JPH0138866B2

JPH0138866B2 -

Info

Publication number: JPH0138866B2
Application number: JP61235798A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hino; Masakazu Hirano; Yasunori Sasaki; Takehiko Eto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1989-08-16
Also published as: JPS6389649A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は成形加工性に優れたAl−Mg−Zn系合
金材の製造方法に関し、特に、自動車車体等の複
雑な形状への加工用に好適なAl−Mg−Zn系合金
材に係る。［従来技術］従来、プレス成形加工用アルミニウム合金材に
関する技術としては次の技術が開示されている。強度、耐食性に優れる5052（Mg：2.2〜2.8，
Cr：0.15〜0.35、残Al）、5154（Mg：3.1〜3.9，
Cr：0.15〜0.35、残Al）、5182（Mg：4.0〜5.0，
Mn：0.20〜0.50、残Al）合金板（JISH4000）。上記で述べた合金材においてMg量を多く
した合金材。この合金材は、Mg量を多くすることにより
成形加工性を評価する因子である伸び（一般的
に、伸びが大きいと成形加工性は高い）を向上
できることが知られているため、Mg量を多く
することにより成形加工性の向上を図つたもの
である。 Mg：3.5〜5.5％，Zn：0.5〜2.0％，Cu：0.3
〜1.2％を含み、残部はAlと不純物とからなる
アルミニウム合金よりなり、インゴツトの状態で400〜500℃で２〜48時
間、一段または多段ソーキングで行なうインゴ
ツトの均質化処理を行ない、ソーキング後350〜500℃での熱間加工を行な
い、熱間圧延後、所定の肉厚までの冷間加工を行
ない、冷間加工後T4処理を行なう方法。（特公昭56−31858号公報）「重量％で、3.6〜5.4％のマグネシウムと、
0.6〜2.0の亜鉛と、0.03〜0.28の銅と、0.03〜
0.25％の鉄と、0.03〜0.20％のケイ素と、0.01
〜0.15％のチタンと、１〜500ppmのホウ素と、
１−100ppmのベリリウムとを含み（但し、
鉄／ケイ素の含有量比は0.2〜８の範囲内にあ
る）、残りがアルミニウムおよび不純物よりな
るアルミニウム合金鋳塊を製造する工程と、該アルミニウム合金鋳塊に対して、380〜520
℃の温度で２〜48時間の１段または多段ソーキ
ングを施す工程と、該ソーキング終了後、380〜500℃の温度で97
〜99.8％の加工度の熱間圧延を行なう工程と、かかる熱間圧延の後に、40〜90％の加工度に
て冷間圧延を行なう工程と、その後、460〜540℃の温度に100℃／分以上
の加熱速度で加熱し、５〜60秒間保持した後、
1000℃／秒乃至２℃／秒の冷却速度で焼入れす
る工程とを、含むことを特徴とする曲げ加工性
に優れた成形加工用アルミニウム合金材料の製
造法。」（特公昭60−50864号公報）［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記した技術には次のような問題点が
ある。 JISH4000に開示されている合金材は、自動
車車体などのような複雑な形状に成形加工した
り、あるいは厳しい条件で成形加工すると割れ
やしわが発生してしまう。すなわち、成形加工性がよくないという問題
点がある。 Mg量を多くした上記合金材においては、 Mgが多くなると熱間圧延時あるいは冷間
圧延時に割れが発生する。使用条件によつては応力腐食割れが発生す
る。特公昭56−31858号公報に開示されている技
術及び特公昭60−50864号公報に開示されてい
る技術においては、成形加工性が必ずしも良く
ないという問題点がある。成形性が必ずしも良くないという点について
以下に詳しく説明する。 T4処理において焼入れを行なうと、焼入
れ後に歪が生じ、そのために寸法精度にくる
いを生じる。そこで、工業的には焼入れ後、
プレス加工前に、材料の寸法精度を向上させ
るため、歪取り矯正を行なわなければならな
い。かかる歪取り矯正には、通常、ストレツ
チヤーやレベラーが使用されている。しかるに、歪取り矯正を行なうと、材料は
冷間加工を受け、外部歪は内部歪となり、加
工硬化が生じ（その結果伸びは低下する）、
プレス成形時における成形性が劣化してしま
う。 T4処理における焼入れ後の常温時効によ
るMg，Zn，Cu系の析出物の析出は均一には
析出しない。そのため、加工を受けた場合、転位は、均
一にはすべらず、従つて、プレス成形時に均
