JPH0121217B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0121217B2 JPH0121217B2 JP54143240A JP14324079A JPH0121217B2 JP H0121217 B2 JPH0121217 B2 JP H0121217B2 JP 54143240 A JP54143240 A JP 54143240A JP 14324079 A JP14324079 A JP 14324079A JP H0121217 B2 JPH0121217 B2 JP H0121217B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- alloy
- forging
- alloys
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 33
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 78
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 78
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910007981 Si-Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008316 Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910018191 Al—Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018565 CuAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019083 Mg-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019403 Mg—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009369 Zn Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007573 Zn-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Forging (AREA)
Description
本発明は強力でかつ靭性に富み、また加工性特
に鍛造加工性に優れた耐熱、耐摩粍性アルミニウ
ム合金に関する。 従来、高強度鍛造用アルミニウム合金として
は、Al―Cu系のAA規格2014、2017合金、Al―
Zn―Mg系のAA規格7075合金等が実用化されて
いる。これらの合金は強度が優れている反面、耐
熱、耐摩粍性に劣る問題がある。 また耐熱、耐摩粍性を目的とした鍛造用合金と
してはAl―Si―Cu―Mg―Ni系のAA規格4032合
金があるがNiを0.5ないし1.3重量％含むため、著
しく鍛造加工性に欠ける難点があつた。 さらに、上記のごとき従来の鍛造用アルミニウ
ム合金は、直径10インチ以上の太径ビレツトに連
続鋳造し、しかる後450ないし500℃程度に２ない
し24時間の高温加熱処理いわゆる均質化熱処理を
行い、これを押出加工し、所定直径の鍛造用素材
に加工して使用されている。鍛造のうちでも広く
行なわれている型鍛造においては直径100mm以下
の押出成形丸棒が使用されている。しかしながら
このような押出加工はコストが嵩むばかりでなく (1) 押出直角断面における合金組織の不均一性
（表面は押出ダイスとの摩擦発熱により粗大結
晶粒となり易い。） (2) 押出長手方向断面における（合金組織の不均
一性（押出始めと後では加工発熱のため後方の
方が粗大結晶粒となり易い。） (3) 押出方向での特性の方向性（押出方向に強加
工を受け、組織フローによる方向性を生ずる。） 等、鍛造用素材としては好ましくない欠点を有し
ている。 本発明は、上記したような欠点に鑑み、全く新
しい考え方により優れた鍛造加工性を有し、かつ
耐熱、耐摩粍性に富む高強度の鍛造用アルミニウ
ム合金を開発したものである。 すなわち、本発明のアルミニウム基合金は、第
２相粒子（初晶およびAl―Cu、Al―Si、Mg―
Si、Al―Mn―Fe、Al―Fe―Si、Al―Cu―Mg
系の金属間化合物の１種もしくは２種以上からな
る）が任意断面積で面積率25％をこえず、かつそ
の大きさが50μm以下であり、デンドライト二次
アーム間隔が20μmをこえない微細組織を特徴と
する。第２相粒子の組織面積率を25％未満とした
理由は、これ以上の面積率であると、鍛造加工性
が著しく劣化することによる。またその大きさを
50μm以下とした理由は、鍛造加工中に加工割れ
等が発生し良好な加工性が得られないばかりでな
く、切削加工性を損うためである。 本発明者等は、種々なる組成のアルミニウム基
合金について、Si、Mg2Si等の初晶、および、
CuAl2、共晶Si、Alm MnnFe（例えば
Al6Mn2Fe）、AlmFenSi（例えばAl4 Fe2Si）、
AlmCunMg系の金属間化合物の合金組織中にお
ける存在状態について研究し、それの合金の性質
に及ぼす影響について究明した結果、結局アルミ
ニウム基合金の鍛造性、強度、耐摩粍性、耐熱性
等は、上記したごとき第２相粒子の存在状態にあ
る合金組織が不可欠な要件であることを確かめ本
発明に到達したものである。 本発明は上記したことから明らかなごとく種々
なる組成のアルミニウム合金たとえばAl―Mn
