JPH0480343A - 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 - Google Patents
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金Info
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- JPH0480343A JPH0480343A JP19040890A JP19040890A JPH0480343A JP H0480343 A JPH0480343 A JP H0480343A JP 19040890 A JP19040890 A JP 19040890A JP 19040890 A JP19040890 A JP 19040890A JP H0480343 A JPH0480343 A JP H0480343A
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Landscapes
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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。
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、硬さ及び強度の高い金型材料用非熱処理型急
冷凝固アルミニウム合金に関するものである。
冷凝固アルミニウム合金に関するものである。
［従来の技術］
最近、金型用の材料としては軽量、耐食性、快削性に優
れ、更に硬さ、強度の高いことから、アルミニウム展伸
合金７０７５− Ｔ６５１が採用されている。金型材料
には厚さ５０ｍ５以上の材料を採用することが多く 、
Ｔ６５１処理の焼入時に材料の表面と内部において冷却
速度差が生じるため、内部は表面よりも軟らかく強度が
低くなっていた。
れ、更に硬さ、強度の高いことから、アルミニウム展伸
合金７０７５− Ｔ６５１が採用されている。金型材料
には厚さ５０ｍ５以上の材料を採用することが多く 、
Ｔ６５１処理の焼入時に材料の表面と内部において冷却
速度差が生じるため、内部は表面よりも軟らかく強度が
低くなっていた。
更に冷却速度差により残留応力が発生し、これは切削加
工時において解放され、材料を変形させていた。そして
、厚肉、大型の金型材料はど、焼入時の表面と内部の冷
却速度差が大きいため、切削加工による変形は大きくな
り、延性の低い材料において割れも発生した。したがっ
て、溶体化の温度を低くしたり、温水焼入して、表面と
内部の冷却速度差を小さくしたが、全体に冷却速度は低
くなるため、表１に示すように強度や硬さを犠牲にして
いた。
工時において解放され、材料を変形させていた。そして
、厚肉、大型の金型材料はど、焼入時の表面と内部の冷
却速度差が大きいため、切削加工による変形は大きくな
り、延性の低い材料において割れも発生した。したがっ
て、溶体化の温度を低くしたり、温水焼入して、表面と
内部の冷却速度差を小さくしたが、全体に冷却速度は低
くなるため、表１に示すように強度や硬さを犠牲にして
いた。
表１
［発明が解決しようとする課題］
本発明は非熱処理状態で金型に使用できる材料について
種々検討していたところ、先にコンロッド等のエンジン
部品の軽量化を目的として開発したアルミニウム合金（
特開平１−１０１１３３１１号公報参照）に着目した。
種々検討していたところ、先にコンロッド等のエンジン
部品の軽量化を目的として開発したアルミニウム合金（
特開平１−１０１１３３１１号公報参照）に着目した。
この合金はＴ６処理後も引張強度、疲労強度及び切欠疲
労強度が優れているが、その後の特性調査によれば、こ
の合金は非熱処理状態においても、硬さ、引張強さ、耐
熱性及び耐摩耗性が７０７５−７６５１材よりも優れて
いるため、金型材料に適していることが判った。特に厚
肉、大型の金型や高温、高圧力下で使用する場合に適す
る。又、縦弾性係数が高く、線膨張係数が低く、この点
