JPH0681088A - 極低温成形加工用Al−Mg系合金圧延板の製造方法 - Google Patents
極低温成形加工用Al−Mg系合金圧延板の製造方法Info
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- JPH0681088A JPH0681088A JP23240092A JP23240092A JPH0681088A JP H0681088 A JPH0681088 A JP H0681088A JP 23240092 A JP23240092 A JP 23240092A JP 23240092 A JP23240092 A JP 23240092A JP H0681088 A JPH0681088 A JP H0681088A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 極低温において優れた成形加工性を示すAl
合金圧延板を製造する為の方法を提供する。 【構成】 Mg:1.5〜8.5重量%を含有し、残部
Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg系合金を鋳
造・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は(b)
熱間圧延および/または冷間圧延後300℃以上の温度
で焼鈍する。
合金圧延板を製造する為の方法を提供する。 【構成】 Mg:1.5〜8.5重量%を含有し、残部
Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg系合金を鋳
造・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は(b)
熱間圧延および/または冷間圧延後300℃以上の温度
で焼鈍する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AlやAl合金の新し
い成形加工方法として注目されている極低温成形加工法
を適用するに際し、優れた成形加工性を有するAl−M
g系合金圧延板を製造するための方法に関するものであ
る。
い成形加工方法として注目されている極低温成形加工法
を適用するに際し、優れた成形加工性を有するAl−M
g系合金圧延板を製造するための方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】AlやAl合金は、家庭用品を始めとし
て、自動車,航空機,鉄道車両,船舶,建築等の様々な
分野での部品材料として広範囲に使用されている。Al
やAl合金は、金属材料として優れた性質を有している
ものの、通常のプレス成形を適用するには、その成形性
に限界があり、従ってプレス成形によって複雑な形状に
成形を行うことは困難であるという欠点があった。こう
したことから、プレス成形性の優れたAl合金材料の開
発と共に、成形加工技術の改良も盛んに進められてい
る。
て、自動車,航空機,鉄道車両,船舶,建築等の様々な
分野での部品材料として広範囲に使用されている。Al
やAl合金は、金属材料として優れた性質を有している
ものの、通常のプレス成形を適用するには、その成形性
に限界があり、従ってプレス成形によって複雑な形状に
成形を行うことは困難であるという欠点があった。こう
したことから、プレス成形性の優れたAl合金材料の開
発と共に、成形加工技術の改良も盛んに進められてい
る。
【0003】本出願人は、かねてより成形加工技術の研
究を進めており、その研究の一環として、極低温成形加
工法を開発した。この極低温成形加工法は、AlやAl
合金が極低温において引張強度および伸び等に優れた機
械的性質を示すという、新し知見が得られたことにより
開発された加工方法であり、その技術的意義が認められ
たので先に出願している(特願平2−416279
号)。即ち、上記極低温成形加工法は、AlやAl合金
板にプレス潤滑油を塗布した後、液体窒素中に浸漬し、
極低温においてプレス成形加工を行うものであり、従来
において成形が不可能であった複雑な形状の部品の成形
ができるようになった。これは、−40℃以下の極低温
に冷却されると潤滑油が劣化して、潤滑性が損なわれる
とされてきたのが、実際には潤滑油が極低温下ではワッ
クス状となり、潤滑性が却って向上することを知見した
ことによるものである。
究を進めており、その研究の一環として、極低温成形加
工法を開発した。この極低温成形加工法は、AlやAl
合金が極低温において引張強度および伸び等に優れた機
械的性質を示すという、新し知見が得られたことにより
開発された加工方法であり、その技術的意義が認められ
たので先に出願している(特願平2−416279
号)。即ち、上記極低温成形加工法は、AlやAl合金
