JP6670603B2 - Manufacturing method of forged piston - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンピストン等のアルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum alloy forged piston such as an engine piston.

なお、本明細書及び特許請求の範囲では、「連続鋳造」の語は、特に明示する場合を除き、「半連続鋳造」も含む意味で用いられる。   In the specification and the claims, the term "continuous casting" is used to mean "semi-continuous casting" unless otherwise specified.

四輪、二輪自動車等の車両(以下、単に「自動車」という)に搭載される内燃機関では、内燃機関の軽量化による燃焼効率、出力等の向上を図るため、例えばアルミニウム合金製のピストンが用いられている。   In an internal combustion engine mounted on a vehicle such as a four-wheeled or two-wheeled vehicle (hereinafter simply referred to as an "automobile"), for example, a piston made of an aluminum alloy is used in order to improve combustion efficiency and output by reducing the weight of the internal combustion engine. Have been.

例えば、特開2009−191367号公報(特許文献1)は、所定の組成を有するアルミニウム合金からなる連続鋳造棒を素材として用いた鍛造成形工程を備えたアルミニウム合金成形品の製造方法を開示しており、アルミニウム合金成形品の一例としてエンジンピストンを挙げている。このようなピストンには高い高温強度が要求される。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-19167 (Patent Document 1) discloses a method of manufacturing an aluminum alloy molded product including a forging process using a continuous cast rod made of an aluminum alloy having a predetermined composition as a material. Thus, an engine piston is mentioned as an example of an aluminum alloy molded product. Such a piston is required to have high high-temperature strength.

特開2009−191367号公報(請求項1、段落0027)JP-A-2009-19167 (Claim 1, paragraph 0027)

近年、内燃機関の燃焼効率、出力等について更なる向上を図るため、ピストンに対してより高い高温強度が要求されるようになっている。   In recent years, pistons have been required to have higher high-temperature strength in order to further improve combustion efficiency, output, and the like of internal combustion engines.

そこで本発明の目的は、高い高温強度を有する鍛造ピストンの製造方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a forged piston having high high-temperature strength.

本発明者は、上記目的を達成するため、Niを必須元素として含むアルミニウム合金製鍛造ピストンについて鋭意研究した結果、鍛造ピストンに含まれるNiがAlNiとして析出していない固溶状態であることが鍛造ピストンの高温強度の向上に貢献することを見出し、本発明を完成させた。 The present inventor has conducted intensive studies on a forged piston made of an aluminum alloy containing Ni as an essential element in order to achieve the above object. As a result, the forged piston is in a solid solution state in which Ni contained in the forged piston is not precipitated as Al 3 Ni 2. This contributes to the improvement of the high-temperature strength of the forged piston, and has completed the present invention.

本発明は以下の手段を提供する。   The present invention provides the following means.

[1] Si:9〜14質量%、
Fe:0.15〜0.8質量%、
Cu:2〜6質量%、
Mg:0.3〜1.0質量%、及び
Ni:1〜5.5質量%
を含み、残部が不可避不純物及びアルミニウムからなる組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材からなる鍛造用素材を準備する工程と、
示差走査熱量計により測定された前記素材の400℃以上の最初の発熱ピーク温度をTn℃とするとき、
前記素材を300℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱する工程と、
前記予備加熱する工程の後で前記素材を300℃〜{Tn+30}℃の鍛造温度で熱間鍛造成形することによりピストン用素形材を得る工程と、
前記素形材を420℃〜{Tn+30}℃の温度に保持して水焼入れする工程と、
前記水焼入れする工程の後で前記素形材を180℃〜230℃の時効処理温度で時効処理する工程と、を備えた鍛造ピストンの製造方法。
[1] Si: 9 to 14% by mass,
Fe: 0.15 to 0.8% by mass;
Cu: 2 to 6% by mass;
Mg: 0.3 to 1.0% by mass, and Ni: 1 to 5.5% by mass.
Including, a step of preparing a forging material composed of an aluminum alloy continuous cast material having a composition consisting of unavoidable impurities and aluminum,
When the first exothermic peak temperature of 400 ° C. or more of the material measured by the differential scanning calorimeter is Tn ° C.,
Pre-heating the material at a pre-heating temperature of 300 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Obtaining a raw material for a piston by hot forging the material at a forging temperature of 300 ° C. to {Tn + 30} ° C. after the preheating step;
A step of water quenching while maintaining the shaped material at a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Aging the shaped material at an aging temperature of 180 ° C. to 230 ° C. after the water quenching step.

[2] 前記予備加熱する工程の前に前記素材を{Tn+30}℃以下の均質化処理温度で均質化処理する工程を含み、
前記均質化処理する工程の後で前記予備加熱する工程を行う前項1記載の鍛造ピストンの製造方法。
[2] a step of homogenizing the material at a homogenization temperature of {Tn + 30} ° C. or lower before the step of preheating;
2. The method for manufacturing a forged piston according to the above item 1, wherein the preheating step is performed after the homogenizing step.

[3] 前記組成は、更に、
Ti:0.05〜0.2質量%
を含んでいる前項1又は2記載の鍛造ピストンの製造方法。
[3] The composition further comprises:
Ti: 0.05 to 0.2% by mass
3. The method for manufacturing a forged piston according to the above item 1 or 2, comprising:

[4] 前記組成は、更に、
B:0.01〜0.1質量%
を含んでいる前項1〜3のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。
[4] The composition further comprises:
B: 0.01 to 0.1% by mass
4. The method for producing a forged piston according to any one of the above items 1 to 3, which comprises:

[5] 前記予備加熱する工程では、前記素材を450℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱し、
前記素形材を得る工程では、400℃〜{Tn+30}℃の温度の鍛造金型を用いて、前記素材を前記鍛造金型への抜熱による前記素材の温度低下を30℃未満に抑えて熱間鍛造成形することにより、420℃〜{Tn+30}℃の温度の前記素形材を得る前項1〜4のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。
[5] In the preheating step, the material is preheated at a preheating temperature of 450 ° C. to {Tn + 30} ° C.,
In the step of obtaining the shaped material, using a forging die having a temperature of 400 ° C. to {Tn + 30 ° C., the temperature of the material is reduced to less than 30 ° C. due to heat removal from the material to the forging die. 5. The method for manufacturing a forged piston according to any one of the above items 1 to 4, wherein the shaped material having a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30} ° C. is obtained by hot forging.

[6] 前記水焼入れする工程では、前記素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に前記素形材を水焼入れする前項1〜5のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。   [6] The method for manufacturing a forged piston according to any one of the preceding items 1 to 5, wherein in the step of water quenching, the raw material is water quenched within 10 seconds after hot forging the material.

前項[1]では、所定の組成を有する素材を予備加熱する工程、熱間鍛造成形する工程、水焼入れする工程、及び時効処理する工程をそれぞれ所定の温度範囲で順次行うことにより、AlNiの析出が抑制され、これにより高い高温温強を有する鍛造ピストンを得ることができる。 In the preceding paragraph [1], the step of preheating a material having a predetermined composition, the step of hot forging, the step of water quenching, and the step of aging are sequentially performed in a predetermined temperature range, respectively, so that Al 3 Ni 2 is suppressed, whereby a forged piston having high high-temperature strength can be obtained.

前記[2]では、鍛造ピストンの高温強度を確実に高めることができる。   In the above [2], the high-temperature strength of the forged piston can be reliably increased.

前記[3]では、素材の組成がTiを所定量含むことにより、結晶粒が微細化される。これにより鍛造ピストンの高温強度が向上する。   In the above [3], the crystal grains are refined by the composition of the material containing a predetermined amount of Ti. This improves the high temperature strength of the forged piston.

前項[4]では、素材の組成がBを所定量含むことにより、結晶粒が微細化される。これにより鍛造ピストンの高温強度が向上する。   In the above item [4], the crystal grain is refined by the composition of the material containing a predetermined amount of B. This improves the high temperature strength of the forged piston.

前項[5]では、鍛造ピストンの高温強度を確実に高めることができるし、鍛造ピストンの製造時間の短縮及び製造コストの削減を図ることできる。   In the above item [5], the high-temperature strength of the forged piston can be reliably increased, and the manufacturing time and the manufacturing cost of the forged piston can be reduced.

前項[6]では、鍛造ピストンの高温強度を更に確実に高めることができるし、鍛造ピストンの製造時間の短縮及び製造コストの削減を更に図ることできる。   In the above item [6], the high-temperature strength of the forged piston can be more reliably increased, and the production time and production cost of the forged piston can be further reduced.

図1は、アルミニウム合金連続鋳造材の発熱ピーク温度Tnに対する試料の最大熱履歴相対温度(横軸)と、1/AlNi量(縦軸)との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the maximum heat history relative temperature (horizontal axis) and the amount of 1 / Al 3 Ni 2 (vertical axis) with respect to the exothermic peak temperature Tn of an aluminum alloy continuous cast material. 図2は、Tnに対する試料の最大熱履歴相対温度(横軸)と、300℃での高温強度(縦軸)との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the maximum thermal history relative temperature (horizontal axis) of Tn and the high-temperature strength at 300 ° C. (vertical axis). 図3は、本発明の実施形態に係る鍛造ピストンの製造方法を実現する鍛造品の生産ラインの一例である鍛造生産システムを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a forging production system which is an example of a forged product production line for realizing the forged piston manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 図4は、ホットトップ垂直連続鋳造装置の鋳型付近を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the vicinity of a mold of the hot-top vertical continuous casting apparatus.

