JPH0375329A - アルミニウム合金およびその鋳造方法 - 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、高強度及び高靭性が要求される、例えば自動
車用懸架装置部品に使用されるＡｌ−３１−Ｍｇ系のア
ルミニウム合金およびその鋳造方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の強度部材に使用されるアルミニウム合金鋳物
は、強度、安全性が重要であり、そのため鋳物内部の俳
全性は勿論、高強度、高耐力、衝撃値及び伸びの大きい
高靭性なものが要求される。

従来より、このように良好な機械的性質を示すのはＡｌ
−３ｉ〜Ｍｇ系合金で、特に不純物を抑えることにより
性質を改善し、例えばＡＡ規格のＡ３５６合金（ＪＩＳ
　　ＡＣＪＣＨ相当）、Ｃ３５５合金（ＪＸＳ　　ＡＣ
ＪＤ相当）等として実用に供している。

近年はｎ動車等の軽量化指向が進み、各部材においても
良い特性が要求されており、王妃従来合金では対処でき
ず、更に特性の改善が必要となってきている。

一般的に、ＡｌＡｌ−３ｔ−系合金中に含まれるＦｅば
Ａｌ素地には固溶せず、Ａｌ−ＦｅあるいはＡｌ−５ｉ
−Ｆｅ等の金属間化合物を形成する。そして、これらは
通常Ａｌ−３ｉ共品中に針状に分散して析出する。針状
の長手方向の大きさは、鋳造後急冷し７た組織ではｌ０
〜５０μｍ、通常の金型鋳物では２２０−２００１Ｊ、
砂型鋳物では５０〜５００　ｐ　ｍにもなる。この針状
の析出が、材料の靭性に悪影響を与えている。Ｆｅの含
有基をできるだけ低く押えて、Ｆｅを含む金属間化合物
は、できるだけ少ない数に、そして小さいものに１−１
かつ形状的には針状に析出させず、塊状にすることが望
ましいいしかし、工業的に製造されるアル毒ニウム材料
は、少なくとも０゜１％程度のＦｅを含んでおり、この
量でも針状化合物として析出する。そして、盪が多くな
るにつれて、析出する数も増える。Ｍｎを加えると、別
の金属間化合物となり、針状から板状に変わる。Ｍｎが
入ることにより、僅かながら靭性は改善されるが、硬く
なることによるマイナス面も出て、結果的には効果は認
められない。

そこで、本願発明者らは、針状のＦｅを含む金属間化合
物を塊状に変えるのに、Ｂｅの添加が良いことを見出し
、本願発明占類似した合金において、Ｂｅの量を重量比
で０１０５〜０．４％規定して、特願昭６１３１０６１
７号として出願した。

一方、針状のＦｅを含む金属間化合物を塊状に変える合
金として、特公昭６２−５６２２０号が告示されている
。これは重量比で、６．５〜７゜５％５ｉＳＯ，２〜０
．４％Ｍｇ、０．００５〜０．０２％Ｓｒ、０．３５以
下Ｆｅ、０．２０％以下Ｔｉ、０．３０％以下Ｍｎ、０
４２０％以下ＣＵ、０．１０％以下Ｚｎ、０．０５％以
下Ｎｉ、０．０５％Ｐ　Ｉ）、０．０５％以’Ｆ′ｓｎ
、０．０５％以下Ｃｒと残部Ａｌ（７）Ａｌ−３ｉ−Ｍ
ｇ系合金を溶体化処理後、時効処理するものである。こ
れによれば、添加したＳｒが共晶中のＳｉを微細化して
塊状化するとともに、Ｆｅの針状晶の晶出を抑制した金
属組織と１７で、切り欠き効果による基質の強度低下を
防ぐことができる。

［発明が解決ｊ７ようとする課題］ しかしながら、前記の合金は、Ｂｅの添加量が多く、あ
るいは化学成分の種類も多く、いずれも合金製造のため
の原価が１胃、する。

本発明は、多くの化学成分を用いず、従来の合金をベー
スにしてｍ織に改良を加え、低価格にして高強度および
高靭性のＡｌ−３１−Ｍｇ系合金を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明においては、重量％で Ｓｉ　：４．０へ−８，０、 Ｍｇ　　：０゜２〜０．８、 Ｓｒ　　：０．００１”０．０２０、 Ｂｅ　　：０．００３”−０，３０ 残部Ａｔおよび不可避的な不純物からなる、ことを特徴
とする。

第２の発明は第１の発明の鋳造方法であって、金型を用
い、鋳造時のｍ力が２００−・−２０００ｋｇｆ／ｃｍ
２−射出速度がｌ　０〜１００　ｍ　ｍ　／　ｓである
ことを特徴とする。