板にプレス潤滑油を塗布した後、液体窒素中に浸漬し、
極低温においてプレス成形加工を行うものであり、従来
において成形が不可能であった複雑な形状の部品の成形
ができるようになった。これは、−40℃以下の極低温
に冷却されると潤滑油が劣化して、潤滑性が損なわれる
とされてきたのが、実際には潤滑油が極低温下ではワッ
クス状となり、潤滑性が却って向上することを知見した
ことによるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記極
低温加工法に使用するAl合金材料として、従来のもの
をそのまま使用したのでは、複雑な形状への成形ができ
るとはいっても未だ充分とはいえず、極低温成形加工に
適したAl合金材料の開発が望まれていた。本発明はこ
うした状況の下になされたものであって、その目的は、
極低温において優れた成形加工性を示すAl合金圧延板
を製造する為の方法を提供することにある。
低温加工法に使用するAl合金材料として、従来のもの
をそのまま使用したのでは、複雑な形状への成形ができ
るとはいっても未だ充分とはいえず、極低温成形加工に
適したAl合金材料の開発が望まれていた。本発明はこ
うした状況の下になされたものであって、その目的は、
極低温において優れた成形加工性を示すAl合金圧延板
を製造する為の方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成し得た本発
明方法とは、Mg:1.5〜8.5重量%を含有し、残
部Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg系合金を
鋳造・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は
(b)熱間圧延および/または冷間圧延後300℃以上
の温度で焼鈍する点に要旨を有する極低温成形加工用A
l−Mg系合金圧延板の製造方法である。
明方法とは、Mg:1.5〜8.5重量%を含有し、残
部Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg系合金を
鋳造・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は
(b)熱間圧延および/または冷間圧延後300℃以上
の温度で焼鈍する点に要旨を有する極低温成形加工用A
l−Mg系合金圧延板の製造方法である。
【0006】
【作用】本発明者らは、極低温成形加工法を適用するに
際し、最適なAl合金圧延板を得る条件について様々な
角度から検討した。その結果、含有成分および成分割合
を厳密に調整したAl合金を用い、このAl合金を鋳造
・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は(b)熱
間圧延および/または冷間圧延後300℃以上の温度で
焼鈍すれば、極低温において優れた成形加工性を示すA
l合金圧延板が得られることを見出し、本発明を完成し
た。まず本発明で用いるAl合金の成分範囲限定理由は
下記の通りである。
際し、最適なAl合金圧延板を得る条件について様々な
角度から検討した。その結果、含有成分および成分割合
を厳密に調整したAl合金を用い、このAl合金を鋳造
・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は(b)熱
間圧延および/または冷間圧延後300℃以上の温度で
焼鈍すれば、極低温において優れた成形加工性を示すA
l合金圧延板が得られることを見出し、本発明を完成し
た。まず本発明で用いるAl合金の成分範囲限定理由は
下記の通りである。
【0007】Mg:1.5〜8.5重量% Mgは、強度および延性を向上させるのに有効な元素で
ある。Mgの含有量が1.5重量%未満では上記効果が
十分に発揮されず、極低温成形加工性が悪くなる。一
方、Mgが8.5重量を超えると、製造工程において熱
間圧延が不可能となる。
ある。Mgの含有量が1.5重量%未満では上記効果が
十分に発揮されず、極低温成形加工性が悪くなる。一
方、Mgが8.5重量を超えると、製造工程において熱
間圧延が不可能となる。
【0008】本発明で用いるAl合金は、Mgを基本成
分とし、残部Alおよび不可避不純物よりなるものであ
るが、必要によってCu,Zn,Mn,Cr,Zr等の
元素を所定量含有させても良い。これらの元素を含有さ
せるときの成分範囲限定理由は下記の通りである。
分とし、残部Alおよび不可避不純物よりなるものであ
るが、必要によってCu,Zn,Mn,Cr,Zr等の
元素を所定量含有させても良い。これらの元素を含有さ
せるときの成分範囲限定理由は下記の通りである。
【0009】Cu:1.5重量%以下および/またはZ
n:2重量%以下 これらの元素は、いずれも強度向上に有効である。また