系、Al―Cu系等にも適用して効果をあげうるが、
従来合金と比して、特に優れた鍛造加工性、耐熱
性、耐摩粍性を兼備する合金として、下記の組成
のものが見出された。すなわち２ないし12重量％
のケイ素、1.5ないし5.0重量％の銅、0.8ないし
1.3重量％のマグネシウムを主要成分とし、さら
に、0.015ないし0.2重量％のチタン、0.02ないし
0.2重量％のバナジウム、0.1ないし0.5重量％のク
ロムおよび0.02ないし0.2重量％のジルコニウム
のうちの１種もしくは２種以上を合計で、1.2重
量％以内で含有し、残部実質的にアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金。 本発明の上記合金の成分範囲について説明す
る。銅は合金に熱処理性と高い機械的強度を与え
るため必要な元素であるが銅が1.5重量％未満で
は強度が不充分であり、5.0重量％をこえると加
工性に悪影響を及ぼす。ケイ素は合金基質の強化
に役立つのみでなく、Al―Siの共晶を形成して
これが耐摩耗効果を与え、酸性雰囲気では耐食性
も増す。更に、鍛造加工時の割れの改良、および
合金塊製造時の多孔性の改良元素となるばかりで
なく、マグネシウムとの金属化合物Mg2Siが熱処
理効果を向上する。しかしながらケイ素が2.0重
量％未満では効果が少く、12重量％をこえると上
記(1)の合金と同様に耐摩粍性は増すが、鍛造加工
性、切削加工性を阻害する。マグネシウムは基質
の強化と熱処理性、耐摩粍性を向上させるが0.8
重量％未満では効果が少く、1.3重量％をこえる
と脆くなると同時に加工性を劣化する。 上記組成のほか、更に特定範囲のチタン、バナ
ジウム、クロム、ジルコニウムの１種もしくは２
種以上を添加含有せしめることにより特に耐熱性
が著しく向上し、同時に切削性を一層改善する効
果がある。 ところで本発明の特徴的作用効果を奏する不可
欠な合金の組織要件として、デントライト二次ア
ーム間隔（以下DASと略す）がある。DASは合
金中の第２相粒子の面積率、サイズと共に、合金
の鍛造加工性に強い影響を有しており、DASが
20μmをこえると、たとえ第２相粒子の条件が特
定範囲内にあつても、改善された加工性は発揮さ
れない。 さて、第２相粒子に関する組織要件は、本質的
には合金の組成によつて大きく変化し、粒子の析
出条件が補助的に影響する。一方DASは合金塊
製造時の冷却速度（連続鋳造における固液界面の
冷却速度で実質的に合金の凝固速度に相当する）
に支配される。本発明者等は前記(1)、(2)、(3)の
Al―Si―Mg系、Al―Cu―Si―Mg系合金につい
て、冷却速度と得られた合金鋳塊の特性を調べた
結果、かかる組成合金については、冷却速度の低
限界は25℃／secにあることを見出した。そして
このような高速冷却の合金塊の鋳造は連続鋳造が
最も適していることは言うまでもないが、現在工
業的に採用しうる最も一般的な方法は垂直半連続
鋳造法である。しかして、かかる鋳造法におい
て、25℃／sec以上のごとき高速冷却条件を実現
するにはビレツト径を細くした細径鋳塊とするの
が最も適している。本願発明の組成の合金鋳塊の
場合、その組織要件を満足する鋳塊は冷却速度25
℃／sec以上、好ましくは30℃／sec以上であり、
かかる条件は今日最も一般的に採用されている半
連続鋳造の注水条件（水温、水量、注水位置等）
を大きく変更せずに鋳塊の直径を40〜100mmの細
径とすることによつて安定して実現しえた。 以下、本発明の合金を実施例により説明する。 実施例 １ 本発明合金の鍛造加工性について述べる。以下
鍛造加工性の評価は、ウエツジ（Wedge）試験
により、限界加工率を測定しこれに基いて行つ
た。ウエツジ試験は例えば「金属塑性加工学」加
藤健三著、丸善に記載されているもので、その試
験片は第１図のａに示すごとき「くさび」形であ
り、これを第１図のｂに示すごとく、金敷２に載
置し、ハンマー（１／２トン）３により鍛圧し鍛
圧後の試片４の割れにより加工限界を測定する。
この方法は鍛造性の評価方法として甚だ適切であ
り、信頼されている。 本発明のAl―Si―Mg系及びAl―Cu―Si―Mg
系の合金Ａ〜Ｊ（10種）を溶製し、冷却速度26〜
30℃において直径50mmの細径ビレツトを半連続鋳
造法によつて製造した。得られたビレツトの
DASは８〜14μmの間にあり、平均12μmであつ
た。結晶粒径は平均120μmであつた。 比較合金としては、従来一般に広く実用されて
いるAA規格2014、及び2017および4032合金を通
例の半連続鋳造により直径８インチのビレツトに
鋳造し、れを均質化熱処理した後直径30mmの棒状
に押出し加工したものを素材とした。 上記の本発明合金および比較合金から第１図ａ
のごとき試験片を切削加工により製作し、ウエツ
ジ試験を行つた。第１表にその結果を合金成分お
よび第２相面積率とあわせて示す。なお試験片の
鍛圧温度は200℃である。また第２相面積率は電
圧積分法によるエリア・アナライザーを使用して
測定した。 第１表の結果に明らかなように、本発明合金鋳
塊は、押出加工を径た比較合金と同等またはそれ
を凌ぐ限界加工率を示し、鍛造加工性に優れてい
ることが認められる。また本発明合金の中でも、
第２相面積率が減少するに伴つて鍛造加工性は良
くなつていることがわかる。
に鍛造加工性に優れた耐熱、耐摩粍性アルミニウ
ム合金に関する。 従来、高強度鍛造用アルミニウム合金として
は、Al―Cu系のAA規格2014、2017合金、Al―
Zn―Mg系のAA規格7075合金等が実用化されて
いる。これらの合金は強度が優れている反面、耐
熱、耐摩粍性に劣る問題がある。 また耐熱、耐摩粍性を目的とした鍛造用合金と