本発明の一実施形態について以下に説明する。   An embodiment of the present invention will be described below.

本実施形態に係る鍛造ピストンの製造方法は、
Si:9〜14質量%、
Fe:0.15〜0.8質量%、
Cu:2〜6質量%、
Mg:0.3〜1.0質量%、及び
Ni:1〜5.5質量%
を必須元素として含み、残部が不可避不純物及びアルミニウムからなる組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材からなる鍛造用素材を準備する工程と、
示差走査熱量計(Differential ScanningCalorimetry、DSC)により測定された素材の400℃以上の最初の発熱ピーク温度をTn℃とするとき、
素材を300℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱する工程と、
予備加熱する工程の後で素材を300℃〜{Tn+30}℃の鍛造温度で熱間鍛造成形することによりピストン用素形材を得る工程と、
素形材を420℃〜{Tn+30}℃の温度に保持して水焼入れする工程と、
水焼入れする工程の後で素形材を180℃〜230℃の時効処理温度で時効処理する工程と、を備える。
The method for manufacturing a forged piston according to the present embodiment includes:
Si: 9 to 14% by mass,
Fe: 0.15 to 0.8% by mass;
Cu: 2 to 6% by mass;
Mg: 0.3 to 1.0% by mass, and Ni: 1 to 5.5% by mass.
A step of preparing a forging material made of an aluminum alloy continuous cast material having a composition consisting of unavoidable impurities and aluminum, including
When the first exothermic peak temperature of 400 ° C. or more of a material measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is Tn ° C.,
Preheating the material at a preheating temperature of 300 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Obtaining a raw material for a piston by hot forging at a forging temperature of 300 ° C. to {Tn + 30} ° C. after the preheating step;
Water quenching while maintaining the cast material at a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Aging the shaped material at an aging temperature of 180 ° C to 230 ° C after the step of water quenching.

さらに、鍛造ピストンの製造方法は、予備加熱する工程の前に素材を{Tn+30}℃以下の均質化処理温度で均質化処理する工程を含み、
均質化処理する工程の後で予備加熱する工程を行うことが望ましい。
Further, the method for manufacturing a forged piston includes a step of homogenizing the material at a homogenization processing temperature of {Tn + 30} ° C. or lower before the step of preheating,
It is desirable to perform a preheating step after the homogenizing step.

さらに、連続鋳造材の組成は、
Ti:0.05〜0.2質量%
を含んでいることが望ましい。
Furthermore, the composition of the continuous cast material is
Ti: 0.05 to 0.2% by mass
It is desirable to include.

さらに、連続鋳造材の組成は、
B:0.01〜0.1質量%
を含んでいることが望ましい。
Furthermore, the composition of the continuous cast material is
B: 0.01 to 0.1% by mass
It is desirable to include.

さらに、予備加熱する工程では、素材を450℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱し、素形材を得る工程では、400℃〜{Tn+30}℃の温度の鍛造金型を用いて、素材を鍛造金型への抜熱による素材の温度低下を30℃未満に抑えて鍛造成形することにより420℃〜{Tn+30}℃の温度の素形材を得ることが望ましい。   Further, in the preheating step, the material is preheated at a preheating temperature of 450 ° C. to {Tn + 30 ° C., and in the step of obtaining a shaped material, a forging die having a temperature of 400 ° C. to {Tn + 30 ° C. is used. It is desirable to obtain a shaped material having a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C. ”by forging the material while suppressing the temperature decrease of the material due to heat removal to the forging die to less than 30 ° C.

さらに、水焼入れする工程では、素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に素形材を水焼入れすることが望ましい。   Further, in the step of water quenching, it is desirable that the raw material be water quenched within 10 seconds after the material is hot forged.

また、Tnは430℃以上450℃未満であることが望ましい。   Further, Tn is desirably 430 ° C or higher and lower than 450 ° C.

次に、素材を構成するアルミニウム合金連続鋳造材の組成の成分元素の含有量についてその限定理由を以下に説明する。   Next, the reasons for limiting the content of the component elements in the composition of the continuous aluminum alloy casting material constituting the material will be described below.

<Si:9〜14質量%>
Siの含有量が9質量%未満では、強度及び耐摩耗性、耐熱性が不足する。Siの含有量が14質量%を超えると、粗大な初晶Siが発生し、この初晶Siが疲労強度の起点となり機械的強度及び疲労強度が低下する原因となる。特に望ましいSiの含有量は10質量%以上12質量%以下である。
<Si: 9 to 14% by mass>
When the content of Si is less than 9% by mass, strength, wear resistance, and heat resistance are insufficient. When the content of Si exceeds 14% by mass, coarse primary crystal Si is generated, and the primary crystal Si becomes a starting point of fatigue strength, which causes a decrease in mechanical strength and fatigue strength. A particularly desirable Si content is 10% by mass or more and 12% by mass or less.

<Fe:0.15〜0.8質量%>
Feは、融点の高い金属間化合物により高温域での機械的特性を高める作用がある。Feの含有量が0.15質量%未満では、後熱処理工程の温度において、高温での転位を止めるネットワーク組織の残存する量が減り、高温域での高温特性が不足する。Feの含有量が0.8質量%を超えると、金属間化合物が粗大化し、成形性、機械的強度及び疲労強度が低下する原因となる。特に望ましいFeの含有量は0.2質量%以上0.5質量%以下である。
<Fe: 0.15 to 0.8% by mass>
Fe has an effect of improving mechanical properties in a high temperature range by an intermetallic compound having a high melting point. If the Fe content is less than 0.15% by mass, the amount of the network structure that stops dislocation at a high temperature is reduced at the temperature of the post heat treatment step, and the high-temperature characteristics in a high-temperature region are insufficient. If the Fe content exceeds 0.8% by mass, the intermetallic compound becomes coarse, which causes a reduction in formability, mechanical strength and fatigue strength. A particularly desirable Fe content is 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less.

<Cu:2〜6質量%>
Cuの含有量が2〜6質量%であることにより、後熱処理工程にてAlCuが析出し、強度を向上させる効果がある。Cuの含有量が2質量%未満では、熱熱処理工程の溶体化温度範囲でCuが母相に固溶したとしてもその固溶量が少なく強度が不足する。Cuの含有量が6質量%を超えると、粗大な晶出物の発生による疲労強度や耐食性の低下等が起こる。特に望ましいCuの含有量は3質量%以上5質量%以下である。
<Cu: 2 to 6% by mass>
When the content of Cu is 2 to 6% by mass, Al 2 Cu is precipitated in the post-heat treatment step, which has an effect of improving the strength. If the Cu content is less than 2% by mass, even if Cu forms a solid solution with the matrix in the solution heat treatment temperature range, the solid solution amount is small and the strength is insufficient. When the content of Cu exceeds 6% by mass, the occurrence of coarse crystallized substances causes a decrease in fatigue strength and corrosion resistance. Particularly desirable Cu content is 3% by mass or more and 5% by mass or less.

<Mg:Mg:0.3〜1.0質量%>
Mgの含有量が0.3〜1.0質量%であることにより、後熱処理工程にてMgはSiと化合してMgSi化合物を形成し、その析出により母材強度を向上させる。Mgの含有量が0.3質量%未満では、後熱処理工程の溶体化温度範囲でMgが母相に固溶したとしても析出量が少なく前述の効果が少ない。Mgの含有量が1.0質量%を超えると、伸びが低下し、加工性が低下する。特に望ましいMgの含有量は0.4質量%以上0.8質量%以下である。
<Mg: Mg: 0.3 to 1.0% by mass>
When the content of Mg is 0.3 to 1.0% by mass, Mg is combined with Si in a post heat treatment step to form a Mg 2 Si compound, and the precipitation improves the strength of the base material. When the content of Mg is less than 0.3% by mass, even if Mg forms a solid solution in the mother phase in the solution temperature range of the post heat treatment step, the amount of precipitation is small and the above-mentioned effects are small. When the content of Mg exceeds 1.0% by mass, elongation is reduced and workability is reduced. A particularly desirable content of Mg is 0.4% by mass or more and 0.8% by mass or less.

<Ni:1〜5.5質量%>
Niの含有量が1〜5.5質量%であることにより、融点の高い金属間化合物により高温域での機械的特性を高める作用がある。Niの含有量が1質量%未満では、後熱処理工程の温度おいて、高温での転位を止めるネットワーク組織の残存する量が減り、高温域での高温特性が不足する。Niの含有量が5.5質量%を超えると、金属間化合物が粗大化し、成形性、機械的強度及び疲労強度が低下する原因となる。特に望ましいNiの含有量は2質量%以上4.5質量%以下である。
<Ni: 1 to 5.5% by mass>
When the content of Ni is 1 to 5.5% by mass, an intermetallic compound having a high melting point has an effect of improving mechanical properties in a high temperature range. If the Ni content is less than 1% by mass, the amount of the network structure that stops dislocations at high temperatures decreases at the temperature of the post heat treatment step, and the high-temperature characteristics in the high-temperature region become insufficient. If the content of Ni exceeds 5.5% by mass, the intermetallic compound becomes coarse, which causes a reduction in formability, mechanical strength, and fatigue strength. A particularly desirable Ni content is 2% by mass to 4.5% by mass.

