JPH0225547A - 強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法 - Google Patents
強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法
に係り、更に詳しくは、強度に優れた熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及び製品の製造方法に関する。 （従来の技術及び解決しようとする課Ｍ）従来、熱処理
型アルミニウム合金は、「アルミニウム材料の基礎と工
業技術」（社）軽金属協会発行（昭和６０年５月１日）
にまとめられているように、溶体化処理（条件：第１表
）→矯正（応力除去）（条件：第２表）→時効熱処理（
条件：第３表）により。 半製品及び製品としての強度を中心とする材料特性が付
与されてきた。この強度は、主としてＧ ｕｎｉｅｒ
−Ｐ ｒｅｓｔｏｎゾーン（Ｇ −Ｐゾーン）や中間相
等の析出物の大きさと密度によって第−量的に決まるも
のであり、材料の合金組成と製造プロセスが与えられば
所与のものとなっていた。
に係り、更に詳しくは、強度に優れた熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及び製品の製造方法に関する。 （従来の技術及び解決しようとする課Ｍ）従来、熱処理
型アルミニウム合金は、「アルミニウム材料の基礎と工
業技術」（社）軽金属協会発行（昭和６０年５月１日）
にまとめられているように、溶体化処理（条件：第１表
）→矯正（応力除去）（条件：第２表）→時効熱処理（
条件：第３表）により。 半製品及び製品としての強度を中心とする材料特性が付
与されてきた。この強度は、主としてＧ ｕｎｉｅｒ
−Ｐ ｒｅｓｔｏｎゾーン（Ｇ −Ｐゾーン）や中間相
等の析出物の大きさと密度によって第−量的に決まるも
のであり、材料の合金組成と製造プロセスが与えられば
所与のものとなっていた。
【以下余白１
しかし、場合によっては、強度が不足し、更に高強度の
熱処理型アルミニウム合金の開発が望まれている。 本発明は、かへる要請に応えるべくなされたものであっ
て、従来材と同等以上の強度を有する熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及、び製品を製造できる新規な方法を提
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１本発明者等は、従来の熱処理
プロセスとは基本的に異なる新規なプロセスの開発に努
めた。 その結果、本発明者等の１人が、先にＡ ｅｔａＭｅｔ
ａ１１ｕｒｇｉｃａ誌、Ｖｏｌ。２６（１９７８年）、
ｐ。 ４９９〜５０８に発表した考え方、つまり、ＡＱ−４％
合金単結晶で見い出したＧ−Ｐゾーン及び中間相θ′相
の応力時効（ｓｔｒｅｓｓ ａｇｉｎｇ）の考え方を実
用工業材料へ応用する技術を開発したものである。 すなわち、第１表及び第２表で示される従来の標準熱処
理プロセス中に、上記考え方に基づく新たに特殊な時効
処理を付与することにより、従来円建とされていたＧ−
Ｐゾーンや中間相の析出形態を変更し、強度に優れる熱
処理型アルミニウム合金半製品及び製品が得られること
を見い出し、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る強度に優れた熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及び製品の製造方法は、熱処理型アルミ
ニウム合金半製品に所定の溶体化処理と、必要に応じて
矯正を施した後、材料の弾性限度の３０〜９５％の応力
を負荷する応力付加時効と応力を付加しないで時効する
自由時効とを組合せた時効処理を行うことを特徴とする
ものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明が対象とする熱処理型アルミニウム合金の組成は
特に制限されないが、代表的熱処理型アルミニウム合金
としては、第４表に示すように、ＡＭ−Ｃｕ系（Ｚ Ｘ
Ｘ Ｘ系）合金、ＡＱ Ｍｇ Ｓｉ系（ｅ Ｘ
Ｘ Ｘ系）合金、Ａ Ｑ −Ｚｎ −（Ｃｕ）系（７Ｘ
××系）合金、並びに最近、低密度・高剛性合金として
注目されているＡｎ−Ｌｉ系合金が挙げられる。 【以下余白１ また、本発明が対象とするアルミニウム合金材は、半製
品であるが、鋳造後の鋳塊（スラブ、ビレット）を例え
ば、圧延、鍛造、押出等の熱間加工或いは冷間加工して
製造される中間材も含まれる。このような中間材は１通
常、鋳造して作製された鋳塊に４００〜６００℃の温度
で均質化熱処理を施し、次いで３００〜５５０℃の温度
で熱間圧延、熱間鍛造、押出等の熱間加工を行い、冷間
加工された中間材である。 本発明においては、これらの中間材を含む半製品に対し
、従来と同様、まず、第１表で示されるような温度で溶
体化処理を実施する。溶体化処理の時間は溶体化処理の
媒体（例えば、塩浴又は大気、アルゴンガス雰囲気）に
より適当に選択する。 次いで、水中或いはクエンチヤント（ポリマークエンチ
ヤント）の中へ焼入れる。そして、必要に応じて所定の
矯正（応力除去）を施す。矯正は第２表に示されるよう
な条件でよい。 次いで、本発明では、最も特徴とする新たな時効処理を
