JPH04341546A - 高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法 - Google Patents
高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法Info
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- JPH04341546A JPH04341546A JP11447791A JP11447791A JPH04341546A JP H04341546 A JPH04341546 A JP H04341546A JP 11447791 A JP11447791 A JP 11447791A JP 11447791 A JP11447791 A JP 11447791A JP H04341546 A JPH04341546 A JP H04341546A
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Landscapes
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- Forging (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造材、産業用機器、輸
送または一般用高強度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金押出形材
の製造方法に関する。
送または一般用高強度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金押出形材
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金押出形材は押出
性及び溶接性が良好であり、押出後に熱処理を施すこと
により中ないし高強度が得られるので建材用および輸送
用等の押出形材用合金として広く使用されている。最近
、自動車バンパー・レインフォースメント、鉄道車輌等
の軽量化を目的としてアルミニウム合金押出形材が用い
られるようになってきており、これらの部材としては、
強度、破壊靭性、押出性等の観点からＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系合金、例えばＪＩＳ７００３合金などが使用されてい
る。
性及び溶接性が良好であり、押出後に熱処理を施すこと
により中ないし高強度が得られるので建材用および輸送
用等の押出形材用合金として広く使用されている。最近
、自動車バンパー・レインフォースメント、鉄道車輌等
の軽量化を目的としてアルミニウム合金押出形材が用い
られるようになってきており、これらの部材としては、
強度、破壊靭性、押出性等の観点からＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系合金、例えばＪＩＳ７００３合金などが使用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｇ系合金は耐食性が悪く、耐応力腐食割れ性に問
題がある。
ｎ−Ｍｇ系合金は耐食性が悪く、耐応力腐食割れ性に問
題がある。
【０００４】本発明は、上記問題点を解消するためにＡ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金にＣｕ、あるいは更にＣｒ、Ｍｎ
、Ｖ、Ｚｒを含有せしめた特定範囲の合金組成とし、押
出前のビレット加熱方法に工夫を加えＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系合金押出形材と同等の押出性を有し、かつ押出後の表
面状態、プレス焼入れ性、耐食性、対応力腐食割れ性と
もに良好な高強度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金押出形材の製
造方法を見出したものである。
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金にＣｕ、あるいは更にＣｒ、Ｍｎ
、Ｖ、Ｚｒを含有せしめた特定範囲の合金組成とし、押
出前のビレット加熱方法に工夫を加えＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系合金押出形材と同等の押出性を有し、かつ押出後の表
面状態、プレス焼入れ性、耐食性、対応力腐食割れ性と
もに良好な高強度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金押出形材の製
造方法を見出したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｍｇ：０．４
〜１．５％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｃｕ：０．０５