<Ti:0.05〜0.2質量%>
Tiの含有量が0.05〜0.2質量%であることにより、結晶粒の微細化により機械的特性が確実に向上する。特にTiが0.2質量%以下であることにより、金属間化合物の粗大化による成形性、機械的強度及び疲労強度の低下を確実に抑制しうる。特に望ましいTiの含有量は0.05質量%以上0.1質量%以下である。
<Ti: 0.05 to 0.2% by mass>
When the content of Ti is 0.05 to 0.2% by mass, mechanical properties are surely improved due to refinement of crystal grains. In particular, when Ti is 0.2% by mass or less, it is possible to reliably suppress the reduction in formability, mechanical strength, and fatigue strength due to coarsening of the intermetallic compound. A particularly desirable Ti content is 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less.

<B:0.01〜0.1質量%>
Bの含有量が0.01〜0.1質量%であることにより、結晶粒の微細化により機械的特性が確実に向上する。特にBが0.1質量%以下であることにより、金属間化合物の粗大化による成形性、機械的強度及び疲労強度の低下を確実に抑制しうる。特に望ましいBの含有量は0.01質量%以上0.05質量%以下である。
<B: 0.01 to 0.1% by mass>
When the content of B is 0.01 to 0.1% by mass, mechanical properties are surely improved due to refinement of crystal grains. In particular, when B is 0.1% by mass or less, it is possible to reliably suppress a decrease in formability, mechanical strength, and fatigue strength due to coarsening of the intermetallic compound. A particularly desirable B content is 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less.

次に、鍛造アルミニウムの製造方法の各工程における温度範囲について規定した理由を以下に説明する。   Next, the reason for defining the temperature range in each step of the method for manufacturing forged aluminum will be described below.

上述の組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材を試料として用い、試料を様々な温度に加熱したのち略室温まで冷却し、連続鋳造材の発熱ピーク温度Tnに対する試料の最大熱履歴相対温度と、試料中に含まれるAlNi量と、試料の300℃での高温強度との関係を調べ、その結果を図1及び2に示した。 Using an aluminum alloy continuous cast material having the above-described composition as a sample, the sample is heated to various temperatures and then cooled to approximately room temperature, and the maximum heat history relative temperature of the sample to the exothermic peak temperature Tn of the continuous cast material, The relationship between the amount of Al 3 Ni 2 contained in the sample and the high-temperature strength of the sample at 300 ° C. was examined, and the results are shown in FIGS.

図1において、横軸は連続鋳造材のTnに対する試料の最大熱履歴相対温度であり、縦軸は試料中に含まれる1/AlNi量(相対量)である。 In FIG. 1, the horizontal axis represents the maximum thermal history relative temperature of the sample with respect to Tn of the continuous casting material, and the vertical axis represents the amount (relative amount) of 1 / Al 3 Ni 2 contained in the sample.

図2において、横軸は連続鋳造材のTnに対する試料の最大熱履歴相対温度であり、縦軸は試料の300℃での高温強度である。   In FIG. 2, the horizontal axis represents the relative maximum temperature of the sample with respect to Tn of the continuous cast material, and the vertical axis represents the high-temperature strength of the sample at 300 ° C.

ここで、Tnとは、上述したように示差走査熱量計により測定された連続鋳造材の400℃以上の最初の発熱ピーク温度(単位:℃)であり、詳述すると、示差走査熱量計により測定された連続鋳造材のDSC曲線における400℃以上の温度域で昇温時に最初に見られた発熱ピーク温度である。   Here, Tn is the first exothermic peak temperature (unit: ° C.) of 400 ° C. or more of the continuous casting material measured by the differential scanning calorimeter as described above, and specifically, measured by the differential scanning calorimeter. It is the exothermic peak temperature first seen at the time of temperature rise in the temperature range of 400 ° C. or higher in the DSC curve of the continuous cast material.

このピークは、連続鋳造材に含まれるNiが固溶状態からAlNiとして析出した状態に変化した時に熱エネルギーが相変態に消費されることに伴って生じたものであると推測される。 This peak is presumed to be caused by the heat energy being consumed in the phase transformation when Ni contained in the continuous casting material changes from a solid solution state to a state of being precipitated as Al 3 Ni 2. .

Al量は、試料のX線回折分析によるAlNiに対応する回折ピークの積分面積とした。 The amount of Al 3 N 2 was defined as an integral area of a diffraction peak corresponding to Al 3 Ni 2 by X-ray diffraction analysis of the sample.

300℃での高温強度とは、300℃の温度における試料の引張強度である。   The high temperature strength at 300 ° C. is the tensile strength of the sample at a temperature of 300 ° C.

図2から分かるように、300℃での高温強度は、Tnに対する最大熱履歴相対温度が{Tn+30}℃を境にこれを超えると急減に低下している。   As can be seen from FIG. 2, the high-temperature strength at 300 ° C. decreases sharply when the maximum thermal history relative temperature to Tn exceeds {Tn + 30} ° C.

図1から分かるように、AlNi量は、Tnに対する最大熱履歴相対温度が{Tn+30}℃を境にこれを超えると急減に増加している(即ち、1/AlNi量の値が急減に小さくなっている)している。 As can be seen from FIG. 1, the amount of Al 3 Ni 2 rapidly increases when the maximum thermal history relative temperature to Tn exceeds {Tn + 30} ° C. (that is, 1 / Al 3 Ni 2 amount). The value has suddenly decreased).

また、AlNiの析出現象は、準安定相から安定相への析出変化であるために不可逆現象であり、試料が一度でもその熱履歴を受けるとその後それ以下の温度で温度変化させてもそれ以前のNi固溶状態に戻らないことを確認した。 Further, the precipitation phenomenon of Al 3 Ni 2 is an irreversible phenomenon because it is a precipitation change from a metastable phase to a stable phase, and once a sample has received its thermal history even once, the temperature is changed at a temperature lower than that. Also did not return to the previous Ni solid solution state.

以上の結果から、上述した所定の組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材からなる素材から鍛造ピストンを製造する場合において、その製造工程全般にわたり素材が{Tn+30}℃を超えた温度の熱履歴を受けないようにピストンを製造することにより、AlNiの析出を抑制することができ、これにより、高い高温強度を有する鍛造ピストンを得られることが分かる。 From the above results, in the case of manufacturing a forged piston from a material made of an aluminum alloy continuous cast material having the above-described predetermined composition, the material does not receive a heat history at a temperature exceeding {Tn + 30} ° C. throughout the manufacturing process. By manufacturing the piston as described above, it can be seen that the precipitation of Al 3 Ni 2 can be suppressed, thereby obtaining a forged piston having high high-temperature strength.

次に、本実施形態の鍛造ピストンの製造方法の概要について以下に説明する。   Next, an outline of a method for manufacturing the forged piston of the present embodiment will be described below.

本実施形態の鍛造ピストンの製造方法の工程例は次のとおりである。なお、この工程例で得られる鍛造ピストンは、例えば内燃機関に用いられるエンジンピストンである。   An example of the steps of the method for manufacturing a forged piston according to the present embodiment is as follows. The forged piston obtained in this process example is, for example, an engine piston used for an internal combustion engine.

1)連続鋳造→2){Tn+30}℃以下で均質化処理→3)ロール矯正→4)ピーリング→5)切断→6)300℃〜{Tn+30}℃で予備加熱→7)300℃〜{Tn+30}℃で熱間鍛造成形→8)溶体化処理→9)水焼入れ →10)180℃〜230℃で時効処理→11)機械加工。   1) Continuous casting → 2) Homogenization treatment at {Tn + 30 ° C. or lower → 3) Roll straightening → 4) Peeling → 5) Cutting → 6) Preheating at 300 ° C. to {Tn + 30} ° C. → 7) 300 ° C. to {Tn + 30 Hot forging at} ° C → 8) Solution treatment → 9) Water quenching → 10) Aging treatment at 180 ° C to 230 ° C → 11) Machining.

ここで、8)溶体化処理の工程及び9)水焼入れの工程では、ピストンの特にピンボス部やスカート部に要求される300℃以下での高い高温強度を得るために、溶体化処理温度をなるべく高温にして素形材を水焼入れすることが望ましく、そのため、熱間鍛造成形後の素形材をその温度をなるべく低下させないで直接的に水焼入れすることが良い。さらに、こうすることにより水焼入れの前に素材の温度を再度上昇させる必要がなくなるので、製造時間の短縮及び製造コストの削減を図りうる点でも望ましい。   Here, in the step of 8) solution treatment and the step of 9) water quenching, in order to obtain a high high-temperature strength of 300 ° C. or less required especially for the pin boss portion and the skirt portion of the piston, the solution treatment temperature should be as low as possible. It is desirable that the cast material be water-quenched at a high temperature. Therefore, the cast material after hot forging is preferably directly water-quenched without lowering the temperature as much as possible. Further, this eliminates the need to raise the temperature of the raw material before water quenching, which is desirable in that the manufacturing time and the manufacturing cost can be reduced.

