JPH07188826A

JPH07188826A - マグネシウム合金製部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07188826A
Application number: JP1362994A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamamoto; 幸男山本; Makoto Fujita; 誠藤田; Nobuo Sakate; 宣夫坂手; Katsuya Ouchi; 勝哉大内; Shoji Hirahara; 庄司平原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1995-07-25
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: JP3509163B2

Abstract

(57)【要約】【目的】マグネシウム合金製部材を製造するにあた
り、塑性加工における成形性の向上を図り、高い引張強
度及び耐力を得ることができるようにする。【構成】マグネシウム合金製部材を製造するに際し
て、ストロンチウムを０.０２〜０.５重量％含有するマ
グネシウム合金溶湯によってマグネシウム合金製素材を
鋳造する工程と、該マグネシウム合金製素材を所定形状
のマグネシウム合金製部材に塑性加工する工程とを順に
行なうことを特徴とし、また、上記鋳造工程では、上記
マグネシウム合金製素材の平均結晶粒径が２００μm以
下となるようにストロンチウムの含有量を調整すること
を特徴とし、更に、上記塑性加工として鍛造加工を採用
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム合金製部
材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、マグネシウム(以下、そ
の元素記号Ｍgで表示する)合金は、鍛造等の塑性加工を
含む加工用や鋳造用の材料として利用されており、近年
では、例えば自動車のホイールなど、軽量でかつ引張強
度ないしは耐力が要求される部材に適用することが考え
られている。上記Ｍg合金の合金元素としては、従来、
アルミニウム(Ａl),マンガン(Ｍn),亜鉛(Ｚn)等が一般
に採用されている。そして、かかる合金元素の作用とし
て、ＭgにＡlを添加することによって合金の強さが増加
し、また鋳造組織が細かくなること、Ｍnの少量添加に
よって耐蝕性の向上と鋳造組織の微細化による強度向上
とが図れること、Ｚnの少量添加によって機械的性質が
向上することなどが知られている。さらに、Ｍg合金に
おける鋳造組織の微細化手段としては、Ｚrの少量合
金、Ｃ接種、ＦeＣl₃接種等が知られている。

【０００３】ところで、金属製部材の製造方法として、
製品形状に近似した素材を鋳造した後に、この鋳造素材
を鍛造するという方法が知られている(特開昭５１−１
２０９５３号公報参照)。すなわち、インゴットから最
終的な製品形状のものを鍛造する場合、通常、荒鍛造か
ら始めて仕上げ鍛造まで多数の鍛造工程を必要とするの
であるが、上記従来公報に記載された方法は、予め(鍛
造前に)最終的な製品形状に近似した素材を鋳造によっ
て形成しておくことにより、中間的な鍛造工程を減らす
というものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に鋳造と鍛造とを組合せた場合、確かに、鍛造工程の簡
素化を図ることができるのであるが、これをＭg合金製
部材の製造方法として採用したとしても、鍛造加工率に
限界があって当該部材の引張強度や耐力の向上について
は、それほど大きく期待することはできない。また、先
に述べた鋳造組織の微細化は鍛造加工を含む塑性加工性
の向上に有効であり、引張強度や耐力の向上が図ること
ができるのであるが、従来用いられてきたＡl,Ｍnある
いはＺn等の合金元素の添加等による組織の微細化を利
用して成形性を向上させるにも限度がある。一方、Ｍg
合金部材を、例えば、自動車用のホイールなど外部環境
にさらされる箇所に用いる場合には、より高い耐食性が
求められる。

【０００５】そこで、本発明は、塑性加工性に優れ、引
張強度および耐力さらには耐食性がより高いＭg合金製
部材およびその製造方法を提供することを目的としてな
されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用】本願発明者
は、かかる目的を達成するために鋭意研究した結果、一
定範囲の量のストロンチウム(以下、その元素記号Ｓrで
表示する)を合金元素として用いると、Ｓrにより鋳造組
織が微細化されて塑性加工における成形性が高まるだけ
でなく、特に、Ｓrがある程度以上多量に含有された場
合には、Ｓr自体が結晶粒微細化とは別の方面から成形
性の向上に寄与すること、更に、Ｓr含有量が比較的少
ない場合でも、例えば鋳造時の凝固冷却速度が速い条件
下などでは、Ｓr含有量が増加するに従って、鋳造組織
が素材の表面近傍のみならずその内部までより微細化さ
れること、また更に、Ｍg合金製部材がＳrを含有するこ
とによってその耐食性が高まることを見出した。