〜０．９０％を含み、あるいはさらにＭｎ：０．０５〜
０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｖ：０．０
５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．３０％のいずれ
か１種以上を含み、残りＡｌ及び不純物からなるアルミ
ニウム合金鋳塊を５２０〜５６０℃で６〜１０時間均質
化処理した後、５４０〜５６０℃まで加熱後、押出最適
温度である４６０〜５２０℃まで降温し、４６０〜５２
０℃にて押出加工後プレス焼入れすることを特徴とする
高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法である。
〜１．５％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｃｕ：０．０５
〜０．９０％を含み、あるいはさらにＭｎ：０．０５〜
０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｖ：０．０
５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．３０％のいずれ
か１種以上を含み、残りＡｌ及び不純物からなるアルミ
ニウム合金鋳塊を５２０〜５６０℃で６〜１０時間均質
化処理した後、５４０〜５６０℃まで加熱後、押出最適
温度である４６０〜５２０℃まで降温し、４６０〜５２
０℃にて押出加工後プレス焼入れすることを特徴とする
高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法である。
【０００６】本発明における合金の組成並びに処理条件
の限定理由は次のとおりである。
の限定理由は次のとおりである。
【０００７】Ｍｇ：強度向上に効果がある。０．４％よ
り少ないとプレス焼入れによる効果が不十分である。 又、１．５％を越えると押出性が悪くなる。
り少ないとプレス焼入れによる効果が不十分である。 又、１．５％を越えると押出性が悪くなる。
【０００８】Ｓｉ：Ｍｇと同様に強度向上に効果がある
。０．４％より少ないとプレス焼入れによる効果が不十
分である。又、１．３％を越えると押出性が悪くなる。
。０．４％より少ないとプレス焼入れによる効果が不十
分である。又、１．３％を越えると押出性が悪くなる。
【０００９】Ｃｕ：強度向上、結晶粒微細化に効果があ
る。０．０５％より少ないとその効果が不十分で、０．
９０％を越えると押出性が低下し、又、耐食性を阻害す
る。Ｍｎ：破壊靭性向上および押出時の再結晶組織粗大
化の抑制効果がある。０．０５％より少ないとその効果
が不十分で、０．５０％を越えるとプレス焼入性が低下
するので好ましくない。
る。０．０５％より少ないとその効果が不十分で、０．
９０％を越えると押出性が低下し、又、耐食性を阻害す
る。Ｍｎ：破壊靭性向上および押出時の再結晶組織粗大
化の抑制効果がある。０．０５％より少ないとその効果
が不十分で、０．５０％を越えるとプレス焼入性が低下
するので好ましくない。
【００１０】Ｃｒ：破壊靭性向上および押出時の再結晶
組織粗大化の抑制に効果がある。０．０５％より少ない
と効果が不十分であり、０．３０％を越えると巨大化合
物を形成し押出性を低下させ、又、プレス焼入性も低下
するので好ましくない。
組織粗大化の抑制に効果がある。０．０５％より少ない
と効果が不十分であり、０．３０％を越えると巨大化合
物を形成し押出性を低下させ、又、プレス焼入性も低下
するので好ましくない。
【００１１】Ｖ、Ｚｒ：破壊靭性向上および押出時の再
結晶組織粗大化の抑制に効果がある。０．０５％より少
ないとその効果が不十分で、０．３０％を越えると巨大
化合物を晶出し、押出性を低下させるので好ましくない
。
結晶組織粗大化の抑制に効果がある。０．０５％より少
ないとその効果が不十分で、０．３０％を越えると巨大
化合物を晶出し、押出性を低下させるので好ましくない
。
【００１２】均質化処理：鋳造時に形成されたＭｇ、Ｓ
ｉの晶出物や偏析を減らし、かつ遷移金属を含む化合物
の微細析出をはかり、組織を微細化させる働きがある。 Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物が凝集化され、かつ合
金中にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物を均一に分布さ
せることにより押出性が向上する。
ｉの晶出物や偏析を減らし、かつ遷移金属を含む化合物
の微細析出をはかり、組織を微細化させる働きがある。 Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物が凝集化され、かつ合
金中にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物を均一に分布さ