このような利点を確実に得るようにするため、6)予備加熱の工程では素材を450℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱し、そして、7)熱間鍛造成形の工程では400℃〜{Tn+30}℃の温度の鍛造金型を用いて素材を鍛造金型への抜熱による素材の温度低下を30℃未満に抑えて熱間鍛造成形することにより、素形材の温度を420℃〜{Tn+30}℃とし、この温度で素形材を素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に水焼入れすることが望ましい。   In order to ensure such advantages, 6) the material is preheated at a preheating temperature of 450 ° C. to {Tn + 30 ° C.} in the preheating step, and 7) 400 in the hot forging step. The temperature of the raw material is reduced by using a forging die having a temperature of ℃ ~ {Tn + 30 ℃】 to reduce the temperature of the raw material due to heat removal to the forging die to less than 30 ℃ and hot forging. The temperature is set to 420 ° C. to {Tn + 30} ° C., and at this temperature, it is desirable that the raw material be water-quenched within 10 seconds after hot forging the raw material.

次に、本実施形態の鍛造ピストンの製造方法の具体例を図3を参照して以下に説明する。   Next, a specific example of the method for manufacturing a forged piston of the present embodiment will be described below with reference to FIG.

図3は、本実施形態の鍛造ピストンの製造方法を実現する鍛造品の生産ラインの一例である鍛造生産システムを示す図である。同図において、鍛造品の生産システムは、所定の組成を有するアルミニウム合金溶湯から丸棒状の連続鋳造材を連続鋳造により垂直方向に製造して所定の長さに切断する連続鋳造装置(詳述すると垂直連続鋳造装置)81と、この連続鋳造装置81で得られた連続鋳造材を均質化処理する均質化処理装置82と、この均質化処理装置82で均質化処理されて連続鋳造材が曲がった場合に連続鋳造材の曲がりを矯正する矯正装置83と、この矯正装置83で矯正された連続鋳造材の外周部分を除去するピーリング装置(例:旋盤加工機)84と、このピーリング装置84で外周部分が除去された連続鋳造材を、鍛造品を鍛造成形により製造するのに必要な長さに切断し円板状乃至円柱状の鍛造用素材を得る切断装置85と、この切断装置85で得られた素材を据え込み加工のために予備加熱し据え込み加工する据え込み装置(図示省略)と、この据え込み装置で据え込み加工された素材を潤滑剤液中に浸漬したり据え込み加工された素材に潤滑剤(例:黒鉛系潤滑剤)をスプレー塗布したりすることにより据え込み加工された素材に潤滑剤を被覆する潤滑剤被覆装置86a、86bと、この潤滑剤被覆装置86a、86bで潤滑剤が被覆された素材を予備加熱する予備加熱装置87と、この予備加熱装置87で予備加熱された素材を熱間鍛造成形して鍛造品を得る熱間鍛造装置88と、この熱間鍛造装置88で得られた鍛造品を後熱処理する後熱処理装置89、90、91と、を具備している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a forging production system that is an example of a forged product production line that implements the forged piston manufacturing method of the present embodiment. In the figure, a forging product production system is a continuous casting device that manufactures a round bar-shaped continuous cast material from a molten aluminum alloy having a predetermined composition in a vertical direction by continuous casting and cuts the bar into a predetermined length. Vertical continuous casting device) 81, a homogenizing device 82 for homogenizing the continuous cast material obtained by the continuous casting device 81, and a homogenizing process performed by the homogenizing device 82 to bend the continuous cast material. In this case, a straightening device 83 for correcting the bending of the continuous casting material, a peeling device (eg, a lathe machine) 84 for removing the outer peripheral portion of the continuous casting material corrected by the straightening device 83, A cutting device 85 that cuts the continuous cast material from which a part has been removed to a length necessary for manufacturing a forged product by forging, and obtains a disc-shaped or column-shaped forging material; An upsetting device (not shown) for preheating and upsetting the material thus prepared for upsetting, and the material upset by this upsetting device is immersed in a lubricant liquid or upset. Lubricant coating devices 86a and 86b for coating the swaged material with a lubricant by spraying a lubricant (eg, a graphite-based lubricant) on the raw material, and the lubricant coating devices 86a and 86b. A pre-heating device 87 for pre-heating the material coated with the lubricant, a hot forging device 88 for hot-forging the material pre-heated by the pre-heating device 87 to obtain a forged product, Post-heat treatment devices 89, 90, and 91 for post-heat-treating the forged product obtained by the forging device 88 are provided.

後熱処理装置89、90、91は、例えば、鍛造品に溶体化処理を施す溶体化加熱装置89と、この溶体化加熱装置89で加熱した鍛造品を水焼入れする水焼入れ装置90と、この水焼入れ装置90で水焼入れした鍛造品を時効処理する時効処理装置91と、で構成することができる。溶体化処理を省略する場合は、溶体化加熱装置89を設けず、熱間鍛造装置88の後に、水焼入れ装置90及び時効処理装置91を設けることが好ましい。   The post-heat treatment devices 89, 90, and 91 include, for example, a solution heating device 89 for performing solution treatment on the forged product, a water quenching device 90 for water-quenching the forged product heated by the solution heating device 89, and a water quenching device. And an aging treatment device 91 for aging the forged product water-quenched by the quenching device 90. When the solution treatment is omitted, it is preferable to provide the water quenching device 90 and the aging treatment device 91 after the hot forging device 88 without providing the solution heating device 89.

なお、矯正装置83、ピーリング装置84、据え込み装置は省略することができる。また、各装置間の搬送は自動搬送装置で行うことができる。また潤滑剤被覆装置86a、86bにおける潤滑剤被覆処理は、ボンデ処理(りん酸塩皮膜処理)86cに置きかえることができる。   The straightening device 83, the peeling device 84, and the upsetting device can be omitted. The transfer between the devices can be performed by an automatic transfer device. The lubricant coating process in the lubricant coating devices 86a and 86b can be replaced with a bond process (phosphate coating process) 86c.

ここで、均質化処理装置82は、素材の温度を{Tn+30}℃以下(好ましくは400℃〜{Tn+30}℃)に2〜12時間保持する機能を有している。   Here, the homogenization processing device 82 has a function of maintaining the temperature of the material at {Tn + 30} ° C or less (preferably 400 ° C to {Tn + 30 ° C) for 2 to 12 hours.

予備加熱装置87は、素材の温度を300℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)とする機能を有している。   The preheating device 87 has a function of setting the temperature of the raw material to 300 ° C. to {Tn + 30 ° C. (preferably 450 ° C. to {Tn + 30 ° C.).

熱間鍛造装置88は鍛造時の素材の温度(即ち鍛造温度)を300℃〜{Tn+30}℃(好ましくは400℃〜{Tn+30}℃)とする機能を有している。さらに熱間鍛造装置88は鍛造金型の温度を400℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)に保持し、鍛造金型への抜熱による素材の温度低下を30℃未満(好ましくは20℃未満)に抑える機能を有している。   The hot forging device 88 has a function of setting the temperature of the material at the time of forging (that is, the forging temperature) to 300 ° C. to {Tn + 30} ° C. (preferably 400 ° C. to {Tn + 30 ° C.). Further, the hot forging device 88 keeps the temperature of the forging die at 400 ° C. to {Tn + 30 ° C. (preferably 450 ° C. to {Tn + 30 ° C.), and reduces the temperature drop of the material due to the heat removal to the forging die by 30 ° C. Less than (preferably less than 20 ° C.).

後熱処理装置89、90、91における溶体化加熱装置89及び水焼入れ装置90は、鍛造品の溶体化のための鍛造品の温度を420℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)に1〜6時間保持した後に鍛造品を水焼入れする機能を有している。   The solution heating device 89 and the water quenching device 90 in the post-heat treatment devices 89, 90, 91 set the temperature of the forged product for solution treatment of the forged product to 420 ° C. to {Tn + 30} ° C. (preferably 450 ° C. to {Tn + 30}). C) for 1 to 6 hours, and then has a function of water-quenching the forged product.

後熱処理装置89、90、91における時効処理装置91は、鍛造品の温度を180℃〜230℃に1〜12時間保持する機能を有している。   The aging treatment device 91 in the post heat treatment devices 89, 90, 91 has a function of maintaining the temperature of the forged product at 180 ° C. to 230 ° C. for 1 to 12 hours.

上述の鍛造生産システムを用いた鍛造ピストンの製造方法は、
上述した所定の組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材からなる鍛造用素材を均質化処理装置82により{Tn+30}℃以下(好ましくは400℃〜{Tn+30}℃)の均質化処理温度で均質化処理する工程と、
均質化処理する工程の後で素材を予備加熱装置87により300℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)の予備加熱温度で予備加熱する工程と、
予備加熱する工程の後で素材を熱間鍛造装置88により300℃〜{Tn+30}℃(好ましくは400℃〜{Tn+30}℃)の鍛造温度でピストンの形状に熱間鍛造成形することによりピストン用素形材を得る工程と、
素形材を溶体化加熱装置89及び水焼入れ装置90により420℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)の温度に保持して水焼入れする工程と、
水焼入れする工程の後で素形材を時効処理装置91により180℃〜230℃(好ましくは190〜220℃)の時効処理温度で時効処理する工程と、を少なくとも備える。
The method of manufacturing a forged piston using the above-described forging production system includes:
The forging material made of the aluminum alloy continuous cast material having the above-described predetermined composition is homogenized by the homogenization processing device 82 at a homogenization temperature of {Tn + 30} C or less (preferably 400C to {Tn + 30} C). Process and
After the step of homogenizing, preheating the material by a preheating device 87 at a preheating temperature of 300 ° C to {Tn + 30 ° C (preferably 450 ° C to {Tn + 30 ° C);
After the preheating step, the raw material is hot forged into a piston shape at a forging temperature of 300 ° C. to {Tn + 30 ° C. (preferably 400 ° C. to {Tn + 30 ° C.) by a hot forging device 88. A step of obtaining a shaped material;
A step of holding the cast material at a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C. (preferably 450 ° C. to {Tn + 30 ° C.) by a solution heating device 89 and a water quenching device 90 to perform water quenching;
After the water quenching step, aging the cast material at an aging temperature of 180 ° C to 230 ° C (preferably 190 ° C to 220 ° C) by the aging treatment device 91.

