JPH07197163A - 冷間鍛造用アルミニウム合金 - Google Patents
冷間鍛造用アルミニウム合金Info
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- JPH07197163A JPH07197163A JP25081594A JP25081594A JPH07197163A JP H07197163 A JPH07197163 A JP H07197163A JP 25081594 A JP25081594 A JP 25081594A JP 25081594 A JP25081594 A JP 25081594A JP H07197163 A JPH07197163 A JP H07197163A
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Abstract
合金材料を提供する。 【構成】 Mg:0.2 〜0.75%、Si:0.2 〜1.5 %、
Cu:0.05〜1.0 %、Sn:0.01〜1.0 %、Ti:0.00
5 〜 0.20 %及びFe:0.1 〜1.0 %、Mn:0.1 〜1.
0 %、Cr:0.05〜0.3 %のうち少なくとも1種以上を
含有し、残部が不可避的不純物からなり、Mg2 Si≦
−0.52ExSi+1.03なる関係を満足し、結晶粒の平均径
が1mm以下であること。 【効果】 特性の優れた冷間鍛造品が歩留まり良く得ら
れる。
Description
薄肉鍛造加工に適したアルミニウム合金に関するもので
ある。
必要とするアルミニウム合金部材の要求が高まってい
る。例えば油圧部品用の各種タンクやエアーバッグのイ
ンフレーター及びパイプボディーのようなもので、成形
品に厚さ4mm以下の薄肉部を有している。従来からこ
れらの部材は鍛造によって得ている。その際、5052合金
のような非熱処理型の合金を加工硬化させて強度を持た
せる方法か、あるいは6061合金のような熱処理型の合金
を鍛造後、熱処理して強度をだしている。5000番系合金
は鍛造時の硬度が高く、金型寿命が短い欠点がある。ま
た、6000番系合金は高温から焼入れして熱処理する際に
歪が生じ、寸法精度が悪化して製品歩留まりが低くなる
欠点がある。さらに、鍛造用素材の組織の結晶粒が粗大
になりやすく、鍛造時に割れたり粗大結晶粒の模様が表
面に現われ、梨地外観を呈して、いわゆるオレンジピー
ルが発生する。
のとして、Mgを低くしSnを添加したAl−Mg−S
i系の遅時効硬化型鍛造用アルミニウム合金が提案され
ている(特開昭和60−138039参照)。この合金
はMg:0.3 〜0.8 %、Si:0.4 〜1.5 %、Cu:0.
05〜1.0 %、Sn:0.01〜1.0 %、Ti:0.001 〜 0.1
0 %、B:0.0001%〜0.01%及びZr:0.3 %以下、M
n:1.0 %以下、Cr:〜0.3 %以下のうち少なくとも
1種以上を含有し、残部が不可避的不純物からなり、S
i含有量をMg含有量よりも多くしたものである。
金でも常温時効性抑制効果が得られず、鍛造割れが起こ
る場合がある。また結晶粒が大きいので鍛造する場合に
塑性流動性が悪くなり、鍛造割れが起こる。さらに強度
が必ずしも充分ではないという欠点がある。そこで鍛造
性及び製品の形状凍結性は5000番系合金並みに良好であ
り、製品到達硬度は6000番系合金並みの冷間鍛造用アル
ミニウム合金の開発を目的とするものである。
度を微細な範囲に規制し、微量のSn添加により鍛造前
に溶体化を行なっても常温時効せず、鍛造時は硬度が低
くて成形性に富み、鍛造後に200 ℃以下の低温で焼き戻
すことにより時効析出硬化による強度の向上が期待でき
るものである。また、MgとSiの含有量を、Mg2 S
iを形成するための当量関係と一定の範囲に規定するこ
とにより、常温時効効果の抑制をはかり、冷間鍛造性の
改善を計ったものである。
%、Si:0.2 〜1.5 %、Cu:0.05〜1.0 %、Sn:
0.01〜1.0 %、Ti:0.005 〜 0.20 %及びFe:0.1
〜1.0%、Mn:0.1 〜1.0 %、Cr:0.05〜0.3 %の
うち少なくとも1種以上を含有し、残部が不可避的不純
物からなり、Mg2 Si≦−0.52ExSi+1.03なる関係
を満足し、結晶粒の平均径が1mm以下であることを基
本とするアルミニウム合金である。
定理由を説明する。Sn:Snは遅時効性を付与するた
めの重要な元素である。Sn添加による常温時効の抑制