でも金型材料に適している。更に延性も高いことにより
、応力集中しやすい形状に成形しても割れが発生しない
。
労強度が優れているが、その後の特性調査によれば、こ
の合金は非熱処理状態においても、硬さ、引張強さ、耐
熱性及び耐摩耗性が７０７５−７６５１材よりも優れて
いるため、金型材料に適していることが判った。特に厚
肉、大型の金型や高温、高圧力下で使用する場合に適す
る。又、縦弾性係数が高く、線膨張係数が低く、この点
でも金型材料に適している。更に延性も高いことにより
、応力集中しやすい形状に成形しても割れが発生しない
。
本発明は、かかる知見に基づいて、硬さ及び強度の高い
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金を提供
せんとするものである。
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金を提供
せんとするものである。
［課題を解決するための手段〕
本発明は重量基準で、Ｆｅ： ６〜１０％、Ｓｉ：１
−１０％、Ｃｕ：１〜８％、Ｍｇ： ０．３〜３％及
びＶ：０．５〜５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｚｒ：０．
４〜４％の１種又は２種以上で合計８％以下の組成を有
し、非熱処理状態で使用することを特徴とする金型材料
用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金である。
−１０％、Ｃｕ：１〜８％、Ｍｇ： ０．３〜３％及
びＶ：０．５〜５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｚｒ：０．
４〜４％の１種又は２種以上で合計８％以下の組成を有
し、非熱処理状態で使用することを特徴とする金型材料
用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金である。
本発明における各成分の限定理由は下記の通りである。
Ｆ ｅ ： Ａ１３ ｒｅ、 ＡＩ６ Ｐｅ、 Ａｌ−
Ｆｅ系準安定相あるいはＡｌ−８ｉ−ｒｅ系化合物とし
て分散し、弓張強さ、耐熱性、疲労強度、切欠疲労強度
を高める。又、弾性係数を高め、線膨脹係数を下げる効
果もある。その量が６％未満では効果が不足し、又、１
０％を超えると延性が不足し、熱間加工が困難となる。
Ｆｅ系準安定相あるいはＡｌ−８ｉ−ｒｅ系化合物とし
て分散し、弓張強さ、耐熱性、疲労強度、切欠疲労強度
を高める。又、弾性係数を高め、線膨脹係数を下げる効
果もある。その量が６％未満では効果が不足し、又、１
０％を超えると延性が不足し、熱間加工が困難となる。
Ｓｉ：Ｆｅと共存してＡｌ−Ｆｅ−８ｌ系化合物として
分散し、延性、疲労強度、切欠疲労強度を高める。又、
弾性係数を高め、線膨脹係数を下げる。その量が１％未
満てはＡｌ−３ＩＦｅ系化合物の量が不足して延性、疲
労強度、切欠疲労強度が低くなる。又、１０％を越える
と、Ａｌ−８ｉ−ｒｅ系化合物が粗大になるので、延性
、切欠疲労強度が低くなる。
分散し、延性、疲労強度、切欠疲労強度を高める。又、
弾性係数を高め、線膨脹係数を下げる。その量が１％未
満てはＡｌ−３ＩＦｅ系化合物の量が不足して延性、疲
労強度、切欠疲労強度が低くなる。又、１０％を越える
と、Ａｌ−８ｉ−ｒｅ系化合物が粗大になるので、延性
、切欠疲労強度が低くなる。
Ｃｕ：Ｈｇと共存し、時効硬化性を付与する。ただし、
時効硬化は熱間加工後の空冷及び室温時効によって行う
。時効硬化により引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が
向上する。
時効硬化は熱間加工後の空冷及び室温時効によって行う
。時効硬化により引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が
向上する。
その量が下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と延性や耐食性を低下させる。
と延性や耐食性を低下させる。
Ｍｇ：Ｃｕと共存し、時効硬化性を付与する。時効硬化
