JPH0413830A

JPH0413830A - 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH0413830A
Application number: JP11600290A
Authority: JP
Inventors: Tomiharu Okita; 富晴沖田; Ken Matsuoka; 松岡　建; Kazumi Kato; 和美加藤; Fujio Murata; 村田　富士夫
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2915488B2

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、圧延材、押出材、鍛造材として溶接構造材に
用いられる高力アルミニウム合金に関し。

さらに詳しくは、耐応力腐食割れ性に優れた溶接用Ａｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ系高力アルミニウム合金に関する。

（従来の技術とその課題）近年、建築、車両、船舶、航空機等においては。

益々薄肉軽量化が進み、溶接可能な高力アルミニウム合
金の要求が高まって来ている。従来、これらの用途に対
するアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合
金やＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金が考えられてきた。こ
の種の高力アルミニウム合金は、Ｚｎ、Ｍｇ量を増加す
るに従って高強度になるが、それに伴って応力腐食れ感
受性や溶接割れ感受性が高くなる傾向があり、又、圧延
。

押出、鍛造等の熱間加工性も劣化してくる。

圧延、押出、鍛造等の成形が可能で、構造材に用いられ
る高力アルミニウム合金として代表的なものにＡ７０７
５合金がある。該合金の強度はアルミニウム合金の中で
も最高に属するが、Ｃｕを含むため溶接性が著しく劣り
、接合はボルト締め。

リベット等の機械的接合によらなければならない。

また、該合金は応力腐食割れ感受性が高いため。

従来は本来最高強度が得られる熱処理であるＴ６処理で
は、応力腐食割れが起こる危険があるためそれよりさら
に高い温度又は長い時間の焼き戻しを行い組織を安定化
させたＴ７処理で使用することが多い。

７０００系アルミニウム合金の中で、圧延、押出、鍛造
等の成形が可能で、しかも溶接性、耐応力腐食割れ性に
優れたアルミニウム合金としてはＡ７ＮＯ１が良く知ら
れている。また、押出性の良好なＡ７００３も溶接性、
耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金である。し
かしながらこれらの合金では強度が比較的低いため、更
に強度を要する用途に゛は適さなかった。上記のごと〈
従来の技術では強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全て
の面で満足が得られ、しかも押出、圧延、鍛造等の成形
性にも優れたアルミニウム合金を得ることは甚だ困難で
あった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、従来の技術では解決できなかった強度、耐応
力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満足が得られ、しか
も２押出、圧延、鍛造等の成形性にも優れた材料を提供
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）本発明者らは、前述の様な事情に着目し、上記したごと
き１強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満足
が得られ、しかも、押出、圧延鍛造等の成形性にも優れ
たアルミニウム合金の開発を期して１合金成分の種類、
含有率を変えて。

種々検討した。その結果、下記のごとく合金成分の種類
、含有率を特定してやれば上記の目的を達成できること
を見出し２本発明の完成をみた。

即ち１本発明に係る耐応力腐食割れに優れる溶接用高力
アルミニウム合金の構成とは、Ｚｎ５〜８重量％、　Ｍ
ｇ１．２〜４．０重量％、Ｃｕ１．６〜４．０重量％、
稀土頻元素又はミツシュメタル０．０３〜５．０重量％
、　Ｆ　ｅ　０．０１〜１．０重量％、　Ｔ　ｉ０．０
０５〜０．２重量％、　Ｂ０．０ＯＯ１〜０．０８重量
％を含有し。

かつ　Ｍ　ｎ　０．０１〜１．５重量％、　　Ｃｒ　０
．０１〜０．６重量％、　　Ｚ　ｒ　０．０１〜０．２
５重量％、　Ｍ　ｏ　０．０３〜０．５重量％のうちの
少なくとも１種または２種以上を含み、残りアルミニウ
ム及び不可避不純物からなるところが要旨である。

すなわち本発明は、Ａｊ！−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金に
稀土類元素またはミツシュメタルを添加することにより
耐応力腐食割れ性及び耐溶接割れ性を向上させたもので
ある。

（作用）本発明に係る上記アルミニウム合金の成分の種類と含有
率の限定理由について説明すると次のとおりである。

Ｚｎは、硬化要素として合金の強度の増大のために不可
欠の元素であり、含有量が５重量％未満ではその効果が
少なく、８重量％を越えると耐応力腐食割れ性、溶接性
、加工性が劣化する。Ｚｎの最も好ましい含有量は５〜
８重量％である。