均質化処理する工程では、素材を{Tn+30}℃以下(好ましくは400℃〜{Tn+30}℃)の均質化処理温度に2〜12時間保持することが望ましい。   In the homogenization step, the material is preferably kept at a homogenization temperature of {Tn + 30} C or lower (preferably 400C to {Tn + 30C) for 2 to 12 hours.

水焼入れする工程では、素形材を420℃〜{Tn+30}℃(好ましくは450℃〜{Tn+30}℃)の温度に1〜6時間保持した後に水焼入れすることが望ましい。   In the step of water quenching, it is desirable that the cast material is kept at a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C. (preferably 450 ° C. to ΔTn + 30 ° C.) for 1 to 6 hours and then water quenched.

時効処理する工程では、水焼入れされた素形材を180℃〜230℃(好ましくは190〜220℃)に1〜12時間保持することが望ましい。   In the step of aging treatment, the water-quenched shaped material is desirably kept at 180 ° C to 230 ° C (preferably 190 ° C to 220 ° C) for 1 to 12 hours.

水焼入れする工程及び時効処理する工程は、熱間鍛造成形する工程の後1週間以内に行うことができる。   The step of water quenching and the step of aging can be performed within one week after the step of hot forging.

ここで、上述したように、予備加熱する工程では素材を450℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱し、熱間鍛造成形する工程では400℃〜{Tn+30}℃の温度の鍛造金型を用いて素材を鍛造金型への抜熱による素材の温度低下を30℃未満に抑えて熱間鍛造成形することにより、素形材の温度を420℃〜{Tn+30}℃とし、水焼入れする工程ではこの温度の素形材を素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に水焼入れすることが望ましい。こうすることにより溶体化処理を省略することができる。   Here, as described above, in the preheating step, the material is preheated at a preheating temperature of 450 ° C. to {Tn + 30 ° C., and in the hot forging step, a forging metal at a temperature of 400 ° C. to {Tn + 30 ° C. ” The temperature of the raw material is set to 420 ° C. to {Tn + 30 ° C. by subjecting the material to hot forging with a temperature drop of less than 30 ° C. due to heat removal from the forging die using a mold, and water quenching. In this step, it is desirable that the cast material at this temperature be water-quenched within 10 seconds after hot forging of the material. By doing so, the solution treatment can be omitted.

熱間鍛造成形する工程において、鍛造金型の温度が上述した所定の範囲であることが望ましい理由は、熱間鍛造成形時に充分な塑性流動を得ることができるからである。具体的には、ヒータを備えた鍛造金型を用いることにより、鍛造金型の温度を上述した所定の範囲に設定することができる。   The reason why the temperature of the forging die is desirably within the above-mentioned predetermined range in the step of hot forging is that a sufficient plastic flow can be obtained at the time of hot forging. Specifically, by using a forging die having a heater, the temperature of the forging die can be set in the above-described predetermined range.

ここで、均質化処理する工程は省略しても良いが、均質化処理する工程を行うことにより鍛造ピストンの高温強度を確実に高めることができる。   Here, the step of performing the homogenization treatment may be omitted, but by performing the step of performing the homogenization treatment, the high-temperature strength of the forged piston can be reliably increased.

時効処理する工程を経て得られた素形材は、旋盤、マシニングセンター等を用いた機械加工により最終製品形状(即ち最終のピストン形状)に仕上げ加工される。   The shaped material obtained through the aging process is finished to a final product shape (that is, a final piston shape) by machining using a lathe, a machining center, or the like.

ここで本実施形態では、均質化処理する工程と予備加熱する工程との間に、素材を据え込み加工のために予備加熱し据え込み加工する工程を設けても良い。   Here, in the present embodiment, a step of preheating and upsetting the raw material for upsetting may be provided between the step of performing the homogenization processing and the step of preheating.

さらに、据え込み加工する工程と予備加熱する工程との間に、素材に潤滑剤を被覆する工程を設けても良い。   Further, a step of coating the material with a lubricant may be provided between the step of upsetting and the step of preheating.

また、熱間鍛造成形する工程では、鍛造金型内で熱間鍛造成形されて得られた素形材は鍛造金型からノックアウト機構により排出される。   Further, in the step of hot forging, the shaped material obtained by hot forging in the forging die is discharged from the forging die by the knockout mechanism.

また、予備加熱する工程では予備加熱温度を上述した所定の範囲に設定することにより、素材に含まれるNiがAlNiとして析出していない固溶状態を維持しながら素材の変形態が向上し、熱間鍛造成形時に複雑な形状に成形するのが容易になる。 In the preheating step, the preheating temperature is set in the above-mentioned predetermined range, thereby improving the deformation of the material while maintaining a solid solution state in which Ni contained in the material is not precipitated as Al 3 Ni 2. However, it becomes easy to form a complicated shape during hot forging.

本実施形態の製造方法により得られた素形材の合金組成はNiの析出が進み難く、素形材には連続鋳造時に形成された好ましいNi固溶状態(即ちNiがAlNiとして析出していない固溶状態)が熱間鍛造成形後及び後熱処理後でも部分的に残存している。したがって、素形材を最終仕上げ加工することにより高温機械的強度に優れた鍛造ピストンを得ることができる。 In the alloy composition of the cast material obtained by the manufacturing method of the present embodiment, the precipitation of Ni is difficult to proceed, and the cast material has a preferable Ni solid solution state formed during continuous casting (that is, Ni precipitates as Al 3 Ni 2). (A solid solution state that has not been formed) partially remains even after hot forging and after heat treatment. Therefore, a forged piston having excellent high-temperature mechanical strength can be obtained by subjecting the shaped material to final finishing.

連続鋳造材を製造する方法としては、公知のホットトップ連続鋳造法、縦型連続鋳造法、水平連続鋳造法、DC鋳造法の何れかを用いることができる。   As a method for producing a continuous cast material, any of the known hot-top continuous casting method, vertical continuous casting method, horizontal continuous casting method, and DC casting method can be used.

連続鋳造材は、連続鋳造材に含まれるNiがAlNiとして析出していない固溶状態を有する細径棒状の連続鋳造材であることが望ましい。所定の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を、鋳造速度を150〜300mm/minに設定し且つ及び得られる連続鋳造材の直径を50〜90mmに設定して連続鋳造することにより、Niが急冷凝固により固溶した状態に確実になるので、好ましいNi固溶状態(即ちNiがAlNiとして析出していない固溶状態)を有する連続鋳造材を確実に得ることができる。 The continuous cast material is desirably a thin rod-shaped continuous cast material having a solid solution state in which Ni contained in the continuous cast material is not precipitated as Al 3 Ni 2 . By continuously casting a molten aluminum alloy having a predetermined composition at a casting speed of 150 to 300 mm / min and a diameter of a continuous casting material of 50 to 90 mm, Ni is rapidly solidified. Since a solid solution state is ensured, a continuous cast material having a preferable Ni solid solution state (that is, a solid solution state in which Ni is not precipitated as Al 3 Ni 2 ) can be reliably obtained.

特に、連続鋳造材の直径をD(m)、鋳造速度をV(m/min)としたとき、DV=Cで定義される1分間当たりの溶湯供給量C(m/min)が1〜3m/minの範囲で溶湯を鋳造することが望ましい。こうすることにより、好ましいNi固溶状態を有する連続鋳造材を更に確実に得ることができる。 In particular, when the diameter of the continuous casting material is D (m) and the casting speed is V (m / min), the molten metal supply amount C (m 3 / min) per minute defined by D 2 V = C is It is desirable to cast the molten metal in the range of 1 to 3 m 3 / min. This makes it possible to more reliably obtain a continuous cast material having a preferable Ni solid solution state.

次に、本実施形態の連続鋳造材の製造方法をホットトップ垂直連続鋳造法により連続鋳造材を製造する場合で図4を参照して以下に説明する。   Next, a method of manufacturing a continuous cast material of the present embodiment in the case of manufacturing a continuous cast material by a hot-top vertical continuous casting method will be described below with reference to FIG.

同図において、11は溶湯受槽を示し、アルミニウム合金の溶湯Mが供給されるものであり、溶湯Mを流出させる流出口12が下側に設けられている。21は鋳型を示し、溶湯受槽11の下側に気密状態で取り付けられ、流出口12に同軸で連通する、溶湯Mを鋳造する円筒状内周面22が設けられている。   In the figure, reference numeral 11 denotes a molten metal receiving tank to which a molten metal M of an aluminum alloy is supplied, and an outlet 12 through which the molten metal M flows out is provided at a lower side. Reference numeral 21 denotes a mold, which has a cylindrical inner peripheral surface 22 for casting the molten metal M, which is attached to the lower side of the molten metal receiving tank 11 in an airtight state and communicates coaxially with the outlet 12.

