐力にもより優れるアルミニウム合金部材が得られて好ましい。
<Processing and heat treatment process>
The order of the said process and the said solution treatment is not ask | required. Either may be the first. When there are a plurality of the above processes, a solution treatment can be sandwiched between one process and another process. In this case, the aging treatment may be after the solution treatment, the solution treatment and the aging treatment are sandwiched between one process and another process, or the solution treatment is performed before the another process, An aging treatment can be performed after the other processing. That is, what is necessary is just to give the said solution treatment to the target object in the process before giving the process containing plastic processing to the said raw material, and manufacturing an aluminum alloy member. For example, when manufacturing a bolt using the aluminum alloy wire of the above-described embodiment as the material, the aluminum alloy wire or the like is subjected to processing including plastic processing to manufacture an aluminum alloy member such as a bolt. The solution treatment is performed on the object in the process. In this case, the object includes a cut piece obtained by cutting the aluminum alloy wire or the like into a predetermined length, a forged piece obtained by performing intermediate forging on the cut piece, a header piece obtained by subjecting the cut piece to header processing, and the cut For example, a bolt material in which a header process and a rolling process are performed on a piece can be given. As described above, it is preferable that a homogenization treatment is not included between the casting step and the solution treatment, since an aluminum alloy member having superior strength and proof stress can be obtained.

・加工
上記2次加工は、所望のアルミニウム合金部材が得られるように適宜選択することができる。例えば、アルミニウム合金部材がボルトである場合、2次加工としては、ヘッド加工や転造加工、鍛造加工などの塑性加工が挙げられる。例えば、アルミニウム合金部材が自転車のクランクである場合、鍛造加工などの塑性加工が挙げられる。2次加工のうち、塑性加工以外の加工としては、例えば、切削や表面処理(研磨や陽極酸化処理など)が挙げられる。切削後にバフ研磨やアルマイト処理といった表面処理を行うことができる。例えば、アルミニウム合金部材がスプールバルブである場合、棒状の素材(例えば、実施形態のアルミニウム合金線材)を所望の形状に切削するとよい。各塑性加工の条件などは、公知の条件を利用できる。連続鋳造材を素材とする場合も、切削や表面処理などの加工を行うことができる。
Processing The secondary processing can be appropriately selected so that a desired aluminum alloy member can be obtained. For example, when the aluminum alloy member is a bolt, the secondary processing includes plastic processing such as head processing, rolling processing, and forging processing. For example, when the aluminum alloy member is a bicycle crank, plastic working such as forging may be mentioned. Of the secondary processing, examples of processing other than plastic processing include cutting and surface treatment (such as polishing and anodizing). Surface treatment such as buffing or alumite treatment can be performed after cutting. For example, when the aluminum alloy member is a spool valve, a rod-shaped material (for example, the aluminum alloy wire of the embodiment) may be cut into a desired shape. Known conditions can be used as conditions for each plastic working. Even when a continuous cast material is used as a raw material, processing such as cutting and surface treatment can be performed.

・溶体化処理及び時効処理
溶体化処理の条件(保持温度、保持時間、昇温時間など)は、上述の<溶体化処理>の項で述べたとおりである。
-Solution treatment and aging treatment The conditions of the solution treatment (holding temperature, holding time, temperature rising time, etc.) are as described in the above section <Solution Treatment>.

時効処理の条件は、保持温度が160℃以上180℃以下、保持時間が4時間以上、が挙げられる。保持温度を160℃以上、及び保持時間を4時間以上とすることで、析出物を十分に析出して、析出硬化による強度向上効果が得られ、強度、更には耐力をも高め易い。保持温度を180℃以下とすることで、析出物の粗大化による強度の低下を抑制できる。上記の条件で時効処理を行うことで、強度、更には耐力も高く、伸びにも優れるアルミニウム合金部材が得られる。   The conditions for the aging treatment include a holding temperature of 160 ° C. to 180 ° C. and a holding time of 4 hours or more. By setting the holding temperature to 160 ° C. or more and the holding time to 4 hours or more, precipitates are sufficiently precipitated, an effect of improving the strength by precipitation hardening is obtained, and the strength and further the proof stress are easily increased. By setting the holding temperature to 180 ° C. or lower, it is possible to suppress a decrease in strength due to coarsening of precipitates. By performing an aging treatment under the above conditions, an aluminum alloy member having high strength, proof stress, and excellent elongation can be obtained.