効果は、Al−Cu系合金では既に知られていることで
ある。溶体化時の凍結空孔とSnが結び付いて時効析出
に寄与する元素の拡散を阻止して、常温時効性を抑制す
るとされている。0.01%以下では効果がなく、1%を越
えるとその効果が飽和するだけでなく、耐食性を著しく
劣化させる。しかし、Mg添加合金ではその効果は少な
い。たとえば日本金属学会誌Vol.35P.1021(1971年)に
よれば、6061合金に単にSnを添加しても、実用レベル
の溶体化後1週間以上の常温時効抑制効果は認められな
いとされている。
Mg2 Siを形成し、Al−Cu−Mgを形成して強度
を向上させる効果を有する。0.2 %以下では効果がな
く、0.75%を越えると溶体化後の時効硬化が起こりやす
くなる。Si:Siも析出硬化元素であり、MgとMg
2 Siを形成して強度を向上させる効果を有する。0.2
%以下では効果がなく、1.5 %を越えると溶体化後の時
効硬化が起こりやすくなる。
添加による常温時効抑制効果を発揮させるには、Mg2
Siを形成するMgとSiの含有量が大きく影響するこ
とが判かった。即ち、Mg、Si量を変化させたSn:
0.1%添加合金について 550℃水冷した場合の常温時効
性について調べた。その結果を図1に示す。図1は横軸
に過剰Siを、縦軸にMg2 Si量をプロットしたもの
である。ここで、縦軸のMg2 Si量(%)は、合金中
のMg含有量を基準とした計算上のMg2 Si生成量で
ある。また、過剰Si(ExSi)とは、前記Mg2 S
i量に相当する計算上のSi量と、実際に合金中に含有
されているSi量との差である。Mg過剰の場合には負
の値となる。Mg、Si量を変化させてこれらの指標を
計算し、常温時効性を測定して図1にグラフ化した。図
1中で◎印は1か月でも常温時効硬化しなかったもの、
○印は1〜2週間後に常温時効硬化を開始したもの、X
印は溶体化の当日又は翌日より常温時効硬化を開始した
ものを示す。図1より常温時効硬化の抑制効果の有るも
のとして直線Mg2 Si=−0.52ExSi+1.03の下側、
即ち、 Mg2 Si≦−0.52ExSi+1.03 ・・・・(1) なる関係が導かれた。図1よりMg2 Siの当量よりも
Si<Mgなる領域にも常温時効硬化抑制効果の有る領
域が有ることが判かり、実用上もこの範囲の方が製品硬
度が高くなる。
uの時効析出により合金強度を高める。含有量が 0.05
%以下では効果がなく、1%を越えるとMg、Siとの
相互作用が起きて常温時効性が高まる。
し、素材として鍛造成形性を高める。0.005 %未満の添
加では微細化効果が得られず、 0.2%以上では初晶とし
てTiAl3 が晶出し、材料欠陥となる。また、Tiと
共に微量のBを添加すると一層効果的である。この場合
は1ppm未満ではその効果がなく、 500ppmを越え
るとTiB2 の粗大粒子が混入して材料欠陥となる。
組織が重要である。鍛造性の観点からは鍛造素材の結晶
粒の大きさが非常に大きな影響を有する。結晶粒とは、
押出加工後の組織あるいは溶体化後の再結晶組織の結晶
粒を指す。良好な鍛造性を有するためには、結晶粒の大
きさが微細であることが必須要件となる。その大きさは
平均径で1mm以下、好ましくは 0.5mm以下であるこ
とを要する。結晶粒径が粗大であると塑性流動性が悪く
なり、鍛造割れが起こりやすい。たとえ鍛造が可能であ
ってもオレンジピールによる外観不良となる。適正な粒
径の範囲は編曲点があるわけではないが、鍛造しようと
する製品の形状や用途で決まるが、平均的な結晶粒径が
1mm以下であれば問題はない。本発明合金の組織を得
るには、結晶微細化剤を使用して直径100mm以下の
連続鋳造体とすれば良い。
存下で晶出する金属間化合物による結晶粒の微細化効果
や、高温での溶体化時の2次再結晶の抑制効果が期待で
きる。また、製品強度を向上させる効果もある。Mnま
たはFeの含有量はそれぞれ0.1%以下ではその効果も
少なく、1%を越えると巨大晶出物が生じて欠陥とな
る。Feは不純物として 0.2%程度混入してくるが、こ
れらを合わせても 1.0%以下にとどめるべきである。
での溶体化時の2次再結晶の抑制効果が期待できる。
0.05 %以下ではその効果もなく、 0.3%を越えると初
晶化合物が生じ、材料欠陥となる。
関係をMg2 Siと一定の関係を有する範囲に規定する
ことにより、Al−Si−Mg系合金に於てもSn添加
による常温時効抑制効果を発揮させるようにしたもので
ある。
本発明を説明する。 実施例1〜3 表1に示す組成のアルミニウム合金を溶製し、直径67
