JP6467154B2 - Manufacturing method of high strength and high ductility aluminum alloy sheet - Google Patents

Manufacturing method of high strength and high ductility aluminum alloy sheet Download PDF

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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

本発明は、高い強度と優れた成形性を有し、さらに良好な酸洗性を具備する、自動車等輸送器機の構造用材料に用いて好適な高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a high-strength and high-ductility aluminum alloy plate suitable for use as a structural material for transport equipment such as automobiles, which has high strength and excellent formability and further has good pickling properties.

近年、軽量化要求から自動車等の輸送器機には、鋼板に代わりアルミニウム合金板が使用される傾向にある。この様な輸送機器用材料には高い強度と優れた成形性(高い延性)が要求される。現在、自動車のパネル等には高い強度が得られるAl−Mg−Si合金が使用される傾向にある。この合金では、熱処理により析出物とMg−Siクラスタが形成され、これらの形成により強度は増大する。しかし、強度上昇は一方で延性低下を引き起こし、プレス成形時の所定形状への成形を困難もしくは不可能にしてしまう。
このため、成分や熱処理を制御することにより高強度と高延性を両立するAl−Mg−Si合金が後記する特許文献1〜11に提案されている。
In recent years, an aluminum alloy plate tends to be used instead of a steel plate in a transport device such as an automobile because of a demand for weight reduction. Such materials for transportation equipment are required to have high strength and excellent formability (high ductility). Currently, Al-Mg-Si alloys that provide high strength tend to be used for automobile panels and the like. In this alloy, precipitates and Mg—Si clusters are formed by heat treatment, and the strength increases due to these formations. However, an increase in strength, on the other hand, causes a decrease in ductility, making it difficult or impossible to form a predetermined shape during press molding.
For this reason, Al-Mg-Si alloys that achieve both high strength and high ductility by controlling components and heat treatment have been proposed in Patent Documents 1 to 11 described later.

これらの特許文献に記載されている技術は、基本的には、溶体化熱処理後に、アルミニウム合金の熱処理温度としては比較的低温となる100℃前後の温度域で、数時間におよぶ長時間の熱処理を行うものである。さらに、低温熱処理前の高温熱処理からの冷却速度を制御するか、あるいは、低温熱処理の冷却速度を制御することで特性の向上を図っている。Al−Mg−Si合金は材料内に形成されるMgとSiからなる微細析出物およびクラスタにより強度に代表される特性を調整するため、熱処理での材質制御は妥当なものと言えるが、長時間熱処理は緻密かつ厚い酸化皮膜を形成させてしまう。このような厚い酸化皮膜が形成すれば、酸洗が困難となり、定法の酸洗方法で除去できずに残存した酸化皮膜は続く化成皮膜の均一形成を不可能にする。このような皮膜を完全に酸洗にて除去するためには、通常よりも長時間の処理時間を要し、製造コストが高くなる。
このため、これまでにAl−Mg−Si合金において強度と伸び、さらに酸洗性を高いレベルで満足する材料は提案されていない。
The technology described in these patent documents is basically a long-time heat treatment for several hours in a temperature range around 100 ° C. where the heat treatment temperature of the aluminum alloy is relatively low after the solution heat treatment. Is to do. Further, the characteristics are improved by controlling the cooling rate from the high temperature heat treatment before the low temperature heat treatment or by controlling the cooling rate of the low temperature heat treatment. The Al-Mg-Si alloy adjusts the characteristics represented by strength by fine precipitates and clusters made of Mg and Si formed in the material, so it can be said that the material control by heat treatment is reasonable, but it takes a long time. The heat treatment causes a dense and thick oxide film to be formed. If such a thick oxide film is formed, pickling becomes difficult, and the remaining oxide film that cannot be removed by a conventional pickling method makes it impossible to form a uniform chemical film. In order to completely remove such a film by pickling, a longer processing time than usual is required, and the manufacturing cost increases.
For this reason, no material has been proposed that satisfies the strength and elongation of the Al—Mg—Si alloy, and further satisfies the pickling properties at a high level.

特開2004−323952号公報JP 2004-323952 A 特開2008−303449号公報JP 2008-303449 A 特開2004−211177号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-211177 特開昭64−11937号公報JP-A 64-11937 特開平2−122045号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-122045 特開平4−259358号公報JP-A-4-259358 特開平4−318144号公報JP-A-4-318144 特開平5−125505号公報JP-A-5-125505 特開平9−41062号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-41062 特開平7−18390号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-18390 特開平7−166285号公報JP-A-7-166285

本発明は、従来のAl−Mg−Si合金以上の延性および強度を有するだけでなく、酸洗性が良好な材料の提供を可能とする。   The present invention makes it possible to provide a material having not only ductility and strength higher than those of conventional Al—Mg—Si alloys but also good pickling properties.

アルミニウム合金において強度と延性を同時に向上させるためには、加工硬化率を増大させることが効果的である。加工硬化率を増大させるには、加工時に転位密度を効果的に増大させることが必要であり、これを達成するため、転位の動きに影響を及ぼす固溶原子の量の調整とともに、熱処理により生成させるクラスタの形成が活用されてきた。
しかし、クラスタを十分な量だけ生成させるには、長時間保持が必要であり、長時間保持は合金板表面を厚く覆う酸化皮膜を形成させ、上述した化成による弊害を引き起こす問題がある。
In order to simultaneously improve the strength and ductility of the aluminum alloy, it is effective to increase the work hardening rate. In order to increase the work hardening rate, it is necessary to effectively increase the dislocation density at the time of processing. To achieve this, the amount of solid solution atoms that affect the movement of dislocations is adjusted and generated by heat treatment. Cluster formation has been utilized.
However, in order to generate a sufficient amount of clusters, it is necessary to hold for a long time, and the long-time holding has a problem of forming an oxide film that thickly covers the surface of the alloy plate and causing the above-described adverse effects due to chemical formation.

本発明者は上述の問題を解決するため、アルミニウム合金において、できるだけ短時間でクラスタを効率的に生成させる手段を検討した。
アルミニウム合金の酸洗性確保の観点から、総熱処理時間を100時間以下とすることが望ましい。その結果、クラスタの生成を、核形成過程と、成長過程に分けて、それぞれに異なる熱処理を行うことで、酸化皮膜が過度に発達する前にクラスタを効率的に形成できることを知見した。さらに、核形成過程と成長過程において、各過程の熱処理を最適化し、析出物やクラスタ等の種類、大きさ、分布密度などを独立して制御することで、より好ましい加工硬化挙動が得られることを確認した。
In order to solve the above-mentioned problem, the present inventor studied a means for efficiently generating clusters in an aluminum alloy in as short a time as possible.
From the viewpoint of securing the pickling property of the aluminum alloy, it is desirable that the total heat treatment time is 100 hours or less. As a result, it was found that clusters can be formed efficiently before the oxide film develops excessively by dividing the generation of clusters into a nucleation process and a growth process and performing different heat treatments. Furthermore, in the nucleation process and growth process, more favorable work hardening behavior can be obtained by optimizing the heat treatment of each process and independently controlling the type, size, distribution density, etc. of precipitates and clusters. It was confirmed.

