JPH0718390A - 成形用アルミニウム合金板材の製造方法 - Google Patents
成形用アルミニウム合金板材の製造方法Info
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Abstract
る、成形用アルミニウム合金板材の成形性および強度を
向上させたこと。 【構成】 Si0.3〜1.7wt%、Cu0.01〜
1.2wt%、Mn0.01〜1.1wt%、Mg0.
4〜1.4wt%、Fe1.0wt%以下を含み、残部
Alと不可避的不純物からなるAl合金およびこれにC
r0.04〜0.4wt%、Zn0.25wt%以下、
Zr0.4wt%以下、Ti0.2wt%以下のいずれ
か1種または2種以上を含むAl合金の鋳塊を均質化処
理した後、熱間圧延、冷間圧延を行い、次いで450℃
以上固相線以下の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ
過程の調整および低温熱処理を施して、時効硬化金属間
化合物の体積率を0.01〜0.1%に制御する成形用
アルミニウム合金板材の製造方法。
Description
等の板材を成形する部材に使用されるAl−Mg−Si
系アルミニウム合金板材の製造法に関するもので、強度
及び成形性を向上させるものである。
自動車ボディーシート等へのAl−Mg−Si系アルミ
ニウム合金の適用の検討がなされている。従来より、A
l−Mg−Si系アルミニウム合金は溶体化処理後自然
時効した(T4)状態で成形され、塗装・焼付け(ベー
キング)加熱時の時効硬化(ベーキング硬化:Bake Har
den )を得ることができるため、自動車車体等への使用
が検討されていた。現在鋼板で製造している自動車車体
のボディーシート等をアルミニウム合金の板材に置き換
える場合に問題となるのは、主に成形性の低さが挙げら
れる。そのため、Al−Mg−Si系合金においてもよ
り一層優れた成形性が求められている。一方、本来鋼板
に比較してアルミニウム板の強度は劣っているが、さら
に最近ではコスト・ダウンのために、低温で短時間塗装
・焼付け(時効硬化)処理して高い強度が得られるアル
ミニウム合金が望まれている。
に鑑み種々検討の結果、Al−Mg−Si系アルミニウ
ム合金の強度及び成形性を向上させることができるAl
−Mg−Si系アルミニウムの製造法を開発したもので
ある。
1.7wt%、Cu0.01〜1.2wt%、Mn0.
01〜1.1wt%、Mg0.4〜1.4wt%、Fe
1.0wt%以下を含み、残部Alと不可避的不純物か
ら成るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理した後、熱間
圧延、冷却圧延を行い、次いで450℃以上固相線以下
の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ過程の調整およ
び低温熱処理を施して、時効硬化金属間化合物の体積率
を0.01〜0.1%に制御することを特徴とする成形
用アルミニウム合金板材の製造方法を請求項1とし、S
i0.3〜1.7wt%、Cu0.01〜1.2wt
%、Mn0.01〜1.1wt%、Mg0.4〜1.4
wt%、Fe1.0wt%以下を含み、さらにCr0.
04〜0.4wt%、Zn0.25wt%以下、Zr
0.4wt%以下、Ti0.2wt%以下のいずれか1
種または2種以上を含み、残部Alと不可避的不純物か
ら成るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理した後、熱間
圧延、冷間圧延を行い、次いで450℃以上固相線以下
の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ過程の調整およ
び低温熱処理を施して、時効硬化金属間化合物の体積率
を0.01〜0.1%に制御することを特徴とする成形
用アルミニウム合金板材の製造方法を請求項2とするも
のである。
合金としては、上記組成範囲内に相当する合金、例えば
JIS.6301,6004,6005,6105,6
151,6061,6066,6070のようなJIS
6000系合金に適用できる。上記Al−Mg−Si系
アルミニウム合金は時効硬化型合金であり、時効処理す
るときに硬化析出相を生じることにより合金の強度が高
くなる。Al−Mg−Si系アルミニウム合金の時効析
出過程については次に示すような時効析出過程となって
いる。 過飽和固溶体→G.P.ゾーン→中間相→安定相 合金を溶体化・焼入れした後、室温で時効(T4処理)
すると、溶質原子のMgやSiと焼入れした過剰空孔と
結合したG.P.ゾーンが生成し、合金の強度はやや高
くなる。その後、塗装・焼付け(人工時効)処理するこ
とにより、合金の強度に最も寄与する硬化析出相(金属
間化合物)である中間相が析出し、製品になる合金の強
度が得られるとされている。しかし自然時効の際、大部
分の空孔がG.P.ゾーンに含まれるため、その後の人
工時効をしても中間相の析出が妨げられ、合金の最も高
い強度が得られない。また自然時効した合金が成形され
る場合、G.P.ゾーンが母相(Al)と整合であるた
め変形の際に転位に切断されやすく、最終的に応力が粒
界に集中して合金の成形性が低下する。以上の知見に基
づいて、Al−Mg−Si系アルミニウム合金を対象に
工業的に操作しやすい製造法を用いて、合金の強度、成
形性を向上させる目的で本発明製造法を開発したもので
ある。
上記のように限定したのは、以下の理由によるものであ
る。Siは塗装・焼付け時にMgとともにMg2 Siを
析出し強度を向上させる。その含有量を0.3〜1.7
wt%としたのは、0.3wt%未満ではその効果が小
さく、1.7wt%を越えると溶体化処理後の成形性が
低下するためである。Mgは溶体化処理後にはマトリッ
クス中に固溶しており、成形性の向上に寄与する。ま
た、塗装・焼付け時にはSiとともにMg2 Siを析出
し強度を向上させる。その量を0.4〜1.4wt%と
したのは、0.4wt%未満では強度向上が小さく、
1.4wt%を越えると溶体化処理後の成形性が低下す
るためである。
θ’、S相などを析出し強度を向上させる。その量を
0.01〜1.2wt%としたのは、0.01wt%未
満では強度向上が小さく、1.2wt%を越えると耐食
性が低下するためである。MnおよびCrは結晶粒の微
細化及びマトリックス強度を向上させる。その量を0.