せることにより押出性が向上する。
【００１３】均質化処理温度が５２０℃未満では鋳造時
に形成されたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物を十分溶
入化させることができず、又、遷移金属を含む化合物の
微細析出が不十分となり組織微細化効果が失われ押出性
を低下させるので好ましくない。均質化処理温度が５６
０℃を超えるとＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物は十分
に溶入化できるが、遷移金属を含む化合物の微細析出が
粗大となり、組織微細化効果が失われ押出性を低下させ
るので好ましくない。均質化処理時間が６時間未満では
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物の溶入化および遷移金
属を含む化合物の微細析出が不十分であり、又、１０時
間を超えても前記作用の一層の向上効果が少なく経済的
でない。
に形成されたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物を十分溶
入化させることができず、又、遷移金属を含む化合物の
微細析出が不十分となり組織微細化効果が失われ押出性
を低下させるので好ましくない。均質化処理温度が５６
０℃を超えるとＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物は十分
に溶入化できるが、遷移金属を含む化合物の微細析出が
粗大となり、組織微細化効果が失われ押出性を低下させ
るので好ましくない。均質化処理時間が６時間未満では
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の共晶化合物の溶入化および遷移金
属を含む化合物の微細析出が不十分であり、又、１０時
間を超えても前記作用の一層の向上効果が少なく経済的
でない。
【００１４】ビレット加熱：ビレットを５４０〜５６０
℃まで加熱してＭｇ２Ｓｉを十分に溶入化させた後、４
６０〜５２０℃まで降温することでビレット温度を押出
性の最も良い押出最適温度に設定する。
℃まで加熱してＭｇ２Ｓｉを十分に溶入化させた後、４
６０〜５２０℃まで降温することでビレット温度を押出
性の最も良い押出最適温度に設定する。
【００１５】押出温度：押出温度は４６０℃未満である
と押出加工時にＭｇ２Ｓｉが凝集して押出直後の強制空
冷によるプレス焼入れ効果が不十分である。５４０℃を
越えると押出加工による再結晶組織の微細化効果が失わ
れ、又、製品表面にキズができるので好ましくない。特
に、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ等の微量添加元素がない場合
、もしくは少ない場合には押出加工による再結晶組織の
微細化効果の消失が著しくなる。
と押出加工時にＭｇ２Ｓｉが凝集して押出直後の強制空
冷によるプレス焼入れ効果が不十分である。５４０℃を
越えると押出加工による再結晶組織の微細化効果が失わ
れ、又、製品表面にキズができるので好ましくない。特
に、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ等の微量添加元素がない場合
、もしくは少ない場合には押出加工による再結晶組織の
微細化効果の消失が著しくなる。
【００１６】押出後：押出後は通常のＴ５処理、すなわ
ちプレス焼入れ→焼戻し処理を行う。
ちプレス焼入れ→焼戻し処理を行う。
【００１７】
実施例１
Ｍｇ０．７５％、Ｓｉ０．８５％、Ｃｕ０．７５％、残
りＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金ビレット
を造塊し、５４０℃×８時間均質化処理を行った後、ビ
レットヒーターに表１に示すビレット加熱温度まで急速
加熱後、ビレット冷却装置内で同表に示す押出温度まで
冷却し、その温度で押出加工と同時に強制空冷によりプ
レス焼入れを実施した。さらに１７５℃×８時間の焼戻
しをしてＴ５処理材とした。表１中、従来法はビレット
を加熱し降温せずにそのままの温度で押出す加熱条件を
、比較例はビレットを加熱した後降温するが、ビレット
加熱温度か押出温度の少なくとも一方が不適温である加
熱条件を示す。
りＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金ビレット
を造塊し、５４０℃×８時間均質化処理を行った後、ビ
レットヒーターに表１に示すビレット加熱温度まで急速
加熱後、ビレット冷却装置内で同表に示す押出温度まで
冷却し、その温度で押出加工と同時に強制空冷によりプ
レス焼入れを実施した。さらに１７５℃×８時間の焼戻
しをしてＴ５処理材とした。表１中、従来法はビレット
を加熱し降温せずにそのままの温度で押出す加熱条件を
、比較例はビレットを加熱した後降温するが、ビレット
加熱温度か押出温度の少なくとも一方が不適温である加