してはAl―Si―Cu―Mg―Ni系のAA規格4032合
金があるがNiを0.5ないし1.3重量％含むため、著
しく鍛造加工性に欠ける難点があつた。 さらに、上記のごとき従来の鍛造用アルミニウ
ム合金は、直径10インチ以上の太径ビレツトに連
続鋳造し、しかる後450ないし500℃程度に２ない
し24時間の高温加熱処理いわゆる均質化熱処理を
行い、これを押出加工し、所定直径の鍛造用素材
に加工して使用されている。鍛造のうちでも広く
行なわれている型鍛造においては直径100mm以下
の押出成形丸棒が使用されている。しかしながら
このような押出加工はコストが嵩むばかりでなく (1) 押出直角断面における合金組織の不均一性
（表面は押出ダイスとの摩擦発熱により粗大結
晶粒となり易い。） (2) 押出長手方向断面における（合金組織の不均
一性（押出始めと後では加工発熱のため後方の
方が粗大結晶粒となり易い。） (3) 押出方向での特性の方向性（押出方向に強加
工を受け、組織フローによる方向性を生ずる。） 等、鍛造用素材としては好ましくない欠点を有し
ている。 本発明は、上記したような欠点に鑑み、全く新
しい考え方により優れた鍛造加工性を有し、かつ
耐熱、耐摩粍性に富む高強度の鍛造用アルミニウ
ム合金を開発したものである。 すなわち、本発明のアルミニウム基合金は、第
２相粒子（初晶およびAl―Cu、Al―Si、Mg―
Si、Al―Mn―Fe、Al―Fe―Si、Al―Cu―Mg
系の金属間化合物の１種もしくは２種以上からな
る）が任意断面積で面積率25％をこえず、かつそ
の大きさが50μm以下であり、デンドライト二次
アーム間隔が20μmをこえない微細組織を特徴と
する。第２相粒子の組織面積率を25％未満とした
理由は、これ以上の面積率であると、鍛造加工性
が著しく劣化することによる。またその大きさを
50μm以下とした理由は、鍛造加工中に加工割れ
等が発生し良好な加工性が得られないばかりでな
く、切削加工性を損うためである。 本発明者等は、種々なる組成のアルミニウム基
合金について、Si、Mg2Si等の初晶、および、
CuAl2、共晶Si、Alm MnnFe（例えば
Al6Mn2Fe）、AlmFenSi（例えばAl4 Fe2Si）、
AlmCunMg系の金属間化合物の合金組織中にお
ける存在状態について研究し、それの合金の性質
に及ぼす影響について究明した結果、結局アルミ
ニウム基合金の鍛造性、強度、耐摩粍性、耐熱性
等は、上記したごとき第２相粒子の存在状態にあ
る合金組織が不可欠な要件であることを確かめ本
発明に到達したものである。 本発明は上記したことから明らかなごとく種々
なる組成のアルミニウム合金たとえばAl―Mn
系、Al―Cu系等にも適用して効果をあげうるが、
従来合金と比して、特に優れた鍛造加工性、耐熱
性、耐摩粍性を兼備する合金として、下記の組成
のものが見出された。すなわち２ないし12重量％
のケイ素、1.5ないし5.0重量％の銅、0.8ないし
1.3重量％のマグネシウムを主要成分とし、さら
に、0.015ないし0.2重量％のチタン、0.02ないし
0.2重量％のバナジウム、0.1ないし0.5重量％のク
ロムおよび0.02ないし0.2重量％のジルコニウム
のうちの１種もしくは２種以上を合計で、1.2重
量％以内で含有し、残部実質的にアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金。 本発明の上記合金の成分範囲について説明す
る。銅は合金に熱処理性と高い機械的強度を与え
るため必要な元素であるが銅が1.5重量％未満で
は強度が不充分であり、5.0重量％をこえると加
工性に悪影響を及ぼす。ケイ素は合金基質の強化
に役立つのみでなく、Al―Siの共晶を形成して
これが耐摩耗効果を与え、酸性雰囲気では耐食性
も増す。更に、鍛造加工時の割れの改良、および
合金塊製造時の多孔性の改良元素となるばかりで
なく、マグネシウムとの金属化合物Mg2Siが熱処
理効果を向上する。しかしながらケイ素が2.0重
量％未満では効果が少く、12重量％をこえると上
記(1)の合金と同様に耐摩粍性は増すが、鍛造加工
性、切削加工性を阻害する。マグネシウムは基質
の強化と熱処理性、耐摩粍性を向上させるが0.8
重量％未満では効果が少く、1.3重量％をこえる
と脆くなると同時に加工性を劣化する。 上記組成のほか、更に特定範囲のチタン、バナ
ジウム、クロム、ジルコニウムの１種もしくは２
種以上を添加含有せしめることにより特に耐熱性
が著しく向上し、同時に切削性を一層改善する効
果がある。 ところで本発明の特徴的作用効果を奏する不可
欠な合金の組織要件として、デントライト二次ア
ーム間隔（以下DASと略す）がある。DASは合
金中の第２相粒子の面積率、サイズと共に、合金
の鍛造加工性に強い影響を有しており、DASが
20μmをこえると、たとえ第２相粒子の条件が特
定範囲内にあつても、改善された加工性は発揮さ
れない。 さて、第２相粒子に関する組織要件は、本質的
には合金の組成によつて大きく変化し、粒子の析
出条件が補助的に影響する。一方DASは合金塊
製造時の冷却速度（連続鋳造における固液界面の
冷却速度で実質的に合金の凝固速度に相当する）
に支配される。本発明者等は前記(1)、(2)、(3)の
Al―Si―Mg系、Al―Cu―Si―Mg系合金につい
て、冷却速度と得られた合金鋳塊の特性を調べた
結果、かかる組成合金については、冷却速度の低
限界は25℃／secにあることを見出した。そして
このような高速冷却の合金塊の鋳造は連続鋳造が
最も適していることは言うまでもないが、現在工
業的に採用しうる最も一般的な方法は垂直半連続
鋳造法である。しかして、かかる鋳造法におい
て、25℃／sec以上のごとき高速冷却条件を実現