mmの丸棒に連続鋳造した。この連鋳棒を表2に示す加
工条件にしたがってVTR用ドラム部材に加工した。即
ち、連鋳棒を直径62.5mmに面削加工し厚さ9.5
mmの円板状に切断した。この円板を550℃×6時間
溶体化処理した後、ボンデ処理を施し冷間鍛造してVT
Rドラム用に成形した。次いでこの成形材を160℃×
8時間熱処理してVTRドラム用の部材を得た。
材の各特性を測定した。即ち、鋳造後の常温時効硬化を
測定するため、溶体化処理直後と2週間経過後の材料の
硬さを測定し、鍛造加工直前の硬さも測定した。鍛造用
素材の顕微鏡組織を観察して結晶粒径を測定した。鍛造
加工に際しては、割れの発生有無、オレンジピールの発
生の有無、寸法精度を評価して、鍛造性の良否を判定し
た。最後に鍛造後熱処理して得た材料の最終硬さを測定
した。これらの測定結果を表3に示す。
の合金を実施例と同一条件で加工した場合(比較例4〜
12)、及び実施例2と同一組成の合金を直径200m
mのビレットに鋳造して直径195mmに面削加工した
後、直径62.5mmに押出し加工した材料(比較例1
3)について、実施例と同じ条件で特性評価した結果を
表3に併記して示す。この場合、押出し後の溶体化の段
階で結晶粒が粗大化した。
o.2、No.3、No.1' 、No.2' ともに溶体化処理の2週間
経過後、及び鍛造直前の硬度も低く常温時効硬化が殆ど
無かった。又鍛造後のT6、T8処理後の寸法精度も良
好で鍛造加工性が優れ熱処理後に強度を発揮することが
判った。比較例のNo.7、No.13では比較的良好であった
が、オレンジピールが発生して外観不良となった。No.
5、No.7、No.8、No.10、 No.11では鍛造直前の硬度が高
く、鍛造加工で所望の寸法精度が得られなかった。 No.
9 は鍛造加工では所望の寸法精度が得られたが、鍛造後
の溶体化処理で所望寸法から外れた。以上の結果から、
本発明のアルミニウム合金は鋳造後の常温時効硬化が殆
ど無く鍛造加工性に優れ、熱処理後に強度を発揮するこ
とが判かる。
工後の強度が高い特性の優れた鍛造加工品を、従来より
歩留まり良く提供することが可能となる。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 Mg:0.2 〜0.75%、Si:0.2 〜1.5
%、Cu:0.05〜1.0 %、Sn:0.01〜1.0 %、Ti:
0.005 〜 0.20 %及びFe:0.1 〜1.0 %、Mn:0.1
〜1.0 %、Cr:0.05〜0.3 %のうち少なくとも1種以
上を含有し、残部が不可避的不純物からなり、Mg2 S
i≦−0.52ExSi+1.03なる関係を満足し、結晶粒の平
均径が1mm以下であることを特徴とする冷間鍛造用ア
ルミニウム合金。 - 【請求項2】 Mg:0.2 〜0.75%、Si:0.2 〜1.5
%、Cu:0.05〜1.0 %、Sn:0.01〜1.0 %、Ti:
0.005 〜 0.20 %、B:0.0001%〜0.05%及びFe:0.
1 〜1.0 %、Mn:0.1 〜1.0 %、Cr:0.05〜0.3 %
のうち少なくとも1種以上を含有し、残部が不可避的不
純物からなり、Mg2 Si≦−0.52ExSi+1.03なる関
係を満足し、結晶粒の平均径が1mm以下であることを
特徴とする冷間鍛造用アルミニウム合金。
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---|---|---|---|
JP25081594A JP3684245B2 (ja) | 1993-11-24 | 1994-10-17 | 冷間鍛造用アルミニウム合金 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29362993 | 1993-11-24 | ||
JP5-293629 | 1993-11-24 | ||
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-10-17 JP JP25081594A patent/JP3684245B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN108779522B (zh) * | 2016-01-22 | 2020-12-11 | 亚马格轧制公司 | 基于Al-Mg-Si的能时效硬化的铝合金 |
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