施す。 すなわち、まず、材料の弾性限度（応力）の３０〜９５
％の応力を付加して時効処理する。材料の弾性限度は上
記の半製品を引張試験或いは圧縮試験により時効温度で
の予備試験より求める。また、外力（応力）の付加には
圧延材や押出材は温度を設定したストレッチャーの利用
が適しており、鍛造材では温間プレス等が適している。 また、半製品或いは最終製品の形状が小さいものでは熱
間静水圧プレス（ＨＩＰ）を用いてもよい。 この場合、応力付加時効の付加応力が３０％未満では、
目的とする微細な析出物の核生成が得られない。すなわ
ち、古典的な核生成理論によれば固溶体中の自由エネル
ギー変化ΔＧは次式で与えられる、 Δａ＝−Ｖ・ΔＧｖ＋Ｓ・ｃｒ−σ７Ｂε・ｖ −（１
）ここで。 ■＝析出物の体積 Ｓ：析出物の表面積 ΔＧＶ：単位体単位体積積山由エネルギーσ：単位面積
当りの表面エネルギー σＡ：応力 Ｅ：ミスフィツトひずみ したがって、最低のσ、が必要となることになり、本発
明では弾性限度の３０％以上とするのである。上記式（
１）より、応力が付加されるとエネルギーが減少するこ
とが容易に判る。また、臨界の析出物サイズは式（１）
より（σ−σ、・ε）／Ｖで与えられることより、応力
時効により微細となり、核生成速度が増加する。 但し、付加応力が弾性限度を超えると塑性変形が起こり
、式（１）のエネルギー状態は達成されず、第２表に示
されるような通常の矯正効果しかなく、応力時効中の更
なる核生成は期待できない、なお。 応力の付加時間は長い方がよいが、本発明者等は核生成
の時間、すなわち、時効の初期のみに付加し、後は自由
時効でよいことも確認した。 また、析出物の密度が増すことにより、トータルの時効
処理時間も短縮することが可能となる。 更に、中間材或いは半製品において、Ｚｒ含有ＡＱ合金
等では加工プロセス中に再結晶等で強度が低下する問題
が発生しがちであるが、上記の応力時効を付加すること
により、強度減少の回復の効果も期待できる。 このような応力付加時効に続けて、応力を付加しないで
時効する自由時効を施す。自由時効の条件は第３表に示
されるような条件でよい。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失産■よ ＡＡ２０２４合金（ＡＱ−４，５Ｃｕ−０，６Ｍｎ）の
板厚３ｍｍの圧延材に対し、第１表に示される条件に準
拠してソルトバス中で４９５℃Ｘ３０ｍ１ｎの溶体化処
理を実施し、その後、第５表のプロセスで試験を行った
。なお、焼入れ時の弾性限界は２５ 、７ｋｇｆ／ｌｌ
ｌｍ２であった。 得られた材料について析出物の分布状態を調べると共に
機械的性質を調べた。その結果を第５表に併記する。 同表より、本発明例島１〜＆６はいずれも比較例のもの
と同等以上の強度が得られていることがわかる。 【以下余白】 去】１１４ ＡＡ２０９０合金（Ａｎ−２，２Ｌｉ−２，７Ｃｕ−Ｏ
，１２Ｚｒ）の板厚３Ｉの未結晶材（Ａ材）及び再結晶
材（Ｂ材）を圧延にて作製した０次いで、５１０ ’Ｃ
Ｘ ３０ｍ１ｎの溶体化処理をソルトバス中で実施し、
水中へ焼入れした。その後、第６表のプロセスで試験を
行った。なお、焼入れ時の弾性限界は２３．８ｋｇ／ｍ
ｍ”であった。 得られた材料について実施例１と同様に析出物の分布状
態及び機械的性質を調べた結果を第６表に併記する。 第６表より５本発明例Ｎ１１１２〜Ｎａ１７はいずれも
比較例のものと同等以上の強度が得られていることがわ
かる。特に特徴的なことは、従来、Ｂ材（再結晶材）は
再結晶化で強度低下が大きかった（比較例徹１９）のに
対し、本発明例Ｎ１１１４〜＆１７で明らかなように、
従来の未結晶材のＡ材（比較例＆１８）並に強度を向上
できる点である。 ［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、溶体化処理後、
或いは必要に応じて施す矯正後に、応力付加時効と自由
時効を組合せた新たな時効処理を行うので、従来材と同
等以上の強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品
及び製品を製造することができる。特に未結晶材に適用
するとその効果が顕著である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚
熱処理型アルミニウム合金の開発が望まれている。 本発明は、かへる要請に応えるべくなされたものであっ
て、従来材と同等以上の強度を有する熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及、び製品を製造できる新規な方法を提
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１本発明者等は、従来の熱処理
プロセスとは基本的に異なる新規なプロセスの開発に努
めた。 その結果、本発明者等の１人が、先にＡ ｅｔａＭｅｔ
ａ１１ｕｒｇｉｃａ誌、Ｖｏｌ。２６（１９７８年）、
ｐ。 ４９９〜５０８に発表した考え方、つまり、ＡＱ−４％
合金単結晶で見い出したＧ−Ｐゾーン及び中間相θ′相
の応力時効（ｓｔｒｅｓｓ ａｇｉｎｇ）の考え方を実
用工業材料へ応用する技術を開発したものである。 すなわち、第１表及び第２表で示される従来の標準熱処
理プロセス中に、上記考え方に基づく新たに特殊な時効