01〜1.1wt%および0.04〜0.4wt%とし
たのは、それぞれ下限未満では、その効果が小さく、上
限を越えると溶体化処理後の成形性が低下するためであ
る。Znは強度を向上する効果があり、また、Zr、T
iは組織を微細化する効果があるが、Zn0.25wt
%、Zr0.4wt%、Ti0.2wt%を越えると成
形性が低下する。Feは通常Alの不純物として含まれ
るものであるが、1.0wt%以下であれば本発明製造
法による効果を妨げない。また、上記以外の不純物は、
0.5wt%以下であれば本発明製造法による効果を妨
げない。
のAl−Mg−Si系アルミニウム合金を溶解鋳造、均
質化処理、圧延加工を行った後、450℃以上固相線温
度以下の温度範囲に溶体化処理した後、焼入れ過程の調
整および低温熱処理を施して、時効硬化金属間化合物
(Mg2 Siの中間相の析出物)を、体積率で0.01
〜0.1%になるように析出せしめるこにより、強度、
成形性を向上させるものである。上記の溶体化処理温度
を450℃以上固相線温度以下としたのは、この温度範
囲外ではSi、Mgがマトリックス中に十分に固溶せず
成形性が低下する。また焼入れ過程の調整としては、溶
体化処理後、水焼入れ、或いは所定温度、例えば100
〜150℃に焼入れすることにより、粗大な析出物の析
出を防ぐことができる。そして上記の低温熱処理として
は、100〜150℃の温度で0.5〜5時間の熱処理
を施すことが望ましい。上記の温度範囲外および時間外
では、時効硬化金属間化合物(Mg2 Siの中間相の析
出物)を、体積率にして0.01〜0.1%になるよう
に析出することができず、所望の強度、成形性が得られ
ない。
ニウム合金板は、伸び、エリクセン値、LDR等の成形
性が著しく向上するものである。そして成形後に行われ
るベーキング処理が施されることにより、引張り強度、
耐力等の機械的強度がベーキング処理前より格段に向上
するものである。
表1に示す化学成分(wt%)を有するアルミニウム合
金を通常の方法により溶解鋳造し、所定の均質化処理を
行い、400℃での熱間圧延後、冷間圧延して1mm厚
の板材とした。この板材について溶体化処理し、表2に
示す熱処理を施した。即ち本発明製造方法の実施例とし
ては、560℃×1時間溶体化処理後水焼入れして、直
ちに100℃×5時間、120℃×1時間、150℃×
0.5時間熱処理すること、または同じ条件で溶体化処
理後直接に100℃、120℃、150℃の熱処理炉に
焼入れし、それらの温度で0.5〜5時間熱処理するこ
とにより0.01〜0.1%の体積率の金属間化合物を
得た。またこれに最終的にベーキング処理(180℃×
1時間)を行った。なお比較のために、まず(1)従来
方法により溶体化処理後室温まで焼入れしてT4処理し
た後、ベーキング処理(180℃×1時間)を行ったも
の、および(2)0.01〜0.1%の体積率の金属間
化合物を得られない熱処理条件、すなわち溶体化処理後
直ちに60℃×10時間、80℃×8時間、180℃×
20分、200℃×10分熱処理した後、ベーキング処
理(180℃×1時間)を行ったものを試料とした。こ
れらの板材について、引張試験、エリクセン張出試験、
限界深絞り(LDR)試験を行った。その結果を表3、
表4、表5、表6、表7および表8に示す。
より測定し、エリクセン張出試験はJISZ2247A
法より、張出高さを測定した。限界深絞り(LDR)試
験はφ33mmのポンチで潤滑油を塗布したブランクの
深絞りを行い、破断しない最大ブランク径をポンチ径で
除去した値を求めた。また時効硬化金属間化合物の体積
率は、公知の画像処理により求めた。
明に係るNo.1からNo.12 はいずれも、伸び、引張強度、
耐力、エリクセン値、LDR等の諸特性が優れているこ
とが判る。これに対して、従来の製造方法のNo.13 、N
o.14 および本発明を外れる条件のNo.15 からNo.22
は、伸び、引張強度、耐力、エリクセン値、LDR等の
いずれかまたは全部の特性が、本発明の製造方法による
ものに比べて、著しく低いことが判る。
法で製造したAl−Si−Mg系合金と比較して特に伸
びに優れており、また強度においても向上するなど、自
動車などの部材の製造法として最適のものであり、その
材料の成形性および強度の向上に貢献するところが大き
い等顕著な効果を奏する。
1.7wt%、Cu0.01〜1.2wt%、Mn0.