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。
(1)質量%で、Mg:0.5%以上1.2%以下、Si:0.3%以上1.5%以下を含有し、残部不可避不純物及びAlの組成を有し、Mg/Siが1.0以下であるアルミニウム合金に対し、溶体化熱処理後に、温度T1℃にてt1時間保持する熱処理においてT1が60以上160以下であり、t1は63.5exp(−0.038T1)+2.5以上24以下にて温度T1℃に保持する第1の熱処理を行い、さらにその後、温度T2℃が温度T1℃を超えて170℃以下であり時間t2が3時間以上72時間以下の関係を満たす温度T2℃にてt2時間保持する第2の熱処理を行うことを特徴とする、単軸引張試験における引張強度が250MPa以上かつ伸びが20%以上である高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。
(2)前記組成に加え、Cu:0.3%以上2.0%以下、Fe:0.25%以下、Mn:0.50%以下、Ti:0.20%以下、Cr:0.3%以下のうち、少なくとも1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。
(3)前記第2の熱処理の後に、温度T2℃を超えて180℃以下の温度にて2時間以下の第3の熱処理を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1) By mass%, Mg: 0.5% or more and 1.2% or less, Si: 0.3% or more and 1.5% or less, with the balance of inevitable impurities and Al, Mg / Si T1 is 60 or more and 160 or less, and t1 is 63.5 exp (−0.038 T1) +2. The first heat treatment is performed at 5 to 24 and maintained at the temperature T1 ° C. Thereafter, the temperature T2 ° C exceeds the temperature T1 ° C and is 170 ° C or less, and the time t2 satisfies the relationship of 3 hours to 72 hours. A method for producing a high-strength, high-ductility aluminum alloy sheet having a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more in a uniaxial tensile test, wherein a second heat treatment is performed at a temperature T2 ° C. for t2 hours.
(2) In addition to the above composition, Cu: 0.3% to 2.0%, Fe: 0.25% or less, Mn: 0.50% or less, Ti: 0.20% or less, Cr: 0.3 The method for producing a high-strength, high-ductility aluminum alloy sheet according to claim 1, comprising at least one or more of% or less.
(3) The high strength according to claim 1 or 2, wherein after the second heat treatment, a third heat treatment is performed at a temperature exceeding T2 ° C and not more than 180 ° C for 2 hours or less. A method for producing a highly ductile aluminum alloy sheet.

本発明により、高強度かつ高成形性、さらに酸洗性が良好であるAl−Mg−Siアルミニウム合金板が提供でき、自動車等輸送機器において、従来鋼板が使用されている部位へ鋼板代替として適用が可能となる。その結果、輸送機器の軽量化に大きく寄与する。   According to the present invention, an Al-Mg-Si aluminum alloy plate having high strength, high formability, and good pickling properties can be provided, and applied as a steel plate substitute to a site where a conventional steel plate is used in transportation equipment such as automobiles. Is possible. As a result, it greatly contributes to weight reduction of transportation equipment.

本発明に係るアルミニウム合金板を製造する場合の時効時間と降伏応力の関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between aging time and the yield stress in the case of manufacturing the aluminum alloy plate which concerns on this invention. 実施例と比較例において用いたアルミニウム合金板に含有されているMgとSiの含有量およびMgとSiの量比の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between content of Mg and Si contained in the aluminum alloy plate used in the Example and the comparative example, and the quantitative ratio of Mg and Si.

Al−Mg−Si合金では、材料強度を制御するため、Mg−Siクラスタ(以下クラスタ)の形成が必須となることが、ほぼ間違いのない事実として一般に認識されている。
この認識に従い、以下の説明では、「クラスタ」との関連で、本発明の要件を説明するが、本発明では、「クラスタ」そのものはあえて定量的には規定していない。これは、本発明で制御する「クラスタ」は非常に微細なため、観察領域が狭くなり、現状の分析機器では非常に局所的な情報しか得ることができず、比較評価において信頼に足るデータを得ることが困難と考えたためである。将来的には分析機器の発達により、クラスタのサイズ、密度、組成や構造などに関して、十分な量のデータに基づく定量的な規定が可能となると予想され、本発明効果への「クラスタ」影響の寄与について、多少の齟齬も生じる可能性もあるが、本発明では「クラスタ」が本発明効果の原因として説明を行うことを記しておく。
本発明者は、Al-Mg-Si合金における175℃以下での析出過程の研究として、Mgクラスタ、Siクラスタ、Mg-Siクラスタ、GPゾーン等が生成することを知見している。GPゾーンとは透過電子顕微鏡にてコントラストを示す2nm程度のサイズを持つMg-Siクラスタを意味する。Al-Mg-Si合金においては、Mg-Siクラスタ、GPゾーンおよびβ相、β’相、β”相の析出の状態により材料強度や伸びに種々の影響を及ぼすと推定できるので、各種クラスタの制御技術は重要であり、Al-Mg-Si合金における熱処理条件、時効条件などを研究した結果、本実施形態において説明する有効性について知見した。また、Al-Mg-Si合金について時効する場合に特定の異なる温度域において2段階で熱処理することによりクラスタの核生成と成長、クラスタの大きさや分布などの状態変化を制御できることを知見した。
これらの知見に基づき本発明者は、適用対象とするAl-Mg-Si合金の組成比について以下の態様を採用する。
In the Al—Mg—Si alloy, in order to control the material strength, it is generally recognized as an almost correct fact that the formation of Mg—Si clusters (hereinafter referred to as clusters) is essential.
In accordance with this recognition, in the following description, the requirements of the present invention will be described in relation to “cluster”. However, in the present invention, “cluster” itself is not defined quantitatively. This is because the “cluster” controlled by the present invention is very fine, so the observation area is narrowed, and the current analytical instrument can only obtain very local information, and reliable data can be obtained in comparative evaluation. This is because it was difficult to obtain. In the future, the development of analytical instruments is expected to enable quantitative definition based on a sufficient amount of data regarding the size, density, composition and structure of clusters, and the impact of the “cluster” on the effects of the present invention. There is a possibility that some wrinkles may occur in the contribution, but it should be noted that in the present invention, “cluster” is explained as the cause of the effect of the present invention.
The present inventor has found that Mg clusters, Si clusters, Mg—Si clusters, GP zones, and the like are generated as a study of the precipitation process at 175 ° C. or less in an Al—Mg—Si alloy. The GP zone means an Mg—Si cluster having a size of about 2 nm showing contrast in a transmission electron microscope. In Al-Mg-Si alloys, it can be estimated that Mg-Si clusters, GP zones, β phase, β 'phase, and β "phase precipitates have various effects on material strength and elongation. Control technology is important, and as a result of studying heat treatment conditions, aging conditions, etc. in Al—Mg—Si alloys, we have found out the effectiveness explained in this embodiment, and in the case of aging for Al—Mg—Si alloys. It was found that state changes such as cluster nucleation and growth, cluster size and distribution, etc. can be controlled by heat treatment in two stages at specific different temperature ranges.
Based on these findings, the present inventor adopts the following modes for the composition ratio of the Al—Mg—Si alloy to be applied.