上記の範囲で保持温度が低めであれば、保持時間を長くするほど(例えば、160℃程度では8時間超、170℃程度では4時間超)、析出硬化による強度向上効果が得られ、強度、更には耐力をも高め易い。上記の範囲で保持温度が高めであれば(例えば180℃程度)、保持時間が短くても、高い強度、更には高い耐力が得られる。また、上記の範囲で保持温度が高いと耐力が高まる傾向があり、保持温度が低いと引張強さや破断伸びが高まる傾向がある。求める特性に応じて、保持温度及び保持時間を適宜選択することができる。例えば、アルミニウム合金を鋳造材の原料に利用する場合には、加工性を重視し、アルミニウム合金をボルト用素材の原料に利用する場合には、耐力を重視することができる。特に、耐力を優先する場合、時効処理の条件は、保持温度が170℃以上、保持時間が8時間超、が好ましい。上述の特定の条件によって溶体化処理及び時効処理を行うことで、実施形態のアルミニウム合金線材や実施形態のアルミニウム合金部材の代表的な形態では、断面における等価面積円の直径が0.3μm以上である分散粒子の含有量が、3000個以下/0.01mmを満たし、かつ断面における分散粒子の直径が概ね10μm以下を満たす。 If the holding temperature is low in the above range, the longer the holding time (for example, about 8 hours at about 160 ° C., more than 4 hours at about 170 ° C.), the strength improvement effect by precipitation hardening can be obtained. Furthermore, it is easy to increase the proof stress. If the holding temperature is high in the above range (for example, about 180 ° C.), even if the holding time is short, high strength and further high yield strength can be obtained. Moreover, when the holding temperature is high in the above range, the yield strength tends to increase, and when the holding temperature is low, the tensile strength and elongation at break tend to increase. The holding temperature and the holding time can be appropriately selected according to the required characteristics. For example, when an aluminum alloy is used as a raw material for a cast material, workability can be emphasized, and when an aluminum alloy is used as a raw material for a bolt material, proof stress can be emphasized. In particular, when giving priority to yield strength, the aging treatment conditions are preferably a holding temperature of 170 ° C. or higher and a holding time of more than 8 hours. By performing solution treatment and aging treatment under the specific conditions described above, in the typical form of the aluminum alloy wire of the embodiment or the aluminum alloy member of the embodiment, the diameter of the equivalent area circle in the cross section is 0.3 μm or more. The content of certain dispersed particles satisfies 3000 or less / 0.01 mm 2 , and the diameter of the dispersed particles in the cross section generally satisfies 10 μm or less.

以下、試験例を挙げて、アルミニウム合金の特性、製造条件などを具体的に説明する。   Hereinafter, the characteristics and manufacturing conditions of the aluminum alloy will be specifically described with reference to test examples.

[試験例1]
種々の組成のアルミニウム合金線材を作製し、機械的特性を調べた。この試験では、鋳造→圧延→伸線の工程によって、アルミニウム合金線材を作製する。得られた伸線材に溶体化処理及び時効処理を施した熱処理材を試験片として、機械的特性を調べた。各試料の組成(各元素の含有量は質量%、残部Al及び不可避的不純物)、機械的特性を表1に示す。表1に示す過剰Si/Feは、(過剰Si量)/(Fe量)であり、(過剰Si量)は、上述の〈式1〉で求められる値である。
[Test Example 1]
Aluminum alloy wires with various compositions were prepared and the mechanical properties were examined. In this test, an aluminum alloy wire is produced by a process of casting → rolling → drawing. Mechanical properties were examined using a heat treated material obtained by subjecting the obtained wire drawing material to solution treatment and aging treatment as a test piece. Table 1 shows the composition of each sample (the content of each element is mass%, the balance Al and inevitable impurities) and the mechanical properties. Excess Si / Fe shown in Table 1 is (excess Si amount) / (Fe amount), and (excess Si amount) is a value obtained by the above-described <Expression 1>.

<アルミニウム合金線材の作製>
ベースとなる純アルミニウムを溶解し(ここでは700℃以上750℃以下)、その溶湯に添加元素が表1に示す所定の濃度となるように投入して、十分に保持する(ここでは3時間以上)。成分調整したアルミニウム合金の溶湯は、適宜、水素ガス除去処理や、異物除去処理を行う。作製したアルミニウム合金の溶湯を用いて、ベルトアンドホイール方式の連続鋳造機を備えるプロペルチ式連続鋳造圧延機によって、鋳造と熱間圧延とを連続して行い、ワイヤロッド(ここでは直径φ9.5mmの連続鋳造圧延材)を作製する。鋳造時における凝固速度は5℃/秒である。ここでは、水冷銅鋳型を用いて、冷却過程にある溶湯の任意の位置において凝固速度が5℃/秒になるように鋳造する。また、ここでは、圧延工程のZ因子が1.9×1016となるように線速と圧延温度とを調整して圧延する。続いて、上記ワイヤロッドに冷間伸線加工を施して、伸線材(ここでは直径φ4.5mm)を作製する。ここでは、伸線途中に中間軟化処理を行った(250℃〜450℃×5時間)。なお、得られた伸線材の組成は、表1の組成と同様である。伸線材の組成分析には、公知の手法が利用でき、例えば、エネルギー分散型X線分析装置などが利用できる。
<Preparation of aluminum alloy wire>
Pure aluminum used as a base is melted (here, 700 ° C. or more and 750 ° C. or less), and the additive element is added to the melt so as to have a predetermined concentration shown in Table 1, and is sufficiently held (here, 3 hours or more) ). The molten aluminum alloy whose components are adjusted is appropriately subjected to a hydrogen gas removal treatment or a foreign matter removal treatment. Using the produced aluminum alloy melt, casting and hot rolling are continuously performed by a Properti type continuous casting and rolling machine equipped with a belt and wheel type continuous casting machine, and a wire rod (here, having a diameter of 9.5 mm) is used. (Continuous cast rolled material). The solidification rate during casting is 5 ° C./second. Here, casting is performed using a water-cooled copper mold so that the solidification rate is 5 ° C./second at an arbitrary position of the molten metal in the cooling process. Here, rolling is performed by adjusting the linear velocity and the rolling temperature so that the Z factor of the rolling process is 1.9 × 10 16 . Subsequently, the wire rod is subjected to cold wire drawing to produce a wire drawing material (here, diameter φ4.5 mm). Here, an intermediate softening treatment was performed in the middle of wire drawing (250 ° C. to 450 ° C. × 5 hours). In addition, the composition of the obtained wire drawing material is the same as the composition of Table 1. A known method can be used for the composition analysis of the wire drawing material, for example, an energy dispersive X-ray analyzer or the like.