するにはビレツト径を細くした細径鋳塊とするの
が最も適している。本願発明の組成の合金鋳塊の
場合、その組織要件を満足する鋳塊は冷却速度25
℃／sec以上、好ましくは30℃／sec以上であり、
かかる条件は今日最も一般的に採用されている半
連続鋳造の注水条件（水温、水量、注水位置等）
を大きく変更せずに鋳塊の直径を40〜100mmの細
径とすることによつて安定して実現しえた。 以下、本発明の合金を実施例により説明する。 実施例 １ 本発明合金の鍛造加工性について述べる。以下
鍛造加工性の評価は、ウエツジ（Wedge）試験
により、限界加工率を測定しこれに基いて行つ
た。ウエツジ試験は例えば「金属塑性加工学」加
藤健三著、丸善に記載されているもので、その試
験片は第１図のａに示すごとき「くさび」形であ
り、これを第１図のｂに示すごとく、金敷２に載
置し、ハンマー（１／２トン）３により鍛圧し鍛
圧後の試片４の割れにより加工限界を測定する。
この方法は鍛造性の評価方法として甚だ適切であ
り、信頼されている。 本発明のAl―Si―Mg系及びAl―Cu―Si―Mg
系の合金Ａ〜Ｊ（10種）を溶製し、冷却速度26〜
30℃において直径50mmの細径ビレツトを半連続鋳
造法によつて製造した。得られたビレツトの
DASは８〜14μmの間にあり、平均12μmであつ
た。結晶粒径は平均120μmであつた。 比較合金としては、従来一般に広く実用されて
いるAA規格2014、及び2017および4032合金を通
例の半連続鋳造により直径８インチのビレツトに
鋳造し、れを均質化熱処理した後直径30mmの棒状
に押出し加工したものを素材とした。 上記の本発明合金および比較合金から第１図ａ
のごとき試験片を切削加工により製作し、ウエツ
ジ試験を行つた。第１表にその結果を合金成分お
よび第２相面積率とあわせて示す。なお試験片の
鍛圧温度は200℃である。また第２相面積率は電
圧積分法によるエリア・アナライザーを使用して
測定した。 第１表の結果に明らかなように、本発明合金鋳
塊は、押出加工を径た比較合金と同等またはそれ
を凌ぐ限界加工率を示し、鍛造加工性に優れてい
ることが認められる。また本発明合金の中でも、
第２相面積率が減少するに伴つて鍛造加工性は良
くなつていることがわかる。
【表】
【表】
実施例 ２
本発明合金について、種々なる冷却速度により
異つたDASのビレツトを製造しその限界加工率
を実施例１と同様に測定した。また若干の比較組
成合金（過共晶Al――Si―Cu―Mg系）について
も測定を行つた。その結果は第２表の通りであ
る。因みに合金Ｏ〜Ｒは冷却速度30℃／sec、合
金Ｓ、Ｔは冷却速度27℃／sec、合金Ｕ〜Ｘは冷
却速度８〜10℃／secで連続鋳造したものである。
得られた鋳塊の任意断面の第２相粒子の大きさ
（最大）は合金Ｏ〜Ｒでは15〜30μm、合金Ｓ、Ｔ
では55〜75μm、合金Ｕ〜Ｘでは90〜120μmであ
つた。表の数値から明らかなように第２相面積率
が25％を超える合金、およびDASが20μmを超え
る合金においてはいずれも鍛造加工率が劣化する
ことが認められる。また合金Ｓ、及びＴの場合に
見られるごとく、冷却速度を本発明の特定条件の
もとに行つても合金成分において異る場合、第２
相面積率が異り鍛造加工率は甚だ低い。 実験例 前記第２表の合金Ｒを適用して、冷却速度およ
び微細化用添加剤としてリンを30〜0.1ppmの範
囲で変化し、初晶Siを含む第２相の大きさの
異つたDASのビレツトを製造しその限界加工率
を実施例１と同様に測定した。また若干の比較組
成合金（過共晶Al――Si―Cu―Mg系）について
も測定を行つた。その結果は第２表の通りであ
る。因みに合金Ｏ〜Ｒは冷却速度30℃／sec、合
金Ｓ、Ｔは冷却速度27℃／sec、合金Ｕ〜Ｘは冷
却速度８〜10℃／secで連続鋳造したものである。
得られた鋳塊の任意断面の第２相粒子の大きさ
（最大）は合金Ｏ〜Ｒでは15〜30μm、合金Ｓ、Ｔ
では55〜75μm、合金Ｕ〜Ｘでは90〜120μmであ
つた。表の数値から明らかなように第２相面積率
が25％を超える合金、およびDASが20μmを超え
る合金においてはいずれも鍛造加工率が劣化する
ことが認められる。また合金Ｓ、及びＴの場合に
見られるごとく、冷却速度を本発明の特定条件の
もとに行つても合金成分において異る場合、第２
相面積率が異り鍛造加工率は甚だ低い。 実験例 前記第２表の合金Ｒを適用して、冷却速度およ
び微細化用添加剤としてリンを30〜0.1ppmの範
囲で変化し、初晶Siを含む第２相の大きさの
【表】
影響について試験した。その結果は第２図のごと
くであり、鍛造温度を200〜450℃に変化させた場
合の限界加工率で示してある。図のごとく第２相
粒子が50μmを超えると急速に鍛造加工性が低下
することが認められ第２相粒子サイズの影響が大
きいことがわかる。 実施例 ３ 本願発明合金の耐摩粍性について試験した結果
について述べる。一般に耐摩粍性を要求される場
合には高ケイ素合金が使用されるが、かかる合金
は加工性が悪い。例えばAl―18％Si―4.5％Cu―
0.5％Mg―0.1％Mn―0.02％Ti（重量％）すなわ
ちA390合金がある。この合金の鍛造加工性は、
第２表のＴ、及びＸ合金で示したがいずれも著し
く加工性に劣つている。これは過剰の初晶Siが晶
出し、それによつて第２相面積が増大するためで
ある。 耐摩粍性試験には第３表に示す合金を適用し
た。この場合発明合金は、冷却速度を30℃／sec
とし、DAS13μm、第２相粒子の面積率18％、第
２相粒子は最大20μm、結晶粒（α―Al）のサイ
ズ平均120μmであつた。 比較合金はAC―8A及び99.7％AlはJISH舟底