処理を付与することにより、従来円建とされていたＧ−
Ｐゾーンや中間相の析出形態を変更し、強度に優れる熱
処理型アルミニウム合金半製品及び製品が得られること
を見い出し、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る強度に優れた熱処理型アルミニ
ウム合金半製品及び製品の製造方法は、熱処理型アルミ
ニウム合金半製品に所定の溶体化処理と、必要に応じて
矯正を施した後、材料の弾性限度の３０〜９５％の応力
を負荷する応力付加時効と応力を付加しないで時効する
自由時効とを組合せた時効処理を行うことを特徴とする
ものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明が対象とする熱処理型アルミニウム合金の組成は
特に制限されないが、代表的熱処理型アルミニウム合金
としては、第４表に示すように、ＡＭ−Ｃｕ系（Ｚ Ｘ
Ｘ Ｘ系）合金、ＡＱ Ｍｇ Ｓｉ系（ｅ Ｘ
Ｘ Ｘ系）合金、Ａ Ｑ −Ｚｎ −（Ｃｕ）系（７Ｘ
××系）合金、並びに最近、低密度・高剛性合金として
注目されているＡｎ−Ｌｉ系合金が挙げられる。 【以下余白１ また、本発明が対象とするアルミニウム合金材は、半製
品であるが、鋳造後の鋳塊（スラブ、ビレット）を例え
ば、圧延、鍛造、押出等の熱間加工或いは冷間加工して
製造される中間材も含まれる。このような中間材は１通
常、鋳造して作製された鋳塊に４００〜６００℃の温度
で均質化熱処理を施し、次いで３００〜５５０℃の温度
で熱間圧延、熱間鍛造、押出等の熱間加工を行い、冷間
加工された中間材である。 本発明においては、これらの中間材を含む半製品に対し
、従来と同様、まず、第１表で示されるような温度で溶
体化処理を実施する。溶体化処理の時間は溶体化処理の
媒体（例えば、塩浴又は大気、アルゴンガス雰囲気）に
より適当に選択する。 次いで、水中或いはクエンチヤント（ポリマークエンチ
ヤント）の中へ焼入れる。そして、必要に応じて所定の
矯正（応力除去）を施す。矯正は第２表に示されるよう
な条件でよい。 次いで、本発明では、最も特徴とする新たな時効処理を
施す。 すなわち、まず、材料の弾性限度（応力）の３０〜９５
％の応力を付加して時効処理する。材料の弾性限度は上
記の半製品を引張試験或いは圧縮試験により時効温度で
の予備試験より求める。また、外力（応力）の付加には
圧延材や押出材は温度を設定したストレッチャーの利用
が適しており、鍛造材では温間プレス等が適している。 また、半製品或いは最終製品の形状が小さいものでは熱
間静水圧プレス（ＨＩＰ）を用いてもよい。 この場合、応力付加時効の付加応力が３０％未満では、
目的とする微細な析出物の核生成が得られない。すなわ
ち、古典的な核生成理論によれば固溶体中の自由エネル
ギー変化ΔＧは次式で与えられる、 Δａ＝−Ｖ・ΔＧｖ＋Ｓ・ｃｒ−σ７Ｂε・ｖ −（１
）ここで。 ■＝析出物の体積 Ｓ：析出物の表面積 ΔＧＶ：単位体単位体積積山由エネルギーσ：単位面積
当りの表面エネルギー σＡ：応力 Ｅ：ミスフィツトひずみ したがって、最低のσ、が必要となることになり、本発
明では弾性限度の３０％以上とするのである。上記式（
１）より、応力が付加されるとエネルギーが減少するこ
とが容易に判る。また、臨界の析出物サイズは式（１）
より（σ−σ、・ε）／Ｖで与えられることより、応力
時効により微細となり、核生成速度が増加する。 但し、付加応力が弾性限度を超えると塑性変形が起こり
、式（１）のエネルギー状態は達成されず、第２表に示
されるような通常の矯正効果しかなく、応力時効中の更
なる核生成は期待できない、なお。 応力の付加時間は長い方がよいが、本発明者等は核生成
の時間、すなわち、時効の初期のみに付加し、後は自由
時効でよいことも確認した。 また、析出物の密度が増すことにより、トータルの時効
処理時間も短縮することが可能となる。 更に、中間材或いは半製品において、Ｚｒ含有ＡＱ合金
等では加工プロセス中に再結晶等で強度が低下する問題
が発生しがちであるが、上記の応力時効を付加すること
により、強度減少の回復の効果も期待できる。 このような応力付加時効に続けて、応力を付加しないで
時効する自由時効を施す。自由時効の条件は第３表に示
されるような条件でよい。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失産■よ ＡＡ２０２４合金（ＡＱ−４，５Ｃｕ−０，６Ｍｎ）の
板厚３ｍｍの圧延材に対し、第１表に示される条件に準
拠してソルトバス中で４９５℃Ｘ３０ｍ１ｎの溶体化処
理を実施し、その後、第５表のプロセスで試験を行った
。なお、焼入れ時の弾性限界は２５ 、７ｋｇｆ／ｌｌ
ｌｍ２であった。 得られた材料について析出物の分布状態を調べると共に
機械的性質を調べた。その結果を第５表に併記する。 同表より、本発明例島１〜＆６はいずれも比較例のもの
と同等以上の強度が得られていることがわかる。 【以下余白】 去】１１４ ＡＡ２０９０合金（Ａｎ−２，２Ｌｉ−２，７Ｃｕ−Ｏ
，１２Ｚｒ）の板厚３Ｉの未結晶材（Ａ材）及び再結晶
材（Ｂ材）を圧延にて作製した０次いで、５１０ ’Ｃ
Ｘ ３０ｍ１ｎの溶体化処理をソルトバス中で実施し、
水中へ焼入れした。その後、第６表のプロセスで試験を
行った。なお、焼入れ時の弾性限界は２３．８ｋｇ／ｍ