Ｍｇは、これもＺｎと同様に強度向上に不可欠な元素で
あり、含有量が１．２重量％未満では充分な強度が得ら
れず、４．０重量％を越えて含有されると耐応力腐食割
れ性、溶接性、加工性が劣化する。よって９Ｍｇの最も
好ましい含有量は１．２〜４．０重量％である。

Ｃｕは、これもＺｎと同様に強度向上に不可欠な元素で
あり、含有量が１．６重量％未満では充分な強度が得ら
れず、４．０重量％を越えて含有されると耐応力腐食割
れ性、溶接性、加工性が劣化する。よって、Ｃｕの最も
好ましい含有量は１．６〜４．０重量％である。

稀土類元素又はミツシュメタルは、耐応力腐食割れ性及
び耐溶接割れ性を向上させるものであり。

含有量が０．０３重量％未満では、その効果が少なく、
５．０重量％を越えると合金中に粗大晶出物が生成し２
強度を劣化させる。よって稀土類元素又はミツシュメタ
ルの最も好ましい含有量は０．０３〜５重量％である。

尚、稀土類元素としては、ＬａＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ
等、又、ミツシュメタルとしてはＣｅ、Ｌａを主成分と
する合金で１通常Ｃｅ４５〜５０重量％、Ｌａ２０〜４
０重量％、残部その他の稀土類元素（Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐｒ
等）からなり。

稀土類元素、ミツシュメタル何れも同等の効果を示すも
、稀土類元素単体は高価であり、ミッシュメタルとして
添加する方が経済的に有利である。

Ｆｅは、溶接性を向上させる元素であり、含有量が０．
０１ｆＥ量％未満ではその効果が少なく、　　１．（１
重量％を越えて含有させると靭性、加工性が劣化する。

よって、Ｆｅの最も好ましい含有量は０．０１〜１．０
重量％である。

ＴｉおよびＢは２組織を微細化し、溶接性を向上させる
元素であるが、含有量がＴ　ｉ　０．００５重量％未満
、　８０．０００１重量％未満ではその効果が少なく、
Ｔｉ０．２重量％、　Ｂｏ、０８重量％を越えて含有さ
せると巨大化合物が発生し靭性、加工性が劣化する危険
性がある。よって、Ｔｊの最も好ましい°含有量は０．
００５〜０．２重量％であり、Ｂの最も好ましい含有量
は０．０００１〜０．０８重量％ある。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｏは５それぞれ組織安定化のため
に含有させる元素であり、１種または２種以上添加する
ものであるが、含有量がＭ　ｎ　０．０１重量％未満、
Ｃｒ０．０１重量％未満、Ｚｒ０．０１重量％未満、　
Ｍｏ　０．０３重量％未満では結晶粒微細化の効果が少
なくなり、また、Ｍｎ３．０重量％、Ｃｒ０５６重量％
、、Ｚｒ０．２５重量％、Ｍｏ０．５重量％を越えて含
有されると巨大化合物が発生し、靭性。

加工性を劣化させる危険がある。

尚本発明合金において、Ｓｉ、Ｎｉは、不純物として、
Ｓｉ０．２重量％未満、Ｎｉ０．０３重量％未満に制限
することが必要である。それぞれ制限値を越えて含有さ
れると溶接性を低下させる。

（実施例）以下に本発明の一実施例について説明する。

第１表に示す本発明合金、比較材５及び従来合金の組成
の合金を半連続水冷鋳造装置を用いて押出用鋳塊（９イ
ンチ径）に鋳造した。この９インチ径の棒状鋳塊を４７
０°Ｃで１２時間均質化処理した後、４３０℃に加熱し
て押出機によって、それぞれ厚さ５ｍｍ、幅１００ｍｍ
の平角材に押出した。押出加工するに際して、前記平角
材が表面欠陥や割れ発生が無く押出し得る最高押出速度
をもって、各合金の押出性の良否を評価した。その結果
を第２表に示す。各々の材料は押出後、４６０°Ｃで１
時間の溶体化処理後焼入し、１２０°Ｃで２４時間の焼
戻し処理を行った。