型より試料採取し、4032は直径150mmのビレツト
より試験片を採取した。また99.7％Al以外は500
℃×６時間の溶体化処理を行い、温水（60℃）冷
却し160℃×８時間の時効処理を施したT6材を用
いた。測定は大越式迅速摩粍試験機により、無潤
滑状態で行つた。結果は第３図に示すごとくであ
る。図から明らかなように、本発明合金は、
AC8A、及び4032のごとき従来の代表的な耐摩粍
性合金に比して格段と優れた耐摩粍性を示すこと
が確認された。
くであり、鍛造温度を200〜450℃に変化させた場
合の限界加工率で示してある。図のごとく第２相
粒子が50μmを超えると急速に鍛造加工性が低下
することが認められ第２相粒子サイズの影響が大
きいことがわかる。 実施例 ３ 本願発明合金の耐摩粍性について試験した結果
について述べる。一般に耐摩粍性を要求される場
合には高ケイ素合金が使用されるが、かかる合金
は加工性が悪い。例えばAl―18％Si―4.5％Cu―
0.5％Mg―0.1％Mn―0.02％Ti（重量％）すなわ
ちA390合金がある。この合金の鍛造加工性は、
第２表のＴ、及びＸ合金で示したがいずれも著し
く加工性に劣つている。これは過剰の初晶Siが晶
出し、それによつて第２相面積が増大するためで
ある。 耐摩粍性試験には第３表に示す合金を適用し
た。この場合発明合金は、冷却速度を30℃／sec
とし、DAS13μm、第２相粒子の面積率18％、第
２相粒子は最大20μm、結晶粒（α―Al）のサイ
ズ平均120μmであつた。 比較合金はAC―8A及び99.7％AlはJISH舟底
型より試料採取し、4032は直径150mmのビレツト
より試験片を採取した。また99.7％Al以外は500
℃×６時間の溶体化処理を行い、温水（60℃）冷
却し160℃×８時間の時効処理を施したT6材を用
いた。測定は大越式迅速摩粍試験機により、無潤
滑状態で行つた。結果は第３図に示すごとくであ
る。図から明らかなように、本発明合金は、
AC8A、及び4032のごとき従来の代表的な耐摩粍
性合金に比して格段と優れた耐摩粍性を示すこと
が確認された。
【表】
実施例 ５
本発明合金の強度について常温ないし400℃の
範囲において試験を行つた。その結果は第４図に
示すごとくである。本発明合金は第３表のＹ―１
であり、図上Ｇの曲線で示す。また比較合金とし
て4032（図上Ｈ）、及びADC12（図上Ｉ）を示し
た。第４図の結果から明らかなように、本発明合
金は常温において引張り強さ45Kg／mm2を超える強
力性を呈し、また代表的な耐熱性鍛造用合金であ
る4032と比較して、これを格段に凌ぐ高温強度を
有することが認められる。このように本発明合金
は耐熱性においてもまた甚だ優れていることがわ
かる。 以上詳述したとおり、本発明合金は鍛造加工性
に富み、押出加工工程を経ることなく連続鋳造に
よつて製造される棒状鋳塊をそのまま鍛造に供し
うるため、コストダウンが大きく、また合金は耐
摩粍性、耐熱性に優れ、しかも機械的強度が高い
ため、その用途は内燃機関、圧縮機、車輛、航空
機用等の構造材料に鍛造材として広く利用される
ほか耐摩粍性と切削加工性を兼備するため、電子
機器部品等精密機器用に重要される。
範囲において試験を行つた。その結果は第４図に
示すごとくである。本発明合金は第３表のＹ―１
であり、図上Ｇの曲線で示す。また比較合金とし
て4032（図上Ｈ）、及びADC12（図上Ｉ）を示し
た。第４図の結果から明らかなように、本発明合
金は常温において引張り強さ45Kg／mm2を超える強
力性を呈し、また代表的な耐熱性鍛造用合金であ
る4032と比較して、これを格段に凌ぐ高温強度を
有することが認められる。このように本発明合金
は耐熱性においてもまた甚だ優れていることがわ
かる。 以上詳述したとおり、本発明合金は鍛造加工性
に富み、押出加工工程を経ることなく連続鋳造に
よつて製造される棒状鋳塊をそのまま鍛造に供し
うるため、コストダウンが大きく、また合金は耐
摩粍性、耐熱性に優れ、しかも機械的強度が高い
ため、その用途は内燃機関、圧縮機、車輛、航空
機用等の構造材料に鍛造材として広く利用される
ほか耐摩粍性と切削加工性を兼備するため、電子
機器部品等精密機器用に重要される。
第１図は鍛造の限界加工率を測定するためのウ
エツジ試験の試験片および試験方法の説明図、第
２図は、鍛造温度を200〜450℃に変化させた場合
の合金の第２相粒子サイズの限界加工率に及ぼす
影響を示す図、第３図は本発明合金の耐摩粍性を
比較合金と比較した図、第４図は本発明合金の常
温ないし400℃の間における引張強度を比較合金
と対比した図である。
エツジ試験の試験片および試験方法の説明図、第
２図は、鍛造温度を200〜450℃に変化させた場合
の合金の第２相粒子サイズの限界加工率に及ぼす
影響を示す図、第３図は本発明合金の耐摩粍性を
比較合金と比較した図、第４図は本発明合金の常
温ないし400℃の間における引張強度を比較合金
と対比した図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２ないし12重量％のケイ素、1.5ないし5.0重
量％の銅、0.8ないし1.3重量％のマグネシウム
と、0.015ないし0.2重量％のチタン、0.02ないし
0.2重量％のバナジウム、0.1ないし0.5重量％のク
ロムおよび0.02ないし0.2重量％のジルコニウム
のうちの１種もしくは２種以上を合計1.2重量％
以内で含有し、残部実質的にアルミニウムと不純
物からなるアルミニウム合金であつて、初晶およ
びAl―Cu、Al―Si、Mg―Si、Al―Mn―Fe、Al
―Fe―Si、Al―Cu―Mg系の金属間化合物の１
種もしくは２種以上からなる第２相粒子が任意断