31は冷却媒体流路を示し、鋳型21内に周回させて設けられた環状流路部分31aと、この環状流路部分31aを鋳型21の外側へ連通させる導入部分31bとで構成され、鋳型21を冷却するための冷却媒体として水Wが供給される。32は噴出孔を示し、鋳塊Iを冷却させるために鋳塊Iの外周へ冷却媒体としての水Wを吹き付けることができるように、環状流路部分31aに連通させて、鋳型21に複数、または周回させて設けられている。   Reference numeral 31 denotes a cooling medium flow path, which is constituted by an annular flow path portion 31a provided so as to circulate in the mold 21 and an introduction portion 31b for communicating the annular flow path portion 31a to the outside of the mold 21. Is supplied as a cooling medium for cooling the water. Reference numeral 32 denotes an ejection hole, which is communicated with the annular flow path portion 31a so that water W as a cooling medium can be sprayed on the outer periphery of the ingot I to cool the ingot I, and a plurality of Alternatively, it is provided so as to be circulated.

33は気体流路を示し、円筒状内周面22の溶湯受槽11との接合部分へ気体、例えば空気Aを供給できるように、鋳型21に周回させて設けられた環状流路部分33aと、この環状流路部分33aを外側へ連通させる導入部分33bとで構成されている。34は潤滑剤流路を示し、円筒状内周面22へ液体潤滑剤(例:潤滑油)Oを供給できるように、鋳型21に周回させて設けられた環状流路部分34aと、この環状流路部分34aを外側へ連通させる導入部分34bとで構成されている。   Reference numeral 33 denotes a gas flow path, and an annular flow path portion 33a provided around the mold 21 so as to supply gas, for example, air A, to a joint portion of the cylindrical inner peripheral surface 22 with the molten metal receiving tank 11, And an introduction portion 33b for communicating the annular flow path portion 33a to the outside. Reference numeral 34 denotes a lubricant flow path, and an annular flow path portion 34a provided around the mold 21 so as to supply a liquid lubricant (eg, lubricating oil) O to the cylindrical inner peripheral surface 22; And an introduction portion 34b for communicating the flow path portion 34a to the outside.

次に、鋳造方法を説明する。所望の組成に調整された溶湯Mは溶湯受槽11に供給される。そして、鋳造温度が750℃±50℃とされた溶湯Mは、流出口12から鋳型21内へ押し出されながら、冷却媒体流路31へ供給された水Wによって一次冷却された後、噴出孔32から噴出された水Wによって二次冷却されることにより、10℃/秒以上の冷却速度で、より好ましくは20℃/秒以上の冷却速度で冷却されて凝固し、これにより鋳塊Iとなる。   Next, a casting method will be described. The molten metal M adjusted to a desired composition is supplied to the molten metal receiving tank 11. Then, the molten metal M having a casting temperature of 750 ° C. ± 50 ° C. is primarily cooled by the water W supplied to the cooling medium channel 31 while being extruded from the outflow port 12 into the mold 21, Is cooled by a cooling rate of 10 ° C./sec or more, more preferably at a cooling rate of 20 ° C./sec or more, and solidified, thereby forming an ingot I. .

そしてこの鋳塊Iは、鋳塊Iを支える、図示を省略した底板を一定の速度、すなわち鋳造速度240±50mm/minで下降させることにより、下方へ連続的に引き抜かれる。そして、鋳塊Iの長さが一定の長さに達すると、鋳造は中断されて丸棒状の連続鋳造材が得られ、そして連続鋳造材が上方へ引き抜かれる。このように、溶湯Mを鋳造して丸棒状の連続鋳造材を順次製造する。   The ingot I is continuously drawn downward by lowering a bottom plate (not shown) supporting the ingot I at a constant speed, that is, at a casting speed of 240 ± 50 mm / min. Then, when the length of the ingot I reaches a certain length, the casting is interrupted to obtain a round bar-shaped continuous cast material, and the continuous cast material is drawn upward. In this way, the molten metal M is cast to successively produce a round bar-shaped continuous cast material.

なお、鋳造の際に気体流路33へ供給される空気Aは、鋳型21の円筒状内周面22に供給され、鋳型21と溶湯Mとの接触を断つ機能を有する。そして、余分な空気Aは、鋳型21と鋳塊Iとの間を下側へ流れる。また、潤滑剤流路34へ供給される潤滑剤Oは、鋳型21の円筒状内周面22に供給され、溶湯Mの円筒状内周面22への焼き付きを防止し、気化して鋳型21と溶湯Mとの接触を断つ機能を有する。この空気Aと潤滑剤Oとにより、健全な鋳肌をもつ鋳塊I(即ち連続鋳造材)が得られる。   The air A supplied to the gas flow path 33 at the time of casting is supplied to the cylindrical inner peripheral surface 22 of the mold 21 and has a function of cutting off the contact between the mold 21 and the molten metal M. Then, the excess air A flows downward between the mold 21 and the ingot I. Further, the lubricant O supplied to the lubricant flow path 34 is supplied to the cylindrical inner peripheral surface 22 of the mold 21 to prevent seizure of the molten metal M on the cylindrical inner peripheral surface 22, evaporate, and vaporize the mold 21. Has the function of cutting off the contact between the metal and the molten metal M. By the air A and the lubricant O, an ingot I (that is, a continuous cast material) having a sound casting surface is obtained.

上記した鋳造温度が700℃未満では、鋳造前の溶湯Mの温度が低く、凝固時の温度勾配がなだらかになり、高温に保持された溶湯M中で粗大化した結晶粒がそのまま鋳造されるため、鋳塊Iの一部に粗大な結晶粒が存在する浮遊晶が発生する。これに対し、鋳造温度が800℃を超えると、凝固時の温度勾配が急になり、微細化材の効果が低下するため、通常の粒状晶に比べて羽毛状晶の結晶粒径が大きくなり、強度および延性が低下する。したがって、鋳造温度は、750℃±50℃とするのが好ましく、より好ましくは750℃±20℃とし、さらに好ましくは750℃とするのがよい。   If the casting temperature is lower than 700 ° C., the temperature of the molten metal M before casting is low, the temperature gradient during solidification becomes gentle, and the crystal grains coarsened in the molten metal M held at a high temperature are cast as it is. In addition, a floating crystal in which coarse crystal grains exist in a part of the ingot I is generated. On the other hand, when the casting temperature exceeds 800 ° C., the temperature gradient at the time of solidification becomes steep, and the effect of the refining material is reduced. Therefore, the crystal grain size of feathered crystals becomes larger than that of ordinary granular crystals. , Strength and ductility decrease. Therefore, the casting temperature is preferably 750 ° C. ± 50 ° C., more preferably 750 ° C. ± 20 ° C., and even more preferably 750 ° C.

図4では、冷却媒体流路31を介して鋳型21の強制冷却のための冷却水、鋳塊Iの強制冷却のための冷却水を供給しているが、それぞれ別々に冷却水を供することもできる。   In FIG. 4, the cooling water for forced cooling of the mold 21 and the cooling water for forced cooling of the ingot I are supplied through the cooling medium flow path 31, but the cooling water may be separately supplied. it can.

鋳型21の材質はアルミニウム、銅、もしくはそれらの合金から選ばれる1種または2種以上の組み合わせであるのが好ましい。熱伝導性、耐熱性、機械強度の点から材質の組み合わせを選ぶことができる。   The material of the mold 21 is preferably one or a combination of two or more selected from aluminum, copper, and alloys thereof. A combination of materials can be selected from the viewpoint of thermal conductivity, heat resistance, and mechanical strength.

溶湯Mの合金成分の組成比は、例えば、JIS H 1305に記載されているような光電測光式発光分光分析装置(装置例:島津製作所製PDA−5500)による方法により確認できる。   The composition ratio of the alloy components of the molten metal M can be confirmed, for example, by a method using a photoelectric photometric emission spectrometer (apparatus example: PDA-5500 manufactured by Shimadzu Corporation) as described in JIS H 1305.

潤滑剤は、潤滑油である植物油を用いることができる。例えば菜種油、ひまし油、サラダ油を挙げることができる。環境への悪影響が小さいので好ましい。   As the lubricant, a vegetable oil which is a lubricating oil can be used. For example, rapeseed oil, castor oil, and salad oil can be mentioned. It is preferable because the adverse effect on the environment is small.

潤滑剤の供給量は0.05〜5mL/min(より好ましくは0.1〜1mL/min)であるのが好ましい。   The supply amount of the lubricant is preferably 0.05 to 5 mL / min (more preferably 0.1 to 1 mL / min).

冷却媒体としての水の噴出量は鋳型当り5〜30L/min(より好ましくは25〜30L/min)であるのが好ましい。   The amount of water jetted as a cooling medium is preferably 5 to 30 L / min (more preferably 25 to 30 L / min) per mold.

溶湯受槽11から鋳型21内へ流入する溶湯Mの平均温度はアルミニウム合金の液相線+40℃〜+230℃(より好ましくは液相線+60℃〜+200℃、さらに好ましくは液相線+60℃〜+150℃)であるのが良い。   The average temperature of the molten metal M flowing into the mold 21 from the molten metal receiving tank 11 is the liquidus temperature of the aluminum alloy + 40 ° C. to + 230 ° C. (more preferably the liquidus temperature + 60 ° C. to + 200 ° C., further preferably the liquidus temperature + 60 ° C. to + 150 ° C.). ° C).