により、引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向上する
。その量が下限未満ては硬化が十分でなく、上限を越え
ると効果が飽和する。
により、引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向上する
。その量が下限未満ては硬化が十分でなく、上限を越え
ると効果が飽和する。
ＶＳＭｏ：ｒｅと共存してＡＩ −Ｆｅ −Ｖ ％ＡＩ
−Ｆｅ −ＭＯあるいはＡＩ −Ｆｅ −Ｖ −Ｎｏ
系の化合物として分散し、引張強さ及び疲労特性特に高
温における強度を向上させる。その量が下限未満では効
果が十分でなく、上限を越えると効果が飽和し、コスト
が上昇する。
−Ｆｅ −ＭＯあるいはＡＩ −Ｆｅ −Ｖ −Ｎｏ
系の化合物として分散し、引張強さ及び疲労特性特に高
温における強度を向上させる。その量が下限未満では効
果が十分でなく、上限を越えると効果が飽和し、コスト
が上昇する。
Ｚｒ：Ａｌ−Ｚｒ系の化合物を形成し、引張強さ及び疲
労強度を向上させる。又、Ａｌ−Ｆｅ、ＡｌＦｅ −Ｖ
、 ＡＩ −Ｐｃ −ＮｏあるいはＡＩ−Ｐｃ−Ｖ−
Ｎｏ系化合物の粗大化を抑制する。その量が下限未満で
は効果が十分てなく、上限を越えると効果が飽和し、コ
ストが上昇する。
労強度を向上させる。又、Ａｌ−Ｆｅ、ＡｌＦｅ −Ｖ
、 ＡＩ −Ｐｃ −ＮｏあるいはＡＩ−Ｐｃ−Ｖ−
Ｎｏ系化合物の粗大化を抑制する。その量が下限未満で
は効果が十分てなく、上限を越えると効果が飽和し、コ
ストが上昇する。
Ｖ＋Ｍｏ＋Ｚｒ：８％を越えると効果が飽和するばかり
でなく、延性を阻害する。
でなく、延性を阻害する。
本発明の合金を用いた金型材料を製造するには、本発明
組成のアルミニウム合金を溶解した後、溶湯を急冷凝固
させる。通常は１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
される。具体的にはアトマイズ法やスプラットクーリン
グ法あるいはスプレーデイポジション法が適用される。
組成のアルミニウム合金を溶解した後、溶湯を急冷凝固
させる。通常は１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
される。具体的にはアトマイズ法やスプラットクーリン
グ法あるいはスプレーデイポジション法が適用される。
以下にアトマイズ法又はスプラットクーリング法により
製造した粉末の成形法を示す。
製造した粉末の成形法を示す。
（ａ）予備圧縮・・・加熱真空脱ガス−押出（ｂ）予備
圧縮・・・加熱真空脱ガスーホットプレス（ｃ）予備圧
縮・・・加熱真空脱ガス−ホットプレス容器除去−押出 （ｄ）予備圧縮・・・加熱真空脱ガス−旧Ｐ（高温静水
圧圧縮） 等の工程により成形固化する。具体的には、（ａ）の工
程では、ＣＩＰ又は金型圧縮によりアルミニウム合金粉
末を真密度の６０〜９０％程度まで予備圧縮した後、３
００〜５５０℃に加熱しながら真空排気し脱ガスする。
圧縮・・・加熱真空脱ガスーホットプレス（ｃ）予備圧
縮・・・加熱真空脱ガス−ホットプレス容器除去−押出 （ｄ）予備圧縮・・・加熱真空脱ガス−旧Ｐ（高温静水
圧圧縮） 等の工程により成形固化する。具体的には、（ａ）の工
程では、ＣＩＰ又は金型圧縮によりアルミニウム合金粉
末を真密度の６０〜９０％程度まで予備圧縮した後、３
００〜５５０℃に加熱しながら真空排気し脱ガスする。
脱ガス時の加熱温度が３００℃未満の場合、脱ガスが不
十分となり最終製品に膨れが生じたり、気孔が生じる。
十分となり最終製品に膨れが生じたり、気孔が生じる。
５５０℃を越えるとＳｉ粒子が成長し、粗大になる。こ
うして脱ガスした予備圧縮体（ビレット）を３００〜５
２０℃の温度に加熱し押出する。予備圧縮を省略しても
品質に変化ない。脱ガス・熱間加工時の真空シールは、
粉末の容器装入や治工具のシールによって行う。
うして脱ガスした予備圧縮体（ビレット）を３００〜５
２０℃の温度に加熱し押出する。予備圧縮を省略しても
品質に変化ない。脱ガス・熱間加工時の真空シールは、
粉末の容器装入や治工具のシールによって行う。
