JPH01225756A

JPH01225756A - 高強度Ａ１‐Ｍｇ‐Ｓｉ系合金部材の製造法

Info

Publication number: JPH01225756A
Application number: JP5177088A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Okaniwa; 茂岡庭; Noboru Numata; 沼田　昇
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-08
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH086161B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、構造材、輸送または産業用機器、日用品等に
使用され、高い強度の求められる高強度Ａｌ−ＭＢ−Ｓ
ｔ系合金部材の製造法に関する。

（従来の技術）ＡＩ！　−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、押出性および耐食性が
良好で、しかも熱処理によって中程度の強度が得れるの
で、建材およびその他の押出用合金として広く使用され
ている。

ところで、例えば、産業用機器のアーム、または輸送用
機器のフレー′ム等の部材として、押出用の合金を使用
する場合、押出性が良好でしかも高荷重に耐える強度が
安全性、軽量化の面で要求される。このような諸性質を
備えたＡｌ−ＦＩＢ−３ｉ系合金としてはＡＡ６０６１
合金が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながらＡＡ６０６１合金は押出性に僅か劣り、熱
処理後の強度も十分なものとは言えない。

発明者らは、上述のようなことから、押出性が良好でし
かも高強度の部材を得るために研究した結果、Ａｊ！　
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金にＣｕ、　Ｃｒ、　Ｍｎを含有せし
めた特定範囲の組成の合金は、押出性良く、しかもプレ
ス焼入後熱処理することによって高い強度を有すること
を見出し本発明を完成したものである。

（問題点を解決するための手段）即ち本発明は、重量換算でＭｇＯ，６〜１．２％、Ｓｉ
Ｏ，６〜１．５％、Ｃｕ　Ｏ，１５〜０．３５％、Ｃｒ
Ｏ，０４〜０．１５％、Ｍｎ０．４〜１．０％、を含み
、残部Ａ６および不純物からなり、かつ、金属間化合物
Ｍｇ２Ｓｉを０．９５〜１．８％、過剰Ｓｉを０．１２
〜０．５％、Ｃｒと肚の合計量を０．４５〜１．１％と
した合金ビレット、または上記必須合金の他のさらにＴ
ｉ０．１％以下、またはＴｉＯ，１％以下と８０．０２
％以下を含み、残部Ａｌおよび不純物からなり、かつ、
金属間化合物Ｍｇ２Ｓｉの量、過剰Ｓｉの量およびＣｒ
とＭｎの合計量を上記の通りにした合金ビレットを、４
８０〜５８０℃の温度に１時間以上保持して均質化処理
を行い、押出成形時４８０〜５５０℃の温度で押出材を
プレス焼入し、爾後人工時効処理または冷間加工後人工
時効処理を行うことを特徴とする高強度Ａ＃−Ｍｇ−Ｓ
ｉ系合金部材の製造法である。

（作用）先ず、本発明における合金組成とその限定理由について
説明する。

ＭｇＯ，６〜１．２％Ｓｉ０．６〜１．５％ ■およびＳｉは共存により、熱処理を行うことによって
金属間化合物１□Ｓｔを生成し、析出硬化して部材に強
度を付与する元素であるが、その含有量が下限値以下で
はその効果が少なく、また上限値以上では押出速度をあ
げると押出材表面の肌があれて押出性を低下する。より
好ましい範囲としてはＭｇ０．８〜１．０％２Ｓｉ０．
６５〜１．２％とするのが望ましい。

特に、安定した高強度部材を得るには、金属間化合物Ｍ
ｇ２Ｓｉの量を０．９５％以上とする必要がある。また
ＳｉはＭｇ２Ｓｉの他にＡｊ！　−Ｆｅ　（Ｍｎ）　−
Ｓｉ系の金属間化合物を形成するが、このような化合物
を形成するＳｉの他に過剰のＳｉが０．１２％以上存在
すると人工時効処理後の強度を著しく高める。しかし、
Ｍｇ２Ｓｉ　ｉｆｆおよび過剰のＳｉ量が多くなると、
押出速度をあげた時に押出材表面の肌があれて押出性を
低下するので、上限値は夫々１．８％、０．５％とする
必要がある。

Ｃｕ　Ｏ，１５〜０．３５％Ｃｕは部材に強度を付与する元素であるが、その含有量
が下限値以下ではその効果が少なく、また上限値以上で
は押出圧力が高くなって押出性を低下し、耐食性も阻害
する。