このようにして製造した材料について、引張試験、応力
腐食割れ試験、及び溶接割れ試験を行った結果を第２表
に併記した。なお、試験方法を下記に示す。

〔試験方法〕

（１）加工性（押出性）（ａ）押出条件　：鋳塊サイズー−−−−−−−９イン
チ径（２１９ｍｍφ）押出温度　　　　４３０　’Ｃ（ｂ）押出サイズ：　５ｍｍＸ　１００ｍｍ（ｃ）評価
方法　：押出速度がＡ７０７５と同等か否かにより判定
した。

０−Ａ　７０．７５の限界押出速度以上Ｘ−Ａ　７０７５の限界押出速度未満（２）引張試験（ａ）試験片　　：　ＪＩＳ　Ｚ　２２０１の５号試験
片（ｂ）試験方法　：アムスラー万能試験機。

ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に基づき試験する。

（Ｃ）測定値　　：引張強さ、耐力、伸びを測定し１次
の基準で判定する。

〇−引張強さ５５　ｋｇｆ／＋ｎｍ” 以上 △−引張強さ５０　ｋｇｆ／ｌｌ１ｍ２以上５５　ｋｇ
ｆ／ｍｍ２未満 ×−引張強さ５０　ｋｇｆ／ｍｍ２未満（３）応力腐食割れ試験（ａ）試験片　　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１の１号試験片
（ｂ）試験方法　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１に基づく。

応力負荷−・−１号試験片用ジグを用いて耐力の７５％を負荷試験液、浸漬−３，５ｘＮａＣＩ液。

交互浸漬（周期１０分浸漬。

５０分乾燥）３０日間（ｃ）評価　　　：応力腐食割れ発生の有無観察×・−
割れ発生〇−割れ発生せず（４）溶接割れ試験（ａ）試験片　　：第１図に示す、フィッシュボーン形
試験片（ｂ）溶接条件　：溶接方法−・−・−ＴＩＧ溶加材　
　　　使用せず電極　　　　　トリウム入りタングステン棒、３．２開φ 溶接電流−一−−−−・−１８ＯＡアーク電圧−１９Ｖ溶接速度−−−−−−一−３０ｃｍ／ｍｉｎアルゴンガ
ス流量−１０ｊ２　／ｌｌ１ｉｎ（ｃ）割れ評価　：割
れ長さ測定し２次の基準で判定する。

〇−割れ長さ３０＋ｎｍ未満八−割れ長さ３０ｍｌ１１以上５０ｍｍ未満 ×−割れ長さ５０ｍｍ以上第２表表の結果より２本発明例によるものはいずれも。

押出加工性２強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全てに
おいて優れていたのに対し、比較合金、特に稀土類元素
またはミツシュメタルが本発明範囲外のもの及び従来合
金はいずれかの特性で劣っていた。

（発明の効果）本発明においては、上述したところから既に理解しうる
ように、溶接構造用アルミニウム合金として、従来合金
を凌ぐ高強度を有し、かつ耐応力腐食割れ性に優れてお
り、しかも押出加工、圧延加工、鍛造加工等の熱間加工
性を保有した溶接構造用アルミニウム合金を提供しうる
ちのであり。

従来合金による場合に比べ、更に溶接構造材としての薄
肉軽量化の要請に好適に対応しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィッシュボーン形割れ試験片を示す平面図で
ある。 ■　−フィッシュポーン形割れ試験片１ａ溶接ビードｂ溶接割れＣ割れ長さｄ溶接方向

Claims

【特許請求の範囲】

Ｚｎ５〜８重量％、Ｍｇ１．２〜４．０重量％、Ｃｕ１
．６〜４．０重量％、稀土類元素又はミッシュメタル０
．０３〜５．０重量％、Ｆｅ０．０１〜１．０重量％、
Ｔｉ０．００５〜０．２重量％、Ｂ０．０００１〜０．
０８重量％、を含有し、かつ、Ｍｎ０．０１〜１．５重
量％、Ｃｒ０．０１〜０．６重量％、Ｚｒ０．０１〜０
．２５重量％、Ｍｏ０．０３〜０．５重量％のうちの少
なくとも１種または２種以上を含み、残りアルミニウム
及び不可避不純物からなることを特徴とする耐応力腐食
割れ性に優れた溶接用高力アルミニウム合金。