<試験片の作製>
得られたアルミニウム合金線材(上記伸線材)に、溶体化処理及び時効処理を施して、熱処理材を作製する。溶体化処理の条件は570℃×30分、時効処理の条件は170℃×16時間である。なお、試料No.1−106は、伸線時に割れが生じたため、機械的特性の評価を行なっていない。また、溶体化処理及び時効処理を施した各試料はいずれも、鋳造以降、上記溶体化処理までの間に均質化処理を行っていない。
<Preparation of test piece>
The obtained aluminum alloy wire (the wire drawing material) is subjected to a solution treatment and an aging treatment to produce a heat treatment material. The solution treatment conditions are 570 ° C. × 30 minutes, and the aging treatment conditions are 170 ° C. × 16 hours. Sample No. Since No. 1-106 was cracked during wire drawing, the mechanical properties were not evaluated. In addition, none of the samples subjected to the solution treatment and the aging treatment has been subjected to a homogenization treatment after casting until the solution treatment.

<機械的特性の評価>
得られた熱処理材を用いて、試験片を作製し、引張試験(常温)を行って、引張強さ(MPa)、0.2%耐力(MPa)、及び破断伸び(%)を評価した。この引張試験は、JIS Z 2241(2011)に準拠して行う。
<Evaluation of mechanical properties>
Using the obtained heat treatment material, a test piece was prepared and subjected to a tensile test (room temperature) to evaluate tensile strength (MPa), 0.2% yield strength (MPa), and elongation at break (%). This tensile test is performed according to JIS Z 2241 (2011).

<考察>
表1に示すように、Si,Mg,Feを特定の範囲で含み、(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下を満たし、かつ(Fe量)≧(Cu量)である試料No.1−1〜No.1−10はいずれも、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を行った後、160℃以上180℃以下×4時間以上の時効処理を施すと、高い強度を有することが分かる。ここでは、試料No.1−1〜No.1−10はいずれも、耐力にも優れる上に、高い伸びも有することが分かる。具体的には、試料No.1−1〜No.1−10はいずれも、引張強さが400MPa以上、0.2%耐力が375MPa以上、破断伸びが10%以上を満たす。特に、Cuの含有量が非常に少ない試料No.1−9や、Cuを実質的に含有しない試料No.1−10であっても、高強度で、耐力にも優れ、高い伸びを有していることが分かる。Cuを0.1%以上含有する第二組成であると引張強さ、耐力、及び伸びにより優れることが分かる。Si,Mg,Fe加えて、CuやMn,Cr,Zr,Tiの少なくとも1種を含有すると、強度、更には耐力をより高め易いことが分かる。
<Discussion>
As shown in Table 1, Si, Mg, and Fe are included in a specific range, (excess Si amount) / (Fe amount) satisfies 0.1 or more and 3.0 or less, and (Fe amount) ≧ (Cu amount) Sample No. 1-1-No. 1-10 has a high strength when subjected to a solution treatment of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less and then an aging treatment of 160 ° C. or more and 180 ° C. or less × 4 hours or more. I understand that. Here, Sample No. 1-1-No. It can be seen that all of 1-10 are excellent in yield strength and also have high elongation. Specifically, Sample No. 1-1-No. 1-10 satisfies tensile strength of 400 MPa or more, 0.2% proof stress of 375 MPa or more, and elongation at break of 10% or more. In particular, Sample No. with very low Cu content. 1-9 and Sample No. substantially free of Cu. Even if it is 1-10, it turns out that it is high intensity | strength, is excellent also in yield strength, and has high elongation. It can be seen that the second composition containing 0.1% or more of Cu is more excellent in tensile strength, proof stress, and elongation. It can be seen that when at least one of Cu, Mn, Cr, Zr and Ti is contained in addition to Si, Mg and Fe, the strength and further the proof stress can be easily increased.

試料No.1−1〜No.1−10の熱処理材(φ4.5mm)についてそれぞれ、断面をとってその断面を研磨し、走査型電子顕微鏡(SEM)によって断面観察を行った。図1は、試料No.1−1のアルミニウム合金(熱処理材)のSEM写真である。図1において、白色の粒が分散粒子(晶出物、析出物)であり、その他の灰色の領域は合金マトリクスである。図1に示すように試料No.1−1のアルミニウム合金は、比較的大きな分散粒子がある程度多く存在することが分かる。その他の試料No.1−2〜No.1−10のアルミニウム合金(熱処理材)も、試料No.1−1と同様に、比較的大きな分散粒子がある程度多く存在している。試料No.1−1〜No.1−10の断面のSEM観察像を用いて、分散粒子の大きさ及び存在量を調べた。具体的には、断面のSEM観察像について、100μm×100μm(0.01mm)に存在する分散粒子を抽出し、抽出した各粒子の等価面積円の直径を測定し、0.1μm以上の粒子を抽出した。抽出した分散粒子について直径が0.3μm以上の粒子の個数を調べた結果、試料No.1−1〜No.1−10はいずれも、直径が0.3μm以上の分散粒子の個数が200個以上950個以下/0.01mmであった。また、直径が0.1μm以上の粒子の個数及び大きさを調べた結果、試料No.1−1〜No.1−10はいずれも、分散粒子の直径が概ね10μm以下であった。 Sample No. 1-1-No. Each 1-10 heat-treated material (φ4.5 mm) was cross-sectioned, polished, and observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. It is a SEM photograph of 1-1 aluminum alloy (heat treatment material). In FIG. 1, white particles are dispersed particles (crystallized substances, precipitates), and other gray regions are alloy matrices. As shown in FIG. It can be seen that 1-1 aluminum alloy has a relatively large amount of relatively large dispersed particles. Other sample No. 1-2-No. Sample No. 1-10 is also an aluminum alloy (heat treated material). Similar to 1-1, a relatively large amount of relatively large dispersed particles are present. Sample No. 1-1-No. Using the SEM observation image of the cross section 1-10, the size and abundance of the dispersed particles were examined. Specifically, with respect to the SEM observation image of the cross section, the dispersed particles existing in 100 μm × 100 μm (0.01 mm 2 ) are extracted, the diameter of the equivalent area circle of each extracted particle is measured, and the particles of 0.1 μm or more Extracted. As a result of examining the number of particles having a diameter of 0.3 μm or more with respect to the extracted dispersed particles, Sample No. 1-1-No. In all of 1-10, the number of dispersed particles having a diameter of 0.3 μm or more was 200 or more and 950 or less / 0.01 mm 2 . Further, as a result of examining the number and size of particles having a diameter of 0.1 μm or more, sample No. 1-1-No. In all of 1-10, the diameter of the dispersed particles was approximately 10 μm or less.