(アルミニウム合金板の成分)
「Mg含有量:0.5質量%以上1.2質量%以下」
本実施形態のアルミニウム合金板において、Mg含有量が0.5質量%未満では、加工硬化増に十分寄与するだけのクラスタは形成されない。一方、1.2質量%を超えると、以下に限定するMg/Si比を増大させて、Mg−Siクラスタの加工硬化能を低下させ、延性上昇の効果を低減させる。更に、Mgを過剰に添加すれば、Mg単体の析出物が生成する。このMg単独の析出物は破壊の起点となり延性を大きく低下させる。
「Si含有量:0.3質量%以上1.5質量%以下」
本実施形態のアルミニウム合金板において、SiもMgと同様、含有量が0.3質量%未満では、加工硬化増に十分寄与するだけのクラスタは形成されない。1.5質量%を超えると、以下に限定するMg/Si比を減少させて、この場合も、Mg−Siクラスタの加工硬化能を低下させて、延性上昇の効果を低減させる。更に、Siを過剰に添加すれば、Si単体の析出物が生成する。このSi単独の析出物も破壊の起点となり延性を大きく低下させる。
(Components of aluminum alloy plate)
"Mg content: 0.5 mass% or more and 1.2 mass% or less"
In the aluminum alloy plate of the present embodiment, if the Mg content is less than 0.5% by mass, a cluster that sufficiently contributes to an increase in work hardening is not formed. On the other hand, when it exceeds 1.2 mass%, the Mg / Si ratio limited to the following is increased, the work hardening ability of the Mg—Si cluster is lowered, and the effect of increasing ductility is reduced. Furthermore, if Mg is added excessively, a precipitate of Mg alone is generated. This precipitate of Mg alone becomes a starting point of fracture and greatly reduces ductility.
“Si content: 0.3 mass% or more and 1.5 mass% or less”
In the aluminum alloy plate of the present embodiment, as in the case of Mg, if the content of Si is less than 0.3% by mass, clusters that sufficiently contribute to an increase in work hardening are not formed. When it exceeds 1.5 mass%, the Mg / Si ratio limited to the following is decreased, and also in this case, the work hardening ability of the Mg—Si cluster is decreased and the effect of increasing the ductility is decreased. Furthermore, if Si is added excessively, a precipitate of Si alone is generated. This precipitate of Si alone also serves as a starting point of fracture and greatly reduces ductility.

本実施形態のアルミニウム合金板において、加工硬化に最適な大きさや分布密度でクラスタを形成させるためには、MgとSiの質量%での添加量比の制御も重要である。Mg/Siが1.0以下であれば、クラスタ分布を好ましい状態に制御できる。クラスタはSi原子を核として形成し、成長すると考えられるため、Mg原子の数よりもSi原子の数を多くする、つまりMg/Siを1.0以下とすることで、Si原子を中心としたクラスタの分布密度が増大し、加工硬化能が向上する。
本実施形態のアルミニウム合金板において、残部は不可避不純物とアルミニウムである。
In the aluminum alloy plate of the present embodiment, in order to form clusters with the optimum size and distribution density for work hardening, it is also important to control the addition amount ratio in terms of mass% of Mg and Si. If Mg / Si is 1.0 or less, the cluster distribution can be controlled to a preferable state. Clusters are thought to form and grow with Si atoms as nuclei, so the number of Si atoms is larger than the number of Mg atoms, that is, Mg / Si is set to 1.0 or less so that Si atoms are the center. Cluster distribution density increases and work hardening ability improves.
In the aluminum alloy plate of the present embodiment, the balance is inevitable impurities and aluminum.

本実施形態のアルミニウム合金板において、成形性をさらに向上させるためにCuを添加してもよい。この場合、添加Cu量は0.3質量%以上2.0質量%以下となる。0.3質量%未満では十分な成形性向上は見られず、2.0質量%を超えれば、新規に析出物を形成することで延性が低下する。
本実施形態のアルミニウム合金板において、強度をさらに向上させるためにFeを添加してもよい。この場合、添加Fe量は0.25質量%以下となる。Feの添加量が0.25質量%を超えれば、延性が低下する。
本実施形態のアルミニウム合金板において、強度をさらに向上させるためにTiを添加してもよい。この場合、添加Ti量は0.20質量%以下となる。Tiの添加量が0.20質量%を超えれば、延性が低下する。
本実施形態のアルミニウム合金板において、強度をさらに向上させるためにMnを添加してもよい。この場合、添加Mn量は2.5質量%以下となる。Mnの添加量が2.5質量%を超えれば、延性が低下する。
本実施形態のアルミニウム合金板において、強度をさらに向上させるためにCrを添加してもよい。この場合、添加Cr量は0.3質量%以下となる。Crの添加量が0.3質量%を超えれば、延性が低下する。
In the aluminum alloy plate of this embodiment, Cu may be added to further improve the formability. In this case, the amount of added Cu is 0.3% by mass or more and 2.0% by mass or less. If it is less than 0.3% by mass, sufficient improvement in moldability is not observed, and if it exceeds 2.0% by mass, ductility is lowered by forming a new precipitate.
In the aluminum alloy plate of this embodiment, Fe may be added to further improve the strength. In this case, the added Fe amount is 0.25% by mass or less. If the addition amount of Fe exceeds 0.25 mass%, ductility will fall.
In the aluminum alloy plate of the present embodiment, Ti may be added in order to further improve the strength. In this case, the amount of added Ti is 0.20% by mass or less. If the amount of Ti exceeds 0.20% by mass, the ductility is lowered.
In the aluminum alloy plate of this embodiment, Mn may be added in order to further improve the strength. In this case, the amount of added Mn is 2.5% by mass or less. If the amount of Mn added exceeds 2.5% by mass, the ductility decreases.
In the aluminum alloy plate of this embodiment, Cr may be added in order to further improve the strength. In this case, the amount of added Cr is 0.3% by mass or less. If the added amount of Cr exceeds 0.3% by mass, ductility decreases.

(アルミニウム合金板の製造方法)
次に、上記アルミニウム合金板の製造方法の一例について説明する。
一般的にアルミニウム合金板は、目的の組成の合金を溶解−鋳造−均質化熱処理−熱間圧延−冷間圧延−溶体化熱処理−焼入れ処理で製造される。本実施形態のアルミニウム合金板の特徴である、結晶組織やクラスタ分散、酸化皮膜の発達を制御するためには、上述の製造方法において、最終熱処理である溶体化熱処理後の熱履歴が重要となる。
以下では、まず、溶体化熱処理後の熱処理について述べ、その後、この熱履歴の前後の一般的な製造方法について述べる。
(Aluminum alloy plate manufacturing method)
Next, an example of the manufacturing method of the said aluminum alloy plate is demonstrated.
In general, an aluminum alloy sheet is manufactured by melting, casting, homogenizing heat treatment, hot rolling, cold rolling, solution heat treatment, and quenching treatment of an alloy having a target composition. In order to control the development of the crystal structure, cluster dispersion, and oxide film, which are the characteristics of the aluminum alloy plate of this embodiment, the thermal history after the solution heat treatment, which is the final heat treatment, is important in the manufacturing method described above. .
In the following, first, heat treatment after solution heat treatment will be described, and then a general manufacturing method before and after this thermal history will be described.