一な変形が生ぜず、割れやしわが発生する。このように、特公昭56−31858号公報に開示さ
れている技術及び特公昭60−50864号公報に開示
されている技術は、歪取り矯正時に受ける冷間加
工と、不均一な析出のために、全伸び、局部伸び
張出し性は必ずしも良好ではなく、従つて、プレ
ス成形時における成形性も必ずしも良好ではな
い。［問題点を解決するための手段］本発明の要旨は、 Mg：2.5 〜７重量％ Zn：0.5 〜３重量％ Cu：0.1 〜１重量％ Ti：0.01〜0.1重量％を主成分として含有し、残部Al及び不純物から
なるAl合金鋳塊を製造する工程、該鋳塊を常用条件で均質化処理する工程、均質化処理後、該鋳塊を熱間圧延及び冷間圧延
を行なつて所望の板厚の圧延材とする工程、該圧延材を450〜550℃で３分以下加熱し、加熱
後、少なくとも100℃までを１℃／分以上の速度
で冷却する工程、歪取り矯正を行なう工程、を含み、歪取り矯正後、100〜250℃にて0.5〜12時間の
加熱を行なうことにより析出粒子を均一に分散せ
しめたことを特徴とする張り出し成形加工用Al
−Mg−Zn合金材の製造方法に存在する。（成分限定理由） Mg Mgは、高い強度を確保するために重要な主成
分であり、含有量が2.5重量％未満では十分な強
度が得られず、７重量％を越えて含有されると、
割れが発生し、工業的な圧延ができない。従つて、Mg：2.5〜７重量％とする。 Zn Znは、強度及び伸びを向上させるために重要
な成分であり、0.5重量％未満ではこの効果が小
さく、３重量％を越えて含有されると伸びは逆に
低下する傾向になる。従つて、Zn：0.5〜３重量％とする。 Cu Cuは、強度を向上させ、リユーダースマーク
の発生を防止する効果がある。0.1重量％未満で
はこの効果は小さく、0.4重量％を越えれば起こ
りやすい傾向になるが、本発明の製造方法によれ
ば１重量％まで許容でき、強度向上に寄与する。
１重量％を越えれば応力腐食割れ及び耐食性が劣
る。従つて、Cu：0.1〜１重量％とする。 Ti Tiは、組織を微細均一化とし、伸びを向上さ
せるが、含有量が0.01重量％未満ではこの効果が
小さく、0.1重量％を超えて含有されると粗大な
晶出物が生成するため伸びが低下する。従つて、Ti：0.01〜0.1重量％とする。なお、Mn，Cr，Ｖ，Fe，Siは不純物として含
有されることがある。この場合、 Mn：0.1％以下 Cr：0.1％以下 Zr：0.1％以下Ｖ：0.1％以下 Fe：0.3％以下 Si：0.3％以下とすることが、再結晶粒を微細にし、伸びを一層
向上させる上で好ましい。（製造条件）均質化処理鋳塊の均質化処理は、Al−Mg−Zn合金につい
て常用されている条件で行なえばよい。すなわ
ち、鋳造後、の冷却時に晶出する晶出物あるいは
析出する析出物をマトリツクスに固溶させうる条
件ならば特に限定されない。たとえば、450〜515℃の範囲で行なうが、この
温度範囲が最も伸びが高く、450℃未満では効果
がなく、515℃を越えると局部的な溶融が起こる。
処理時間は0.5〜48時間が最も効果的である。熱間圧延及び冷間圧延均質化処理後、熱間圧延及び冷間圧延により所
定の板厚とする。なお、冷間圧延時には必要に応じて中間焼鈍を
行なつてもよい。溶体化処理熱間圧延及び冷間圧延により所定の板厚とした
後、450〜550℃にて３分以下望ましくは10〜90秒
の加熱を行なう。 450℃未満では伸びが低く、550℃を越えると結
晶粒が粗大化し、伸びの低下及びプレス加工時に
肌荒れが起こる。加熱時間が３分を越えると結晶
粒が粗大化し、伸びの低下をまねく。加熱終了後少なくとも100℃までを１℃／分以
上の速度で冷却するが１℃／分より遅いと伸びが
劣る。望ましくは１〜1000℃／分空気冷却である
が水焼入を行なつてもよい。（1000℃／分冷却速度が大きい。）歪取り矯正歪取り矯正は、たとえば、ストレツチヤーやレ
ベラーを使用して行なえばよい。最終熱処理本発明においては、歪取り矯正後、最終的に、
100〜250℃の温度において0.5〜12時間の加熱を
行なう。 100℃未満では伸びが低く、250℃を越えると伸
びは低下する。処理時間は、0.5時間未満では効果がなく、12
時間を越えると効果が飽和する。以上のように、450〜550℃に加熱し、１℃／秒
以上の速度で冷却することによりMg，Zn，Cuを
固溶させ、さらに、100〜250℃の加熱を行なうこ
とにより、 Mg，Zn，Cu系の析出化合物粒子をマトリツ
クスに均一に分散させることができる。均一に
分散した粒子は、成形加工時、転位のすべりを
均一に、かつ、微細に分散させるため、局部的
な変形が阻止され、材料全体が均一に変形す
る。従つて、大きな全伸び、局部伸び、張り出
し性が得られる。また、歪取り矯正時に生じた内部歪も取れる。すな
わち、最終熱処理である100〜250℃を歪取り矯