一方、Fe量に比較して過剰Si量が多過ぎる試料No.1−101やSi量自体が多過ぎる試料No.1−102、Fe量自体が少な過ぎる試料No.1−105は、強度がある程度高いものの、破断伸びが低い。このような結果となった理由の一つとして、Feの微細化効果による結晶粒界の増大が不十分であり、Siの偏析による悪影響を十分に抑制できなかったり、粗大な晶出物などが生成されたりしていることが考えられる。試料No.1−3やNo.1−8を見れば、Si量自体が多くても、Fe量が適切であれば強度に優れる上に伸びも高いことから、Si量に応じてFe量を適切に調整することで、強度、更には耐力、伸びといった機械的特性を改善できると考えられる。Siが少な過ぎる試料No.1−103やMgが多過ぎる試料No.1−104は、耐力が低い。このような結果になった理由の一つとして、SiやMgの析出や固溶による強度向上効果、耐力の向上効果が十分に得られなかった、と考えられる。Feが多過ぎると、加工性に劣り、破断などが生じ易いことが分かる(試料No.1−106)。   On the other hand, the sample No. 1-101 and the sample No. 1-102, the sample No. 1-105 has a high strength to some extent, but has a low elongation at break. One of the reasons for this result is that the increase in grain boundaries due to Fe refinement effect is insufficient, and the adverse effects due to segregation of Si cannot be sufficiently suppressed, or coarse crystallized substances are present. It may be generated. Sample No. 1-3 and No. 1-8, even if the Si amount itself is large, if the Fe amount is appropriate, the strength is excellent and the elongation is also high. By appropriately adjusting the Fe amount according to the Si amount, the strength, Furthermore, it is considered that mechanical properties such as proof stress and elongation can be improved. Sample No. with too little Si Sample No. 1-103 or too much Mg 1-104 has a low yield strength. As one of the reasons for such a result, it is considered that the strength improvement effect and the proof stress improvement effect due to precipitation or solid solution of Si or Mg were not sufficiently obtained. When there is too much Fe, it turns out that it is inferior to workability and it is easy to produce a fracture | rupture etc. (sample No. 1-106).

そして、(Fe量)≧(Cu量)を満たさない、即ち、(Fe量)<(Cu量)であり、CuをFeよりも多く含む試料No.1−107は、高強度であるものの、耐力に劣ることが分かる。この結果から、強度に加えて耐力の向上をも図る場合には、Cuの含有量を抑えて(Cuを含まなくてもよい)、Feを積極的に添加すると共に、Si,Mg,Feの含有量及び(過剰Si量)/(Fe量)を特定の範囲にすることが好ましいことが分かる。   And (Fe amount) ≧ (Cu amount) is not satisfied, that is, (Fe amount) <(Cu amount), and Sample No. containing more Cu than Fe. Although 1-107 is high strength, it turns out that it is inferior in yield strength. From this result, in order to improve the yield strength in addition to the strength, the content of Cu is suppressed (Cu may not be included), Fe is added positively, and Si, Mg, Fe It turns out that it is preferable to make content and (excess Si amount) / (Fe amount) into a specific range.

この試験結果から、Si,Mg,Feを特定の範囲で含み、(過剰Si量)/(Fe量)が0.1以上3.0以下を満たし、かつ(Fe量)≧(Cu量)である組成を有するアルミニウム合金は、連続鋳造を行い、その後に溶体化処理を適切に行い(溶体化処理の前に圧延や伸線といった塑性加工を介在させてもよい)、更には時効処理を施すことで、高強度で、耐力にも優れ、更には伸びにも優れることが確認できた。このようなアルミニウム合金は、ボルトやスプールバルブ、クランクなどのアルミニウム合金部材に好適に利用できるといえる。また、この試験で作製したNo.1−1〜No.1−10のアルミニウム合金線材は、ボルトやスプールバルブなどのアルミニウム合金部材の素材に好適に利用できるといえる。   From this test result, Si, Mg, and Fe are included in a specific range, (excess Si amount) / (Fe amount) satisfies 0.1 or more and 3.0 or less, and (Fe amount) ≧ (Cu amount). An aluminum alloy having a certain composition is continuously cast, and then appropriately subjected to a solution treatment (plastic processing such as rolling or wire drawing may be interposed before the solution treatment), and further an aging treatment is performed. As a result, it was confirmed that the strength was high, the proof stress was excellent, and the elongation was also excellent. It can be said that such an aluminum alloy can be suitably used for aluminum alloy members such as bolts, spool valves, and cranks. In addition, No. produced in this test. 1-1-No. It can be said that the 1-10 aluminum alloy wire can be suitably used as a material for aluminum alloy members such as bolts and spool valves.