面で面積率25％をこえず、かつその大きさが
50μm以下であり、デンドライト二次アーム間隔
が20μmをこえない微細組織を有することを特徴
とする鍛造用アルミニウム合金。 ２ ２ないし12重量％のケイ素、1.5ないし5.0重
量％の銅、0.8ないし1.3重量％のマグネシウム
と、0.015ないし0.2重量％のチタン、0.02ないし
0.2重量％のバナジウム、0.1ないし0.5重量％のク
ロムおよび0.02ないし0.2重量％のジルコニウム
のうちの１種もしくは２種以上を合計1.2重量％
以内で含有し、残部実質的にアルミニウムと不純
物からなるアルミニウム合金を溶製し、その溶湯
の冷却速度を25℃／sec.以上として連続鋳造する
ことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金の製造
方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14324079A JPS5669344A (en) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | Aluminum alloy for forging and its manufacture |
| GB8035525A GB2065516B (en) | 1979-11-07 | 1980-10-05 | Cast bar of an alumium alloy for wrought products having mechanical properties and workability |
| AU64105/80A AU576472B2 (en) | 1979-11-07 | 1980-11-05 | Cast aluminum alloy |
| DE19803041942 DE3041942A1 (de) | 1979-11-07 | 1980-11-06 | Gussstrang aus aluminiumknetlegierung hoher zugfestigkeit usw. sowie verfahren zu seiner herstellung |
| CA000364222A CA1177679A (en) | 1979-11-07 | 1980-11-07 | Cast bar of an aluminum alloy for wrought products, having improved mechanical properties and workability, as well as process for producing the same |
| FR8024172A FR2472618B1 (fr) | 1979-11-07 | 1980-11-07 | Barre coulee en alliage d'aluminium pour produits travailles presentant des proprietes mecaniques et une " travaillabilite " ameliorees, et procede de fabrication |
| GB08234033A GB2130941B (en) | 1979-11-07 | 1982-11-30 | A cast of an alluminum alloy for wrought products having improved mechanical properties and workablity |
| CA000442519A CA1209826A (en) | 1979-11-07 | 1983-12-02 | Cast bar of an aluminum alloy for wrought products, having improved mechanical properties and workability, as well as process for producing the same |
| CA000442518A CA1209825A (en) | 1979-11-07 | 1983-12-02 | Cast bar of an aluminum alloy for wrought products, having improved mechanical properties and workability, as well as process for producing the same |
| AU32711/84A AU572552B2 (en) | 1979-11-07 | 1984-09-04 | Continuously cast al base - si, mg alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14324079A JPS5669344A (en) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | Aluminum alloy for forging and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5669344A JPS5669344A (en) | 1981-06-10 |
| JPH0121217B2 true JPH0121217B2 (ja) | 1989-04-20 |
Family
