JPH073409A - Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱処理法 - Google Patents

Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱処理法

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JPH073409A
JPH073409A JP16859993A JP16859993A JPH073409A JP H073409 A JPH073409 A JP H073409A JP 16859993 A JP16859993 A JP 16859993A JP 16859993 A JP16859993 A JP 16859993A JP H073409 A JPH073409 A JP H073409A
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temperature
billet
heat treatment
soaking
aluminum alloy
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JP16859993A
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Heiriyuu Ou
炳隆 歐
Yuichi Suzuki
雄一 鈴木
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 自動車の部材等に好適な、強度と成形性に優
れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出材を得る
ための、Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレ
ットの熱処理法を提供する。 【構成】 Si:0.3〜1.7wt%,Cu:0.0
1〜1.2wt%,Mn:0.01〜1.1wt%、M
g:0.1〜1.4wt%を含み、残部Alとから成る
アルミニウム合金を溶解鋳造して押出ビレットとした
後、ソーキング処理,熱間押出加工,溶体化・焼入れ処
理,時効処理を施してアルミニウム合金押出材を製造す
るに当り、鋳造し押出ビレットを150〜300℃の温
度まで300℃/hr以下の昇温速度で加熱し、150
〜300℃の温度で1〜30hr保持してからソーキン
グ温度まで300℃/hr以下の昇温速度で加熱し、ソ
ーキング処理後150℃/hr以上の冷却速度で室温ま
で冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Al−Mg−Si系ア
ルミニウム合金押出材を製造する際の押出ビレットの熱
処理法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Al−Mg−Si系アルミニウム合金押
出材,例えばJIS6061,6N01,6063合金
押出材は、家電,建築建材,自動車の部材などに使用さ
れているが、これらの合金の押出材は、曲げ加工時に肌
荒れや亀裂が生じることがしばしばある。その原因は、
押出材の表面に粗大な再結晶層が存在し、曲げ加工時に
押出材中の晶出相(ビレットの鋳造時に生じた金属間化
合物)が破壊され、晶出相から再結晶粒界へ亀裂が伝播
することにより粒界割れが起こることにある。従来押出
材表面の再結晶を抑制するため、Mn,Cr,Zrなど
の遷移元素が添加される。これらの遷移元素は、ビレッ
トのソーキング処理時に分散相として析出し、その後の
溶体化処理の温度でも溶けなく、再結晶の核生成や再結
晶の成長を妨げるものである。一般的に、ソーキング時
に材料の曲げ加工性に悪影響を与える晶出相を固溶させ
るため、ソーキング温度を480〜600℃程度とする
が、その際遷移元素から生じた分散相が粗大化し、分散
相による再結晶の抑制効果が低下する。従って、押出材
の曲げ加工性を向上させるために、晶出相の固溶と再結
晶の抑制を両立させる押出ビレットの熱処理法が望まれ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれに鑑み、
Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出材の強度と曲
げ加工性等の成形性を向上させることができるAl−M
g−Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱処理法を
開発することを目的としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明はSi0.
3〜1.7wt%,Cu0.01〜1.2wt%,Mn
0.01〜1.1wt%,Mg0.1〜1.4wt%を
含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金を溶解鋳造して押出ビレットとした後、ソーキング
処理,熱間押出加工,溶体化・焼入れ処理,時効処理を
施してアルミニウム合金押出材を製造するに当り、鋳造
した押出ビレットを150〜300℃の温度まで300
℃/hr以下の昇温速度で加熱し、150〜300℃の
温度で1〜30hr保持してからソーキング温度まで3
00℃/hr以下の昇温速度で加熱し、ソーキング処理
後、150℃/hr以上の冷却速度で室温まで冷却する