溶体化熱処理終了後、次の熱履歴を経ることで、クラスタと酸化皮膜を制御し本実施形態の効果を得ることができる。この熱履歴は大きく3つの段階に分けることができる。
以下、この熱履歴を実行する順に第1の熱処理、第2の熱処理、第3の熱処理と呼ぶ。
After the solution heat treatment is completed, the effects of the present embodiment can be obtained by controlling the clusters and the oxide film by passing through the following thermal history. This thermal history can be roughly divided into three stages.
Hereinafter, this heat history is referred to as a first heat treatment, a second heat treatment, and a third heat treatment in the order of execution.

溶体化熱処理後に、保持温度T1℃にてt1時間保持する第1の熱処理を行う。
T1は60以上160以下であり、t1は63.5exp(−0.038T1)+2.5以上である。本実施形態の組成に係るアルミニウム合金板において、高強度高延性に必要なクラスタは60℃以上160℃以下の保持温度にて形成するが、所定の保持時間未満では高強度高延性を得るために十分なクラスタの核は形成しない。この保持時間は温度T1の関数となる。すなわち、高温で保持した場合、拡散係数が大きくなるために、所定サイズのクラスタへ成長するには短時間で済む。一方、低温では長時間保持が必要となる。
保持温度がT1℃の場合、63.5exp(−0.038T1)+2.5以上の保持時間が必要であり、それに満たない場合は高強度高延性に必要なクラスタの核が形成されず、つづく熱処理にて再溶解する可能性が高くなる。しかし、長時間保持では製造コスト増となり工業的な利点が低減し、さらに強固な酸化皮膜が形成される。そのため、上限は90時間以下とするのが妥当である。工業的に最も好ましくは、熱処理に最も多くの時間が費やされる第一の熱処理にて、その熱処理時間が24時間以内であることである。特に18時間以内であればなお好ましい。
After the solution heat treatment, a first heat treatment is performed by holding at a holding temperature T1 ° C. for t1 hours.
T1 is 60 or more and 160 or less, and t1 is 63.5exp (−0.038T1) +2.5 or more. In the aluminum alloy plate according to the composition of the present embodiment, the clusters necessary for high strength and high ductility are formed at a holding temperature of 60 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, but in order to obtain high strength and high ductility in less than a predetermined holding time. Not enough cluster nuclei are formed. This holding time is a function of the temperature T1. That is, when held at a high temperature, the diffusion coefficient increases, so that it takes a short time to grow into a cluster of a predetermined size. On the other hand, holding at a low temperature requires a long time.
When the holding temperature is T1 ° C., a holding time of 63.5 exp (−0.038 T1) +2.5 or more is necessary, and when it is less than that, the nuclei of clusters necessary for high strength and high ductility are not formed and continued. The possibility of re-dissolution by heat treatment increases. However, holding for a long time increases the manufacturing cost, reduces industrial advantages, and forms a stronger oxide film. Therefore, it is reasonable to set the upper limit to 90 hours or less. Most preferably, the heat treatment time is within 24 hours in the first heat treatment in which the most time is spent for the heat treatment. Particularly preferably, it is within 18 hours.

この第1の熱処理の熱処理条件は本願発明の骨子となるものである。その考え方は、前述したように、クラスタの核形成と成長に分類した場合、クラスタの核形成の熱処理を実施することである。すなわち、クラスタ核形成終了まで熱処理を実施することが本実施形態の第1の熱処理の目的である。
この第1の熱処理の考え方は図1に示される。所定熱処理温度による熱処理を実施した場合、保持時間に従い、ある特定の温度から強度(降伏応力)は急に上昇する。この強度上昇開始までが核形成に該当し、本第1の熱処理は少なくともその時間まで、すなわち核形成が完了するまで熱処理を施す。これよりも短時間で第1の熱処理を終了すれば、つづく熱処理ではクラスタの成長は起こらず、アルミニウム合金において高強度かつ高延性を得ることができなくなる。
The heat treatment conditions of the first heat treatment are the main points of the present invention. The idea is to perform heat treatment for cluster nucleation when classified into cluster nucleation and growth as described above. That is, the purpose of the first heat treatment of this embodiment is to carry out the heat treatment until the end of cluster nucleation.
The concept of this first heat treatment is shown in FIG. When heat treatment is performed at a predetermined heat treatment temperature, the strength (yield stress) increases rapidly from a specific temperature according to the holding time. Until the start of the increase in strength corresponds to nucleation, the first heat treatment is performed at least until that time, that is, until nucleation is completed. If the first heat treatment is completed in a shorter time than this, cluster growth does not occur in the subsequent heat treatment, and high strength and high ductility cannot be obtained in the aluminum alloy.

従来知見では、所定降伏応力値以下になる時間を熱処理時間と定めている場合がある。このような定義であれば、核形成が完了せずに熱処理を終了する場合が含まれる。本願は逆に所定降伏応力以上に強度が上昇するまで熱処理を実施する。つまり、降伏応力がそれまで一定であった値から増大し始めるまで熱処理を実施する。そのためには、長時間の保持時間が必要となる。しかし、長時間時効は工業的な利点が少ない。それゆえ、図1に示すような強度上昇が開始する時間を保持時間の最小値と決める。   According to conventional knowledge, the time when the yield stress value is below a predetermined value may be defined as the heat treatment time. Such a definition includes a case where the heat treatment is terminated without completing nucleation. On the contrary, in the present application, the heat treatment is performed until the strength increases beyond a predetermined yield stress. That is, the heat treatment is performed until the yield stress starts to increase from a value that was constant until then. For this purpose, a long holding time is required. However, long-term aging has few industrial advantages. Therefore, the time when the intensity increase as shown in FIG. 1 starts is determined as the minimum value of the holding time.