[試験例2]
試験例1の試料No.1−1のアルミニウム合金(質量%で、Si:1.2%、Mg:0.8%、Fe:0.5%、Cu:0.3%を含有、(過剰Si量)/(Fe量)=1.47)からなるアルミニウム合金線材を作製し、種々の条件で溶体化処理及び時効処理を施した熱処理材を試験片として、機械的特性を調べた。その結果を表2、表3に示す。
[Test Example 2]
Sample No. 1 of Test Example 1 1-1 aluminum alloy (mass%, Si: 1.2%, Mg: 0.8%, Fe: 0.5%, Cu: 0.3%, (excess Si amount) / (Fe amount) ) = 1.47), an aluminum alloy wire was prepared, and mechanical properties were examined using a heat-treated material subjected to solution treatment and aging treatment under various conditions as a test piece. The results are shown in Tables 2 and 3.

この試験では、試験例1と同様の条件で伸線材(アルミニウム合金線材)を製造した後(凝固速度:5℃/秒、圧延時のZ因子:1.9×1016)、溶体化処理及び時効処理を施して、試験例1と同様にして機械的特性の測定に用いる試験片を作製する。そして、試験例1と同様に、引張試験(常温)を行って、引張強さ(MPa)、0.2%耐力(MPa)、及び破断伸び(%)を評価した。各試料はいずれも、鋳造以降、上記溶体化処理までの間に均質化処理を行っていない。 In this test, after producing a wire drawing material (aluminum alloy wire) under the same conditions as in Test Example 1 (solidification rate: 5 ° C./second, Z factor during rolling: 1.9 × 10 16 ), solution treatment and An aging treatment is performed, and a test piece used for measurement of mechanical properties is produced in the same manner as in Test Example 1. Then, in the same manner as in Test Example 1, a tensile test (normal temperature) was performed to evaluate tensile strength (MPa), 0.2% yield strength (MPa), and elongation at break (%). Each sample has not been homogenized between casting and the above solution treatment.

表2に示す各試料は、溶体化処理を表2に示す条件で行い、時効処理の条件を170℃×16時間としている。表3に示す各試料は、溶体化処理の条件を570℃×30分とし、時効処理を表3に示す条件で行う。   Each sample shown in Table 2 is subjected to solution treatment under the conditions shown in Table 2, and the aging treatment conditions are 170 ° C. × 16 hours. For each sample shown in Table 3, the conditions for the solution treatment are 570 ° C. × 30 minutes, and the aging treatment is performed under the conditions shown in Table 3.

<考察>
表2に示すように、溶体化処理の条件を550℃以上580℃以下×15分以上120分以下とした試料No.2−1〜No.2−16はいずれも、高強度で、耐力にも優れることが分かる。また、試料No.2−1〜No.2−16はいずれも、伸びにも優れる。具体的には、試料No.2−1〜No.2−16はいずれも、引張強さが410MPa以上、0.2%耐力が385MPa以上、破断伸びが10%以上を満たす。溶体化処理では、保持時間が短過ぎると(ここでは10分)、強度が低く、更に保持温度が低い場合には耐力も低い傾向にある(試料No.2−101,No.2−104,No.2−106,No.2−108)。このような結果になった理由として、固溶が不十分な場合がったため、と考えられる。一方、保持時間が長過ぎても(ここでは、150分、180分)、強度が低く、更には耐力も低くなる傾向にある(試料No.2−102,No.2−103,No.2−105,No.2−107,No.2−109)。このような結果になった理由として、溶体化処理中に粒界へのSiの偏析が進み、偏析したSi量がFeによる結晶粒の微細化効果やCuとの化合物の形成などで無害化できない量に達して、脆化を招いたため、と考えられる。更に、保持時間が長過ぎるこれらの試料は、合金表面に粒状の塊があり、外観も劣っていた。
<Discussion>
As shown in Table 2, the sample treatment conditions for the solution treatment were 550 ° C. or more and 580 ° C. or less × 15 minutes or more and 120 minutes or less. 2-1. It can be seen that 2-16 has high strength and excellent proof stress. Sample No. 2-1. Any of 2-16 is excellent in elongation. Specifically, Sample No. 2-1. In all of 2-16, the tensile strength is 410 MPa or more, the 0.2% proof stress is 385 MPa or more, and the breaking elongation is 10% or more. In the solution treatment, when the holding time is too short (here, 10 minutes), the strength is low, and when the holding temperature is low, the proof stress tends to be low (Sample No. 2-101, No. 2-104, No. 2-106, No. 2-108). The reason for this result is thought to be that solid solution was insufficient. On the other hand, even if the holding time is too long (here, 150 minutes, 180 minutes), the strength is low and the proof stress tends to be low (Sample No. 2-102, No. 2-103, No. 2). -105, No. 2-107, No. 2-109). The reason for this result is that the segregation of Si to the grain boundary progresses during the solution treatment, and the amount of segregated Si cannot be made harmless due to the effect of refining crystal grains by Fe or the formation of a compound with Cu. This is thought to be due to reaching the amount and causing embrittlement. Furthermore, these samples with too long holding times had granular lumps on the alloy surface and poor appearance.