ID=15334147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14324079A Granted JPS5669344A (en) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | Aluminum alloy for forging and its manufacture |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5669344A (ja) |
| AU (1) | AU572552B2 (ja) |
| GB (1) | GB2130941B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669346A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-10 | Showa Alum Ind Kk | Aluminum alloy for working and its manufacture |
| JPS60190542A (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-28 | Showa Alum Ind Kk | 耐食性に優れた磁気テ−プ接触部品用アルミニウム合金 |
| JPS60215731A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Furukawa Alum Co Ltd | 核融合装置用アルミニウム合金 |
| JPS60215732A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Furukawa Alum Co Ltd | 核融合装置に適した構造用Ａｌ合金 |
| JPH0647703B2 (ja) * | 1986-04-08 | 1994-06-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金 |
| US5616192A (en) * | 1994-07-21 | 1997-04-01 | Fuji Oozx Inc. | Coil retainer for engine valve and preparation of the same |
| DE10206035A1 (de) * | 2002-02-14 | 2003-08-28 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Aluminium-Silizium-Gusslegierung sowie daraus hergestellter Kolben und Gussstück |
| JP2006104537A (ja) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Nissin Kogyo Co Ltd | アルミニウム合金の鋳造方法 |
| JP2010531388A (ja) * | 2007-06-29 | 2010-09-24 | 東北大学 | Ｍｇおよび高Ｓｉを含むＡｌ合金の構造材料およびその製造方法 |
| CN102002617B (zh) * | 2010-12-10 | 2013-01-23 | 河北立中有色金属集团有限公司 | 汽车用铸造铝合金及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922284A (ja) * | 1972-05-16 | 1974-02-27 | ||
| JPS5067212A (ja) * | 1973-10-22 | 1975-06-05 | ||
| JPS50137316A (ja) * | 1974-04-20 | 1975-10-31 | ||
| JPS5320243A (en) * | 1976-08-06 | 1978-02-24 | Fichtel & Sachs Ag | Multistage shifting hub for twoowheel vehicles |
| JPS54153715A (en) * | 1978-05-26 | 1979-12-04 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo | Aluminum alloy to be used for magnetic tape contact parts |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5315222A (en) * | 1976-07-29 | 1978-02-10 | Showa Denko Kk | Method and device for semiicontinuously casting metal |
| AU503857B2 (en) * | 1976-10-22 | 1979-09-20 | Allied Chemical Corp. | Continuous casting of metal strip |
| US4126448A (en) * | 1977-03-31 | 1978-11-21 | Alcan Research And Development Limited | Superplastic aluminum alloy products and method of preparation |
-
1979
- 1979-11-07 JP JP14324079A patent/JPS5669344A/ja active Granted
-
1982
- 1982-11-30 GB GB08234033A patent/GB2130941B/en not_active Expired
-
1984