本発明において、鋳造り法は、高圧鋳造法、重力鋳造法
あるいは低圧鋳造法による。

本発明による合金の組織は、アルミ−鉄の金属間化合物
が塊状を示し、該金属間化合物の長径と短径の比が５以
下であることを特徴とする。

そして、本発明による合金によれば、自動車用懸架部品
を用途とすることができる。

第１の発明において、アルミニウム合金の各含有成分の
限定理由を述べる。

Ｓｉは、アルミニウム合金鋳物の鋳造性を改善する元素
であるが、その量が４．０％以下ではその改善効果少な
く、鋳物にひけ巣が発生しやすくなるため、好ましくな
い、また、８．０％以上になると、鋳造性はますます良
くなるが、鋳物の伸びを急激に低下させるので、所期の
靭性が得られなくなる。従って、４．０〜８．０％とす
る。

Ｍｇは、熱処理により、強度を向上させる元素である。

その添加量が多くなるにつれて、抗張力と耐力を顕著に
増加させるが、反対に靭性を大きく低下させる。０６２
％以下では所期の抗張力、耐力が得られず、また０、８
％以上になると抗張力、耐力は上昇するが、所期の靭性
が得られなくなるので、０．２〜０．８％とする。望ま
しくは０．３〜０．６％である。

Ｓｒは、Ａｌ−３ｉ共晶の共晶Ｓｉの微細化に有効な元
素である。Ｓｉの微細化により、強度、靭性ともに改善
される。Ｓｒの添加は、０．００１％以下の添加では所
期の強度、靭性が得られず、０．０２０％以上では、引
けに及ぼす影響が大きく、またピンホール等の欠陥が出
やすくなるので、０．００１〜０．０２０％（１０〜２
００ｐｐｍ）とする。

Ｂｅは、針状のＦｅを含む金属間化合物を粒状に変える
のに効果があり、本発明の眼目である。

Ｂｅの含有量が低くても、針状を粒状に変える効果があ
り２、Ｂｅの量は０．００３〜０．３０％（３０〜３０
００ｐｐｍ）の範囲で有効である。

Ｆｅは、芸人材料で０．１％程度であっても、溶解中に
多少の混入は避けられないので、０．２％以下とする。

望ましくは０１１％以下である。

次に、Ｆｅとの金属間化合物を小さくするには、溶湯を
鋳型に鋳込み、凝固させる時間をできるだけ短くするこ
と、即ち鋳物を急冷凝固させるのが良い、しかし、いｂ
ゆる一般の高圧ダイカスト法では熱処理による材質改善
はできないので、金型を用いて、熱処理ができる低速高
圧鋳造法、重力鋳造法あるいは低圧鋳造法とする。そし
て、高圧鋳造法においては、鋳造時の圧力は２００〜２
０００ｋｇｆ／ｃｍ”、射出速度は１０〜１００ｍｍ　
／　ｓが良い、鋳造時の圧力を２００〜２０００ｋｇｆ
／ｃｍ２とするのは、２００　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ
２以下では材質の改善効果が少なく、２０００ｋｇｆ／
ｃｍ”を越えても、その機械的性質の向上に限界がある
ためである。また、射出速度をｌ０〜１００ｍｍ／ｓと
するのは、１０ｍｍ／ｓ以下では湯廻り不良を生じやす
く、１００ｍｍ／ｓを越えると一般のダイカスト鋳造の
ように、空気を巻き込むためである。

本発明で使用する合金の溶製にあたっては、充分に脱ガ
ス、脱酸処理を施すことが必要である。

また、鋳物は金型に鋳造し、急冷することにより、所期
の靭性を得ることができる。

次に、できた鋳物の熱処理（Ｔ６処理）条件について述
べる。

鋳物は先ず５１０〜５４０℃の温度で４〜１２時間溶体
化処理を施し、その後水中に焼入れる。

５１０°Ｃ以下の温度では溶体化処理の効果が小さく、
また５４０℃以上になると、鋳物の局部溶解や変形が起
こりやすくなるため、好ましくない。

処理時間も４時間以下では溶体化が不十分であり、また
１２時間以上の長時間では、その効果の増大はあまり期
待されない。

ついでこの鋳物は、１３０〜１８０℃の温度で３〜７時
間焼き戻し処理が施される０本発明では特に鋳物の靭性
を重視するため、低温側か短時間側で焼き戻し処理を行
う。焼き戻し温度が１３０°Ｃ以下では、伸びは満足す
るが、所期の抗張力と耐力が経済的な時間では得られな
い。また１８０°Ｃ以上になると、抗張力と耐力は満足
な値となるが、伸びを低下させるため、好ましくない。

