JPH0387330A - 自動車ホイール用アルミニウム合金 - Google Patents

自動車ホイール用アルミニウム合金

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JPH0387330A
JPH0387330A JP22391489A JP22391489A JPH0387330A JP H0387330 A JPH0387330 A JP H0387330A JP 22391489 A JP22391489 A JP 22391489A JP 22391489 A JP22391489 A JP 22391489A JP H0387330 A JPH0387330 A JP H0387330A
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JP
Japan
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alloy
aluminum alloy
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automobile wheels
rare earth
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JP22391489A
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Kenzo Okada
岡田 健三
Sotaro Sekida
宗太郎 関田
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Sky Aluminium Co Ltd
Original Assignee
Sky Aluminium Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車ホイール用アルミニウム合金に関し、
特に耐応力腐食割れ性に優れるとともに高強度と優れた
成形性を有する、3ピース型ホイールのリム材に最適な
アルミニウム合金に関するものである。
従来の技術 アルミニウム合金製の自動車ホイール(ディスクホイー
ル)としては、一般に鋳造による1ピース型のもの、板
成形による2ピース型、3ピース型のものに大別される
。これらのうち、2ピース型、3ピース型は軽量性およ
びファツション性の点で優れている。
ところで3ピース型ホイールは、ディスク部と二つのリ
ム部とを個別に成形して接合したものであるが、この3
ピース型ホイールのリム材としては、耐応力腐食性や強
度、成形性の点から一般にIIs 5000番系の合金
が用いられており、そのうちでも5052合金O材が多
用されている。このような3ピース型ホイールのリム材
の成形加工としては、主にスピニング加工による厳しい
加工が施されるのが通常である。
従来からレーシング用等としては深い形状のリムが用い
られているが、最近ではファツション性志向などにより
種々の形状のリムが要求されるようになり、それに伴な
ってリム材のスピニング加工も一層厳しくなっており、
より優れたスピニング加工性を有する素材の開発が強く
望まれている。
一方、自動車ホイールの耐久性をより一層向上させる観
点からは、成形品の剛性、材料強度の向上が望まれてい
る。
発明が解決しようとする課題 従来3ピース型ホイールのリム材として多用されている
5052合金は、スピニング加工性の点ではある程度満
足できるが、強度の点では不充分であった。5052合
金より高強度の材料としては、5454合金や5154
合金などがあるが、これらの合金ではスピニング加工に
際して割れが発生したり、また加工硬化率が高いととも
にマンドレルへの型なしみ性が悪いため、スピニングの
パワー不足を招くこともあり、スピニング加工での歩留
り、効率が悪くならざるを得ない問題があった。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、特
に3ピース型ホイールのリム材に適した自動車ホイール
用アルミニウム合金として、高強度と優れた成形加工性
(特にスピニング加工性)を有する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 スピニング加工性、特にしごきスピニング加工性の良い
材料とは、引張り特性での断面減少率が大きい材料(し
たがって延性が良好な材料)であって、しかもn値が低
い材料であることが知られている。またここでn値はエ
リクセン値と逆相関することが知られている。
そこで本発明者等は、高強度でしかもスピニング加工性
の優れたアルミニウム合金を見出すべく、数多くの成分