【０００７】そして、上記課題を解決する手段として、
本願の請求項１に記載された発明(以下、本願の第１の
発明という)に係るＭg合金製部材は、Ｓrを０.０２〜
０.５重量％含有することを特徴としたものである。

【０００８】本願の第１の発明においては、Ｍg合金を
鋳造後に塑性加工して上記Ｍg合金製部材を得る場合、
Ｓrを含有させることによって鋳造組織の微細化が図れ
るとともに、塑性加工における成形性が向上する。すな
わち、鋳造組織の微細化は塑性加工における成形性の向
上につながるが、Ｓrを含有した溶湯で鋳造することに
よる鋳造組織の微細化効果は、一般に、Ｓr含有量が０.
０２重量％程度で飽和する。しかしながら、鋳造時の凝
固冷却速度が速い条件下などでは、０.０２重量％以上
の範囲でも、Ｓr含有量が増加するに従って組織がより
微細化され、特に、素材の表面近傍のみならずその内部
まで微細化される(この点は後述する実施例によって明
らかになる)。本発明では、このＳrを０.０２重量％以
上含有させており、鋳造組織がより微細化され、塑性加
工における成形性がより向上し、引張強度および耐力が
より高くなる。上記Ｓrは０.１重量％以上含有されるこ
とが望ましい。Ｓrを０.１重量％以上含有することによ
って、鋳造時の凝固冷却速度が特に速くない場合でも、
Ｓr含有量が比較的低いものに比べて高い塑性加工性が
得られ、機械的性質も向上する(この点は後述する実施
例によって明らかになる)。その理由は明確ではない
が、Ｓr含有量が比較的高い(０.１重量％以上)場合に
は、Ｓrは結晶粒の微細化効果だけで成形性の向上に寄
与しているのではなく、多量に用いられていることによ
って別の形でも成形性の向上に寄与しているものと認め
られる。すなわち、ＳrがＭg合金の結晶粒界近傍に高濃
度に存在して結晶粒界を強化し、成形時の結晶粒界から
の割れを抑制しているのではないかと、推察される。

【０００９】この第１の発明において、Ｓr含有量の下
限を０.０２重量％としているのは、Ｍg合金の鋳造組織
の微細化効果、従ってＭg合金製部材の機械的性質の向
上について所期の効果が得られるようにするためであ
る。また、上限を０.５重量％としているのは、Ｓr含有
量がこれよりも多くなると、Ｍg，Ａl，Ｚn等との化合
物を生成し、部材の機械的性質に悪影響を及ぼすからで
あり、また、鋳造が困難になるからである。尚、Ｓrは
非常に高価な材料であるので、材料特性の向上と経済性
とを両立させるためには、上限としてさらに好ましいの
は０.２重量％である。

【００１０】また、Ｍg合金製部材にＳrを含有させた場
合、その含有量が高くなるに従って当該部材の耐食性が
向上する(この点は後述する実施例によって明らかにな
る)。本発明に係るＭg合金製部材は、Ｓrを０.０２〜
０.５重量％含有しており、より高い耐食性が得られ
る。

【００１１】また、本願の請求項２に記載された発明
(以下、本願の第２の発明という)に係るＭg合金製部材
の製造方法は、Ｓrを０.０２〜０.５重量％含有するＭg
合金溶湯によってＭg合金製素材を鋳造する工程と、該
Ｍg合金製素材を所定形状のＭｇ製合金製部材に塑性加
工する工程とを順に行なうことを特徴としたものであ
る。