焼き戻し時間が、３時間以下では短すぎて充分な抗張力
と耐力が得られず、また７時間以上になると、抗張力と
耐力は増加するが、満足な伸びが得られなくなる。

本発明アルミニウム合金を鋳造後適切な条件で上記のＴ
６処理を行ったものは、抗張力３０ｋｇ／　ｍ　ｒｔｒ
以上、伸び１０％以上の機械的性質が付与でき、高強度
、高靭性の強度部材にできる。そして、自動車やオート
バイ等の懸架装置部品が、鋳造により、経済的に安価に
製造することが可能となる。またこのような部品に限ら
ず、単に機械的強度が要求されるだけでなく、伸びと釣
り合いのとれた機械的強度すなわち靭性が要求される鋳
物にも種々適用可能である。

％Ｍｇ）および従来合金の比較合金である。

第　　１ 表 〔実施例〕 以下に本発明の実施例について述べる。

第１表は、本発明合金と従来合金の化学成分を示したも
のである。

Ｎ１１ｌ−Ｎａ５は本発明合金の代表例であり、狙６〜
Ｎ［Ｌｉ２はＡ３５６合金（Ａｌ−７％５ｉ−０，３上
記化学組威に溶製した材料を、重力鋳造法でＪＩＳ船型
（鋳鉄製金型）に、あるいは高圧低速鋳造法で丸棒試験
型に鋳込み、溶体化、焼入、焼き戻しの熱処理を行った
。第２表はその鋳造条件を示す。

アル逅−鉄の金属間化合物が析出しており、その形状は
塊状を示し、塊状金属間化合物１の長径上短径の比は５
以下となっている。

第２図は、従来のＡ３５６合金の金属組織顕微鏡写真で
あり、合金の組織はアルミ−鉄の針状金属間化合物２が
析出している。

前記溶製材の鋳込み、溶体化、焼入、焼き戻しの熱処理
後、試験片に加工して、引張強さ（ｋｇ／ｍｍ”）、伸
び（％）、硬さ（Ｈ１３）　＋７）試験を実施した。第
３表は、第１表に示した各合金についての測定結果であ
る。

上記第３表の結果から判るように、本発明のアルミニウ
ム合金ば、従来の比較合金に化成て、引張強さ、伸びと
もに高い水準にあり、良好な機械的性質を示している。

従って、本発明アルミニウム合金および鋳物を自動車用
懸架装置部品として使用することが可能である。

第１図は、本発明アルミニウム合金の金属ｍｓａ顕微鏡
写真を示す３図において、合金の組織は、図面の浄書 第１図 ｘｓｏ。

＼ｊ゛ ×８００ 〔発明の効果〕 本発明のアルミニウム合金は、従来の合金をベースにし
て、少ないＢｅの添加でもって、圧力を付与しての金型
鋳造により、Ｆｅを含む金属間化合物が塊状となって、
機械的性質が向上する。

従って、本発明のアルミニウム合金を鋳造することによ
り、自動車用懸架装置部品を製造することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明アルくニウム合金の金属組織顕微鏡写
真を示す図、第２図は従来のＡ３５６合金の金属組織顕
微鏡写真を示す図である。 １：塊状金属間化合物、２：針状金属間化合札手 続 補 正 書（方式） １、事件の表示 平成 年 特 許 願 第 ７７７９５ ７テ ３、補正をする者 事件との関係　　　特　許　出願大 佐 所　　　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号４、補正
命令の日付 平成 １年１０月３１日（発送日）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｓｉ：４．０〜８．０、 Ｍｇ：０．２〜０．８、 Ｓｒ：０．００１〜０．０２０、 Ｂｅ：０．００３〜０．３０、 残部Ａｌおよび不可避的な不純物からなることを特徴と
   するアルミニウム合金。
2. （２）請求項１記載のアルミニウム合金を鋳造するに際
   し、金型を用い、鋳造時の圧力が２００〜２０００ｋｇ
   ｆ／ｃｍ＾２、射出速度が１０〜１００ｍｍ／ｓである
   ことを特徴とする鋳造方法。
3. （３）請求項１記載のアルミニウム合金の鋳造方法が、
   重力鋳造法あるいは低圧鋳造法であることを特徴とする
   鋳造方法。
4. （４）請求項２または３記載の鋳造方法で得られたアル
   ミニウム合金のアルミ−鉄の金属間化合物が、塊状を示
   し、該金属間化合物の長径と短径の比が５以下であるこ
   とを特徴とするアルミニウム合金。
5. （５）請求項２または３記載の鋳造方法で得られたアル
   ミニウム合金が、自動車用懸架装置部品であることを特
   徴とするアルミニウム合金。