JPH06330264A - 強度と靱性に優れたアルミニウム合金鍛造材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車部品用の材料として好適な強度と靱性
に優れたアルミニウム合金鍛造材の製造方法を提供す
る。 【構成】 Ｓｉ０．６〜１．４wt％、Ｍｇ０．８〜１．
２wt％、Ｃｕ０．４〜１．２wt％、Ｍｎ０．１５〜０．
３wt％、Ｚｒ０．１〜０．２wt％、Ｆｅ０．１〜０．３
wt％、Ｃｒ０．０５wt％以下を含有し、残部Ａｌと不可
避的不純物とからなるＡｌ合金素材を、３００〜４００
℃の温度範囲で、３０％以上の加工度で熱間鍛造するこ
とを特徴とする強度と靱性に優れたアルミニウム合金鍛
造材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車部品用の材料とし
て好適な強度と靱性に優れたアルミニウム合金鍛造材の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年地球温暖化の防止のために、ＣＯ₂
抑制及び燃費軽減が強く望まれており、そのための自動
車の軽量化に対する要求も強く、自動車部品のアルミ化
が進行している。そしてアルミニウム合金鍛造材も自動
車部品材料として使用されることが増加してきている。
自動車部品の材料としては、強度、靱性、耐食性に優れ
ていることが要求されるが、これらのバランスと鍛造性
の観点からアルミニウム合金鍛造材としては、従来はＪ
ＩＳ６０６１合金の鍛造材が用いられることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＪＩＳ
６０６１合金は、熱間鍛造時に結晶粒が粗大化しやす
く、その結果、靱性が劣るという問題がある。強度部材
として使用される場合、靱性が劣るということは致命的
なことであり、結晶粒を微細化して靱性を改良すること
が望まれている。また、自動車の軽量化をさらに進める
ためには、自動車部品各々の薄肉化が必要であり、その
ために強度部材の一層の高強度化が必須となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み、鋭意検討の結果、強度と靱性に優れたアルミニ
ウム合金鍛造材の製造方法を開発したものである。即ち
本発明は、Ｓｉ０．６〜１．４wt％、Ｍｇ０．８〜１．
２wt％、Ｃｕ０．４〜１．２wt％、Ｍｎ０．１５〜０．
３wt％、Ｚｒ０．１〜０．２wt％、Ｆｅ０．１〜０．３
wt％、Ｃｒ０．０５wt％以下を含有し、残部Ａｌと不可
避的不純物とからなるＡｌ合金素材を、３００〜４００
℃の温度範囲で、３０％以上の加工度で熱間鍛造するこ
とを特徴とする強度と靱性に優れたアルミニウム合金鍛
造材の製造方法である。

【０００５】本発明において、Ａｌ合金素材としては、
鋳塊のままでもよいが、押出加工を施された押出材であ
ることがより望ましい。

【０００６】

【作用】先ず本発明の合金組成の限定理由について説明
する。Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｕはいずれも得られるアルミニウ
ム合金鍛造材の強度を向上させる効果を有するものであ
る。これらの含有量を上記のように限定したのは、Ｓｉ
の含有量が０．６wt％未満、Ｍｇの含有量が０．８wt％
未満、Ｃｕの含有量が０．４wt％未満では十分な強度が
得られず、Ｓｉの含有量が１、４wt％を超え、Ｍｇの含
有量が１．２wt％を超え、Ｃｕの含有量が１．２wt％を
超えると、熱間加工性が低下するからである。

【０００７】Ｍｎ及びＺｒは結晶粒の粗大化を防止する
効果がある。その含有量を上記のように限定したのは、
Ｍｎの含有量が０．１５wt％未満、Ｚｒの含有量が０．
１wt％未満ではその効果が小さく、Ｍｎの含有量が０．
３wt％を超え、Ｚｒの含有量が０．２wt％を超えると、
粗大晶出物が生成し易く、結晶粒の粗大化防止の効果が
減少するからである。

【０００８】Ｃｒも結晶粒微細化の効果を有するが、Ａ
ｌ−Ｃｒ系の金属間化合物は母材と整合であり、溶体化
処理、鍛造前の予備加熱等の熱履歴に影響されやすく、
結晶粒微細化の効果が持続しないという問題があるた
め、その含有量を０．０５wt％以下と限定した。