ことを特徴とするAl−Mg−Si系アルミニウム合金
押出ビレットの熱処理法を請求項1とし、Si:0.3
〜1.7wt%,Cu:0.01〜1.2wt%,M
n:0.01〜1.1wt%,Mg:0.1〜1.4w
t%を含み、さらにCr:0.04〜0.4wt%,Z
r:0.4wt%以下,Ti:0.2wt%以下のうち
の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を溶解鋳造して押出ビレッ
トした後、ソーキング処理,熱間加工処理,溶液化・焼
入れ処理,時効処理を施してアルミニウム合金押出材を
製造するに当り、鋳造した押出ビレットを150〜30
0℃の温度まで300℃/hr以下の昇温速度で加熱
し、150〜300℃の温度で1〜30hr保持してか
らソーキング温度まで300℃/hr以下の昇温速度で
加熱し、ソーキング処理後、150℃/hr以上の冷却
速度で室温まで冷却することを特徴とするAl−Mg−
Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱処理法を請求
項2とするものである。
【0005】
【作用】本発明において、対象とする合金の組成を上記
のように限定したのは、以下の理由によるものである。
【0006】Siは、塗装・焼き付け時に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
0.3〜1.7wt%としたのは、0.3wt%未満で
はその効果が小さく、1.7wt%を超えると溶体化処
理後の成形性が低下するためである。
【0007】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・
焼き付け時にはSiとともにMg2 Siを析出し強度を
向上させる。その量を0.1〜1.4wt%としたの
は、0.4wt%未満では強度向上が小さく、1.4w
t%を超えると溶体化処理後の成形性が低下するためで
ある。
【0008】Cuは塗装・焼き付け時にG.P.ゾー
ン,θ’相,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%を超えると
耐食性が低下するためである。
【0009】Mn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%とし
たのは、0.01wt%未満ではその効果が小さく、
1.1wt%を超えると溶体化処理後の成形性が低下す
るためである。
【0010】
【効果】Cr,Zr,Tiはいずれも組織を微細化する
効果があるが、Cr0.04wt%以下では効果が少な
く、Cr0.4wt%,Zr0.4wt%,Ti0.2
wt%を超えると成形性が低下する。
【0011】Feは通常Alの不純物として含まれるも
のであるが、本合金の場合Siが比較的多いため、1.
0wt%以下であれば本発明製造法による効果を妨げず
低品位の地金が使用できる。
【0012】また、上記以外の不純物、例えばZn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。
【0013】次に、熱処理法について説明する。Al−
Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレットをソーキン
グ処理時に、ソーキング温度まで加熱する途中、150
〜400℃程度の温度において硬化析出相であるMg2
Si相が生じ、300℃以上になるとMg2 Si相の上
にMn,Cr,Zr系分散相が不均一析出する。約45
0℃以上の温度になると、Mg2Si相が再固溶し、分
散相のみが残る。従来のソーキング処理したビレットの
場合、合金の鋳造時に凝固偏析が起こることによって、
ソーキング処理しても分散相の分布が粗大、不均一にな
り、再結晶の抑制効果は限られている。
【0014】また、Mn,Cr,Zrを添加したアルミ
ニウム合金では、合金の溶体化処理後、焼入れ速度が遅
い場合、焼き入れ中にすでに偏析したMn系分散相,C
r系分散相,Zr系分散相上に粗大なMg2 Si相が優
先的に不均一析出するため、最終的に析出相の分布が不
均一になり合金の高い強度が得られない。以上の知見に
基づいて、Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出材
を対象にして、合金の強度を保ちながら合金の成形性も
向上できる押出ビレットの熱処理法を検討した。即ち、
溶解鋳造後、ソーキング処理,押出,焼入れ時効処理す
る製造工程について、それぞれ検討した結果、通常の方
法により合金を溶解鋳造後、図1示すように先ず、
(A)300℃/hr以下の昇温速度で加熱し、(B)
150〜300℃の温度範囲に達した時に、その温度で
1〜30hr保持し、その後(C)ソーキング温度まで
再び300℃/hr以下の昇温速度で加熱してから、
(D)長時間ソーキングし、続いて(E)150℃/h
r以上の冷却速度で室温まで冷却したあと、押出,焼入
れ時効処理を行うことにより、合金の強度を保ちなが
ら、成形性を向上させたものである。
【0015】そして、ソーキング温度まで昇温速度を3
00℃/hr以下としたのは原子の拡散をさせながら、
Mn系分散相,Cr系分散相,Zr系分散相を均一に析
出させるためであり、300℃/hrを超えると分散相
の析出が不均一になり、再結晶の抑制効果は低下する。
【0016】また昇温の途中で保持温度を150〜30