【００１２】本願の第２の発明においては、Ｍｇ合金製
部材を製造するに際して、Ｍg合金溶湯でＭg合金製素材
を鋳造した後に、この素材を塑性加工するようにした。
この場合、Ｓrを含有させることによって鋳造組織の微
細化が図れるとともに、塑性加工における成形性が向上
する。すなわち、鋳造組織の微細化は塑性加工における
成形性の向上につながるが、Ｓrを含有した溶湯で鋳造
することによる鋳造組織の微細化効果は、一般に、Ｓr
含有量が０.０２重量％程度で飽和する。しかしなが
ら、鋳造時の凝固冷却速度が速い条件下などでは、０.
０２重量％以上の範囲でも、Ｓr含有量が増加するに従
って組織がより微細化され、特に、素材の表面近傍のみ
ならずその内部まで微細化される(この点は後述する実
施例によって明らかになる)。本発明では、このＳrを
０.０２重量％以上含有させており、鋳造組織がより微
細化され、塑性加工における成形性がより向上し、引張
強度および耐力がより高くなる。上記Ｓrは０.１重量％
以上含有されることが望ましい。Ｓrを０.１重量％以上
含有することによって、鋳造時の凝固冷却速度が特に速
くない場合でも、Ｓr含有量が比較的低いものに比べて
高い塑性加工性が得られ、機械的性質も向上する(この
点は後述する実施例によって明らかになる)。その理由
は明確ではないが、Ｓr含有量が比較的高い(０.１重量
％以上)場合には、Ｓrは結晶粒の微細化効果だけで成形
性の向上に寄与しているのではなく、多量に用いられて
いることによって別の形でも成形性の向上に寄与してい
るものと認められる。すなわち、ＳrがＭg合金の結晶粒
界近傍に高濃度に存在して結晶粒界を強化し、成形時の
結晶粒界からの割れを抑制しているのではないかと、推
察される。

【００１３】この第２の発明において、Ｓr含有量の下
限を０.０２重量％としているのは、Ｍg合金の鋳造組織
の微細化効果、従ってＭg合金製部材の機械的性質の向
上について所期の効果が得られるようにするためであ
る。また、上限を０.５重量％としているのは、Ｓr含有
量がこれよりも多くなると、Ｍg,Ａl,Ｚn等との化合物
を生成し、部材の機械的性質に悪影響を及ぼすからであ
り、また、鋳造が困難になるからである。尚、Ｓrは非
常に高価な材料であるので、材料特性の向上と経済性と
を両立させるためには、上限としてさらに好ましいのは
０.２重量％である。

【００１４】また、Ｍg合金製部材にＳrを含有させた場
合、その含有量が高くなるに従って当該部材の耐食性が
向上する(この点は後述する実施例によって明らかにな
る)。本発明に係るＭg合金製部材は、Ｓrを０.０２〜
０.５重量％含有しており、より高い耐食性が得られ
る。

【００１５】更に、本願の請求項３に記載された発明
(以下、本願の第３の発明という)に係るＭg合金製部材
の製造方法は、上記第２の発明において、上記鋳造工程
では、上記Ｍg合金製素材の平均結晶粒径が２００μm以
下となるようにＳrの含有量を調整することを特徴とし
たものである。

【００１６】ここに、上記鋳造工程で、上記Ｍg合金製
素材の平均結晶粒径が２００μm以下となるようにＳrの
含有量を調整するようにしたのは、当該素材の塑性加工
性を高めるためである。

【００１７】また、更に、本願の請求項４に記載された
発明(以下、本願の第４の発明という)に係るＭg合金製
部材の製造方法は、上記第２の発明または第３の発明に
おいて、上記塑性加工として鍛造加工を採用することを
特徴としたものである。

【００１８】ここに、上記塑性加工として鍛造加工を採
用したのは、その後の熱処理(溶体化処理)によって結晶
粒の微細化を図り強度向上を図る上で有利になるからで
ある。

【００１９】また、更に、本願の請求項５に記載された
発明(以下、本願の第５の発明という)に係るＭg合金製
部材の製造方法は、溶融状態で、Ｓrを０.０２〜０.５
重量％含有されるように添加する工程と、このＳrを含
有するＭg合金溶湯によってＭg合金製素材を鋳造する工
程と、該Ｍg合金製素材を所定形状のＭg合金製部材に鍛
造加工する工程とを順に行なうことを特徴としたもので
ある。