前記手法（ｂ）は押出に代えてホットプレス（３００〜
５５０℃で据え込み圧縮すること）によりビレットを緻
密化したもの、（Ｃ）はホットプレスの後容器を切削除
去し押出したもの、（ｄ）は予備圧縮径空気中、真空中
又はＮ２、Ａｒ等のガス中で加熱して脱ガスし、その後
押出しするもの、（ｅ）は押出やホットプレスに代えて
ＨＩＰ処理によりアルミニウム合金材を得るものである
。
５５０℃で据え込み圧縮すること）によりビレットを緻
密化したもの、（Ｃ）はホットプレスの後容器を切削除
去し押出したもの、（ｄ）は予備圧縮径空気中、真空中
又はＮ２、Ａｒ等のガス中で加熱して脱ガスし、その後
押出しするもの、（ｅ）は押出やホットプレスに代えて
ＨＩＰ処理によりアルミニウム合金材を得るものである
。
金型のサイズが大きく、大＼Ｊ法の材料が必要な場合、
（ｂ）のホットプレスや（ｅ）のＨＩＰにより固化成形
した後、鍛造や圧延により延ばして大寸法の材料とする
。
（ｂ）のホットプレスや（ｅ）のＨＩＰにより固化成形
した後、鍛造や圧延により延ばして大寸法の材料とする
。
［実施例コ
表２に示すＮ０１１〜１６の合金を溶解し、エアアトマ
イズにより急冷凝固粉末を作成した。得られた粉末を粒
径２９７μｍ以下に分散した後、ＣＩＰにより真密度の
７０〜７５％まで予備圧縮し、アルミニウム容器に装入
して加熱しながら真空排気した。加熱温度は５００℃と
した。このようにして得たビレットを３９０℃に加熱し
、押出比１４にて間接押出して外径４０ｍｍの棒を得た
。
イズにより急冷凝固粉末を作成した。得られた粉末を粒
径２９７μｍ以下に分散した後、ＣＩＰにより真密度の
７０〜７５％まで予備圧縮し、アルミニウム容器に装入
して加熱しながら真空排気した。加熱温度は５００℃と
した。このようにして得たビレットを３９０℃に加熱し
、押出比１４にて間接押出して外径４０ｍｍの棒を得た
。
表２のＮｏ、１７の合金については、溶解径外径１５０
ｍ５の鋳塊を作成し、これを上記と同条件で押出した。
ｍ５の鋳塊を作成し、これを上記と同条件で押出した。
押出棒について４６５℃Ｘ ｌｈｒ→水冷→２％の永久
歪の引張→１２０℃Ｘ ２４ｈｒ−放冷の条件で熱処理
（Ｔ［ｉ５１処理）を行った。
歪の引張→１２０℃Ｘ ２４ｈｒ−放冷の条件で熱処理
（Ｔ［ｉ５１処理）を行った。
表２
以上の材料について、常温硬さ ２００℃加熱後の常温
硬さ、常温引張強さ、２００℃で１００ｈｒ保持した後
の２００℃での引張強さ、ピンディスク摩耗試験におけ
る比摩耗量を測定した。
硬さ、常温引張強さ、２００℃で１００ｈｒ保持した後
の２００℃での引張強さ、ピンディスク摩耗試験におけ
る比摩耗量を測定した。
結果は表３に示すとおりである。表３は厚さ５０＋ａｍ
の場合である。
の場合である。
表
ディスク（アルミニウム合金）ｎ滑剤（８０’Ｃ水）、
速度５００ｎ／ｓ 、摩耗距離９０ｍ発明合金は、硬さ
、常温及び２００℃における引張強さ更に耐摩耗性が７
０７５−’ Ｔ ６５１ （比較合金Ｎｏ、１７）より
も高く、常温及び２００℃の伸びも十分に高い。
速度５００ｎ／ｓ 、摩耗距離９０ｍ発明合金は、硬さ
、常温及び２００℃における引張強さ更に耐摩耗性が７
０７５−’ Ｔ ６５１ （比較合金Ｎｏ、１７）より
も高く、常温及び２００℃の伸びも十分に高い。
比較合金のうち、Ｎｏ、１１はＶ、Ｍｏ５Ｚｒが添加さ
れていないため、Ｎｏ、１２はＦｅが少ないため、硬さ
、引張強さが低い。Ｎｏ、Ｉ３はＦｅＱが多いため延性
が乏しい。Ｎｏ、Ｉ４は８１量が多いため延性が乏しい
。Ｎｏ、１５はＣｕｍが少ないため硬さ及び常温の引張
強さが低い。Ｎｏ、１６はＶ＋Ｍｏ＋Ｚｒｊ；ｋが８％
を越えているため延性が乏しい。
れていないため、Ｎｏ、１２はＦｅが少ないため、硬さ
、引張強さが低い。Ｎｏ、Ｉ３はＦｅＱが多いため延性
が乏しい。Ｎｏ、Ｉ４は８１量が多いため延性が乏しい
。Ｎｏ、１５はＣｕｍが少ないため硬さ及び常温の引張
強さが低い。Ｎｏ、１６はＶ＋Ｍｏ＋Ｚｒｊ；ｋが８％
を越えているため延性が乏しい。
［発明の効果コ
本発明によれば、非熱処理状態て、７０７５− Ｔ６材
よりも、硬さ、引張強さ、耐摩耗性の優れた金型用材料