【０００９】尚、Ａｌ−Ｚｒ系の金属間化合物は母材と
非整合であり、上記の熱履歴に影響されず、安定した結
晶粒微細化の効果を持続する。

【００１０】Ｆｅは結晶粒微細化の効果及び靱性向上の
効果を有する。その含有量を０．１〜０．３wt％と限定
したのは、０．１wt％未満ではその効果が小さく、０．
３wt％を超えるとＦｅ系の金属間化合物が多くなり、熱
間鍛造時の割れの原因となるからである。

【００１１】Ａｌ合金素材として押出材が望ましいの
は、鋳塊のままよりも鍛造性が良くなるからである。

【００１２】次に本発明の製造方法について説明する。
鍛造温度を３００〜４００℃としたのは、３００℃未満
では熱間鍛造が困難であり、４００℃を超えると鍛造加
熱時に粗大再結晶を生じることがあり、靱性が低下する
からである。

【００１３】また鍛造時の加工度を３０％以上としたの
は、微細再結晶組織を得るためである。３０％未満の加
工度では、歪み量が少ないため結晶粒が大きくなる。こ
こで加工度は据込鍛造の場合、図１に示すように鍛造前
の材料の高さをｔ₀とし、鍛造後の材料の高さをｔとし
たとき次式で示される数値である。 加工度（％）＝（ｔ₀ −ｔ）／ｔ₀ ×１００ 図１において、１は鍛造材料、２はダイスである。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。表１に示す合金組成の６種の合金を水冷鋳造法によ
り２００ｍｍφの鋳塊とし、５４０℃×８ｈｒの均質化
処理を施した。その後、長さ４００ｍｍに切断して２０
０ｍｍφ×４００ｍｍの押出用ビレットとした。次に４
００℃の押出温度で３０ｍｍφの丸棒に押出し、長さ５
０ｍｍに切断して、直径３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの熱間
鍛造用の試験片を得た。熱間鍛造は前記図１に示した据
込鍛造とした。鍛造温度は３００、３５０、４００、４
５０℃の４種類とし、加工度は２０、３０、４０、５
０、６０、９０％の６種類とした。表２に引張試験結果
とシャルピー衝撃試験結果を示す。この結果は、鍛造温
度３５０℃で加工度９０％の据込鍛造を行った試験片
を、５２０℃×１ｈｒで溶体化処理した後、水焼入れ
し、さらに１７５℃×８ｈｒの人工時効処理したものに
ついて測定したものである。引張試験片は、ＡＳＴＭ
Ｅ８号の形状とし、シャルピー衝撃試験片は、ＪＩＳ３
号の形状とした。いずれもＮ＝２の平均値である。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表２から明らかなように、本発明合金No.
１〜４は比較合金No. ６（ＪＩＳ６０６１合金）に比較
して、引張試験結果およびシャルピー衝撃値ともに優れ
ている。これに対しＣｒが本発明の範囲より多い比較合
金No. ５は引張強さと耐力は優れるが、シャルピー衝撃
値が劣ることが判る。

【００１８】次に熱間鍛造後の平均結晶粒径について示
す。表３に鍛造温度による平均結晶粒径の変化を示す。
加工度は５０％とした。

【００１９】

【表３】

【００２０】表３から明らかなように、本発明合金にお
いては４００℃以下の鍛造温度で結晶粒径が小さいこと
が判る。

【００２１】表４に加工度による平均結晶粒径の変化を
示す。鍛造温度は３５０℃とした。

【００２２】

【表４】

【００２３】表４から明らかなように、本発明合金にお
いては加工度３０％以上では結晶粒径が小さいことが判
る。。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば結晶
粒が微細化され、ＪＩＳ６０６１合金鍛造材に比較し
て、強度と靱性に優れたアルミニウム合金鍛造材が得ら
れるもので、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】据込鍛造試験の説明図 イ 鍛造前 ロ 鍛造後

【符号の説明】

１ 鍛造材料 ２ ダイス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ０．６〜１．４wt％、Ｍｇ０．８〜
   １．２wt％、Ｃｕ０．４〜１．２wt％、Ｍｎ０．１５〜
   ０．３wt％、Ｚｒ０．１〜０．２wt％、Ｆｅ０．１〜
   ０．３wt％、Ｃｒ０．０５wt％以下を含有し、残部Ａｌ
   と不可避的不純物とからなるＡｌ合金素材を、３００〜
   ４００℃の温度範囲で、３０％以上の加工度で熱間鍛造
   することを特徴とする強度と靱性に優れたアルミニウム
   合金鍛造材の製造方法。
2. 【請求項２】 Ａｌ合金素材が押出材であることを特徴
   とする請求項１記載の強度と靱性に優れたアルミニウム
   合金鍛造材の製造方法。