01〜1.1wt%、Mg0.4〜1.4wt%、Fe
1.0wt%以下を含み、残部Alと不可避的不純物か
ら成るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理した後、熱間
圧延、冷間圧延を行い、次いで450℃以上固相線以下
の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ過程の調整およ
び低温熱処理を施して、時効硬化金属間化合物の体積率
を0.01〜0.1%に制御することを特徴とする成形
用アルミニウム合金板材の製造方法を請求項1とし、S
i0.3〜1.7wt%、Cu0.01〜1.2wt
%、Mn0.01〜1.1wt%、Mg0.4〜1.4
wt%、Fe1.0wt%以下を含み、さらにCr0.
04〜0.4wt%、Zn0.25wt%以下、Zr
0.4wt%以下、Ti0.2wt%以下のいずれか1
種または2種以上を含み、残部Alと不可避的不純物か
ら成るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理した後、熱間
圧延、冷間圧延を行い、次いで450℃以上固相線以下
の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ過程の調整およ
び低温熱処理を施して、時効硬化金属間化合物の体積率
を0.01〜0.1%に制御することを特徴とする成形
用アルミニウム合金板材の製造方法を請求項2とするも
のである。
ニウム合金板は、伸び、エリクセン値、LDR等の成形
性が著しく向上するものである。そして成形後に行われ
るベーキング処理が施され、ベーキング処理前に0.0
1〜0.1%の体積率として存在した時効硬化金属間化
合物を成長させることにより、引張り強度、耐力等の機
械的強度がベーキング処理前より格段に向上するもので
ある。
より測定し、エリクセン張出試験はJISZ2247A
法より、張出高さを測定した。限界深絞り(LDR)試
験はφ33mmのポンチで潤滑油を塗布したブランクの
深絞りを行い、破断しない最大ブランク径をポンチ径で
除した値を求めた。また時効硬化金属間化合物の体積率
は、公知の画像処理により求めた。
明に係るNo.1からNo.12 はいずれも、伸び、引張強度、
耐力、エリクセン値、LDR等の諸特性が優れているこ
とが判る。これに対して、従来の製造方法のNo.13 、N
o.14 および本発明を外れる条件のNo.15 からNo.22
は、伸び、引張強度、耐力、エリクセン値、LDR等の
いずれかまたは全部の特性が、本発明の製造方法による
ものに比べて、著しく低いことが判る。なお、表3〜8
においてベーキング処理前の奇数の熱処理法の場合、金
属間化合物の体積率を測定したが、ベーキング処理後の
偶数の熱処理法の場合は、本発明の効果に差しつかえな
いので、金属間化合物の体積率は測定しなかった。
Claims (2)
- 【請求項1】 Si0.3〜1.7wt%、Cu0.0
1〜1.2wt%、Mn0.01〜1.1wt%、Mg
0.4〜1.4wt%、Fe1.0wt%以下を含み、
残部Alと不可避的不純物から成るアルミニウム合金鋳
塊を均質化処理した後、熱間圧延、冷却圧延を行い、次
いで450℃以上固相線以下の温度範囲で溶体化処理し
た後、焼入れ過程の調整および低温熱処理を施して、時
効硬化金属間化合物の体積率を0.01〜0.1%に制
御することを特徴とする成形用アルミニウム合金板材の
製造方法。 - 【請求項2】 Si0.3〜1.7wt%、Cu0.0
1〜1.2wt%、Mn0.01〜1.1wt%、Mg
0.4〜1.4wt%、Fe1.0wt%以下を含み、
さらにCr0.04〜0.4wt%、Zn0.25wt
%以下、Zr0.4wt%以下、Ti0.2wt%以下
のいずれか1種または2種以上を含み、残部Alと不可
避的不純物から成るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理
した後、熱間圧延、冷間圧延を行い、次いで450℃以
上固相線以下の温度範囲で溶体化処理した後、焼入れ過
程の調整および低温熱処理を施して、時効硬化金属間化
合物の体積率を0.01〜0.1%に制御することを特
徴とする成形用アルミニウム合金板材の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP19178693A JP3157068B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 成形用アルミニウム合金板材の製造方法 |
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