Cuは、成形加工後の塗装焼き付処理時に、微細析出物
の生成を助長して硬化に寄与する。一方、Znは、耐応
力腐食割れ性を向上させるのにも有効である。しかしな
がらCuの含有量が1.5重量%を超えるとAl−Mg
−Cu系の粗大化合物が不可避的に生成し、極低温成形
加工性を極端に劣化させる。またZnの含有量が2重量
%を超えると極低温において粒界破壊を起こし易くな
る。
n:2重量%以下 これらの元素は、いずれも強度向上に有効である。また
Cuは、成形加工後の塗装焼き付処理時に、微細析出物
の生成を助長して硬化に寄与する。一方、Znは、耐応
力腐食割れ性を向上させるのにも有効である。しかしな
がらCuの含有量が1.5重量%を超えるとAl−Mg
−Cu系の粗大化合物が不可避的に生成し、極低温成形
加工性を極端に劣化させる。またZnの含有量が2重量
%を超えると極低温において粒界破壊を起こし易くな
る。
【0010】Mn:1.5重量%以下,Cr:0.5重
量%以下およびZr:0.5重量%以下よりなる群から
選ばれる1種以上 これらの元素は結晶粒を微細化して粒界破壊を阻止し、
極低温成形加工性を向上させる元素である。しかしなが
ら含有量が過剰になると、Al−Mn系,Al−Cr
系,Al−Zr系の化合物が多量に生成し、成形時の破
壊の起点となり、極低温成形加工性を低下させる。よっ
てMnの含有量は1.5重量%以下、Crの含有量は
0.5重量%以下、Zrの含有量は0.5重量%以下と
する必要がある。
量%以下およびZr:0.5重量%以下よりなる群から
選ばれる1種以上 これらの元素は結晶粒を微細化して粒界破壊を阻止し、
極低温成形加工性を向上させる元素である。しかしなが
ら含有量が過剰になると、Al−Mn系,Al−Cr
系,Al−Zr系の化合物が多量に生成し、成形時の破
壊の起点となり、極低温成形加工性を低下させる。よっ
てMnの含有量は1.5重量%以下、Crの含有量は
0.5重量%以下、Zrの含有量は0.5重量%以下と
する必要がある。
【0011】尚本発明で用いるAl合金には、鋳造組織
を微細化するという観点から、TiやBを0.2重量%
以下の範囲で添加することも有効である。また鋳造前の
溶湯の酸化防止という観点から、Beを0.1重量%以
下の範囲で添加することも有効である。更に、本発明で
用いるAl合金には、不可避不純物として少量のFeや
Siが含まれることもあり、これらの元素は少量では結
晶粒を微細化して極低温加工性を向上させるが、過剰に
含まれるとAl−Fe系やAl−Mg−Si系の化合物
が多く晶出して極低温加工性を極端に低下させるので、
これらの元素の含有量は合計で0.5重量%以下に抑え
るべきである。
を微細化するという観点から、TiやBを0.2重量%
以下の範囲で添加することも有効である。また鋳造前の
溶湯の酸化防止という観点から、Beを0.1重量%以
下の範囲で添加することも有効である。更に、本発明で
用いるAl合金には、不可避不純物として少量のFeや
Siが含まれることもあり、これらの元素は少量では結
晶粒を微細化して極低温加工性を向上させるが、過剰に
含まれるとAl−Fe系やAl−Mg−Si系の化合物
が多く晶出して極低温加工性を極端に低下させるので、
これらの元素の含有量は合計で0.5重量%以下に抑え
るべきである。
【0012】次に、本発明の製造条件について説明す
る。本発明を実施するに当たっては、上記の様に成分組
成を調整したAl合金を、鋳造および均質化処理した
後、熱間圧延するだけでも良いが、通常の製造方法では
結晶粒が粗大化する恐れがある。例えば、発明協会公開
技報89−15623号に開示された、極低温加工用の
JIS1100合金やJIS5182合金では、通常の
製造方法によって製造されており、このため1100合
金では平均結晶粒径が150μm、5182合金でも1
00μmを超えており、極低温における成形加工性を劣
化させている。即ち上記技術では、極低温における成形
加工性の向上を充分達成していない可能性がある。従っ
て、本発明を実施するに当たっては、鋳造、均質化処理
および熱間圧延の各段階で結晶粒を細かくする(粗大化
させない)様に注意する必要がある。こうした観点から
して、本発明によって製造されるAl合金圧延板の平均
結晶粒径は、100μm以下(より好ましくは10〜5
0μm程度)となる様に調整するのが良い。また圧延後
にMg(およびCu)の固溶硬化による強度・延性の向
上効果を一層発揮させる為には、前記均質化処理後熱間
圧延および/または冷間圧延し、引き続き焼鈍によって
これらの元素を充分に固溶させることが有効である。焼
鈍によるこうした効果を発揮させる為には、その温度は
300℃以上とするのが良く、300℃未満では前記各
元素が充分に固溶されない。
る。本発明を実施するに当たっては、上記の様に成分組