熱条件を示す。
【００１８】
【表１】
Ｔ５処理材の機械的性質を表２に、他の諸性能を表
３にそれぞれ示す。表２中の押出Ｈ部は押出初期の部分
、押出Ｍ部は押出中期の部分、押出Ｔ部は押出終期の部
分をそれぞれ示し、表３中押出速度は加熱条件下におけ
るビレットの最高押出速度を示す。本発明法によるＴ５
処理材の強度は、Ｔ６処理材の強度を１００％とした場
合のおよそ９５％であり、σＢ＝３４１〜３６６ＭＰａ
、σ０．２＝３０２〜３３４ＭＰａと高強度が得られ、
押出性および表層の組織も良好であった。一方、従来法
Ｎｏ．１のＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉの溶入化不十分で
粗大析出物が多く、Ｔ６処理材の強度を１００％とした
場合のおよそ８０％であり、σＢ＝２８３〜３１８Ｍｐ
ａ、σ０．２＝２４５〜２５４ＭＰａと本発明法に比べ
劣っていた。従来法Ｎｏ．２のＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓ
ｉの溶入化が十分で強度は比較的高いが、押出温度が高
温のため、製品表面にキズが多く製品不可能であった。
３にそれぞれ示す。表２中の押出Ｈ部は押出初期の部分
、押出Ｍ部は押出中期の部分、押出Ｔ部は押出終期の部
分をそれぞれ示し、表３中押出速度は加熱条件下におけ
るビレットの最高押出速度を示す。本発明法によるＴ５
処理材の強度は、Ｔ６処理材の強度を１００％とした場
合のおよそ９５％であり、σＢ＝３４１〜３６６ＭＰａ
、σ０．２＝３０２〜３３４ＭＰａと高強度が得られ、
押出性および表層の組織も良好であった。一方、従来法
Ｎｏ．１のＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉの溶入化不十分で
粗大析出物が多く、Ｔ６処理材の強度を１００％とした
場合のおよそ８０％であり、σＢ＝２８３〜３１８Ｍｐ
ａ、σ０．２＝２４５〜２５４ＭＰａと本発明法に比べ
劣っていた。従来法Ｎｏ．２のＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓ
ｉの溶入化が十分で強度は比較的高いが、押出温度が高
温のため、製品表面にキズが多く製品不可能であった。
【００１９】従来法Ｎｏ．３、４のＴ５処理材は、Ｍｇ
２Ｓｉの溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＭｇ
２Ｓｉを十分に溶入化させた従来法Ｎｏ．２にくらべや
や劣っていた。
２Ｓｉの溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＭｇ
２Ｓｉを十分に溶入化させた従来法Ｎｏ．２にくらべや
や劣っていた。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
実施例２
Ｍｇ０．７５％、Ｓｉ０．８５％、Ｃｕ０．７５％、Ｍ
ｎ０．０８％、Ｃｒ０．０６％、残りＡｌおよび不純物
からなるアルミニウム合金ビレットを造塊し、５４０℃
×８時間均質化処理を行った後、ビレットヒーターにて
表１に示すビレット加熱温度まで急速加熱後、ビレット
冷却装置内で同表に示す押出温度まで冷却し、その温度
で押出加工と同時に強制空冷によりプレス焼入れを実施
した。さらに１７５℃×８時間の焼戻しをしてＴ５処理
材とした。Ｔ５処理材の機械的性質を表４に他の諸性能
を表５に示す。表４、表５中の用語の意味はそれぞれ表
２、表３の場合と同じである。本発明法によるＴ５処理
材の強度は、Ｔ６処理材の強度を１００％とした場合の
およそ９５％であり、σＢ＝３５０〜３７５ＭＰａ、σ
０．２＝３０７〜３３７ＭＰａとほぼ目標とした強度が
得られ、かつ押出性および表層の組織も良好であった。 一方、従来法Ｎｏ．１によるＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉ
の溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＴ６処理材
の強度を１００％とした場合のおよそ８０％であり、σ
Ｂ＝２９０〜３２１ＭＰａ、σ０．２＝２４７〜２７１
ＭＰａと本発明法に比べ劣っていた。従来法Ｎｏ．２に
よるＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉの溶入化が十分で強度は
比較的高いが押出温度が高温のため、製品表面にキズが
多く製品不可能であった。
ｎ０．０８％、Ｃｒ０．０６％、残りＡｌおよび不純物
からなるアルミニウム合金ビレットを造塊し、５４０℃
×８時間均質化処理を行った後、ビレットヒーターにて
表１に示すビレット加熱温度まで急速加熱後、ビレット
冷却装置内で同表に示す押出温度まで冷却し、その温度
で押出加工と同時に強制空冷によりプレス焼入れを実施
した。さらに１７５℃×８時間の焼戻しをしてＴ５処理
材とした。Ｔ５処理材の機械的性質を表４に他の諸性能
