JPH02190456A - アルミニウム合金材の温間加工方法 - Google Patents

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） 本発明はアルミニウム合金材の成形加工方法に係り、更
に詳しくは、金属間化合物を含有するアルミニウム合金
材の温間加工方法に関する。 （従来の技術） ＪＩＳ３００３．３００４（ＡＱ−Ｍｎ系）、２０２４
（ＡＱ−Ｃｕ系）、６０６１　（Ａ　Ｑ　−Ｍｇ　−Ｓ
ｉ系）、７０７５（Ａ　Ｑ　−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系）等
の金属間化合物を有するアルミニウム合金は通、常、鋳
造、均質化熱処理、熱間加工、冷間加工という工程によ
り所要形状の素材に加工される。 これらの金属間化合物を有するアルミニウム合金材に対
し、引張、張出し等の冷間加工を加えると、変形を坦う
転位は、これらの金属間化合物を剪断することができず
、金属間化合物の周りに優先的に堆積する。この堆積量
が成るレベルになるとそれ以上の加工が困難となるとい
う特性がある。 そこで、従来は、例えば、「アルミニウムの基礎と工業
技術」（（社）軽金属協会発行、１９８５年）の第１２
５頁に記載されているように、第１表に示す標準的な焼
鈍と冷間加工とを組み合せて、加工が行われている。焼
鈍条件の一例として、３００３合金の場合に１ｔ４００
℃×２時間、７０７５合金の場合には４０５℃×２時間
＋炉冷、等々の条件で焼鈍が施されている。

【以下余白】

しかし乍ら、上記の従来の焼鈍と組み合せた冷間加工方
法においては、■焼鈍温度が高い、■焼鈍時間が長い、
という問題があった。 そこで、本発明者らはかよる問題を解決するために鋭意
研究を行った結果、特開昭６３−８６８５０号及び特顕
昭６２−２８０４８号に示したように、ある大きさの金
属間化合物をアルミニウム材料中に生成させ、その結果
、従来よりも低温で。 かつ、短時間で焼鈍することを可能ならしめるアルミニ
ウム合金材の冷間成形加工法を開発した。 （発明が解決しようとする課題） しかし、上記した金属間化合物を有するアルミニウム合
金材において、低温焼鈍と冷間加工とを組合せた成形加
工方法においても。 ■加工途中での低温焼鈍が必要なこと、■冷間・加工で
の変形応力が高いこと、■大きい変形をさせようとする
と数回の焼鈍と冷間加工とが必要となる、 等の点での改善要求があり、金属間化合物の特徴を活用
した新しい成形加工方法の開発が望まれていた。 本発明は、前記要請に応えるべくなされたものであって
、変形応力を低く＜シても中断することなく高い加工量
で加工できるアルミニウム合金材の成形加工方法を提供
することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、先の提案を踏ま
え、更に低い変形応力で成形加工できる方策を見い出す
べく鋭意研究を重ねた。その結果。 所定サイズの金属間化合物を有するアルミニウム合金材
であれば所定の温度域で温間加工ができることを見い出
し、本発明をなしたものである。 すなわち１本発明に係るアルミニウム合金材の温間加工
方法は、金属間化合物を有するアルミニウム合金材の成
形加工方法において、直径が５×１０２〜２　Ｘ　１０
’人の金属間化合物を有するアルミニウム合金材を１０
０〜３００℃の温度で温間加工することを特徴とするも
のである。 また、上記温間加工に供するアルミニウム合金材の製造
方法は、アルミニウム合金材を３５０〜５５０℃の温度
で０．５〜５０時間加熱保持した後、２５℃／ｈｒ以上
の速度で室温まで冷却することにより、直径が５　Ｘ　
１０”〜Ｉ　Ｘ　１０’人の金属間化合物を生成させる
ことを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明におけるアルミニウム合金材としては、その材質
等は特に制限されるものではなく、要するに、金属間化
合物を有するものであればよく、ＡＱ−Ｍｎ系合金、Ａ
Ｑ−Ｃｕ系合金、ＡＱ−Ｍｇ−３ｉ系合金、ＡＱ−Ｚｎ
−Ｍｇ系合金等が挙げられる。それらの組成例（重量％
）を以下に示す。 ＡＱ−Ｍｎ系合金としては、Ｍｎ：０．２〜２．０％を
必須成分として含有し、更にＭｇ：　３　、０％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．０５〜０．５％、Ｚｎ