表3に示すように、時効処理の条件を160℃以上180℃以下×4時間以上とした試料No.2−21〜No.2−29はいずれも、高強度で、耐力にも優れることが分かる。更に、試料No.2−21〜No.2−29はいずれも、伸びにも優れる。ここでは、試料No.2−21〜No.2−29はいずれも、引張強さが410MPa以上、0.2%耐力が385MPa以上、破断伸びが10%以上である。また、表3に示すように、時効処理の条件を160℃以上180℃以下×4時間以上とすることで、強度に優れるものの(ここでは引張強さが410MPa以上)、耐力をも向上するには、保持温度が低めの場合には保持時間を長めにすること、具体的には160℃の場合8時間超、170℃の場合4時間超とすることが好ましいといえる。保持時間が長過ぎると、強度などの機械的特性が低下し易く、また生産性も低下することから、保持時間は48時間以下、更に30時間以下が好ましいといえる。   As shown in Table 3, the sample No. 5 was subjected to aging treatment conditions of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower × 4 hours or longer. 2-21-No. It can be seen that 2-29 has high strength and excellent proof stress. Furthermore, sample no. 2-21-No. 2-29 is excellent in elongation. Here, Sample No. 2-21-No. As for 2-29, tensile strength is 410 MPa or more, 0.2% yield strength is 385 MPa or more, and elongation at break is 10% or more. In addition, as shown in Table 3, by setting the aging treatment conditions at 160 ° C. or more and 180 ° C. or less × 4 hours or more, although the strength is excellent (here, the tensile strength is 410 MPa or more), the proof stress is also improved. It can be said that it is preferable to increase the holding time when the holding temperature is low, specifically, more than 8 hours at 160 ° C. and more than 4 hours at 170 ° C. If the holding time is too long, mechanical properties such as strength tend to be lowered, and productivity is also lowered. Therefore, it can be said that the holding time is preferably 48 hours or shorter, and more preferably 30 hours or shorter.

[試験例3]
試験例1の試料No.1−1のアルミニウム合金(質量%で、Si:1.2%、Mg:0.8%、Fe:0.5%、Cu:0.3%を含有、(過剰Si量)/(Fe量)=1.47)からなるアルミニウム合金線材を、種々の鋳造条件、圧延条件で作製し、試験例1と同様の条件で溶体化処理及び時効処理を施した熱処理材を試験片として、機械的特性を調べた。その結果を表4に示す。
[Test Example 3]
Sample No. 1 of Test Example 1 1-1 aluminum alloy (mass%, Si: 1.2%, Mg: 0.8%, Fe: 0.5%, Cu: 0.3%, (excess Si amount) / (Fe amount) ) = 1.47) is produced under various casting conditions and rolling conditions, and a heat treatment material subjected to solution treatment and aging treatment under the same conditions as in Test Example 1 is used as a test piece. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 4.

この試験では、試験例1と同様に、連続鋳造圧延→伸線、という工程で伸線材(アルミニウム合金線材)を製造した。各試料について、鋳造工程の凝固速度(℃/秒)を表4に示す。凝固速度は、鋳型の材質や鋳造速度(ton/hour)、冷却液量を調整することで変化させた。各試料について、圧延時のZ因子を表4に示す。Z因子は、線速及び圧延温度の少なくとも一方を調整することで変化させた。圧延温度は、インラインのバークーラーやバーヒーターを使用し、これらを調節することで調整した。   In this test, as in Test Example 1, a wire drawing material (aluminum alloy wire) was manufactured by a process of continuous casting and rolling to wire drawing. Table 4 shows the solidification rate (° C./second) of the casting process for each sample. The solidification speed was changed by adjusting the mold material, casting speed (ton / hour), and the amount of cooling liquid. Table 4 shows the Z factor during rolling for each sample. The Z factor was changed by adjusting at least one of the linear velocity and the rolling temperature. The rolling temperature was adjusted by using an in-line bar cooler or bar heater and adjusting them.

この試験では、試料No.3−2のみ、圧延後(ここでは、連続鋳造圧延材であるワイヤロッド)に均質化処理を行った。均質化条件を表4に示す。その他の試料は、鋳造以降、上記溶体化処理までの間に均質化処理を行っていない。   In this test, sample no. Only 3-2 was subjected to homogenization after rolling (here, a wire rod which is a continuously cast rolled material). Table 4 shows the homogenization conditions. Other samples have not been homogenized after casting until the solution treatment.

得られたアルミニウム合金線材に、溶体化処理(570℃×30分)及び時効処理(170℃×16時間)を施し、試験例1と同様にして機械的特性の測定に用いる試験片を作製する。そして、試験例1と同様に、引張試験(常温)を行って、引張強さ(MPa)、0.2%耐力(MPa)、及び破断伸び(%)を評価した。試料No.3−101は、伸線時に割れが生じたため、試料No.3−103は、圧延時に割れが生じたため、機械的特性の評価を行なっていない。   The obtained aluminum alloy wire is subjected to solution treatment (570 ° C. × 30 minutes) and aging treatment (170 ° C. × 16 hours), and a test piece used for measurement of mechanical properties is produced in the same manner as in Test Example 1. . Then, in the same manner as in Test Example 1, a tensile test (normal temperature) was performed to evaluate tensile strength (MPa), 0.2% yield strength (MPa), and elongation at break (%). Sample No. Since No. 3-101 was cracked during wire drawing, Sample No. Since No. 3-103 was cracked during rolling, the mechanical properties were not evaluated.