【００２０】本願の第５の発明においては、Ｍg合金製
部材を製造するに際して、Ｍg合金溶湯でＭg合金製素材
を鋳造した後に、この素材を鍛造加工するようにした。
この場合、溶融状態で上記重量％のＳrが含有されるよ
うにＳrを添加することによって鋳造組織の微細化が図
れるとともに、鍛造加工における成形性が向上する。す
なわち、鋳造組織の微細化は鍛造加工における成形性の
向上につながるが、Ｓrを含有した溶湯で鋳造すること
による鋳造組織の微細化効果は、一般に、Ｓr含有量が
０.０２重量％程度で飽和する。しかしながら、鋳造時
の凝固冷却速度が速い条件下などでは、０.０２重量％
以上の範囲でも、Ｓr含有量が増加するに従って組織が
より微細化され、特に、素材の表面近傍のみならずその
内部まで微細化される(この点は後述する実施例によっ
て明らかになる)。本第５の発明では、このＳrを０.０
２重量％以上含有させており、鋳造組織がより微細化さ
れ、鍛造加工における成形性がより向上し、引張強度お
よび耐力がより高くなる。上記Ｓrは０.１重量％以上含
有されることが望ましい。Ｓrを０.１重量％以上含有す
ることによって、鋳造時の凝固冷却速度が特に速くない
場合でも、Ｓr含有量が比較的低いものに比べて高い塑
性加工性が得られ、機械的性質も向上する(この点は後
述する実施例によって明らかになる)。その理由は明確
ではないが、Ｓr含有量が比較的高い(０.１重量％以上)
場合には、Ｓrは結晶粒の微細化効果だけで成形性の向
上に寄与しているのではなく、多量に用いられているこ
とによって別の形でも成形性の向上に寄与しているもの
と認められる。すなわち、ＳrがＭg合金の結晶粒界近傍
に高濃度に存在して結晶粒界を強化し、成形時の結晶粒
界からの割れを抑制しているのではないかと、推察され
る。

【００２１】この第５の発明において、Ｓr含有量の下
限を０.０２重量％としているのは、Ｍg合金の鋳造組織
の微細化効果、従ってＭg合金製部材の機械的性質の向
上について所期の効果が得られるようにするためであ
る。また、上限を０.５重量％としているのは、Ｓr含有
量がこれよりも多くなると、Ｍg,Ａl,Ｚn等との化合物
を生成し、部材の機械的性質に悪影響を及ぼすからであ
り、また、鋳造が困難になるからである。尚、Ｓrは非
常に高価な材料であるので、材料特性の向上と経済性と
を両立させるためには、上限としてさらに好ましいのは
０.２重量％である。

【００２２】また、Ｍg合金製部材にＳrを含有させた場
合、その含有量が高くなるに従って当該部材の耐食性が
向上する(この点は後述する実施例によって明らかにな
る)。本第５の発明に係るＭg合金製部材は、Ｓrを０.０
２〜０.５重量％含有しており、より高い耐食性が得ら
れる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本願の第１の発明によれ
ば、Ｍg合金製部材に０.０２〜０.５重量％のＳrを含有
させることにより、当該Ｍg合金製部材を鋳造後に塑性
加工して製造した場合に、塑性加工時の成形性が向上
し、引張強度および耐力等の機械的性質が高くなる。ま
た、Ｓrを含有することにより、Ｍg合金製部材の耐食性
が高くなる。

【００２４】また、本願の第２の発明によれば、Ｍg合
金製部材を製造するに際して、Ｓrを０.０２〜０.５重
量％含有するＭg合金溶湯によってＭg合金製素材を鋳造
し、該Ｍg合金製素材を所定形状のＭg合金製部材に塑性
加工するようにしたから、鋳造組織の微細化を図ること
ができるとともに、塑性加工時の成形性を飛躍的に高め
ることができ、Ｍg合金製部材の引張強度および耐力等
の機械的性質の向上を図ることが可能になる。また、Ｓ
rを含有することにより、Ｍg合金製部材の耐食性を高め
ることができる。

【００２５】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第２の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、鋳造工程では上記Ｍg合金製素材の平均結晶
粒径が２００μm以下となるようにＳr量を調整したの
で、当該素材の塑性加工性をより確実に高めることがで
きる。

【００２６】また、更に、本願の第４の発明によれば、
基本的には、上記第２の発明または第３の発明と同様の
効果を奏することができる。特に、上記塑性加工として
鍛造加工を採用したので、その後の熱処理(溶体化処理
後に時効処理)によって結晶粒の微細化を図ることがで
き、強度の高いＭg合金製部材を得る上で有利になる。

