JPH0372694B2

JPH0372694B2 -

Info

Publication number: JPH0372694B2
Application number: JP12117387A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yabe
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1991-11-19
Also published as: JPS63290241A

Description

【発明の詳細な説明】

「発明の目的」（産業上の利用分野）本発明は高強度を有すると共に熱間加工性に優
れたアルミニウム快削合金。（従来の技術）プラスチツクあるいはゴム等の軟質材成形用金
型材料などとして従来においては亜鉛合金、鋳
鉄、鋼などが使用されて来た。しかし最近におい
ては軽量性および機械加工性などにおいて優れた
特性を有しているAl−Zn−Cu−Mg系のJIS7000
系の如き高力アルミニウム合金による押出材がそ
の特長を活かして採用されつつある。（発明が解決しようとする問題点）上記Al−Zn−Cu−Mg系合金は熱処理を施す
ことによつて極めて高い強度を有せしめ得るもの
の、前記機械加工のための切削加工に当つて工具
摩耗性、切屑処理性などにおいて難点を有してい
て機械加工の作業能率が低く、しかも熱間加工性
においても例えば押出速度が２ｍ／min以下のよ
うに頗る遅いことから工業的利用上問題点が多
い。「発明の構成」（問題点を解決するための手段）本発明者等は上記のような問題点を改善すべく
種々の研究、推考を重ねた結果、前記Al−Zn−
Cu−Mg系の特定合金にMn、Zr、Crの２種以上
およびPb、Sn、Biの２種以上を夫々特定量範囲
内で含有させることにより、上記した工具摩耗性
や切屑処理性などの機械加工性と共に熱間加工性
をもそれなりに向上することに成功したが、その
押出加工速度としては５ｍ／minを超えることが
できず、なお好ましいものとなし得ない。そこで
更に検討を重ね、Ｖを特定範囲で含有させると共
にMn、Cr、Znを１種以上含有させることにより
この熱間加工性をも充分に改善することに成功し
た。即ち本発明によるものは、 (a) Zn：5.0〜8.0wt％、Mg：1.5〜3.0wt％、
Cu：1.4〜3.0wt％、Ｖ：0.05〜0.3wt％を含有
すると共に、 (b) Cr：0.05〜0.3wt％、Mn：0.05〜0.5wt％、
Zr：0.03〜0.3wt％の何れか１種以上を含有し、しかも (c) Pb：0.2〜1.0wt％、Sn：0.2〜1.0wt％、Bi：
0.2〜1.0wt％の何れか２種以上を含有し、残部がAlおよび
不純物より成ることを特徴とする熱間加工性に
優れた高強度アルミニウム快削合金である。（作用）本発明による合金は析出硬化型合金であつて、
(a)におけるZn、Mg、Cuは斯うした機能をもたら
す。又このものに上記(b)群および(c)群の元素を添
加すると共に(a)群としての必須元素に加えられた
Ｖにより機械加工性と共に熱間加工性を著しく改
善する。 (a)群における析出硬化元素としては、wt％
（以下単位に％という）で、 Zn：5.0〜8.0％、Mg：1.5〜3.0％、Cu：1.4〜
3.0％であり、これらの各元素が各下限値に満たないと
きは十分な強度が得られず、一方それらの上限値
を超えると熱間加工性をも劣化する。夫々が必須
元素である(a)群のもう１つの元素は、Ｖ：0.05〜
3.0％であつてこのＶは(b)群の各元素と複合添加
されることによつて熱間加工過程で再結晶粒を著
しく微細化し、熱間加工時において加工材表面を
緻密化させ、熱間加工性を有効に向上すると共に
強度、靭性をも向上するものであつて、その含有
量が下限値以下ではこのような作用が有効に得ら
れず、又その上限値を超えて含有させると合金中
に粗大な化合物を晶出して機械加工性および靭性
を低下し、熱間加工性をも却つて劣化することと
なる。 (b)群の、Cr、Mn、Zrは、前記(a)群としてＶが
必須元素であることから１種以上が添加されるこ
とによつてＶとの複合添加の効果をもたらし熱間
加工時に繊維組織を強く発達させ、合金の強度と
靭性を向上せしめる。Zrは強度、靭性向上と共
に熱間加工過程で再結晶粒を微細化させ、熱間加
工性を一層向上させる。このような作用は、 Cr：0.05〜0.3％、Mn：0.05〜0.5％、Zr：0.03
〜0.3％であり、その下限以下では添加による効果が充分
でなく、また上限値を超えると巨大化合物が晶出
して機械加工性および強度、靫性を劣化し、又熱
間加工性を低下する。 (c)群のPb、Sn、Biを２種以上添加することに
より切削加工時の切屑分断性を向上すると共に、
切削工具の摩耗量を減少し、工具寿命を向上す
る。このような作用は、 Pb：0.2〜1.0％、Sn：0.2〜1.0％、Bi：0.2〜
1.0％の２種以上添加で確保され、それが１種では前記
添加量を増加しても不充分である。又夫々が0.2
％未満では仮りに３種を含有させても適切に得ら
れず、一方それぞれが1.0％を超えると鋳造性を
劣化し、工業的な高速鋳込みで割れが生ずること
となる。（実施例）第１表に示すような各種組成をもつた合金を、
常法によつて溶製してから半連続鋳造法により
200mmφのビレツトを製造した。

