JP7378916B2 - Al-Si-Mg系アルミニウム合金板 - Google Patents
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Description
図1中、伸び率の大きさを矢印の長さで示した。
上記不可避不純物の含有量は、Mnが0.6質量%以下、Tiが0.2質量%以下、Znが0.3質量%以下、Crが0.05質量%以下、Niが0.05質量%以下、Pbが0.05質量%以下、Snが0.05質量%以下である。
そして、最大長が0.5μm以上のSi粒子を抽出したとき、Si粒子の平均最大長が2.0μm以下であり、上記Si粒子を母点としてボロノイ分割したセルの平均面積が26μm2以下、かつ上記セルの面積の変動係数が0.9以下である金属組織を有し、耐力が100MPa以上であることを特徴とする。
本発明のアルミニウム合金板について詳細に説明する。
上記アルミニウム合金板は、Al-Si-Mg系のアルミニウム合金板であり、アルミニウム(Al)を主成分とし、4質量%以上7質量%以下のケイ素(Si)と、0.3質量%以上0.8質量%以下のマグネシウム(Mg)と、を含有し、残部が、0.6質量%以下の鉄(Fe)と不可避不純物とから成る。
さらに、上記Si粒子の平均最大長が1.8μm以下であると、個々のSi粒子による切欠き効果がさらに小さくなって伸び率がより向上する。
また、上記変動係数は、標準偏差(σ)を平均値で割った無次元の値であり、本発明においては、上記セルの大きさが平均値に対してどの程度するバラツキいているかを表わす。
アルミニウム合金板が上記範囲の伸びを示し、伸び異方性が小さいことでプレス成形性が優れ、自動車部品に好適に使用できる。
本発明のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板は、アルミニウム(Al)を主成分とする。本発明において「主成分」とは80質量%以上含有する成分をいう。
ケイ素は、砂塵の混入や、サッシ屑やロードホイール等のアルミニウムスクラップ材に多く含まれ、ケイ素を含有するアルミニウム合金板とすることでアルミニウムスクラップ材を有効に利用できる。
ケイ素の含有量が4質量%未満では、マトリックス中に析出するSi粒子が少なく、伸び異方性の問題は生じ難いが、鋳造時の流動性が低下することがあり、7質量%を超えると、20%以上の伸びが得られず成形性が低下することがある。
マグネシウムは固溶強化元素であり、Mgを0.3質量%以上含有し、マトリックス中に固溶させることでアルミニウム合金板の耐力及び引張強さ、伸びを向上させることができる。また、Mgの含有量が0.8質量%を超えるとマトリックス中に析出して、伸びが低下することがある。
アルミニウム合金板がFeを含有することで鋳造時の焼付き性が向上するが、Feの含有量が0.6質量%を超えると、プレス成形性が低下することがある。
これらの含有量は少ないことが好ましく、これら不可避的不純物の含有量は、Mnは0.6質量%以下、Tiは0.2質量%以下、Znは0.3質量%以下、その他、Cr、Ni, Pb、Sn等は各0.05質量%以下であることが好ましい。
本発明のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
上記アルミニウム合金板は、縦型双ロールキャスト式による連続鋳造法により鋳造板を作製し、該鋳造板を冷間圧延し、焼鈍、急冷することで作製できる。
縦型双ロールキャスト式による連続鋳造法は、図3に示すように、回転する一対の冷却された双ロールの間に、耐火物製の給湯ノズルにアルミニウム合金溶湯を注湯し、上記双ロール間で圧下すると共に急冷して、アルミニウム合金の鋳造板を作製する方法である。縦型の双ロールキャストは、ロール間隙において固相率が変化し難くアルミニウム合金溶湯が詰まり難い。
また、双ロールの圧下効果が小さくなって中心欠陥が多くなり、アルミニウム合金板の基本的な機械的性質が低下することがある。
ロールの周速が0.9m/sec未満では、アルミニウム合金溶湯とロールとの接触時間が長くなり、鋳造板の表面品質が低下することがある。また、周速が速すぎると、充分凝固できず表面や内部に欠陥が生じやすくなり、実用板材として充分な品質が確保できない可能性がある。
本発明においては、上記双ロールキャスト式による連続鋳造法で作製された鋳造板に対して冷間圧延を行う。冷間圧延することで鋳造板中の結晶粒を微細化することができる。
焼鈍は、500℃以上液相線温度以下の温度範囲で行う。具体的には、520℃~550℃で1時間以上焼鈍を行うことが好ましい。
上記の条件で焼鈍することで、上記冷間圧延で粉砕された微細なSi粒子が部分的にマトリックス中に溶け込み、その外形が小さくなると共に、丸くなってSi粒子の間隔が広がる。さらに、マトリックス中に溶け込んでない他の元素が、マトリックス中に固溶して、耐力を向上させることができる。焼鈍は、バッチ式の空気炉や連続式の処理炉で行うことができる。
本発明のアルミニウム合金板は、上記焼鈍した後、直ちに急冷を行う。焼鈍によって得られた固溶状態を急速に冷却して過飽和固溶体とすることで、室温においても、高温と同じような結晶状態を保つことができ、耐力が向上する。
本発明のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板は、耐力が100MPa以上、伸びが20%以上であり、自動車用部品に要求される高い伸び性と高い耐性とを有し、さらに、伸び異方性が小さくプレス加工に優れるため、自動車の外装部品等に好適に使用することができる。
縦型の双ロール式連続鋳造装置を用いて、およそ1000℃/秒の冷却速度で溶湯を凝固させ、最終板厚が約1mmになるように圧下率に応じて厚さ1~9mmの下記表1に示す金属組成の鋳造板を得た。