を表５に示す。表４、表５中の用語の意味はそれぞれ表
２、表３の場合と同じである。本発明法によるＴ５処理
材の強度は、Ｔ６処理材の強度を１００％とした場合の
およそ９５％であり、σＢ＝３５０〜３７５ＭＰａ、σ
０．２＝３０７〜３３７ＭＰａとほぼ目標とした強度が
得られ、かつ押出性および表層の組織も良好であった。 一方、従来法Ｎｏ．１によるＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉ
の溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＴ６処理材
の強度を１００％とした場合のおよそ８０％であり、σ
Ｂ＝２９０〜３２１ＭＰａ、σ０．２＝２４７〜２７１
ＭＰａと本発明法に比べ劣っていた。従来法Ｎｏ．２に
よるＴ５処理材は、Ｍｇ２Ｓｉの溶入化が十分で強度は
比較的高いが押出温度が高温のため、製品表面にキズが
多く製品不可能であった。
【００２２】従来法Ｎｏ．３、４のＴ５処理材は、Ｍｇ
２Ｓｉの溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＭｇ
２Ｓｉを十分に溶入化させた従来法Ｎｏ．２にくらべて
やや劣っていた。
２Ｓｉの溶入化不十分で粗大析出物が多く、強度はＭｇ
２Ｓｉを十分に溶入化させた従来法Ｎｏ．２にくらべて
やや劣っていた。
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
【発明の効果】本発明で得られるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合
金押出形材は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金形材と同等の押
出性を有し、かつ押出後の表面状態、プレス焼入れ性、
耐食性、耐応力腐食割れ性ともに良好でσＢ≧３４３Ｍ
ｐａ、σ０．２≧２９４Ｍｐａ、δ≧８％の機械的性質
を有した自動車バンパー・レインフォースメント、鉄道
車輌用等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金形材として、Ａｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ系合金形材に代わって諸特性を満足するもの
である。
金押出形材は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金形材と同等の押
出性を有し、かつ押出後の表面状態、プレス焼入れ性、
耐食性、耐応力腐食割れ性ともに良好でσＢ≧３４３Ｍ
ｐａ、σ０．２≧２９４Ｍｐａ、δ≧８％の機械的性質
を有した自動車バンパー・レインフォースメント、鉄道
車輌用等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金形材として、Ａｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ系合金形材に代わって諸特性を満足するもの
である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｍｇ：０．４〜１．５％（重量、以下
同じ）、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｃｕ：０．０５〜０
．９０％を含み、残りＡｌおよび不純物からなるアルミ
ニウム合金鋳塊を５２０〜５６０℃で６〜１０時間均質
化処理した後、５４０〜５６０℃まで加熱後、押出最適
温度である４６０〜５２０℃まで降温し、４６０〜５２
０℃にて押出加工後プレス焼入れすることを特徴とする
高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法。 - 【請求項２】 Ｍｇ：０．４〜１．５％、Ｓｉ：０．
４〜１．３％、Ｃｕ：０．０５〜０．９０％を含み、か
つ、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０
．３０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５
〜０．３０％のいずれか１種以上を含み、残りＡｌおよ
び不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を５２０〜５６
０℃で６〜１０時間均質化処理した後、５４０〜５６０
℃まで加熱後、押出最適温度である４６０〜５２０℃ま
で降温し、４６０〜５２０℃にて押出加工後プレス焼入
れすることを特徴とする高強度アルミニウム合金押出形
材の製造方法。
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ID=14638719
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