成を調整したAl合金を、鋳造および均質化処理した
後、熱間圧延するだけでも良いが、通常の製造方法では
結晶粒が粗大化する恐れがある。例えば、発明協会公開
技報89−15623号に開示された、極低温加工用の
JIS1100合金やJIS5182合金では、通常の
製造方法によって製造されており、このため1100合
金では平均結晶粒径が150μm、5182合金でも1
00μmを超えており、極低温における成形加工性を劣
化させている。即ち上記技術では、極低温における成形
加工性の向上を充分達成していない可能性がある。従っ
て、本発明を実施するに当たっては、鋳造、均質化処理
および熱間圧延の各段階で結晶粒を細かくする(粗大化
させない)様に注意する必要がある。こうした観点から
して、本発明によって製造されるAl合金圧延板の平均
結晶粒径は、100μm以下(より好ましくは10〜5
0μm程度)となる様に調整するのが良い。また圧延後
にMg(およびCu)の固溶硬化による強度・延性の向
上効果を一層発揮させる為には、前記均質化処理後熱間
圧延および/または冷間圧延し、引き続き焼鈍によって
これらの元素を充分に固溶させることが有効である。焼
鈍によるこうした効果を発揮させる為には、その温度は
300℃以上とするのが良く、300℃未満では前記各
元素が充分に固溶されない。
【0013】尚焼鈍処理を行うに際しては、通常のバッ
チ式炉を用いても、優れた極低温加工性を付与すること
ができるが、連続焼鈍炉を用いて短時間の処理を行い且
つ強制冷却や水焼入れを行うと、結晶粒が微細化され、
しかも添加元素が充分に固溶するので、より優れた極低
温成形加工性を付与することができる。
チ式炉を用いても、優れた極低温加工性を付与すること
ができるが、連続焼鈍炉を用いて短時間の処理を行い且
つ強制冷却や水焼入れを行うと、結晶粒が微細化され、
しかも添加元素が充分に固溶するので、より優れた極低
温成形加工性を付与することができる。
【0014】
【実施例】表1および表2に示す化学成分組成のAl−
Mg系合金を通常の溶製法により溶解した後、造塊、均
熱処理、熱間圧延および冷間圧延を行って、厚さ1mm
の板材を製作した。これらの板材を連続焼鈍炉によって
種々の温度で焼鈍を行った。焼鈍温度と平均結晶粒径
を、表1および表2に併記する。
Mg系合金を通常の溶製法により溶解した後、造塊、均
熱処理、熱間圧延および冷間圧延を行って、厚さ1mm
の板材を製作した。これらの板材を連続焼鈍炉によって
種々の温度で焼鈍を行った。焼鈍温度と平均結晶粒径
を、表1および表2に併記する。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】これらの板材に潤滑油を塗布した後、液体
窒素に浸漬し、直ちにエリクセン試験を行った。試験結
果を、表3および表4に示す。
窒素に浸漬し、直ちにエリクセン試験を行った。試験結
果を、表3および表4に示す。
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】No.1〜15(表1および表3)は、本
発明の要件を満足する実施例であり、いずれも優れた極
低温成形加工性を示していることがわかる。これに対
し、No.16〜30(表2および表4)は、本発明で
規定する要件のいずれかを欠く比較例であり、実施例に
比べて劣っている。即ち、No.16〜22,24〜3
0は、成分組成範囲が本発明の規定範囲外のものであ
り、No.23は焼鈍温度が300℃未満のものであ
り、いずれも充分な特性が得られていない。尚Mgの含
有量が8.5重量%を超えるNo.17のものは、熱間
圧延割れを起こして試験を行うことができなかった。ま
たNo.25〜30のものは、結晶粒の粗大化が認めら
れた。
発明の要件を満足する実施例であり、いずれも優れた極
低温成形加工性を示していることがわかる。これに対
し、No.16〜30(表2および表4)は、本発明で
規定する要件のいずれかを欠く比較例であり、実施例に
比べて劣っている。即ち、No.16〜22,24〜3
0は、成分組成範囲が本発明の規定範囲外のものであ
り、No.23は焼鈍温度が300℃未満のものであ
り、いずれも充分な特性が得られていない。尚Mgの含
有量が8.5重量%を超えるNo.17のものは、熱間
圧延割れを起こして試験を行うことができなかった。ま
たNo.25〜30のものは、結晶粒の粗大化が認めら
れた。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、極
低温成形加工性に優れたAl−Mg系合金圧延板が製造
できる様になった。
低温成形加工性に優れたAl−Mg系合金圧延板が製造
できる様になった。
Claims (5)
- 【請求項1】 Mg:1.5〜8.5重量%を含有し、
残部Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg系合金