さらにその後、温度T2が温度T1を超え170℃以下であり時間t2が3時間以上72時間以下の関係を満たす温度T2℃にてt2時間の第2の熱処理を行う。
第2の熱処理では、第1の熱処理にて形成させたクラスタの成長を狙う。クラスタの成長に必要な温度は、第1の熱処理以上の温度での保持であり、したがってT1℃を超えた温度の保持が必要となる。しかし、170℃を超えるとクラスタとは異なる構造を有する析出物が形成する可能性が高くなり、かつ第1の熱処理で形成したクラスタもこの析出物へと成長する可能性も高くなる。クラスタとは異なる構造を有する析出物が生成すればクラスタの形成により得られる高強度かつ高延性が達成できなくなる。
保持時間の考え方は第1の熱処理と同じである。保持温度の上昇に従い、必要な保持時間は短くなる。その上限は72時間と規定できる。72時間を超えた保持時間でも十分なクラスタの成長は期待できるが、高温長時間製造による製造コスト増を引き起こすため望ましくない。また、高温長時間保持ではオストワルド成長によるクラスタの分散粗大化を経た強度低下の懸念がある。さらに、クラスタが十分に成長して上記析出物に変化する懸念もある。したがって、それら懸念のない温度範囲として、その上限保持時間は72時間とする。下限は3時間とし、3時間未満では、どのような保持温度であっても、第1の熱処理にて形成したクラスタが高強度高延性発現に必要なクラスタへの十分な成長が期待できなくなる。
After that, the second heat treatment is performed for t2 hours at a temperature T2 ° C that satisfies the relationship that the temperature T2 exceeds the temperature T1 and is 170 ° C or less and the time t2 is 3 hours or more and 72 hours or less.
In the second heat treatment, the growth of clusters formed in the first heat treatment is aimed. The temperature necessary for the growth of the cluster is to be maintained at a temperature higher than that of the first heat treatment. Therefore, it is necessary to maintain a temperature exceeding T1 ° C. However, when the temperature exceeds 170 ° C., there is a high possibility that a precipitate having a structure different from that of the cluster is formed, and there is a high possibility that the cluster formed by the first heat treatment also grows into the precipitate. If a precipitate having a structure different from that of the cluster is generated, the high strength and high ductility obtained by forming the cluster cannot be achieved.
The concept of holding time is the same as the first heat treatment. As the holding temperature increases, the required holding time decreases. The upper limit can be defined as 72 hours. Even if the holding time exceeds 72 hours, sufficient cluster growth can be expected, but this is not desirable because it causes an increase in manufacturing cost due to high-temperature and long-time manufacturing. In addition, there is a concern that the strength is lowered after the dispersion and coarsening of the clusters due to Ostwald growth when the temperature is maintained for a long time. Further, there is a concern that the clusters grow sufficiently and change into the precipitates. Therefore, the upper limit holding time is 72 hours as a temperature range in which there is no such concern. The lower limit is 3 hours, and if it is less than 3 hours, the clusters formed by the first heat treatment cannot be expected to sufficiently grow into clusters necessary for high strength and high ductility at any holding temperature.

第2の熱処理の後に、温度T2を超えて180℃以下の温度にて2時間以下の第3の熱処理を行うことが好ましい。第3の熱処理では、第2の熱処理では完了できなかったクラスタ成長の完了を図る。第2の熱処理で規定する保持時間内であっても、ある程度の高強度高延性化は達成できるが、さらなる高強度高延性化が第3の熱処理により期待できる。
そのためには、第2の熱処理の保持温度ではさらに長時間の熱処理が必要となる。短時間でこの様な、さらなる高強度高延性を達成するには、第2の熱処理よりもさらに高温度に保持する必要がある。第2の熱処理の後のように、残存するMg原子量およびSi原子量が微量な場合、析出物が形成する温度は、若干上昇し180℃を超えた温度となる。
したがって、T2℃以上180℃以下の保持温度範囲で実施する。T2℃以下では、さらなる高強度高延性達成には長時間保持が必要となり、180℃を超える温度ではクラスタと異なる構造を有する析出物が形成あるいはクラスタが析出物へと変化して、高強度高延性が達成できなくなる。また、保持時間が2時間を超えれば、180℃以下の温度であっても第2の熱処理までで形成されたクラスタが析出物へと変化するおそれがある。保持時間の下限は特に設けないが、10分未満の保持時間ではクラスタの更なる成長は起こりにくくなるため、10分以上の保持時間が好ましい。
After the second heat treatment, it is preferable to perform the third heat treatment for 2 hours or less at a temperature of 180 ° C. or less exceeding the temperature T2. In the third heat treatment, the cluster growth that cannot be completed in the second heat treatment is completed. Even within the holding time specified by the second heat treatment, a certain degree of high strength and high ductility can be achieved, but further high strength and high ductility can be expected by the third heat treatment.
For this purpose, a longer heat treatment is required at the holding temperature of the second heat treatment. In order to achieve such high strength and high ductility in a short time, it is necessary to keep the temperature higher than that of the second heat treatment. As in the case after the second heat treatment, when the amount of remaining Mg atoms and Si atoms are very small, the temperature at which precipitates are formed rises slightly and exceeds 180 ° C.
Therefore, it is carried out in the holding temperature range of T2 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Below T2 ° C, it is necessary to hold for a long time to achieve further high strength and high ductility. At temperatures exceeding 180 ° C, precipitates having a structure different from that of clusters are formed or the clusters change into precipitates. Ductility cannot be achieved. Further, if the holding time exceeds 2 hours, the clusters formed up to the second heat treatment may be changed into precipitates even at a temperature of 180 ° C. or lower. Although there is no particular lower limit for the holding time, a holding time of 10 minutes or more is preferable because further growth of the cluster is less likely to occur when the holding time is less than 10 minutes.

上記した成分組成のAl−Mg−Si合金の鋳塊を、均質化熱処理、熱間圧延、冷間圧延を施した後、溶体化熱処理および溶体化熱処理後の熱処理を行う。これら工程は定法と同じである。なお、冷間圧延の間に1回以上の熱処理を行っても、また、熱間圧延後に熱延板の熱処理を行っても良い。
先ず、溶解、鋳造工程では、上記合金の溶湯を、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法(DC鋳造法)等の定法の溶解鋳造法を選択実施する。
次に行う均質化熱処理では材質の均質化を狙う。均質化熱処理は添加元素の偏析をなくすことが主目的である。そのためには560℃以上融点以下の温度での熱処理が必要となる。熱処理時間は、添加元素量にもよるが、上記温度範囲内にて20分以上8時間以下であれば充分である。20分より短いと十分に偏析をなくすことは困難となり、一方8時間以上であれば製造コストが増加する。また、上記温度範囲内にて上記加熱時間で保持した後は20℃/sec以上の冷却速度で冷却する必要がある。20℃/sec未満の冷却速度であると、Mg、Siに加えて他の元素が析出物を形成し、これが後の工程での熱処理における固溶化の効率を低下させる。冷却速度を早める手段は、強制空冷、水冷などあるが、その手段に特に限定はない。
The ingot of the Al—Mg—Si alloy having the above component composition is subjected to homogenization heat treatment, hot rolling, and cold rolling, and then subjected to heat treatment after solution heat treatment and solution heat treatment. These steps are the same as in the usual method. Note that one or more heat treatments may be performed during the cold rolling, or the hot-rolled sheet may be heat treated after the hot rolling.
First, in the melting and casting process, a melt casting method such as a continuous casting rolling method or a semi-continuous casting method (DC casting method) is selectively performed on the molten alloy.
The next homogenization heat treatment is aimed at homogenizing the material. The main purpose of the homogenizing heat treatment is to eliminate segregation of additive elements. For this purpose, heat treatment at a temperature of 560 ° C. or higher and a melting point or lower is required. Although the heat treatment time depends on the amount of added elements, it is sufficient if it is 20 minutes or longer and 8 hours or shorter within the above temperature range. If it is shorter than 20 minutes, it is difficult to sufficiently eliminate segregation. On the other hand, if it is 8 hours or more, the production cost increases. Further, after being held within the above temperature range for the above heating time, it is necessary to cool at a cooling rate of 20 ° C./sec or more. When the cooling rate is less than 20 ° C./sec, other elements form precipitates in addition to Mg and Si, and this lowers the efficiency of solid solution in the heat treatment in the subsequent step. Means for increasing the cooling rate include forced air cooling and water cooling, but the means is not particularly limited.