【００２７】また、更に、本願の第５の発明によれば、
Ｍg合金製部材を製造するに際して、溶融状態で０.０２
〜０.５重量％のＳrが含有されるようにＳrを添加した
Ｍg合金溶湯によってＭg合金製素材を鋳造し、該Ｍg合
金製素材を所定形状のＭg合金製部材に鍛造加工するよ
うにしたから、鋳造組織の微細化を図ることができると
ともに、鍛造加工時の成形性を飛躍的に高めることがで
き、Ｍg合金製部材の引張強度および耐力等の機械的性
質の向上を図ることが可能になる。また、Ｓrを含有す
ることにより、Ｍg合金製部材の耐食性を高めることが
できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付図面を
参照しながら説明する。まず、Ｓr(ストロンチウム)含
有量のＭg(マグネシウム)合金製部材の機械的性質に及
ぼす影響を調べた第１実施例について説明する。本実施
例では、それぞれ所定量のＳrを含有するＭg合金製部材
を基材とした５種類の供試片(試料)を作成し、これらの
試料について、その機械的性質(引張強度および耐力)等
を比較する実験を行った。

【００２９】−試料１− 試料１については、下記の化学成分(重量％)のＭg合金
Ａを用いてＭg合金製素材を鋳造した。〈Ｍg合金Ａ〉Ａl:８.６,Ｚn:０.５８,Ｍn:０.５０,Ｓ
r:０.１０, 残Ｍg 鋳造時の注湯温度は７５０〜７６０℃、金型の予熱温度
は２１０〜２３０℃とした。但し、Ｓrについては、図
１に示すように、溶湯温度が７５０〜７６０℃に上昇し
た時点で、９０％Ｓr−１０％Ａl合金を上記成分量とな
るように添加することによって配合した。また、当該添
加後に溶湯を上記温度に保持した状態で１０分間攪拌し
１５分間沈静させてから鋳造を行なった。鋳造によって
得られたＭg合金製素材の平均結晶粒径は１１５〜１８
０μm(素材表面近傍で１１５μｍ; 素材中心部で１８０
μｍ)であった。

【００３０】次に、上記Ｍg合金製鋳造素材に図２に示
すように鍛造成形(塑性加工)を施した。同図において、
１は当該Ｍg合金製素材、３はダイ、４はパンチ、５は
鍛造品である。素材温度は３５０℃とした。また、次式
で定義される鍛造加工率は５０％とした。・鍛造加工率＝{(Ｈ−Ｈ')／Ｈ}×１００尚、Ｈ及びＨ'は、それぞれ鍛造前後における供試材の
鍛造方向の高さである(図２参照)。また、同時に鍛造成
形限界について調べた。すなわち、供試材に割れ７を発
生した時点の鍛造加工率を鍛造成形限界とした。

【００３１】次に、得られた鍛造品５に熱処理(Ｔ６)を
施した。熱処理条件は次の通りである。

【００３２】−試料２− 試料２については、上記Ｍg合金Ａを用いて試料１と同
様にＭg合金製素材を鋳造し、鍛造加工率が６５％とな
るように鍛造成形を行なった。そして、得られた鍛造品
に試料１と同じ熱処理(Ｔ６)を施した。

【００３３】−引張試験− そうして、上記試料１,２の各熱処理品を図３に示す棒
状の引張試験片６に加工した。同図において、Ｌ1＝４
２、Ｌ2＝１７、Ｌ3＝２、Ｌ4＝８、Ｄ1＝４±０.０
３、Ｄ2＝４.５、ねじ部はＭ６×１.０(以上の単位はm
m)である。そして、上記試験片６を用いて引張試験を行
ない、引張強度及び０.２％耐力を測定した。試験結果
は試料３〜５と共に表１に示されている。同表中の試料
３及び試料４２は下記のＭg合金Ｂを用いたものであっ
て、試料３はＳr量を０.０２重量％とした点及び鍛造を
行なわなかった点が試料１と相違し、試料４はＳr量の
みが試料１と相違する。また、試料５はＭg合金Ａを用
いたものであって、鍛造を行なわなかった点のみが試料
１と相違する。〈Ｍg合金Ｂ〉Ａl:８.６,Ｚn:０.５８,Ｍn:０.５０,Ｓ
r:０.０２,残Ｍg このＭg合金Ｂの鍛造前の平均結晶粒径は１２５〜２８
５μm(素材表面近傍で１２５μｍ; 素材中心部で２８５
μｍ)であり、上記Ｍg合金Ａと比べて、素材表面近傍に
ついては大きな差はなかっが、素材中心部についてはか
なりの差が認められた。これは、鋳造時の冷却速度が十
分に速くなかったためと考えられる。