Ｃｒ　　Ｏ，０４〜０．１　５％Ｍｎ　　Ｏ１４〜１．０％、ＣｒおよびＭｎは押出成形時に再結晶化を抑制し、繊維
状の非再結晶組織を強く発達させ、部材に強度を付与す
る元素であるが、その含有量が下限値以下ではその効果
が少なく、また上限値以上ではＣｒの場合は押出速度を
あげると押出材表面の肌があれて押出性を低下し、Ｍｎ
の場合はＡ　Ｉｔ　ＭｎまたはＡ　Ｉｔ　ＭｎＦｅ系の
粗大な金属間化合物を晶出して部材の靭性を低下する。

より好ましい範囲としてはＣｒＯ，０６〜０．１５％、
Ｍｎ０．４〜０．８％とするのが望ましい。上述のよう
にＭｎはＣｒと同様の効果を有するが、Ｃｒに替えてＭ
ｎのみの効果とするとＭｎを多く含有させなくてはなら
ず、靭性を低下するので、ＭｎとＣｒとを共存させる必
要があるが、ＣｒとＭｎの合計量を０．４５〜１．１％
とすることにより押出性が良好で、強度に優れた合金と
することができる。

合金中への微量のＴｉまたはＴｉとＢの添加は、合金の
鋳造組織を微細化し、鋳造割れの防止に効果を有するの
で望ましいことであるが、添加量が多裂起点および亀裂
伝播経路になって疲労強度の低下を招くのでこれらの元
素を添加する場合にはＴｉは０．１％以下、Ｂは０．０
２％以下に留めるようにしなければならない。

また、合金を溶製する時に原料から混入するＦｅは少量
であれば鋳造組織を微細化して強度を付与する効果があ
るが、押出材表面を荒し押出性を阻害するので０．３５
％以下に留めることが望ましい。

また０、２５％までのＺｎは本発明の効果を損なうもの
でないから差支えない。

以上のような組成範囲の合金は押出性が良好で、プレス
焼入れ後人工時効処理を行うことにより強度的にも優れ
た部材を得ることができる。次に本発明の製造法につい
て説明する。

先ず、上述した組成範囲の合金ビレットを常法に従って
連続あるいは半連続鋳造法により造塊する。

次いでこのビレットに対して、４８０〜５８０℃の温度
に１〜４８時間保持して均質化処理を施こす。これは添
加元素の偏析をなくし、押出性を良好なものとして、生
産性を向上させるためであるが、その処理温度および保
持時間が下限値以下ではその効果が少なく、また処理温
度が上限値を超えると共晶溶融のおそれがある。保持時
間が上限値を超えても均質化処理の効果はそれほど増大
せず、経済的な理由から保持時間は４８時間以下とする
。より好ましくは５００〜５８０℃の温度で２時間以上
保持することが望ましい。

均質化処理後ビレットを強制冷却する。この冷却速度は
望ましくは１５０℃／時間以上とすると次工程の押出成
形過程でＭｇ、　Ｓｉ等の添加元素が固溶し、爾後の人
工時効処理と含まって優れた強度を付与することができ
る。

均質化処理ビレットを予熱し押出成形する。成形時の押
出材の温度は４８０〜５５０℃に管理し、この温度範囲
から押出時点で急冷してプレス焼入れする。押出材の温
度を４８０〜５５０℃に管理して成形するのは、Ｍｇお
よびＳｉが金属間化合物Ｍｇ２Ｓｉ　として析出するの
を防止し、かつ押出材に繊維状の非再結晶組織を強く発
達させ、爾後の人工時効処理と合いまって押出材に強度
を付与するためであるが、その温度が下限値以下である
とその効果が少なく、また上限値以上となると押出材の
組成が再結晶組織となって高い強度が得られない。押出
材の温度をこのような温度範囲とするには、押出成形時
ビレットの予熱温度を４００〜５５０℃とすると容易に
達成できる。この場合のビレットの予熱は均質化処理の
加熱を代用してもよい。特に押出速度を中空材または棒
状材のもので３０ｍ／分以下、形材で１０〜６０ｍ／分
として押出成形すると繊維状の非再結晶組織を一層強く
発達させることができて高い強度部材が得られる。上述
のプレス焼入れは、押出時点で押出材を水焼入れ、また
はスプレー焼入れ等の手段で冷却して行う。このような
手段を用いた場合冷却速度を３００℃／分以上とするこ
とができ、爾後の人工時効処理で高い強度を付与するこ
とができる。

プレス焼入れ後人工時効処理を行って、押出材に強度を
付与するが、この人工時効処理は１４０〜２００℃の温
度に２〜１０時間保持して行う。

温度および保持時間が下限値以下ではその効果が少なく
、また上限値を超えると過時効となって高い強度を付与
できない。人工時効処理に先だってプレス焼入れ後押出
材に引抜加工または鍛造加工等の冷間加工を施こすと押
出材に著しく高い強度を付与することができる。この場
合、本発明における合金はＡＡ６０６１合金にくらべ引
抜加工性は良好である。

