JPH0413832A - 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 - Google Patents

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

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JPH0413832A
JPH0413832A JP11600490A JP11600490A JPH0413832A JP H0413832 A JPH0413832 A JP H0413832A JP 11600490 A JP11600490 A JP 11600490A JP 11600490 A JP11600490 A JP 11600490A JP H0413832 A JPH0413832 A JP H0413832A
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富晴 沖田
Ken Matsuoka
松岡 建
Kazumi Kato
和美 加藤
Fujio Murata
村田 富士夫
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(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A7N01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3 しかも、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1本発
明の完成をみた。
即ち3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%、Cu1.5〜4.0重量%、
Ag0.03〜1.0重量%、稀土類元素又ミツシュメ
タル0.03〜5.0重景%重景e0.01〜1.0重
量%、 T io、005〜0.2重量%を含有し。
かつ、 M n 0.01〜1.5重量%、  Cr 
0.01〜0.6重景%、  Z r  0.01〜0
.25重重景、  B0.0O01〜0.08重量%、
 Mo 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、Aj2−Zn−Mg−Cu系合金に
Ag及び稀土類元素又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強度と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、Mg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1.5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1.5〜4.0重量%である。
Agは、耐応力腐食割れ性及び強度を向上させる元素で
あり、含有量が0103重景%未満ではその効果が少な
く、1.0重量%を越えて含有させると溶接性が劣化す
る。よってAgの最も好ましい含有量は0.03〜1.
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1
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0.03〜5.0重量%であ
る。尚、稀土類元素としては、La。
Ce、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Ce45〜5
0重量%、La20〜40重景%、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、ミツシュメタルとして
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.
01重量%未満ではその効果が少なく、  1.0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0.0(15重重景未満ではその効果が
少なく、0.2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
、Tiの最も好ましい含有量は0.005〜0.2重量
%である。
Mn、Cr、Zr、B、Moは、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Mn0.01重量%未満、
  Cr 0.01重量%未満、Zr0.01重量%未
満、 B0.0OO1重量%未満、Mo0.03重景%
未満では結晶粒微細化の効果が少なくなり、また、Mn
3.0重量%、Cr0.6重量%、Zr0.25重量%
、  80.08重重景、 Mo 0.5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、3j、Njは、不純物として、
Si0.2重量%未満、Ni0.03重重景未満に制限
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、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)に鋳迭した。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−−−−−−−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。
〇−A 7075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%   : JIS−Z 2201(7) 
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2次
の基準で判定する。
〇−引張強さ55kgf/mm2以上 Δ−引張強さ50kgf/mm2 以上55kgf/mm”未満 ×−引張強さ50 kgf/mm”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−3,5zNaCI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 O−・割れ発生せず (4)溶接割れ試験 (a)試験片  :第1図に示す、フィッシュポーン形
試験片 (b)溶接条件 :溶接方法−一一一一−・TIG溶加
材    使用せず 電極      トリウム入り タングステン棒、 3.2mmφ 溶接電流−・−・−180A アーク電圧−19V 溶接速度−−−−−30cm/min アルゴンガス流量−1017w1n (c)割れ評価 :割れ長さ測定し9次の基準で判定す
る。
o −・・割れ長さ30II1m未満 Δ・−・割れ長さ30mm以上 50IIl111未満 ×−割れ長さ50IIII11以上 第2表 表の結果より1本発明例によるものはいずれも。
押出加工性9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Ag及び稀
土類元素又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
ものであり。
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図はフィンシュボーン形割れ試験片を示す平面図で
ある。 1− フィッシュボーン形割れ試験片 1a 溶接ビード ■b ・−溶接割れ C 割れ長さ d 溶接方向

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Zn5〜8重量%、Mg1.2〜4.0重量%、Cu1
    .5〜4.0重量%、Ag0.03〜1.0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%を含有し、かつ、Mn0.01〜1.5重量%、
    Cr0.01〜0.6重量%、Zr0.01〜0.25
    重量%、B0.0001〜0.08重量%、Mo0.0
    3〜0.5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。
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