続く熱間圧延では、開始温度の設定が必要であり、その温度は450℃以上にすべきである。450℃未満の温度では、熱間圧延中での再結晶の頻度が急激に低下し、これが最終製品での未再結晶化の可能性を高くする。好ましくは開始温度が560℃以上であれば、均質化熱処理にて残存した析出物を固溶させることが可能となる。最終板厚は特に制限は設けず、5mm以下であることが、続く冷間圧延工程の容易さの点から好ましい。
なお、確実な再結晶を得るために、冷間圧延前に熱延板を焼鈍しても良い。その場合には400℃以上の温度にて20分以上の条件であれば充分であるが、長時間の焼鈍は製造コストを高める欠点となる。全体の製造コストを考慮して、この熱延板焼鈍を省略しても良い。
In the subsequent hot rolling, it is necessary to set a starting temperature, which should be 450 ° C. or higher. At temperatures below 450 ° C., the frequency of recrystallization during hot rolling decreases sharply, which increases the possibility of non-recrystallization in the final product. Preferably, if the starting temperature is 560 ° C. or higher, the precipitate remaining in the homogenization heat treatment can be dissolved. The final thickness is not particularly limited and is preferably 5 mm or less from the viewpoint of the ease of the subsequent cold rolling process.
In order to obtain reliable recrystallization, the hot-rolled sheet may be annealed before cold rolling. In that case, a condition of 20 minutes or longer at a temperature of 400 ° C. or higher is sufficient, but annealing for a long time is a drawback of increasing the manufacturing cost. In consideration of the entire manufacturing cost, this hot-rolled sheet annealing may be omitted.

続く冷間圧延は所望の板厚まで定法で圧延してよい。
熱延板焼鈍と同様、確実な再結晶を得るために、冷間圧延の途中に1回以上の熱処理(中間焼鈍)を実施しても良い。この時の温度も、冷間圧延前の熱延版焼鈍と同じく、400℃以上の温度にて、保持時間は、20分以上、製造コストを高めない時間以下の保持時間でよい。
中間焼鈍から最終板厚までの冷間圧延率は大きい方が好ましい。冷間圧延率を大きくすることで最終焼鈍時の再結晶粒が微細化する。望ましくは中間焼鈍から最終板厚までの冷間圧延率を75%以上とすると良い。
Subsequent cold rolling may be performed by a standard method to a desired plate thickness.
Similar to hot-rolled sheet annealing, in order to obtain reliable recrystallization, one or more heat treatments (intermediate annealing) may be performed during the cold rolling. The temperature at this time may be the same as the hot rolling annealing before cold rolling at a temperature of 400 ° C. or more, and the holding time may be 20 minutes or more and a holding time not more than the time that does not increase the manufacturing cost.
It is preferable that the cold rolling rate from the intermediate annealing to the final plate thickness is large. By increasing the cold rolling rate, the recrystallized grains at the time of final annealing are refined. Desirably, the cold rolling rate from the intermediate annealing to the final thickness is 75% or more.

冷間圧延終了後は、溶体化熱処理を行う。溶体化熱処理温度は550℃以上融点以下とする。この焼鈍の目的は添加したMg原子とSi原子の過飽和固溶量増である。550℃未満では、続く熱処理にて、加工硬化に寄与する十分な量のクラスタの形成が困難となる。また、焼鈍後は直ちに冷却することが望ましい。冷却が遅いとMgとSiの析出物が形成される。そのためには、50℃以下まで20℃/sec以上の冷却速度にて冷却する必要がある。20℃/sec未満の冷却速度ではMgとSiの析出物が形成され、所望の強度および延性が得られなくなる。   After the cold rolling, solution heat treatment is performed. The solution heat treatment temperature is set to 550 ° C. or higher and the melting point or lower. The purpose of this annealing is to increase the amount of supersaturated solid solution of added Mg atoms and Si atoms. If the temperature is lower than 550 ° C., it is difficult to form a sufficient amount of clusters that contribute to work hardening in the subsequent heat treatment. Moreover, it is desirable to cool immediately after annealing. If the cooling is slow, Mg and Si precipitates are formed. For that purpose, it is necessary to cool to 50 ° C. or less at a cooling rate of 20 ° C./sec or more. When the cooling rate is less than 20 ° C./sec, precipitates of Mg and Si are formed, and desired strength and ductility cannot be obtained.

以上説明の第1の熱処理と第2の熱処理を施し、必要に応じ第3の熱処理を施して得たアルミニウム合金板であるならば、クラスタの生成核数制御、クラスタの成長制御、クラスタの分布制御を好適に行っているので、短軸引張試験における引張強度が250MPa以上であり、引張強度に優れ、伸びが20%以上であり、伸びに優れる特徴を有する。また、各熱処理温度と時効時間を抑制し、表面の酸化皮膜の膜厚も抑制できているので、良好な酸洗性を有するアルミニウム合金板を提供できる。
従って、上述の熱処理により得られたアルミニウム合金板であるならば、自動車等の輸送器機の構造用材料として強度の高い成形性の良好な合金板を提供することができ、自動車に代表される輸送器機の軽量化に寄与する。
If the aluminum alloy plate is obtained by performing the first heat treatment and the second heat treatment described above, and performing the third heat treatment as necessary, the control of the number of cluster nuclei, the growth control of the clusters, the distribution of the clusters Since the control is suitably performed, the tensile strength in the short axis tensile test is 250 MPa or more, the tensile strength is excellent, the elongation is 20% or more, and the elongation is excellent. Moreover, since each heat processing temperature and aging time are suppressed and the film thickness of the surface oxide film can also be suppressed, the aluminum alloy plate which has favorable pickling property can be provided.
Therefore, if it is the aluminum alloy plate obtained by the above-mentioned heat treatment, an alloy plate having high strength and good formability can be provided as a structural material for a transport device such as an automobile, and transportation represented by an automobile. Contributes to weight reduction of equipment.