組成のアルミニウム合金について、引張り特性で強度お
よび延性をチエツクするとともにn値の評価を30%冷
間加工材のエリクセン値にて行なった結果、最適の成分
組成を見出し、この発明をなすに至った。
具体的には、請求項1の発明の自動車ホイール用アルミ
ニウム合金は、Mg2.5〜45%、Fe0.45〜1
.0%を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物より
なることを特徴とするものである。
また請求項2の発明の自動車ホイール用アルミニウム合
金は、Mg2.5〜4.5%、Fe0.45〜10%を
含有し、さらにCu 0.3096以下、Zn050%
以下のうちの1種または2種を含有し、残部がAlおよ
び不可避的不純物よりなることを特徴とするものである
さらに請求項3の発明の自動車ホイール用アルミニウム
合金は、Mg  2.5〜4.5%、F e 0.45
〜lO%を含有し、さらにM n 0.05〜0.50
%、Cr0.05〜0.30%、Z r 0.05〜0
.30%、V 0.05〜0.30%、N i 0.1
0〜050%、希土類元素0.10〜050%のうちの
1種または2押以りを含有し、残部がAlおよび不可避
的不純物よりなることを特徴とするものである。
そしてまた請求項4の発明の自動車ホイール用アルミニ
ウム合金は、Mg2.5〜4.5%、Fe0.45〜1
.0%を含有し、さらにCu 0.30%以下、Z n
 0.50%以下のうちの1種または2種を含有すると
ともに、M n 0.05〜0.50%、Cr 0.0
5〜0.30%、Zr0.05〜0.30%、Vo、0
5〜0.30%、Ni01O〜0.50%、希土類元素
0.10〜0.50%のうちの1種または2種以上を含
有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなることを
特徴とするものである。
作   用 先ずこの発明の自動車ホイール用アルミニウム合金の成
分限定理由を説明する。
Mg: Mgは自動車ホイール材の高強度化を達成するために必
要な主要元素である。Mgflが2.5%未満では高強
度化の効果が不充分で従来材と変わらない強度しか得ら
れず、一方4596を越えれば応力腐食割れ感受性が高
まるとともに、n値が大きくなってスピニング加工性が
悪くなる。したがってMgは2.5〜4.5%の範囲内
とした。
F e : FeはA/−Fe系の共晶化合物を鋳塊中にラメラ−状
に生成させる。この共晶化合物は圧延により微細化・分
散化されて、軟質材の再結晶粒を微細化させ、また多数
の微細分散化された化合物の分布は強加工での歪の局部
集中を防ぎ、冷間加工材の延性の低下を抑制して、加工
性の向上に寄与する。Feが0.45%未満では上述の
効果が充分に得られず、従来材と同程度の加工性しか得
られない。一方Feが1.0%を越えれば、化合物が粗
大化して逆に延性の低下をもたらす。したがってFe量
は0.45〜1.0%の範囲内とした。なおFe量はこ
の範囲内でも特に0.50〜1.0%の範囲内が好まし
い。
また請求項2、請求項4の発明の自動車ホイール用アル
ミニウム合金では、上述のMg、Feのほか、Cuおよ
び/またはZnが添加される。これらの限定理由は次の
通りである。
Cu : Cuは応力腐食割れ感受性を低める作用を果たす。Cu
が0.30%を越えれば素材の延性、加工性を損なうば
かりでなく、熱間圧延性も損なうがら、Cuを添加する
場合の添加量は0.30%以下とした。
Z n : Znも応力腐食割れ感受性を低めるとともに、加工性を
向上させる作用を果たす。Znが0.5G%を越えれば
溶接部の如き急熱急冷部分における応力腐食割れ感受性
を逆に高めてしまうとともに、冷間加工材の成形性を損
なってしまうから、Znを添加する場合の添加量は0.
50%以下とした。
さらに請求項3、請求項4の発明の自動車ホイール用ア
ルミニウム合金においては、Mn、Cr。
Zr、V、Ni、希土類元素のうちの1種または2種以
上が添加される。これらの元素は軟質材の結晶粒の微細
化に有効であるとともに、所定の範囲内であれば材料の
延性を余り損なわずに強度向上に寄与する。M n 0
.05%未満、Cr 0.0596未満、Zr0.05
%未満、V 0.05%未満、Ni0.10%未満、希
土類元素0.1θ%未満では上述の効果が充分に得られ
ず、Mn0.50%超、Cr 0.30%超、Zr0.
3096超、V 0.30%超、Ni0.50%超、希
土類元素050%超では延性を損なうから、Mnは0.
05〜0.50%、Crは0.05〜0.30%、Zr
は0.05〜0.30%、V ハ0.05〜0.30%
、N i ハ0.10〜0.50%、希土類元素は0.