これらの鋳造条件で溶湯Mを連続鋳造することにより、好ましいNi固溶状態を有する連続鋳造材を更に確実に得ることができる。こうすることにより、このNi固溶状態を維持するように制御するこの後の各熱処理の効果が有効に発揮されるので好ましい。   By continuously casting the molten metal M under these casting conditions, a continuous cast material having a preferable Ni solid solution state can be obtained more reliably. This is preferable because the effects of each subsequent heat treatment for controlling the Ni solid solution state to be maintained are effectively exhibited.

得られた連続鋳造材は、上述した所定の均質化処理温度で均質化処理され、そして所定の長さに切断されることで円板状乃至円柱状の鍛造用素材が得られる。その後、素材は上述した所定の予備加熱温度で予備加熱される。なお、上述したように均質化処理は省略可能である。   The obtained continuous cast material is homogenized at the above-mentioned predetermined homogenizing temperature and cut into a predetermined length to obtain a disc-shaped or column-shaped forging material. Thereafter, the material is preheated at the above-mentioned predetermined preheating temperature. Note that the homogenization process can be omitted as described above.

このように前熱処理(均質化処理、予備加熱)された素材を熱間鍛造成形すると、連続鋳造時に形成された好ましいNi固溶状態が熱間鍛造成形後及び後熱処理後にも部分的に残留する素形材が得られる。この好ましいNi固溶状態が高温下でのアルミニウム生地の変形に対する抵抗として働き、その結果、300℃以上(更には300℃を超え)400℃以下の高温時であっても優れた機械的強度が得られる。すなわち、アルミニウム生地が軟化する高温下で好ましいNi固溶状態が変形に対する抵抗となるため、高温機械的強度に優れた素形材が得られる。一方、前熱処理温度(均質化処理温度、予備加熱温度)が上述した所定の範囲の上限よりも高いと、好ましいNi固溶状態が失われ、NiがAlNiとして析出した状態となる。その結果、高温下でのアルミニウム生地の変形に対するNi固溶状態の抵抗力が低下し、高温機械的強度も上げられなくなる。 When the material subjected to the pre-heat treatment (homogenization treatment, pre-heating) is subjected to hot forging, the preferable Ni solid solution state formed at the time of continuous casting partially remains after the hot forging and after the post heat treatment. A shaped material is obtained. This preferred Ni solid solution state acts as resistance to deformation of the aluminum fabric at high temperatures, and as a result, excellent mechanical strength is obtained even at high temperatures of 300 ° C or more (more than 300 ° C) and 400 ° C or less. can get. That is, a preferable Ni solid solution state at a high temperature at which the aluminum material softens becomes a resistance to deformation, so that a cast material excellent in high-temperature mechanical strength can be obtained. On the other hand, if the pre-heat treatment temperature (homogenization treatment temperature, pre-heating temperature) is higher than the upper limit of the above-mentioned predetermined range, the preferable Ni solid solution state is lost, and Ni precipitates as Al 3 Ni 2 . As a result, the resistance to deformation of the aluminum fabric at high temperature in the Ni solid solution state is reduced, and the high-temperature mechanical strength cannot be increased.

すなわち、本実施形態の素形材は、上述した合金組成を有するものであり、且つ、アルミニウム生地が軟化して非常に変形し易くなる300℃を超え400℃以下の高温域でアルミニウム生地の変形に抵抗するNi固溶状態を残留させることによって、高温機械的強度が高められているものである。   That is, the cast material of the present embodiment has the above-described alloy composition, and is deformed in a high temperature range of more than 300 ° C. and 400 ° C. or less where the aluminum material is softened and very easily deformed. The high temperature mechanical strength is enhanced by leaving a Ni solid solution state that resists the high temperature.

特開2002−294383号公報に開示されているアルミニウム合金は、6000系合金に属するものであり、均質化処理温度を抑制したり均質化処理を省略したりしている目的は、高い高温特性を得るためではなく、再結晶を抑制して常温の機械的特性を改良するためである。さらに、同公報のアルミニウム合金は、本実施形態のアルミニウム合金とは合金系も異なり、高温強度に寄与する遷移金属の固溶状態はあまり見られない。そして、同公報に開示された発明は、均質化処理を低温化し抑制することで、再結晶を抑制するAl−Mn、Al−Cr系化合物を微細に析出させるものである。よって、同公報の発明は本実施形態とは異なるものである。   The aluminum alloy disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-294383 belongs to the 6000 series alloy, and the purpose of suppressing the homogenization treatment temperature or omitting the homogenization treatment is to provide high-temperature characteristics. It is not to obtain, but to improve the mechanical properties at room temperature by suppressing recrystallization. Further, the aluminum alloy of the publication is different from the aluminum alloy of the present embodiment in the alloy system, and the solid solution state of the transition metal that contributes to the high-temperature strength is hardly observed. The invention disclosed in this publication is to lower the temperature of the homogenization treatment and suppress it, thereby precipitating Al-Mn and Al-Cr-based compounds that suppress recrystallization. Therefore, the invention of this publication is different from the present embodiment.

さらに、先行技術文献として挙示された上記特開2009−191367号公報(特許文献1)に開示された発明は、光学顕微鏡で観察可能な晶出物や金属間化合物のネットワーク組織を維持するために前熱処理工程を低温で実施するものである。よって、同公報の発明は本発明とは異なるものである。   Furthermore, the invention disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-191367 (Patent Document 1) listed as a prior art document is intended to maintain a network structure of crystallized substances and intermetallic compounds that can be observed with an optical microscope. First, a pre-heat treatment step is performed at a low temperature. Therefore, the invention of the publication is different from the present invention.

本実施形態において、前熱処理工程(均質化処理、予備加熱処理)は、鋳造後から熱間鍛造成形の工程を行う前までの間に設ければ良い。例えば、鋳造後1日以内に前熱処理工程を行い、前熱処理工程を行った後1週間以内に熱間鍛造成形の工程が行われる。またその間に矯正工程及びピーリング工程が必要に応じて行われる。   In the present embodiment, the pre-heat treatment step (homogenization treatment, pre-heating treatment) may be provided between after the casting and before the hot forging step. For example, a pre-heat treatment step is performed within one day after casting, and a hot forging step is performed within one week after performing the pre-heat treatment step. In the meantime, a straightening step and a peeling step are performed as necessary.

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。ただし本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Next, specific examples and comparative examples of the present invention are shown below. However, the present invention is not limited to the following examples.

表1に示した組成を有するアルミニウム合金A〜Gの連続鋳造材を準備した。その製造方法は次のとおりである。   Continuous cast materials of aluminum alloys A to G having the compositions shown in Table 1 were prepared. The manufacturing method is as follows.

表1に示した組成を有するアルミニウム合金の溶湯を、気体加圧式ホットトップ連続鋳造装置により鋳造温度800℃以上及び鋳造速度200mm/minの鋳造条件で垂直連続鋳造し、これにより直径84mmの細径丸棒状の連続鋳造材を得た。なお、アルミニウム合金の組成分析は発光分析により行った。   A melt of an aluminum alloy having the composition shown in Table 1 was vertically and continuously cast by a gas pressurized hot-top continuous casting apparatus at a casting temperature of 800 ° C. or more and a casting speed of 200 mm / min. A round bar-shaped continuous cast material was obtained. The composition analysis of the aluminum alloy was performed by emission analysis.

連続鋳造材をX線回折分析したところ、いずれもAlNiに対応する回折ピークは見られなかった。 When the X-ray diffraction analysis of the continuous cast material was performed, no diffraction peak corresponding to Al 3 Ni 2 was found in any case.

また、連続鋳造材を示差走査熱量計により測定し、そのDSC曲線における400℃以上の高温域で昇温時に最初に見られた発熱ピーク温度Tn(℃)を調べた。その結果を表1中の「Tn(℃)」欄に示した。ここで、合金Gの連続鋳造材は発熱ピークが見られなかった。その理由は、Niの含有量が少なく、そのため合金Gの連続鋳造材は好ましいNi固溶状態を有していないからであると推測される。   Further, the continuous cast material was measured by a differential scanning calorimeter, and the exothermic peak temperature Tn (° C.) first observed at the time of temperature rise in a high temperature region of 400 ° C. or higher in the DSC curve was examined. The results are shown in the “Tn (° C.)” column in Table 1. Here, the exothermic peak was not observed in the continuous cast material of the alloy G. It is presumed that the reason for this is that the Ni content is small and the continuous cast material of the alloy G does not have a favorable Ni solid solution state.

次いで、連続鋳造材を均質化処理した。その際に適用した均質化処理温度を表2中の「均質化処理温度」欄に示した。また、均質化処理温度の保持時間は4〜12時間であった。ここで、実施例9では連続鋳造材を均質化処理しなかった。   Next, the continuous cast material was homogenized. The homogenization temperature applied at that time is shown in the column of "homogenization temperature" in Table 2. The holding time at the homogenization temperature was 4 to 12 hours. Here, in Example 9, the continuous cast material was not homogenized.

その後、連続鋳造材をロール矯正機によりロール矯正し連続鋳造材の曲がりを除去した。   Thereafter, the continuous cast material was roll-corrected by a roll straightening machine to remove the bending of the continuous cast material.