表1に本実施例において用いた各種アルミニウム合金の成分(質量%)を示す。
表2は、表1記載の各合金の溶体化熱処理後の熱処理の条件、および得られたアルミニウム合金板の引張特性値(引張強度と伸び)を示す。表2中の全アルミニウム合金は、鋳造後、560℃にて1時間の均質化焼鈍処理を施した。均質化焼鈍後は30℃/secに
て室温まで冷却した。引き続き行う熱間圧延は500℃にて開始し、最終板厚は4mmとした。熱間圧延後は板厚1mmまでの冷間圧延を施し、冷間圧延中に中間焼鈍は施さなかった。
冷間圧延後に得られたアルミニウム合金板からJIS5号の引張試験片(対応国際規格ISO6892)を作製した。ゲージ長さは50mmであり、引張方向は素材圧延方向に平行とした。つづく溶体化熱処理ではソルトバスを用いて、560℃にて1分間の保持の処理を施した。保持後は水焼き入れを行った。水焼き入れによる冷却速度は20℃/sec以上である。水焼き入れ後は、オイルバスにて所定温度と所定保持時間の熱処理を施した。オイルバスによる熱処理後は空冷により室温まで冷却し、引張試験を実施した。
Table 1 shows the components (mass%) of various aluminum alloys used in this example.
Table 2 shows the heat treatment conditions after the solution heat treatment of each alloy listed in Table 1, and the tensile property values (tensile strength and elongation) of the obtained aluminum alloy sheet. All the aluminum alloys in Table 2 were subjected to a homogenization annealing treatment at 560 ° C. for 1 hour after casting. After homogenization annealing, it cooled to room temperature at 30 degreeC / sec. The subsequent hot rolling was started at 500 ° C. and the final thickness was 4 mm. After hot rolling, cold rolling up to a plate thickness of 1 mm was performed, and no intermediate annealing was performed during cold rolling.
A tensile test piece of JIS No. 5 (corresponding international standard ISO6892) was produced from an aluminum alloy plate obtained after cold rolling. The gauge length was 50 mm, and the tensile direction was parallel to the material rolling direction. In the subsequent solution heat treatment, holding treatment was performed at 560 ° C. for 1 minute using a salt bath. After holding, water quenching was performed. The cooling rate by water quenching is 20 ° C./sec or more. After water quenching, heat treatment was performed in an oil bath at a predetermined temperature and a predetermined holding time. After the heat treatment by the oil bath, it was cooled to room temperature by air cooling, and a tensile test was performed.

Figure 0006467154
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Figure 0006467154
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表1に合金組成を示し、表2にそれら合金板の製造工程と引張特性を示す。
表1中、合金A〜Dまでは請求項で規定した成分組成を満たす合金、合金E〜Mまでは請求項で規定した成分組成から外れた組成の合金である。
図2は、参考のため、縦軸をSi含有量、横軸をMg含有量に設定した図表において先の表1に示す合金A〜Mの組成位置をプロットしたグラフである。また、このグラフにMg/Si≦1.0の境界ラインを描き、Mg/Si≦1.0の範囲を矢印で示した。
請求項において規定するMg:0.5%以上1.2%以下、Si:0.3%以上1.5%以下の範囲は、図2において鎖線で囲まれる矩形状の領域であり、この領域内であってもMg/Si≦1.0の境界ラインより上の領域にプロットされている◆マークが実施例合金A〜Dの組成を示す。
図2において鎖線で囲まれる矩形領域外に合金E、G、I、K、Mの組成が該当し、鎖線で囲まれる矩形領域内であって、Mg/Si≦1.0の境界ラインより下の領域に合金F、J、H、Lの組成が該当する。
Table 1 shows the alloy composition, and Table 2 shows the manufacturing process and tensile properties of these alloy plates.
In Table 1, alloys A to D are alloys satisfying the component composition defined in the claims, and alloys E to M are alloys having compositions deviating from the component composition defined in the claims.
FIG. 2 is a graph in which the composition positions of alloys A to M shown in Table 1 are plotted in a chart in which the vertical axis is set to Si content and the horizontal axis is set to Mg content for reference. Further, a boundary line of Mg / Si ≦ 1.0 was drawn on this graph, and the range of Mg / Si ≦ 1.0 was indicated by an arrow.
The ranges of Mg: 0.5% to 1.2% and Si: 0.3% to 1.5% specified in the claims are rectangular regions surrounded by chain lines in FIG. Even inside, the ◆ marks plotted in the region above the boundary line of Mg / Si ≦ 1.0 indicate the compositions of the examples alloys AD.
In FIG. 2, the compositions of alloys E, G, I, K, and M fall outside the rectangular region surrounded by the chain line, and are within the rectangular region surrounded by the chain line and below the boundary line of Mg / Si ≦ 1.0. The composition of alloys F, J, H, and L corresponds to this region.

合金E、F、GはMgとSiの組成が少なく、強度確保あるいは延性に必要なクラスタ量を確保できない。
過剰なMgあるいは過剰なSiを含有する、合金I、K、Mは破壊起点となる析出物が形成するために延性が低下する。Mg/Siが1.0以上となる合金H、J、Lでは、クラスタの種類が変化するために、クラスタの強度と延性の向上へ寄与が異なり、強度が低下した。
請求項1記載の成分である合金Aにおいて、製造工程が請求項範囲外である場合はTS:250MPa以上かつEl:20%以上が得られない。
試料No.17では、T1とt1が請求項規定以下の値となるために、強度に寄与する大きさまでにクラスタが成長することができず強度不足となる。試料No.18では温度は十分であってもクラスタ成長に十分な保持時間でないために強度不足となる。
Alloys E, F, and G have a small composition of Mg and Si, and cannot secure a cluster amount necessary for ensuring strength or ductility.
In alloys I, K, and M containing excessive Mg or excessive Si, ductility is lowered due to the formation of precipitates that are the starting points of fracture. In the alloys H, J, and L with Mg / Si of 1.0 or more, the types of clusters change, so the contributions to the improvement of the strength and ductility of the clusters differ, and the strength decreases.
In alloy A which is a component according to claim 1, TS: 250 MPa or more and El: 20% or more cannot be obtained when the production process is outside the scope of claims.
Sample No. In No. 17, since T1 and t1 are not more than those defined in the claims, the cluster cannot grow to a size that contributes to the strength, and the strength is insufficient. Sample No. At 18, the temperature is sufficient, but the holding time is not sufficient for cluster growth, so the strength is insufficient.