実施例１第１表に示す組成の合金（不純物としてＦｅ含有量０．
２％）を夫々水冷鋳型を用いる半連続鋳造法により鋳造
し、直径２０３ｍのビレットとした。

このビレットを５６０℃の温度で４時間保持して均質化
処理した後直ちにファン冷却により冷却速度２００℃／
時間で冷却した。次にこのビレットを４８０℃の温度に
予熱し、押出速度１５ｍ／分で外径４２ｍｍ、肉厚２龍
の中空材を押出成形した。

押出材の温度が下降し、５２０℃になる位置で押出社を
連続的に水浸させてプレス焼入れした。押出性の優劣を
押出材表面の肌あれの有無および最大押出圧力で評価し
た。評価結果を第２表に示す。

次にプレス焼入れした押出材を合金種ごとに３０％の冷
間引抜加工（外径４２龍を４０鶴、肉厚２關を１．４　
＊璽の３０％加工）を行ったものと、行わないものとに
分け、引抜加工を行った押出材は１６０℃の温度で４時
間保持して人工時効処理（工８処理）を行い、また引抜
加工を行わない押出材は１８０℃の温度で４時間保持し
て人工時効処理（Ｔ６処理）を行い、機械的性質を測定
した。

結果を第３表に示す。また比較例として上述の中空材を
押出成形した後、この押出材を５４０℃の温度に４時間
保持して溶体化処理し、水焼入れ後１８０℃の温度で６
時間保持して人工時効処理した。機械的性質を第３表に
示す。

以下余白第２表および第３表の結果から、本発明における合金（
合金番号１〜３）は、ＡＡ６０６１合金（合金番号４）
に較べ最大押出圧力が低く、しかも押出材の表面に肌あ
れが生じにくいので押出性に優れていることが判る。ま
た本発明によって得た部材の強度は、同じ方法で製造し
たＡＡ６０６１合金部材の強度より高く、特に人工時効
処理前に引抜加工を行った（Ｔ８処理）部材は著しく高
い強度を示すことが判る。また同一組成のものであって
も本発明によって得た部材の強度は溶体化処理した部材
の強度より高く、高強度な部材の得れることが判る。

（発明の効果）以上説明したように、本発明による高強度Ａ／−Ｍｇ−
３ｉ系合金部材の製造法は、従来のＡ７！−Ｍｇ−Ｓｉ
系合金よりも押出性が良いので生産性が高くかつ高強度
な部材が得れるので、構造材、輸送または産業用機器、
日用品等の部材を安全性高く、しかもそのような部材の
軽量化、量産化に対応できる効果を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量換算で、Ｍｇ０．６〜１．２％、Ｓｉ０．６
〜１．５％、Ｃｕ０．１５〜０．３５％、Ｃｒ０．０４
〜０．１５％、Ｍｎ０．４〜１．０％、を含み、残部Ａ
ｌおよび不純物からなり、かつ、金属間化合物Ｍｇ＿２
Ｓｉを０．９５〜１．８％、過剰Ｓｉを０．１２〜０．
５％、ＣｒとＭｎの合計量を０．４５〜１．１％とした
合金ビレットを４８０〜５８０℃の温度に１時間以上保
持して均質化処理を行い、押出成形時４８０〜５５０℃
の温度で押出材をプレス焼入れし、人工時効処理または
冷間加工後人工時効処理を行うことを特徴とする高強度
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金部材の製造法。
（２）重量換算で、Ｍｇ０．６〜１．２％、Ｓｉ０．６
〜１．５％、Ｃｕ０．１５〜０．３５％、Ｃｒ０．０４
〜０．１５％、Ｍｎ０．４〜１．０％、およびＴｉ０．
１％以下、またはＴｉ０．１％以下とＢ０．０２％以下
を含み、残部Ａｌおよび不純物からなり、かつ、金属間
化合物Ｍｇ＿２Ｓｉを０．９５〜１．８％、過剰Ｓｉを
０．１２〜０．５％、ＣｒとＭｎの合計量を０．４５〜
１．１％とした合金ビレットを４８０〜５８０℃の温度
に１時間以上保持して均質化処理を行い、押出成形時４
８０〜５５０℃の温度で押出材をプレス焼入れし、人工
時効処理または冷間加工後人工時効処理を行うことを特
徴とする高強度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金部材の製造法。