を鋳造・造塊した後、(a)熱間圧延を施すか、或は
(b)熱間圧延および/または冷間圧延後300℃以上
の温度で焼鈍することを特徴とする極低温成形加工用A
l−Mg−Si系圧延板の製造方法。 - 【請求項2】 更に、Cu:1.5重量%以下および/
またはZn:2重量%以下を含有するAl−Mg系合金
を用いる請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 更に、Mn:1.5重量%以下、Cr:
0.5重量%以下およびZr:0.5重量%以下よりな
る群から選ばれる1種以上を含有するAl−Mg系合金
を用いる請求項1または2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 不可避不純物として含まれるFeおよび
Siを、合計で0.5重量%以下に抑えたAl−Mg系
合金を用いる請求項1〜3のいずれかに記載の製造方
法。 - 【請求項5】 合金圧延板の平均結晶粒径を100μm
以下に調整する請求項1〜4のいずれかに記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23240092A JP3248254B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 極低温成形加工用Al−Mg系合金圧延板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23240092A JP3248254B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 極低温成形加工用Al−Mg系合金圧延板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0681088A true JPH0681088A (ja) | 1994-03-22 |
JP3248254B2 JP3248254B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=16938653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23240092A Expired - Fee Related JP3248254B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 極低温成形加工用Al−Mg系合金圧延板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3248254B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5573608A (en) * | 1993-01-27 | 1996-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Superplastic aluminum alloy and process for producing same |
JP2019013969A (ja) * | 2017-07-08 | 2019-01-31 | 株式会社Uacj | アルミニウム材の溶接接合体及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23240092A patent/JP3248254B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5573608A (en) * | 1993-01-27 | 1996-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Superplastic aluminum alloy and process for producing same |
US6056835A (en) * | 1993-01-27 | 2000-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Superplastic aluminum alloy and process for producing same |
JP2019013969A (ja) * | 2017-07-08 | 2019-01-31 | 株式会社Uacj | アルミニウム材の溶接接合体及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3248254B2 (ja) | 2002-01-21 |
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