【表】

【表】得られた各ビレツトは480×６時間の均質化処
理を施した後、400℃で35mmφの丸棒に夫々押出
加工して押出性を測定すると共に該丸棒を供試材
としてT6処理してから引張強度、切削性および
工具寿命性を夫々測定した結果を要約して示す
と、次の第２表の如くである。

【表】なお前記第２表における各試験方法およびその
評価方法は以下の通りである。 (1) 試験方法 (イ) 引張強度供試材を480℃×１時間の溶体化処理をし
て水焼入れし、120℃×24時間の人工時効処
理を行なつたT6材の引張強度を測定した。 (ロ) 押出加工性供試ビレツトを400℃に加熱し押出加工し
た時、熱間割れを起こさないような限界押出
速度を調べた。 (ハ) 切削法高速度鋼バイト（SKH4相当）を用いて、
切削速度250ｍ／min、切込み深さ1.0mm、送
り速度0.05mm／revの条件下で乾式切削を行
ない、その際の切屑の分断性を調べた。 (ニ) 工具寿命性上記の切削条件で約30分の切削加工を行な
つた時のバイトの逃げ面の摩耗巾を測定し
た。 (2) 評価基準第３表に上記試験の評価基準を示す。

【表】即ち前記した第２表の結果によるときは本発
明合金は従来のJIS7050合金と同程度の強度を
有しており、しかも熱間加工性、切削性および
工具の摩耗性に関する寿命性は何れも最高の評
価を得ているもので、従来のJIS7050合金およ
び7075合金の問題点を何れも有効に解消してい
る。比較合金10のものは前記した本発明者等の
別件発明に相当するものであつて、押出加工性
以外においては本発明と同レベルである。比較
合金１１，１２，１３は何れもＶを含有しない
と共にPb、Bi、Snの(c)グループ元素を１種し
か含有しない場合であつて、押出加工性のみな
らず切屑分断に関する切屑性および工具寿命性
の何れにおいても本発明のような特性を得るこ
とができない。結局において本発明によるもの
は押出加工性、切削性および工具寿命性の何れ
に関しても従来合金より２ランク向上している
ことが確認され、頗る有効な高強度アルミニウ
ム快削合金であつた。「発明の効果」以上説明したような本発明によるときは高力ア
ルミニウム合金としての高い強度を有し、又軽量
性その他の特性を維持しながら押出加工性のよう
な熱間加工性、切削性および工具寿命性の如き機
械加工のために要請される諸特性の何れにおいて
も大幅な改善を図り、その加工時における作業能
率を向上し、加工機器の耐用性を高め得るもので
あつて、プラスチツクやゴムなどの軟質成形用金
型などの各種部材に適用して優れた有利性を発揮
し得るものであるから工業的にその効果の大きい
発明である。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) Zn：5.0〜8.0wt％、Mg：1.5〜3.0wt％、
Cu：1.4〜3.0wt％、Ｖ：0.05〜0.3wt％を含有すると共に、 (b) Cr：0.05〜0.3wt％、Mn：0.05〜0.5wt％、
Zr：0.03〜0.3wt％の何れか１種以上を含有し、しかも (c) Pb：0.2〜1.0wt％、Sn：0.2〜1.0wt％、Bi：
0.2〜1.0wt％の何れか２種以上を含有し、残部がAlおよび
不純物より成ることを特徴とする熱間加工性に
優れた高強度アルミニウム快削合金。