10〜0.50%の範囲内とした。
以上の各元素の残部は、基本的にはAlおよび不可避的
不純物とすれば良い。
なお一般のアルミニウム合金においては鋳塊の結晶粒微
細化のために微量のTi1もしくはTiおよびBを添加
することがあるが、この発明の自動車ホイール用合金の
場合も微量のTi1もしくはTiおよびBを添加しても
良く、その場合Tiハ0.005〜0.2G%、Bは0
.0005〜0.05%の範囲内が望ましい。またMg
を含有する系のアルミニウム合金では溶湯の酸化が生じ
やすくなるが、このような溶湯酸化の防止のためにBe
をlOppm以下の範囲内で添加しても良い。
なおまた、不可避的不純物としてはSiが含有されるの
が通常であるが、この発明の合金の場合、Stは0.1
0%程度以下であれば特に支障はない。
以上のような成分組成を有する発明の自動車ホイール用
アルミニウム合金は、常法にしたがって製造することが
できる。すなわち、DC鋳造法(半連続鋳造法)等によ
って鋳造し、得られた鋳塊に対して均質化処理を施して
から熱間圧延し、さらに必要に応じて冷間圧延を施して
所要の板厚とした後、0材とするための軟質化処理を施
せば良い。もちろん熱間圧延と冷間圧延との間、あるい
は冷間圧延の中途においては、中間焼鈍ヲ行すっても良
い。なお鋳塊に対する均質化処理(均熱処理)は、46
0〜560℃の範囲内の温度で4〜24時間行なうこと
が望ましい。均質化処理温度が460℃未満、あるいは
均質化処理時間が4時間未満では、合金成分の均一化が
難しく、熱間圧延工程でトラブルを招きやすい。一方均
質化処理温度が560℃を越えれば、バーニング等の現
象が生じて鋳塊品質上好ましくなく、また均質化処理時
間が24時間を越えれば経済性を損なう。
実  施  例 第1表に示す成分組成の合金NaL−Nα21について
、断面寸法50mmX  150mmの金型に鋳造し、
両面面削後、530℃×16時間均熱処理を施し、次い
で500℃で熱間圧延を施して板厚5+nmの熱延板を
得、次いで板厚3,5帥まて冷間圧延した。その後、0
材とするための軟質化処理を350℃× 5時間で施し
、そのO材板について引張り特性を調へた。
またO材板についてさらに30%冷間圧延を施して板厚
245閣とし、エリクセン値を調べた。その結果を第2
表に示す。
第1表 供試材の合金成分(v1%) 第2表:特性 第2表に示すように、この発明の実施例の合金NCL1
〜Nα15は、いずれもO材での引張り試験による強度
が高くて、5454合金と同等の高強度を有し、しかも
O材での引張り試験による延性(伸び)と30?6冷間
加工材でのエリクセン値が5454合金よりも優れてい
て、スピニング加工で良好な成形性を示すことが判る。
発明の効果 実施例からも明らかなように、この発明の自動車ホイー
ル用アルミニウム合金は、高強度を有すると同時に成形
加工性、特にスピニング加工における加工性が優れてお
り、したがって自動車ホイールに使用してその耐久性を
高め得ると同時に加工時の歩留り、効率を高めることが
でき、特に苛酷なスピニング加工が施される3ピース型
ホイールのリム材として最適である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Mg2.5〜4.5%(重量%、以下同じ)、F
    e0.45〜1.0%を含有し、残部がAlおよび不可
    避的不純物よりなることを特徴とする自動車ホィール用
    アルミニウム合金。
  2. (2)Mg2.5〜4.5%、Fe0.45〜1.0%
    を含有し、さらにCu0.30%以下、Zn0.50%
    以下のうちの1種または2種を含有し、残部がAlおよ
    び不可避的不純物よりなることを特徴とする自動車ホィ
    ール用アルミニウム合金。
  3. (3)Mg2.5〜4.5%、Fe0.45〜1.0%
    を含有し、さらにMn0.05〜0.50%、Cr0.
    05〜0.30%、Zr0.05〜0.30%、V0.
    05〜0.30%、Ni0.10〜0.50%、希土類
    元素0.10〜0.50%のうちの1種または2種以上
    を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなるこ
    とを特徴とする自動車ホィール用アルミニウム合金。
  4. (4)Mg2.5〜4.5%、Fe0.45〜1.0%
    を含有し、さらにCu0.30%以下、Zn0.50%
    以下のうちの1種または2種を含有するとともに、Mn
    0.05〜0.50%、Cr0.05〜0.30%、Z
    r0.05〜0.30%、V0.05〜0.30%、N
    i0.10〜0.50%、希土類元素0.10〜0.5
    0%のうちの1種または2種以上を含有し、残部がAl
    および不可避的不純物よりなることを特徴とする自動車
    ホィール用アルミニウム合金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110438375A (zh) * 2019-08-20 2019-11-12 南昌大学 一种用于过共晶铝硅铜合金的变质剂及其制备方法
CN115710660A (zh) * 2022-10-18 2023-02-24 山东创新金属科技有限公司 一种高性能电子型材用泡沫铝合金材料及其制备方法

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