次いで、連続鋳造材の外周部分を旋盤加工機により切削除去し、これにより連続鋳造材の直径を80mmにした。   Next, the outer peripheral portion of the continuous cast material was cut and removed by a lathe machine, thereby reducing the diameter of the continuous cast material to 80 mm.

その後、連続鋳造材を切断機により所定の長さに切断し、これにより鍛造用素材を得た。   Thereafter, the continuous cast material was cut into a predetermined length by a cutting machine, thereby obtaining a material for forging.

次いで、素材をガス雰囲気炉内にて予備加熱した。この際に適用した予備加熱温度を表2中の「予備加熱温度」欄に示した。また、予備加熱温度の保持時間は20minであった。なお比較例2、3では、素材を予備加熱せず、更に、後述する熱間鍛造成形、水焼入れ(溶体化処理)及び時効処理も行わなかった。   Next, the material was preheated in a gas atmosphere furnace. The preheating temperature applied at this time is shown in the column of "Preheating temperature" in Table 2. The holding time of the preheating temperature was 20 minutes. In Comparative Examples 2 and 3, the raw material was not preheated, and further, hot forging, water quenching (solution treatment), and aging treatment described below were not performed.

そして、素材を密閉熱間鍛造装置によりピストンの形状に熱間鍛造成形してピストン用素形材を得た。その際に適用した素材の鍛造温度を表2中の「鍛造温度」欄に示した。また、その際の金型温度は420℃であった。金型には素材を鍛造成形する前に黒鉛系潤滑剤が予め塗布されていた。比較例4では、490℃に予備加熱した素材を鍛造成形する前に空冷して450℃で素材を熱間鍛造成形した。   Then, the raw material was hot forged into a piston shape by a closed hot forging device to obtain a piston raw material. The forging temperature of the material applied at that time is shown in the “forging temperature” column in Table 2. The mold temperature at that time was 420 ° C. Prior to forging the material, a graphite-based lubricant was applied to the mold in advance. In Comparative Example 4, the material preheated to 490 ° C. was air-cooled and hot forged at 450 ° C. before forging.

熱間鍛造成形した直後の素形材の温度は、金型への抜熱の影響で鍛造温度より10℃低下していた。   Immediately after hot forging, the temperature of the cast material was lower by 10 ° C. than the forging temperature due to the effect of heat removal to the mold.

そして、密閉熱間鍛造装置の横に隣接して設置された水槽内の水(水温40℃)中に素形材を、素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に浸漬して水焼入れした。なお、実施例6では、素形材を再度加熱することでその温度を490℃にしてから素形材を水焼入れした。   Then, the shaped material is immersed in water (water temperature 40 ° C.) in a water tank installed adjacent to the side of the closed hot forging device within 10 seconds from the time when the material is hot forged and water-quenched. did. In Example 6, the cast material was heated again to raise the temperature to 490 ° C., and then the cast material was water-quenched.

次いで、素形材をエアーブローにより水切りし、その後、素形材を時効処理炉内で時効処理した。その際に適用した時効処理温度を表2中の「時効温度」欄に示した。そして、時効処理後に素形材を時効処理炉から取り出して略室温まで空冷した。   Next, the cast material was drained by air blow, and thereafter, the cast material was subjected to aging treatment in an aging furnace. The aging treatment temperature applied at that time is shown in the “aging temperature” column in Table 2. After the aging treatment, the shaped material was taken out of the aging furnace and air-cooled to approximately room temperature.

その後、素形材について300℃の温度で引張試験を行い、これにより素形材の300℃での高温強度を評価した。その結果を表2中の「300℃での引張強度」欄に示した。   Thereafter, the cast material was subjected to a tensile test at a temperature of 300 ° C., thereby evaluating the high-temperature strength of the cast material at 300 ° C. The results are shown in the column of “Tensile strength at 300 ° C.” in Table 2.

同欄中の符号の意味は次のとおりである。   The meanings of the symbols in the same column are as follows.

「○」:300℃での引張強度が75MPa以上であり、且つ、均質化処理する前の連続鋳造材に対する300℃での引張強度比が0.9以上であった。   “○”: The tensile strength at 300 ° C. was 75 MPa or more, and the tensile strength ratio at 300 ° C. to the continuous cast material before the homogenization treatment was 0.9 or more.

「×」:300℃での引張強度が75MPa未満であるか、又は/且つ、均質化処理する前の連続鋳造材に対する300℃での引張強度比が0.9未満であった。   “×”: The tensile strength at 300 ° C. was less than 75 MPa, and / or the tensile strength ratio at 300 ° C. to the continuous cast material before the homogenization treatment was less than 0.9.

表2中の「300℃での引張強度」欄から分かるように、実施例1〜9ではいずれも素形材は高い高温強度(引張強度)を有していた。一方、比較例1〜6ではいずれも素形材の高温強度(引張強度)は低かった。   As can be seen from the column “Tensile strength at 300 ° C.” in Table 2, the cast materials in Examples 1 to 9 all had high high-temperature strength (tensile strength). On the other hand, in each of Comparative Examples 1 to 6, the high-temperature strength (tensile strength) of the cast material was low.

本発明は、内燃機関等に用いられる鍛造ピストンの製造方法に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention is applicable to the manufacturing method of the forged piston used for an internal combustion engine etc.

M:溶湯
I:鋳塊(連続鋳造材)
M: Molten metal I: Ingot (continuous cast material)

Claims (6)

Si:9〜14質量%、
Fe:0.15〜0.8質量%、
Cu:2〜6質量%、
Mg:0.3〜1.0質量%、及び
Ni:1〜5.5質量%
を含み、残部が不可避不純物及びアルミニウムからなる組成を有するアルミニウム合金連続鋳造材からなる鍛造用素材を準備する工程と、
示差走査熱量計により測定された前記素材の400℃以上の最初の発熱ピーク温度をTn℃とするとき、
前記素材を300℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱する工程と、
前記予備加熱する工程の後で前記素材を300℃〜{Tn+30}℃の鍛造温度で熱間鍛造成形することによりピストン用素形材を得る工程と、
前記素形材を420℃〜{Tn+30}℃の温度に保持して水焼入れする工程と、
前記水焼入れする工程の後で前記素形材を180℃〜230℃の時効処理温度で時効処理する工程と、を備えた鍛造ピストンの製造方法。
Si: 9 to 14% by mass,
Fe: 0.15 to 0.8% by mass;
Cu: 2 to 6% by mass;
Mg: 0.3 to 1.0% by mass, and Ni: 1 to 5.5% by mass.
Including, a step of preparing a forging material composed of an aluminum alloy continuous cast material having a composition consisting of unavoidable impurities and aluminum,
When the first exothermic peak temperature of 400 ° C. or more of the material measured by the differential scanning calorimeter is Tn ° C.,
Pre-heating the material at a pre-heating temperature of 300 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Obtaining a raw material for a piston by hot forging the material at a forging temperature of 300 ° C. to {Tn + 30} ° C. after the preheating step;
A step of water quenching while maintaining the shaped material at a temperature of 420 ° C. to {Tn + 30 ° C .;
Aging the shaped material at an aging temperature of 180 ° C. to 230 ° C. after the water quenching step.
前記予備加熱する工程の前に前記素材を{Tn+30}℃以下の均質化処理温度で均質化処理する工程を含み、
前記均質化処理する工程の後で前記予備加熱する工程を行う請求項1記載の鍛造ピストンの製造方法。
Before the preheating step, a step of homogenizing the material at a homogenization processing temperature of {Tn + 30} ° C or lower,
The method for manufacturing a forged piston according to claim 1, wherein the preheating step is performed after the homogenizing step.
前記組成は、更に、
Ti:0.05〜0.2質量%
を含んでいる請求項1又は2記載の鍛造ピストンの製造方法。
The composition further comprises:
Ti: 0.05 to 0.2% by mass
The method for manufacturing a forged piston according to claim 1 or 2, comprising:
前記組成は、更に、
B:0.01〜0.1質量%
を含んでいる請求項1〜3のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。
The composition further comprises:
B: 0.01 to 0.1% by mass
The method for producing a forged piston according to claim 1, comprising:
前記予備加熱する工程では、前記素材を450℃〜{Tn+30}℃の予備加熱温度で予備加熱し、
前記素形材を得る工程では、400℃〜{Tn+30}℃の温度の鍛造金型を用いて、前記素材を前記鍛造金型への抜熱による前記素材の温度低下を30℃未満に抑えて熱間鍛造成形することにより、420℃〜{Tn+30}℃の温度の前記素形材を得る請求項1〜4のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。
In the preheating step, the material is preheated at a preheating temperature of 450 ° C. to {Tn + 30} ° C.,
In the step of obtaining the shaped material, using a forging die having a temperature of 400 ° C. to {Tn + 30 ° C., the temperature of the material is reduced to less than 30 ° C. due to heat removal from the material to the forging die. The method for manufacturing a forged piston according to any one of claims 1 to 4, wherein the shaped material having a temperature of 420C to {Tn + 30} C is obtained by hot forging.
前記水焼入れする工程では、前記素材を熱間鍛造成形した時から10秒以内に前記素形材を水焼入れする請求項1〜5のいずれかに記載の鍛造ピストンの製造方法。   The method for manufacturing a forged piston according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the water quenching step, the shaped material is water quenched within 10 seconds after hot forging the material.
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