【００３４】

【表１】

【００３５】尚、上記Ｍg合金Ａ,Ｍg合金Ｂを用いて鋳
造成形された鋳造素材の正面形状を図４に示す。また、
得られたＭg合金製鋳造素材９の平均結晶粒径を測定す
る場合の測定位置を図５に示す。これら図４および図５
において２点鎖線の仮想線は、上記Ｍg合金製鋳造素材
９の鋳造に用いられた金型８の外形形状を示している。
上記引張試験に用いた各試験片６は、上記Ｍg合金製鋳
造素材９から切り出した後に鍛造したもの及び鍛造を行
わなかったものの両方ともに、上記鋳造素材９の表面に
比較的近い部分、つまり、組織の結晶粒が比較的微細な
部分から採取したものである。一方、鍛造成形限界を調
べるための供試材の場合には、上記鋳造素材９の中心部
に比較的近い部分、つまり、組織の結晶粒が比較的粗大
な部分をも含んで採取されている。

【００３６】−試験結果について− 鍛造成形限界はＳr量が０.１０重量％のＭg合金Ａの溶
湯を用いたものでは６７％であるのに対し、Ｓr量が０.
０２重量％のＭg合金Ｂの溶湯を用いたものでは５２％
であり、多量のＳrを含有したものでは鍛造成形性が向
上していることが分かる。すなわち、Ｓr０.０２重量％
以上では鋳造組織の微細化効果がほぼ飽和し、一般にそ
れ以上の微細化は望めないはずであるが、Ｓrが多いＭg
合金Ａを用いた試料(試料１,２)では、Ｓrが少ないＭg
合金Ｂを用いた試料(試料３,４,５)に比べて鍛造成形性
が高くなっている。これは、基本的には、Ｓrが結晶粒
の微細化によって鍛造成形性の向上に寄与するだけでな
く、ＳrがＭg合金の結晶粒界近傍に高濃度に存在して結
晶粒界を強化し、成形時の結晶粒界からの割れを抑制す
ることで鍛造成形性の向上に寄与しているからではない
かと推察される。尚、鋳造素材を鍛造加工する場合、良
好な鍛造成形を安定して行うには、通常、その成形限界
が６０％を越える鍛造成形性が必要とされるが、Ｓr含
有量が少ない(０.０２重量％)Ｍg合金Ｂを用いた試料
３,４,５では、その鍛造成形限界がこの基準値をかなり
下回っている。これは、上述のように、Ｍg合金Ｂの場
合には、その鋳造素材の中心部の結晶粒径がＭg合金Ａ
の場合に比べてかなり粗大(２８５μｍ)になっており、
かつ、鍛造成形限界を調べるための供試材の場合には、
上述のように、上記鋳造素材９の中心部に比較的近い部
分をも含んで採取されている関係上、供試材中に結晶粒
径がかなり粗大(２８５μｍ)な部分が含まれることとな
るためであると推察される。

【００３７】熱処理後の引張強度及び耐力についてみる
と、試料１は、試料３〜試料５のいずれと比べても引張
強度及び耐力が共に向上している。試料１及び試料４が
試料３,５よりも良い結果を示しているのは、鍛造によ
って加工のエネルギーが材料内部に歪みとしてたくわえ
られ、その後の熱処理によって結晶粒の微細化が図れた
ためと認められる。

【００３８】また、試料１と試料４とを比べた場合、同
じ鍛造加工率でありながら、試料１の方が結果が良い。
この理由は、試料４の場合は鍛造成形限界が試料１に比
べて低く、その成形限界の比較的近くまで鍛造加工が施
されていることと、試料１の場合には、Ｓrをより多く
含有しているので、Ｍg合金の結晶粒界近傍にＳrが高濃
度に存在して結晶粒界を強化し、引張試験時に発生する
結晶粒界に沿ったクラックの進展を阻止しているためで
はないかと考えられる。更に、試料２の方が試料１より
も良い結果となっているのは、鍛造加工率が高くなって
いるためと認められる。