ｍ”であった。 得られた材料について実施例１と同様に析出物の分布状
態及び機械的性質を調べた結果を第６表に併記する。 第６表より５本発明例Ｎ１１１２〜Ｎａ１７はいずれも
比較例のものと同等以上の強度が得られていることがわ
かる。特に特徴的なことは、従来、Ｂ材（再結晶材）は
再結晶化で強度低下が大きかった（比較例徹１９）のに
対し、本発明例Ｎ１１１４〜＆１７で明らかなように、
従来の未結晶材のＡ材（比較例＆１８）並に強度を向上
できる点である。 ［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、溶体化処理後、
或いは必要に応じて施す矯正後に、応力付加時効と自由
時効を組合せた新たな時効処理を行うので、従来材と同
等以上の強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品
及び製品を製造することができる。特に未結晶材に適用
するとその効果が顕著である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚
Claims (2)
- （１）熱処理型アルミニウム合金半製品に所定の溶体化
処理を施した後、材料の弾性限度の３０〜９５％の応力
を負荷する応力付加時効と応力を付加しないで時効する
自由時効とを組合せた時効処理を行うことを特徴とする
強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品
の製造方法。 - （２）前記溶体化処理後に矯正を施す請求項１に記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174370A JP2678292B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174370A JP2678292B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225547A true JPH0225547A (ja) | 1990-01-29 |
| JP2678292B2 JP2678292B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=15977428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63174370A Expired - Fee Related JP2678292B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 強度に優れた熱処理型アルミニウム合金半製品及び製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678292B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103255362A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-08-21 | 燕山大学 | 一种对6xxx系铝合金的热处理方法 |
| CN106148863A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 首都航天机械公司 | 铸造铝合金薄壁环形结构件应力消除与尺寸稳定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237354A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-18 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれたＣｏ基合金板材の製造法 |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63174370A patent/JP2678292B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237354A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-18 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれたＣｏ基合金板材の製造法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103255362A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-08-21 | 燕山大学 | 一种对6xxx系铝合金的热处理方法 |
| CN106148863A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 首都航天机械公司 | 铸造铝合金薄壁环形结构件应力消除与尺寸稳定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2678292B2 (ja) | 1997-11-17 |
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