正した材料に適用すると、上記の析出粒子の均
一分散効果に加えて、加工歪もとれて、成形性
の向上がさらに大きくなる。［発明の実施例］第１表に示す化学成分の鋳塊を常法に従つて、
鋳造した。この鋳塊につき以下の工程を経て供試材を製造
した。 500℃×８時間の均質化処理 250℃以上での熱間圧延及び10％以上の冷間
圧延による0.8mtの板材の製造（この圧延時に
割れは発生しなかつた）第２表に示す条件の溶体化処理冷却後、レベラーによる歪取り矯正第２表に示す条件の最終熱処理なお、第１表において、比較例１は、熱処理条
件は本発明の範囲内にあるが、化学成分が本発明
の範囲外である（Cu，Tiを含有しない）比較例
である。比較例２は、熱処理条件は本発明の範囲内にあ
るが、化学成分が本発明の範囲外である（Cuが
本発明範囲より多い）比較例である。比較例３は、熱処理条件は本発明の範囲内にあ
るが、化学成分は5182に該当する比較例である。比較例４及び比較例５は、化学成分は本発明の
範囲内であるが、熱処理条件が本発明の範囲外で
ある（溶体化処理温度が本発明範囲より低い）比
較例である。比較例６は、化学成分は本発明の範囲内である
が、熱処理条件が本発明の範囲外である（焼入れ
時の冷却速度が本発明範囲より速い）比較例であ
る。比較例７は、化学成分は本発明の範囲内である
が、熱処理条件が本発明の範囲外である（最終熱
処理温度が本発明範囲より高い）比較例である。比較例８は、化学成分は本発明の範囲内である
が、熱処理条件が本発明の範囲外である（最終な
る処理を行なわず）比較例である。このようにして製造した供試材につき以下の特
性を調査した。成形加工性成形加工性は次の試験を行なうことにより調査
した。引張試験前述したように、成形加工性は、伸びが高いと
良好であるので、引張試験における全伸びδ₀及び
局部伸びδ₁（最大荷重から破断までの伸び）によ
り成形加工性を評価した。引張試験の結果を第３表に示す。第２表に示すように、実施例１〜実施例４はい
ずれも、その全伸びは33％以上と高い値を示し、
また、局部伸びも6.2％以上と高い値を示した。それに対し、比較例４〜比較例８は、最も高い
もので、全伸びで30％、局部伸びで3.5％であつ
た。従つて、本発明の実施例は成形加工性に優れて
いることがわかる。リユーダースマーク発生試験 30mm幅のタンザク試験片を作り、５mm／分の引
張速度で0.5〜２％の引張歪を与え、板表面を肉
眼で観察し、リユーダースマークの発生有無を確
認判定した。なお、リユーダースマークの存在は、成形加工
時の変形が大きいと、リユーダースマークに沿つ
て割れを生じついには破壊することを意味するの
で、リユーダースマーク発生試験により、成形加
工時の割れの発生有無を評価する。試験結果を第３表に示す。本発明の実施例においてはいずれもリユーダー
スマークは発生しなかつた。エリクセン試験エリクセン試験は、張出し性を評価するために
行なつた（エリクセン値大きいほど張出し性は良
好である）。試験方法は、JISZ2247に準拠して行なつた。試験結果を第３表に示す。第３表に示すように、比較例のエリクセン値は
9.2〜9.93（mm）であるのに対し、実施例１〜実施
例５は10.3〜10.5（mm）と非常に優れている。応力腐食割れ性 15mm幅×100mmのタンザク試験片を作り、＋320
のエメリーペーパーで研磨し、試験片の中心を内
側曲げ半径8tで180゜に曲げ、一方を拘束した状態
で、ASTM法に準じ、室温において、3.5％NaCl
水溶液中に浸漬し、試験片を陽極に、鉛板を陰極
に接続し、40mmＡ／（インチ／インチ）の電流を
900分まで通電した。試験結果を第３表に示す。実施例１においてはいずれも応力腐食割れは発
生しなかつた。［発明の効果］本発明は、全伸び、局部伸び、張出し性が高
く、従つて、成形加工性に優れ、また、高い強度
を有し、かつ、応力腐食割れの発生しない成形加
工性に優れたAl−Mg−Zn合金材が得られる。

【表】＊最右欄の熱処理の条件は、第２表に示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg：2.5 〜７重量％ Zn：0.5 〜３重量％ Cu：0.1 〜１重量％ Ti：0.01〜0.1重量％を主成分として含有し、残部Al及び不純物から
なるAl合金鋳塊を製造する工程、該鋳塊を常用条件で均質化処理する工程、均質化処理後、該鋳塊を熱間圧延及び冷間圧延
を行なつて所望の板厚の圧延材とする工程、該圧延材を450〜550℃で３分以下加熱し、加熱
後、少なくとも100℃までを１℃／分以上の速度
で冷却する工程、歪取り矯正を行なう工程、を含み、歪取り矯正後、100〜250℃にて0.5〜12時間の
加熱を行なうことにより析出粒子を均一に分散せ
しめたことを特徴とする張り出し成形加工用Al
−Mg−Zn合金材の製造方法。