試料No.19では、熱処理2での保持時間が長いためにクラスタが析出物へと変化しはじめ、クラスタ形成材に特徴的な延性が確保できない。一方試料No.20では保持時間が短いためにクラスタは十分な強度を発現するサイズまで成長しない。
試料No.21では熱処理3での保持時間が長いためにクラスタが析出物に変化し、試料No.19と同様に十分な延性が確保されない。試料No.22では、熱処理3での保持温度が高いためにクラスタが析出物に変化し、この試料でも十分な延性が確保されない。
試料No.29と試料No.30では熱処理1の保持時間が短いために、強度に寄与するまでにクラスタが成長せず、十分な強度が得られない。
試料No.31では、熱処理2の保持温度が高く、クラスタが析出物へと変化してクラスタ形成にて発現される延性が確保できない。試料No.32では、熱処理2の保持温度が低いため、クラスタ成長が不十分となり、高い強度が得られない。
試料33では熱処理1の保持温度が低いため、高強度には寄与しない別の種類のクラスタが形成される。その結果、強度が大きく低下した。試料No.34では、熱処理1の保持温度が高いため、クラスタではなく析出物が形成される。そのために高い延性が得られない。
Sample No. In No. 19, since the holding time in the heat treatment 2 is long, the clusters begin to change into precipitates, and the ductility characteristic of the cluster forming material cannot be ensured. On the other hand, sample No. At 20, the retention time is short, so the cluster does not grow to a size that exhibits sufficient strength.
Sample No. In No. 21, since the retention time in the heat treatment 3 was long, the cluster changed into a precipitate. As in the case of 19, sufficient ductility is not ensured. Sample No. In No. 22, since the holding temperature in the heat treatment 3 is high, the clusters change into precipitates, and sufficient ductility is not ensured even with this sample.
Sample No. 29 and sample no. In 30, since the holding time of the heat treatment 1 is short, clusters do not grow before contributing to strength, and sufficient strength cannot be obtained.
Sample No. In No. 31, the holding temperature of the heat treatment 2 is high, and the clusters change into precipitates, so that the ductility expressed by cluster formation cannot be secured. Sample No. In No. 32, since the holding temperature of the heat treatment 2 is low, cluster growth is insufficient, and high strength cannot be obtained.
In sample 33, since the holding temperature of heat treatment 1 is low, another type of cluster that does not contribute to high strength is formed. As a result, the strength was greatly reduced. Sample No. In 34, since the holding temperature of the heat treatment 1 is high, precipitates are formed instead of clusters. Therefore, high ductility cannot be obtained.

以上説明のように、Mg:0.5%以上1.2%以下、Si:0.3%以上1.5%以下、Mg/Siが1.0以下であるアルミニウム合金を用いること、この組成の合金に対し、溶体化熱処理後に、温度T1℃にてt1時間保持する熱処理においてT1が60以上160以下の場合、t1として63.5exp(−0.038T1)+2.5以上にて温度T1℃に保持する第1の熱処理を行うこと、さらにその後、温度T2が温度T1℃を超えて170℃以下であり時間t2が3時間以上72時間以下の関係を満たす温度T2℃にてt2時間保持する第2の熱処理を行うならば、単軸引張試験における引張強度が250MPa以上、かつ、伸びが20%以上である優れた高強度かつ高延性のアルミニウム合金板を得られることが明らかとなった。
また、表1に示すように、前述の組成に対し、Mn、Cu、Cr、Ti、Feのうち、いずれか1種または2種以上を添加したアルミニウム合金であっても、前記と同様の条件にて第1の熱処理と第2の熱処理を施すことによって、引張強度が250MPa以上、かつ、伸びが20%以上である優れた高強度かつ高延性のアルミニウム合金板を得られることが明らかとなった。
As described above, using an aluminum alloy having Mg: 0.5% to 1.2%, Si: 0.3% to 1.5%, and Mg / Si 1.0 or less, this composition In the case where T1 is 60 or more and 160 or less in the heat treatment held at a temperature T1 ° C. for t1 time after the solution heat treatment, the temperature T1 ° C. is 63.5 exp (−0.038 T1) +2.5 or more as t1. The first heat treatment is performed, and thereafter, the temperature T2 exceeds the temperature T1 ° C. and is 170 ° C. or less, and the time t2 is maintained at the temperature T2 ° C. satisfying the relationship of 3 hours to 72 hours for t2 hours. If the second heat treatment is performed, it becomes clear that an excellent high strength and high ductility aluminum alloy sheet having a tensile strength in a uniaxial tensile test of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more can be obtained. It was.
Further, as shown in Table 1, the same conditions as described above may be applied to an aluminum alloy in which any one or more of Mn, Cu, Cr, Ti, and Fe are added to the above composition. It is clear that an excellent high strength and high ductility aluminum alloy sheet having a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more can be obtained by performing the first heat treatment and the second heat treatment in FIG. It was.

本発明合金により、従来以上に高強度高延性が達成され、高強度が要求される部品の成形が容易となり、アルミニウム合金を使用した部品の適用が促進され、自動車に代表される輸送機器の軽量化が達成される。   The alloy of the present invention achieves higher strength and higher ductility than before, facilitates the molding of parts that require high strength, promotes the application of parts using aluminum alloys, and reduces the weight of transportation equipment represented by automobiles. Is achieved.

Claims (3)

質量%で、Mg:0.5%以上1.2%以下、Si:0.3%以上1.5%以下を含有し、残部不可避不純物及びAlの組成を有し、Mg/Siが1.0以下であるアルミニウム合金に対し、溶体化熱処理後に、温度T1℃にてt1時間保持する熱処理においてT1が60以上160以下であり、t1は63.5exp(−0.038T1)+2.5以上24以下にて温度T1℃に保持する第1の熱処理を行い、さらにその後、温度T2℃が温度T1℃を超えて170℃以下であり時間t2が3時間以上72時間以下の関係を満たす温度T2℃にてt2時間保持する第2の熱処理を行うことを特徴とする、単軸引張試験における引張強度が250MPa以上かつ伸びが20%以上である高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。 It contains Mg: 0.5% or more and 1.2% or less, Si: 0.3% or more and 1.5% or less, and the balance is inevitable impurities and Al, and Mg / Si is 1. For an aluminum alloy having a temperature of 0 or less, T1 is 60 or more and 160 or less and t1 is 63.5exp (−0.038T1) +2.5 or more and 24 in a heat treatment that is held at a temperature T1 ° C. for t1 hours after solution heat treatment. In the following, a first heat treatment is performed to maintain the temperature at T1 ° C., and then the temperature T2 ° C. exceeds the temperature T1 ° C. and is 170 ° C. or less, and the time T2 satisfies the relationship of 3 hours to 72 hours. A method for producing a high-strength, high-ductility aluminum alloy sheet having a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more in a uniaxial tensile test, wherein a second heat treatment is performed for 2 hours. 前記組成に加え、Cu:0.3%以上2.0%以下、Fe:0.25%以下、Mn:0.50%以下、Ti:0.20%以下、Cr:0.3%以下のうち、少なくとも1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。   In addition to the above composition, Cu: 0.3% to 2.0%, Fe: 0.25% or less, Mn: 0.50% or less, Ti: 0.20% or less, Cr: 0.3% or less Among them, the method for producing a high-strength, high-ductility aluminum alloy plate according to claim 1, comprising at least one kind or two or more kinds. 第2の熱処理の後に、温度T2℃を超えて180℃以下の温度にて2時間以下の第3の熱処理を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の高強度高延性アルミニウム合金板の製造方法。   3. The high-strength, high-ductility aluminum alloy according to claim 1, wherein after the second heat treatment, a third heat treatment is performed at a temperature exceeding T2 ° C. and not more than 180 ° C. for 2 hours or less. A manufacturing method of a board.
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