【００３９】次に、Ｓr含有量とＭg合金製鋳造素材の結
晶粒度との関係を調べた第２実施例について説明する。
図６は、本実施例で用いた溶解実験装置を示している。
この溶解実験装置１１では、ケース１２の中心部分にシ
リンダ１３で上下動可能に支持された筒状のルツボ１５
が配置され、このルツボ１５の周囲にはヒータ１４が配
設されている。上記ルツボ１５は例えば軟鋼で形成さ
れ、ルツボ１５内の溶融金属１６(溶湯)の温度は熱電対
１７で計測できる。また、ルツボ１５内の溶融金属１６
の表面にはガス供給管１８から保護ガスが供給されるよ
うになっている。

【００４０】また、図７は、本実施例で用いた鋳造実験
装置を示している。この鋳造実験装置２１では、ベース
２２の上方に、油圧シリンダ２３に連結されたプランジ
ャ２４の下端部に支持された金型２５が配置されてい
る。図８に詳しく示すように、この金型２５の上部には
エア抜き孔２６,…,２６が形成され、これらエア抜き孔
２６,…,２６の上方は、溶融材の吹き抜け防止のための
Ｎi(ニッケル)セルメット２７で覆われている。そし
て、上記金型２５の下方に溶融金属１６を入れたルツボ
１５を位置させ、プランジャ２４を所定の荷重および速
度で降下させることにより、図９に示すように、金型２
５の成形キャビティ２５a内に溶融金属１６が圧力注入
される。この結果、図１０に示すような鋳造素材２９が
得られる。本実施例では、この圧力注入条件について、
例えば、プランジャ２４の荷重を３００kＮ、降下速度
を３０mm／sec．とした。

【００４１】本実施例では、表２にその化学成分を示す
各試料について、上記各実験装置１１,２１を用いて鋳
造を行い、Ｓr含有量と鋳造素材２９の結晶粒度との関
係を調べた。実験結果を図１２に示す。この図１２のグ
ラフにおいて、丸印は鋳造素材２９の比較的表面近傍で
の結晶粒度を、また、三角印は鋳造素材２９の比較的内
部での結晶粒度を示している。尚、図１１は、図１０の
Ｘ−Ｘ線に沿った縦断面図であり、上記鋳造素材２９の
表面近傍および内部での結晶粒度の測定位置を示してい
る。

【００４２】

【表２】

【００４３】図１２の実験結果から、Ｓrを含まない場
合には、表面近傍では比較的小さい粒度を維持できるも
のの、内部では結晶粒度が大きくなっている。これに対
して、Ｓr含有量が０.０２重量％以上の場合には、表面
近傍だけでなく、特に、内部での結晶粒が大幅に微細化
されており、その含有量が下限値(０.０２重量％)の場
合でも、結晶粒度は２００μｍ以下に抑制されているこ
とが分かる。尚、本第２実施例の場合、上述の第１実施
例とは鋳造方法が異なり、より速い冷却速度を確保する
ことができるため、仮に同成分の合金を鋳造したとして
も、得られる鋳造組織が異なる。つまり、両者における
鋳造素材内部にも部位による差異はあるが、全般的に第
２実施例の方が第１実施例に比べて、結晶粒度が小さい
鋳造組織が得られる。

【００４４】このＭg合金製鋳造素材の結晶粒度と塑性
加工性との関係を調べる実験を行った。この実験は、下
記表３に示す化学成分(重量％)のＭg合金を用いて鍛造
用素材(直径２８mm×高さ４２mm)を鋳造し、この鋳造素
材を、図２(第１実施例参照)に示された方法と同様の方
法にて据え込み加工(つまり鍛造加工)を施して行った。
そして、第１実施例における鍛造成形限界を評価する場
合と同様に、供試材を徐々に圧縮(据え込み)した際に、
その表面に微細なクラックが発生するまでの圧縮代で据
え込みによる成形性を評価した。また、実験条件は以下
に示す通りであった。・素材温度 : ３５０℃ ・据え込み時の歪み速度 : 低速

【００４５】

【表３】

【００４６】実験結果を図１３に示す。鋳造素材を鍛造
加工する場合、良好な鍛造成形を安定して行うには、通
常、限界据え込み率６０％を越える鍛造成形性が必要と
されるが、このような良好な鍛造成形性を得るために
は、平均結晶粒径を２００μｍ以下とする必要があるこ
とが分かった。換言すれば、このように、鋳造素材２９
の組織を結晶粒度が２００μｍ以下となるように微細化
することにより、良好な塑性加工性(鍛造成形性)が得ら
れる。