表4に示すように、試料No.3−1,No.3−3〜No.3−15はいずれも、高強度で、耐力にも優れることが分かる。また、試料No.3−1,No.3−3〜No.3−15はいずれも、伸びにも優れる。ここでは、試料No.3−1,No.3−3〜No.3−15はいずれも、引張強さが410MPa以上、0.2%耐力が385MPa以上、破断伸びが10%以上を満たす。そして、このような高強度で耐力に優れ、高靱性であるアルミニウム合金(ここではアルミニウム合金線材)は、(1)連続鋳造時の凝固速度を1℃/秒以上にする、(2)アルミニウム合金線材の製造にあたり、鋳造材に圧延加工を施す場合には、圧延時のZ因子を1.0×1010以上1.0×1019以下にする、(3)鋳造以降伸線完了までの間、更には鋳造以降溶体化処理までの間に均質化処理を行わないことが好ましいことが分かる。 As shown in Table 4, Sample No. 3-1. 3-3 No. It can be seen that all of 3-15 have high strength and excellent proof stress. Sample No. 3-1, no. 3-3 No. As for 3-15, all are excellent also in elongation. Here, Sample No. 3-1, no. 3-3 No. 3-15 satisfies tensile strength of 410 MPa or more, 0.2% proof stress of 385 MPa or more, and breaking elongation of 10% or more. Such an aluminum alloy (here, an aluminum alloy wire) having high strength, excellent proof stress and high toughness is (1) a solidification rate during continuous casting of 1 ° C./second or more. (2) aluminum alloy In the production of the wire rod, when rolling the cast material, the Z factor at the time of rolling is set to 1.0 × 10 10 or more and 1.0 × 10 19 or less. (3) Between casting and completion of wire drawing Furthermore, it can be seen that it is preferable not to perform the homogenization treatment between the casting and the solution treatment.

一方、鋳造時の凝固速度を遅くすると(ここでは0.5℃/秒、試料No.3−101)、伸線時に割れが生じた。このような結果となった理由の一つとして、凝固速度が遅いことで粗大な晶出物が生成され、この粗大粒が割れの起点になったため、と考えられる。圧延時のZ因子が大き過ぎると(ここでは1.0×1020、試料No.3−103)、圧延時に割れが生じた。圧延時のZ因子が小さ過ぎると(ここでは1.9×10、試料No.3−102)、試料No.3−1,No.3−3〜No.3−15に比較して強度及び耐力が低く、伸びが特に小さいことが分かる。このような結果となった理由の一つとして、鋳造時に生成された晶出物を圧延時に十分に分断できず、粗大な晶出物が存在したため、と考えられる。 On the other hand, when the solidification rate at the time of casting was slowed (here, 0.5 ° C./second, sample No. 3-101), cracking occurred at the time of wire drawing. One of the reasons for this result is considered to be that a coarse crystallized product was generated due to a slow solidification rate, and this coarse grain became the starting point of cracking. When the Z factor at the time of rolling was too large (here, 1.0 × 10 20 , sample No. 3-103), cracking occurred during rolling. When the Z factor at the time of rolling is too small (here, 1.9 × 10 9 , Sample No. 3-102), Sample No. 3-1, no. 3-3 No. It can be seen that the strength and proof stress are low compared to 3-15, and the elongation is particularly small. One of the reasons for this result is considered to be that the crystallized product produced during casting could not be sufficiently divided during rolling and there was a coarse crystallized product.

他方、鋳造以降、冷間塑性加工(ここでは伸線)完了までの間に均質化処理を行うと、均質化処理を行わない場合と比較して強度や耐力が低下することがあることが分かる。このような結果となった理由の一つとして、試料No.3−2は、凝固速度が大きく鋳造段階で既に均一な組織ができていたことで均質化処理による効果が実質的に得られなかったため、と考えられる。また、均質化処理時にSiが粒界に偏析して脆化させたため、と考えられる。   On the other hand, it can be seen that if homogenization is performed after casting until cold plastic working (here, wire drawing) is completed, the strength and proof stress may be lower than when homogenization is not performed. . As one of the reasons for such a result, Sample No. 3-2 is thought to be because the effect of the homogenization treatment was not substantially obtained because the solidification rate was high and a uniform structure was already formed at the casting stage. In addition, it is considered that Si was segregated at the grain boundaries and embrittled during the homogenization treatment.

本発明のアルミニウム合金は、種々の構造部材の素材に利用できる。本発明のアルミニウム合金線材は、自動車部品や自転車部品、例えば、自動車部品では締付用ボルトやスプールバルブなど、自転車部品ではクランクなどの軽量・高強度、更には高い耐力が望まれるアルミニウム合金部材の素材に利用できる。本発明のアルミニウム合金部材は、上記ボルトやスプールバルブ、クランクなどに利用できる。本発明のアルミニウム合金線材の製造方法は、アルミニウム合金線材の製造に利用できる。本発明のアルミニウム合金部材の製造方法は、アルミニウム合金部材の製造に利用できる。   The aluminum alloy of the present invention can be used as a material for various structural members. The aluminum alloy wire of the present invention is an aluminum alloy member which is desired to be lightweight and high strength, such as a crank bolt for automobile parts and bicycle parts, for example, automobile parts, and a crank, etc. Available for material. The aluminum alloy member of the present invention can be used for the bolts, spool valves, cranks and the like. The method for producing an aluminum alloy wire of the present invention can be used for producing an aluminum alloy wire. The manufacturing method of the aluminum alloy member of this invention can be utilized for manufacture of an aluminum alloy member.