- 1984-09-04 AU AU32711/84A patent/AU572552B2/en not_active Expired
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922284A (ja) * | 1972-05-16 | 1974-02-27 | ||
| JPS5067212A (ja) * | 1973-10-22 | 1975-06-05 | ||
| JPS50137316A (ja) * | 1974-04-20 | 1975-10-31 | ||
| JPS5320243A (en) * | 1976-08-06 | 1978-02-24 | Fichtel & Sachs Ag | Multistage shifting hub for twoowheel vehicles |
| JPS54153715A (en) * | 1978-05-26 | 1979-12-04 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo | Aluminum alloy to be used for magnetic tape contact parts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU3271184A (en) | 1984-12-20 |
| GB2130941A (en) | 1984-06-13 |
| GB2130941B (en) | 1984-12-12 |
| JPS5669344A (en) | 1981-06-10 |
| AU572552B2 (en) | 1988-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2730847B2 (ja) | 高温クリープ強度に優れた鋳物用マグネシウム合金 | |
| CN108456812B (zh) | 一种低Sc高强高韧高淬透性铝锌镁系合金及制备方法 | |
| EP0879898A1 (en) | Magnesium alloy having superior elevated-temperature properties and die castability | |
| US20020053373A1 (en) | Cylinder head and motor block castings | |
| Ahmad et al. | Reduction in secondary dendrite arm spacing in cast eutectic Al–Si piston alloys by cerium addition | |
| JP7152977B2 (ja) | アルミニウム合金 | |
| JP7182435B2 (ja) | Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系アルミニウム合金押出引抜材 | |
| JPH0121217B2 (ja) | ||
| JP4511156B2 (ja) | アルミニウム合金の製造方法と、これにより製造されるアルミニウム合金、棒状材、摺動部品、鍛造成形品および機械加工成形品 | |
| US20030084968A1 (en) | High strength creep resistant magnesium alloys | |
| JP3552577B2 (ja) | 高温疲労強度及び耐摩耗性に優れたアルミニウム合金製ピストン及びその製造方法 | |
| WO2009123084A1 (ja) | マグネシウム合金およびその製造方法 | |
| JPH11310841A (ja) | 疲労強度に優れたアルミニウム合金押出形材およびその製造方法 | |
| JP3346186B2 (ja) | 耐摩耗性，鋳造性，鍛造性に優れた鋳造・鍛造用アルミ合金材及びその製造法 | |
| JP3448990B2 (ja) | 高温強度及び靭性に優れたダイカスト製品 | |
| JP4526768B2 (ja) | マグネシウム合金 | |
| JPS60121249A (ja) | 耐応力腐食用アルミニウム基合金 | |
| GB2065516A (en) | A cast bar of an aluminum alloy for wrought products, having improved mechanical properties and workability | |
| JPH0790459A (ja) | 押出用耐摩耗性アルミニウム合金および耐摩耗性アルミニウム合金材の製造方法 | |
| Ahmad | The effect of chromium addition on fluidity, microstructure and mechanical properties of aluminum LM6 cast alloy | |
| US5551996A (en) | Si-containing magnesium alloy for casting with melt thereof | |
| JPH07197165A (ja) | 高耐磨耗性快削アルミニウム合金とその製造方法 | |
| JP7096690B2 (ja) | ダイカスト鋳造用アルミニウム合金およびアルミニウム合金鋳物 | |
| JPH07145440A (ja) | アルミニウム合金鍛造素材 | |
| WO2015077880A1 (en) | Aluminum alloy combining high strength and extrudability, and low quench sensitivity |