が得られる。したがって、７０７５Ｔ６材の大型品にお
いて問題となっている表面が内部よりも硬く、強い現象
や切削加工時の残留応力解放により歪が発生する現象を
解決できる。本発明金型、は７０７５− Ｔ ６材より
も １５０〜２００℃の強度を高く、ＳＭＣ（Ｓｌ目ｃ
ａｎ ＭｏｕｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）のように成形温度
の高い場合に有利である。
よりも、硬さ、引張強さ、耐摩耗性の優れた金型用材料
が得られる。したがって、７０７５Ｔ６材の大型品にお
いて問題となっている表面が内部よりも硬く、強い現象
や切削加工時の残留応力解放により歪が発生する現象を
解決できる。本発明金型、は７０７５− Ｔ ６材より
も １５０〜２００℃の強度を高く、ＳＭＣ（Ｓｌ目ｃ
ａｎ ＭｏｕｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）のように成形温度
の高い場合に有利である。
本発明金型を用いて成形する対象物としては樹脂、ゴム
、金属粉末、セラミックス粉末等広範囲のものがある。
、金属粉末、セラミックス粉末等広範囲のものがある。
特許出願人 住友軽金属工業株式会社
代理人 弁理士 小 松 秀 岳
代理人 弁理士 旭 宏
Claims (1)
- 重量基準で、Ｆｅ：６〜１０％、Ｓｉ：１〜１０％、Ｃ
ｕ：１〜６％、Ｍｇ：０．３〜３％及びＶ：０．５〜５
％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｚｒ：０．４〜４％の１種又
は２種以上で合計８％以下の組成を有し、非熱処理状態
で使用することを特徴とする金型材料用非熱処理型急冷
凝固アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190408A JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190408A JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480343A true JPH0480343A (ja) | 1992-03-13 |
| JPH0621308B2 JPH0621308B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=16257649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190408A Expired - Lifetime JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621308B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01108338A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 引張および疲労強度にすぐれたアルミニウム合金 |
| JPH01319644A (ja) * | 1988-06-18 | 1989-12-25 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2190408A patent/JPH0621308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01108338A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 引張および疲労強度にすぐれたアルミニウム合金 |
| JPH01319644A (ja) * | 1988-06-18 | 1989-12-25 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0621308B2 (ja) | 1994-03-23 |
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