0℃としたのは、分散相の核生成を十分させて最終的に
均一な分散相の分布得るためであり、150℃未満では
分散相の核生成が起こりにくく、また300℃を超える
と分散相が粗大化しやすく、再結晶の抑制効果は低下
し、最終的な合金の高い強度は得られない。
【0017】更にその温度で保持する時間を1〜30h
rとしたのは、均一な分散相の分布を得るためであり、
1時間未満では分散相の核生成が不十分であり、また3
0時間を超えると合金が十分均質化されないうちに、分
散相が粗大化し、再結晶抑制効果は低下し、最終的な合
金の高い強度は得られない。
【0018】最後に、ソーキング処理後150℃/hr
以上の冷却温度で室温まで冷却するのは、押出材の表面
品質を向上させるためであり、150℃/hr未満では
冷却中に分散相上に粗大なMg2 Si相が不均一析出
し、押出後にMg2 Si相のところに部分溶解現象が起
こり、押出材の表面にピックアップの欠陥が生じる。
【0019】
【実施例】表1に示す合金組成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て、押出ビレットとし
た後、表2に示す熱処理を施した。即ち、本発明熱処理
は、押出ビレットを150〜300℃の温度まで300
℃/hr以下の昇温速度で加熱し、150〜300℃の
温度で1〜30hr保持してからソーキング温度まで3
00℃/hr以下の昇温速度で加熱し、560℃で5時
間ソーキング処理後、150℃/hr以上の冷却速度で
室温まで冷却した。なお比較のために、従来の熱処理条
件や本発明の範囲外の熱処理条件でのビレットの熱処理
も行った。その後、それぞれ520℃で押出し、得られ
た押出材の表面観察,曲げ加工試験,引張試験を行っ
た。表面観察は、走査電子顕微鏡を用いて行った。曲げ
加工試験は、簡易曲げ試験機を用いて行い、引張試験
は、JIS5号引張試験片により測定した。その結果を
表3〜表8に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【表7】
【0027】
【表8】 表3〜表8より明らかなように、本発明熱処理法で熱処
理した合金は、従来の熱処理法や比較熱処理法で熱処理
した合金と比べて強度が高くなるにもかかわらず、伸
び,曲げ加工性,形材の表面状態が優れていることがわ
かる。
【0028】
【発明の効果】このように本発明熱処理法で、押出ビレ
ットを熱処理した押出材は、従来の熱処理法で、押出ビ
レットを熱処理した押出材と比較して特に成形性が優れ
ており、また強度においても向上するなど、自動車など
の部材として最適のものであり、工業上顕著な効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明熱処理法の説明図である。
【符号の説明】
A 昇温工程 B 保持工程 C 昇温工程 D 保持工程 E 冷却工程

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si:0.3〜1.7wt%,Cu:
    0.01〜1.2wt%,Mn:0.01〜1.1wt
    %,Mg:0.1〜1.4wt%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を溶解鋳造して
    押出ビレットとした後、ソーキング処理,熱間押出加
    工,溶体化・焼入れ処理,時効処理を施してアルミニウ
    ム合金押出材を製造するに当り、鋳造した押出ビレット
    を150〜300℃の温度まで300℃/hr以下の昇
    温速度で加熱し、150〜300℃の温度で1〜30h
    r保持してからソーキング温度まで300℃/hr以下
    の昇温速度で加熱し、ソーキング処理後、150℃/h
    r以下の冷却速度で室温まで冷却することを特徴とする
    Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱
    処理法。
  2. 【請求項2】 Si:0.3〜1.7wt%,Cu:
    0.01〜1.2wt%,Mn:0.01〜1.1wt
    %,Mg:0.1〜1.4wt%を含み、さらにCr:
    0.04〜0.4wt%,Zr:0.4wt%以下,T
    i:0.2wt%以下のうちの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
    金を溶解鋳造して押出ビレットとした後、ソーキング処
    理,熱間押出加工,溶体化・焼入れ処理,時効処理を施
    してアルミニウム合金押出材を製造するに当り、鋳造し
    た押出ビレットを150〜300℃の温度まで300℃
    /hr以下の昇温速度で加熱し、150〜300℃の温
    度で1〜30hr保持してからソーキング温度まで30
    0℃/hr以下の昇温速度で加熱し、ソーキング処理
    後、150℃/hr以上の冷却速度で室温まで冷却する
    ことを特徴とするAl−Mg−Si系アルミニウム合金
    押出ビレットの熱処理法。
JP16859993A 1993-06-15 1993-06-15 Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出ビレットの熱処理法 Pending JPH073409A (ja)

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