具体的には、成分組成が調節された、液相線温度+20℃のアルミニウム合金溶湯を1m/秒で回転する一対の銅製の双ロール間に、耐火性の給湯ノズルを用いて注湯し、冷却速度1000℃/秒で凝固させて鋳造板を作製した。
[鋳造板A~K]の組成及び板厚を表1に示す。
[鋳造板A]を、圧下率75%で冷間圧延し、520℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板1]を作製した。
[鋳造板B]を、圧下率81%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板2]を作製した。
[鋳造板C]を、圧下率50%で冷間圧延し、530℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷し、さらに、合計圧下率61%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板3]を作製した。
[鋳造板D]を、圧下率53%で冷間圧延し、530℃で1時間焼鈍した後、放冷し、さらに、合計圧下率75%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板4]を作製した。
[鋳造板E]を、圧下率48%で冷間圧延し、535℃で1時間焼鈍した後、放冷し、さらに、合計圧下率62%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板5]を作製した。
[鋳造板F]を、圧下率58%で冷間圧延し、535℃で1時間焼鈍した後、放冷し、さらに、合計圧下率85%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板6]を作製した。
[鋳造板G]を、圧下率89%で冷間圧延する他は実施例1と同様にして[合金板7]を作製した。
[鋳造板A]を、圧下率50%で冷間圧延し、500℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板8]を作製した。
[鋳造板A]を、圧下率30%で冷間圧延し、500℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板9]を作製した。
[鋳造板A]を、圧下率12%で冷間圧延し、500℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板10]を作製した。
[鋳造板A]を、圧延せずに、500℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板11]を作製した。
[鋳造板B]を、圧下率81%で冷間圧延し、520℃で1時間焼鈍した後、炉内で徐冷して[合金板12]を作製した。
[鋳造板H]を、圧下率51%で冷間圧延し、520℃で1時間焼鈍した後、放冷し、さらに、合計圧下率74%で冷間圧延した後、炉内で徐冷して[合金板13]を作製した。
[鋳造板I]を、圧下率30%で冷間圧延し、520℃で1時間焼鈍した後、放冷し、さらに、合計圧下率62%で冷間圧延した後、水中で急冷して[合金板14]を作製した。
[鋳造板J]を、圧下率73%で冷間圧延し、520℃で1時間焼鈍した後、水中で急冷して[合金板15]を作製した。
上記合金板1~15を評価した。
室温での引張試験により、合金板の圧延方向と圧延直交方向の0.2%耐力、伸びを測定した。評価結果を表2に示す。
2 Si粒子
3 鋳造板
4 アルミニウム合金溶湯
Claims (5)
- アルミニウム(Al)を主成分とし、
4質量%以上7質量%以下のケイ素(Si)と、
0.3質量%以上0.8質量%以下のマグネシウム(Mg)と、
0.6質量%以下の鉄(Fe)と、
0.01質量%以上1.2質量%以下の銅(Cu)と、残部が不可避不純物のみから成り、
上記不可避不純物の含有量は、Mnが0.6質量%以下、Tiが0.2質量%以下、Znが0.3質量%以下、Crが0.05質量%以下、Niが0.05質量%以下、Pbが0.05質量%以下、Snが0.05質量%以下であり、
最大長が0.5μm以上のSi粒子を抽出したとき、
Si粒子の平均最大長が2.0μm以下であり、
上記Si粒子を母点としてボロノイ分割したセルの平均面積が26μm2以下、かつ上記セルの面積の変動係数が0.9以下である金属組織を有し、
耐力が100MPa以上であることを特徴とするAl-Si-Mg系アルミニウム合金板。 - 上記セルの平均面積が23.6μm2以下である金属組織を有することを特徴とする請求項1に記載のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板。
- 上記セルの平均面積が21μm2以下である金属組織を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板。
- 圧延方向(RD)と圧延直角方向(TD)の伸び比(RD/TD)が、0.8以上1.2以下であり、かつ伸び率が20%以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1つの項に記載のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板。
- 上記Si粒子の平均最大長が1.7μmであり、このSi粒子を母点としてボロノイ分割したセルの平均面積が20.1μm2以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1つの項に記載のAl-Si-Mg系アルミニウム合金板。
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