：０．５％以下及びＴｉ：０．１５％以下のうちの１種
又は２種以上を含有し、残部がＡＱ及び不純物からなる
アルミニウム合金を挙げることができる。 ＡＱ−Ｃｕ系アルミニウム合金としては、Ｃｕ：２〜７
％を必須成分として含有し、更にＭｇ：５％以下、Ｓｉ
：２％°以下、Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｃｒ：０．
０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ：０．
０５〜０．５％及びＴｉ：０．１５％以下のうちの１種
又は２種以上を含有し、残部がＡＱ及び不純物からなる
アルミニウム合金を挙げることができる。 ＡＱ−Ｍｇ−８ｉ系アルミニウム合金としては。 Ｍｇ：０．５〜２．０％及びＳｉ：０．３〜５．０％を
必須成分として含有し、更にＣｕ：１％以下、Ｍｎ：０
゜０５〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：
０゜０５〜０．５％、Ｖ：０．０５〜０．５％及びＴｉ
：０゜１５％以下のうちの１種又は２種以上を含有し、
残部がＡＱ及び不純物からなるアルミニウム合金を挙げ
ることができる。 ＡＱ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金としては、Ｚｎ：
３〜８％及びＭｇ：　０　、５〜３％を必須成分として
含有し、更にＣｕ：３％以下、Ｍｎ：０．０５〜２．０
％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ：０．０５〜０．５
％及びＴｉ：０．１５％のうちの１種又は２種以上を含
有し、残部がＡＱ及び不純物からなるアルミニウム合金
を挙げることができる。 また、本発明に云うアルミニウム合金材は、上記組成の
ものであるほか、その製造工程を問うものではない。す
なわち、鋳造後の鋳塊を、例えば。 鍛造、圧延、押出等の熱間加工或いは冷間加工して製造
される中間材をすべて含むものである。通常、鋳造して
製造された鋳塊を４００〜５５０℃の温度で均質化熱処
理を行い１次いで３００〜５５０℃の温度で熱間圧延、
熱間鍛造、押出等の熱間加工し、及び冷間加工された中
間材である。 このようなアルミニウム合金材を温間加工に供するには
、直径が５　Ｘ　１０”〜２　Ｘ　１０’人の金属間化
合物を有するアルミニウム合金材である必要がある。 ここで云う金属間化合物としては１例えば、Ｃｕ　Ａ　
Ｑ　２、ＣｕＭｇＡＱ２、Ｍｇ、Ｓｉ、ＭｇＺｎ２゜Ｚ
ｒＡＱｉ、ＣｒａＭｇａＡ　Ｑｌａ、Ｍ　ｎ　Ａ　Ｑ　
＠等の金属間化合物である。 か）る金属間化合物の直径が５Ｘ１．Ｏ”へ未満では、
材料の強度が高くなりすぎ、成形性を低下させ、一方、
２×１０４Åより大きくなると成形加工中に割れ等が発
生する恐れがあり、好ましくない。 なお、ここで、直径とは、金属間化合物が球形でない場
合は、長軸の長さと短軸の長さとの平均値とする。 このようなサイズの金属間化合物を有するアルミニウム
合金材を得るには１例えば、次の方法によればよい。勿
論、か）る方法のみに限定されないことは云うまでもな
い。 すなわち、上記アルミニウム合金材を３５０〜５５０℃
の温度で０．５〜５０時間加熱保持した後、２５℃／ｈ
ｒ以上の速度で室温まで冷却する熱処理方法である。 ここで、加熱温度を３５０〜５５０℃の範囲としたのは
、３５０℃未満では金属間化合物のサイズが５　Ｘ　１
０”λ未満となり、一方、５５０℃を超えると金属間化
合物の生成量が少なくなるからである。 また、加熱時間を０．５〜５０時間としたのは、０．５
時間未満では金属間化合物の生成量が少なすぎ、一方、
５０時間を超えると金属間化合物の生成量が飽和してし
まい、経済上無駄だからである。 また、加熱保持後、２５℃／ｈｒ以上の速度で室温まで
冷却することとしたのは、徐冷中の５００Å以下の金属
間化合物を、より抑制するのと、冷却時間の短縮の目的
からである。冷却時間を短縮化する観点からすると１０
０℃／ｈｒ以上の冷却速度がより好ましい。 なお、上記熱処理は、以下に述べるように２段で行って
もよい、すなわち、まず、４５０〜５５０℃の温度で０
．５〜１０ｈｒの第１回目の加熱保持を行い、続いて第
２回目の加熱保持の温度まで冷却した後、３５０〜４５
０℃の温度で０．５〜５０ｈｒの第２回目の加熱保持を
行い、２５℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却する。 次に、本発明においては、上述した金属間化合物を有す