Claims (9)

質量%で、
Si:1.0%超1.3%以下、
Mg:0.5%以上1.2%以下、
Fe:0.3%以上0.8%以下、
Cu:0.1%以上0.4%以下、
Mn:0.2%以上0.5%以下、
Cr:0%超0.3%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、
前記Feの含有量が前記Cuの含有量以上であり、
前記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.3以上1.7以下である組成と、
断面において分散粒子が分散しており、100μm×100μmの領域に等価面積円の直径が0.3μm以上である前記分散粒子の個数が100個以上1000個以下である組織とを備えるアルミニウム合金。
% By mass
Si: more than 1.0% and 1.3% or less,
Mg: 0.5% or more and 1.2% or less,
Fe: 0.3% or more and 0.8% or less,
Cu: 0.1% or more and 0.4% or less,
Mn: 0.2% or more and 0.5% or less,
Cr: more than 0% and 0.3% or less, the balance being Al and inevitable impurities,
The Fe content is not less than the Cu content,
A composition in which (excess Si amount) / (Fe amount) is a ratio of the excess Si content to the Fe content is 0.3 or more and 1.7 or less;
An aluminum alloy comprising a structure in which dispersed particles are dispersed in a cross section, and the number of dispersed particles having an equivalent area circle diameter of 0.3 μm or more is 100 to 1000 μm in a region of 100 μm × 100 μm.
前記領域に存在する前記直径が0.1μm以上の分散粒子をその直径が大きい順に数えて上から5%の前記分散粒子の前記直径が10μm以下である請求項に記載のアルミニウム合金。 2. The aluminum alloy according to claim 1 , wherein the dispersed particles having a diameter of 0.1 μm or more existing in the region are counted in descending order of the diameter, and the diameter of 5% of the dispersed particles from the top is 10 μm or less. 前記組成は、更に、質量%で、
Ti:0.001%以上0.1%以下、及びZr:0.05%以上0.2%以下から選択される少なくとも1種の元素を含む請求項1又は請求項に記載のアルミニウム合金。
The composition is further in wt%,
The aluminum alloy according to claim 1 or 2 , comprising at least one element selected from Ti: 0.001% to 0.1% and Zr: 0.05% to 0.2%.
引張強さが400MPa以上、0.2%耐力が375MPa以上、破断伸びが10%以上である請求項1から請求項のいずれか1項に記載のアルミニウム合金。 The aluminum alloy according to any one of claims 1 to 3 , wherein the tensile strength is 400 MPa or more, the 0.2% proof stress is 375 MPa or more, and the elongation at break is 10% or more. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のアルミニウム合金からなるアルミニウム合金線材。 An aluminum alloy wire comprising the aluminum alloy according to any one of claims 1 to 4 . 線径が3mm以上12mm以下である請求項に記載のアルミニウム合金線材。 The aluminum alloy wire according to claim 5 , wherein the wire diameter is 3 mm or more and 12 mm or less. 質量%で、
Si:1.0%超1.3%以下、
Mg:0.5%以上1.2%以下、
Fe:0.3%以上0.8%以下、
Cu:0.1%以上0.4%以下、
Mn:0.2%以上0.5%以下、
Cr:0%超0.3%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物であり、
前記Feの含有量が前記Cuの含有量以上であり、
前記Feの含有量に対する過剰Siの含有量の比率である(過剰Si量)/(Fe量)が0.3以上1.7以下である組成を備えるアルミニウム合金を連続鋳造して、鋳造材を得る鋳造工程と、
前記鋳造材を圧延して圧延材とする圧延工程と、
前記圧延材を伸線して所定の線径の伸線材とする伸線工程とを備え、
前記鋳造工程では、凝固速度を1℃/秒以上とし、
前記圧延工程では、線速を5cm/秒以上50cm/秒以下、圧延温度を300℃以上550℃以下、圧延時のZ因子を1.0×1010以上1.0×1019以下とするアルミニウム合金線材の製造方法。
% By mass
Si: more than 1.0% and 1.3% or less,
Mg: 0.5% or more and 1.2% or less,
Fe: 0.3% or more and 0.8% or less,
Cu: 0.1% or more and 0.4% or less,
Mn: 0.2% or more and 0.5% or less,
Cr: more than 0% and 0.3% or less, the balance being Al and inevitable impurities,
The Fe content is not less than the Cu content,
An aluminum alloy having a composition in which the ratio of excess Si content to the Fe content (excess Si content) / (Fe content) is 0.3 or more and 1.7 or less is continuously cast to obtain a cast material. A casting process to obtain;
A rolling step of rolling the cast material into a rolled material;
A wire drawing step of drawing the rolled material into a wire drawing material having a predetermined wire diameter,
In the casting process, the solidification rate is 1 ° C./second or more,
In the rolling step, aluminum having a linear velocity of 5 cm / second to 50 cm / second, a rolling temperature of 300 ° C. to 550 ° C., and a Z factor during rolling of 1.0 × 10 10 to 1.0 × 10 19 Manufacturing method of alloy wire.
請求項に記載のアルミニウム合金線材の製造方法によって製造されたアルミニウム合金線材に塑性加工を含む加工を行って、アルミニウム合金部材を製造するまでの過程における対象物に、550℃以上580℃以下×15分以上120分以下の溶体化処理を施す工程を備えるアルミニウム合金部材の製造方法。 The aluminum alloy wire manufactured by the method for manufacturing an aluminum alloy wire according to claim 7 is subjected to processing including plastic processing, and an object in the process of manufacturing an aluminum alloy member is 550 ° C or higher and 580 ° C or lower × The manufacturing method of an aluminum alloy member provided with the process of performing the solution treatment of 15 minutes or more and 120 minutes or less. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のアルミニウム合金からなり、
引張強さが400MPa以上であり、
0.2%耐力が375MPa以上であり、
破断伸びが10%以上であるアルミニウム合金部材。
The aluminum alloy according to any one of claims 1 to 3 ,
The tensile strength is 400 MPa or more,
0.2% proof stress is 375 MPa or more,
An aluminum alloy member having a breaking elongation of 10% or more.
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