【００４７】次に、Ｓr含有量とＭg合金製部材の耐食性
との関係を調べた第３実施例について説明する。本実施
例では、下記の表４に示すように、それぞれ所定量のＳ
rを含有したＭg合金を加熱溶解し、そのＭg合金溶湯を
用いて鋳造した後、所定の塑性加工(鍛造)を行い、その
後に熱処理としてＴ６処理を施した試料から、板状の試
験片をそれぞれ作成した。

【００４８】

【表４】

【００４９】上記各試料の鍛造加工率はいずれも３０％
とし、また、熱処理(Ｔ６処理)条件は第１実施例の場合
と同様で、以下の通りとした。更に、上記板状試験片の寸法は以下の通りとした。・試験片寸法 : 幅５０mm×長さ９０mm×厚さ５mm この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２３７１の規定に準じ
た塩水噴霧試験による腐食試験を行った。試験条件を以
下に示す。・試験温度 : ３５℃ ・塩水濃度 : ５重量％・試験時間 : １０００時間,２０００時間

【００５０】試験結果を図１４に示す。この図１４のグ
ラフから分かるように、Ｓr含有量が多くなるに従って
腐食減量が少なくなり、Ｓrの添加がＭg合金製部材の耐
食性を向上させることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＭg合金製部材の
鋳造時における溶湯処理のタイムチャート図である。

【図２】第１実施例に係るＭg合金製鋳造素材の鍛造
成形限界を調べる試験方法および供試材を示す説明図で
ある。

【図３】第１実施例に係る引張試験片の正面図であ
る。

【図４】上記Ｍg合金製鋳造素材の素材形状を示す正
面図である。

【図５】図４のＹ−Ｙ線に沿った縦断面説明図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例に係る溶解実験装置の説
明図である。

【図７】上記第２実施例に係る鋳造実験装置の説明図
である。

【図８】上記鋳造実験装置を用いて行う鋳造工程の一
部を示す縦断面説明図である。

【図９】上記鋳造工程の一部を示す縦断面説明図であ
る。

【図１０】上記鋳造工程によって得られた鋳造素材の
斜視図である。

【図１１】図１０のＸ−Ｘ線に沿った縦断面説明図で
ある。

【図１２】第２実施例に係るＭg合金製鋳造素材の結
晶粒度とＳr含有量との関係についての実験結果を示す
グラフである。

【図１３】第２実施例に係るＭg合金製鋳造素材の結
晶粒度と塑性加工性との関係についての実験結果を示す
グラフである。

【図１４】本発明の第３実施例に係るＭg合金製部材
の耐食性とＳr含有量との関係についての実験結果を示
すグラフである。

【符号の説明】

１…素材３…ダイ４…パンチ５…鍛造品７…割れ８,２５…金型９,２９…鋳造素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大内勝哉広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者平原庄司広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストロンチウムを０.０２〜０.５重量％
含有することを特徴とするマグネシウム合金製部材。
【請求項２】ストロンチウムを０.０２〜０.５重量％
含有するマグネシウム合金溶湯によってマグネシウム合
金製素材を鋳造する工程と、該マグネシウム合金製素材
を所定形状のマグネシウム合金製部材に塑性加工する工
程とを順に行なうことを特徴とするマグネシウム合金製
部材の製造方法。
【請求項３】上記鋳造工程では、上記マグネシウム合
金製素材の平均結晶粒径が２００μm以下となるように
ストロンチウムの含有量を調整することを特徴とする請
求項２記載のマグネシウム合金製部材の製造方法。
【請求項４】上記塑性加工として鍛造加工を採用する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のマグ
ネシウム合金製部材の製造方法。
【請求項５】溶融状態で、ストロンチウムを０.０２
〜０.５重量％含有されるように添加する工程と、この
ストロンチウムを含有するマグネシウム合金溶湯によっ
てマグネシウム合金製素材を鋳造する工程と、該マグネ
シウム合金製素材を所定形状のマグネシウム合金製部材
に鍛造加工する工程とを順に行なうことを特徴とするマ
グネシウム合金製部材の製造方法。