るアルミニウム合金材を１００〜３００℃の温度域で温
間加工を行う。 この場合、１００℃より低温では、焼鈍による金属間化
合物の回りの転位の消滅速度が小さいため、変形応力が
高くなり、十分な変形量（例えば、伸び４０％）が出現
せず、また、３００℃を超える場合は温度として高すぎ
、高温用の設備コストが高くなり、好ましくない。 なお、温間加工は上記の温度域で実施すればよいが、最
適の温間加工温度は以下の手順で決定することができる
。該手順は３００４合金の場合であるが、他の系の合金
の場合も同様である。 まず、アルミニウム合金材の軟化度を求める。 ここで、軟化度は第１図に示す要領で定義されるもので
ある。すなわち、予歪を５％与えた応力−歪曲線と、所
定の焼鈍を行った応力−歪曲線とから求めたΔσ／σ　
を軟化度とする。 次いで、軟化度が０．５以上となる加熱温度を最適の温
間加工温度とする０例えば、第２図に示す軟化度と加熱
温度の関係を参照するならば、３００４合金の場合、短
時間加熱（１〜５分）で軟化度０．５以上となる２３０
〜３００’Ｃがこの合金材の最適温間加工温度条件とな
る。 第３図は、金属間化合物サイズが７４０人の３００４合
金について、各種温度で温間加工（引張変形によるシュ
ミレーシミン）した場合の一例を示したものであり、加
熱温度を１００〜３００℃、更には２５０℃以上とした
ときに変形応力が低いことがわかる。 なお、温間加工態様としては圧延、押出し等々の種々の
加工法が可能であることは云うまでもない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第２表に示す化学成分を有するアルミニウム合金につい
て、工業的に造塊し、得られた鋳塊を固剤後、５８０℃
Ｘ１２時間（３００４合金）又は４６５℃×２４時間（
２０２４合金、６０６１合金。 ７０７５合金）の均質化熱処理を施し、３３０〜５００
℃の温度で熱間圧延し１次いで冷間圧延により厚さ１ｍ
ａの板材とした。 得られた板材からＪＩＳＳ号試験片を作製し、これに第
３表に示す条件の熱処理を施し、種々の大きさの金属間
化合物を生成させた。 次いで、８０〜２５０℃の温度で、歪速度２Ｘ１０−３
／　ｓｅｅの温間加工を施した。その時の最大応力並び
に伸びを第２表に併記する。 第２表より明らかなように、本発明例Ｎα１〜Ｎα５は
いずれも６〜８ｋｇ／ｉｓ”の低応力で、かつ５５〜７
２％の高い伸びが得られ、所期の特性が得られた。 一方１本発明範囲外の金属間化合物サイズを有する比較
例（Ｎａ６、＆８、Ｎａ１２．Ｎａ１３）や、温間加工
温度が本発明範囲外である比較例（丸７．８１１９〜１
１）の場合は、変形応力が１０　ｋｇ　／　ｍｒａ”以
上と高く、伸びも高々３５％程度であった。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、焼鈍と冷間加工
の組合せによらずに、比較的低応力で、途中の中断なく
連続して高い加工量まで、アルミニウム合金材を成形加
工できるので、その実用上の効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は軟化度を説明するための応力−歪曲線を示す図
、 第２図は軟化度と加熱温度及び時間との関係を示す図、 第３図は所定のサイズの金属間化合物を有するアルミニ
ウム合金（３００４）についての各種温間加工温度にお
ける応力−歪曲線を示す図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 ｆＩＡ混−痕 （０Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属間化合物を有するアルミニウム合金材の成形
   加工方法において、直径が５×１０＾２〜２×１０＾４
   Åの金属間化合物を有するアルミニウム合金材を１００
   〜３００℃の温度で温間加工することを特徴とするアル
   ミニウム合金材の温間加工方法。
2. （２）アルミニウム合金材を３５０〜５５０℃の温度で
   ０．５〜５０時間加熱保持した後、２５℃／ｈｒ以上の
   速度で室温まで冷却することにより、直径が５×１０＾
   ２〜１×１００＾４Åの金属間化合物を生成させること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。