JPH0762479A - 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物 - Google Patents
高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物Info
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- JPH0762479A JPH0762479A JP5234186A JP23418693A JPH0762479A JP H0762479 A JPH0762479 A JP H0762479A JP 5234186 A JP5234186 A JP 5234186A JP 23418693 A JP23418693 A JP 23418693A JP H0762479 A JPH0762479 A JP H0762479A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
- B22D15/005—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of rolls, wheels or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミホイールや懸架装置部品などの自動車
部品として、厚肉部の冷却速度が遅い状態においても、
機械的性質の劣化が少なく、特に靱性に優れるアルミニ
ウム合金鋳物を得る。 【構成】 一部に肉厚２０ｍｍ以上を有する高靱性、高
強度アルミニウム合金鋳物であり、重量％で、Ｓｉ：４
〜６％、Ｍｇ：０．２〜０．６％、Ｆｅ：０．１５％未
満、Ｍｎ：０．４％以下、残部がＡｌおよび不可避不純
物からなり、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８
とし、凝固過程において大気圧を越える雰囲気下にて鋳
造し、鋳造後にＴ６処理が施こす。そして、機械的性質
の強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍｍ2 ）＋４０×伸び
（％）］の値を１１００以上とする。
部品として、厚肉部の冷却速度が遅い状態においても、
機械的性質の劣化が少なく、特に靱性に優れるアルミニ
ウム合金鋳物を得る。 【構成】 一部に肉厚２０ｍｍ以上を有する高靱性、高
強度アルミニウム合金鋳物であり、重量％で、Ｓｉ：４
〜６％、Ｍｇ：０．２〜０．６％、Ｆｅ：０．１５％未
満、Ｍｎ：０．４％以下、残部がＡｌおよび不可避不純
物からなり、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８
とし、凝固過程において大気圧を越える雰囲気下にて鋳
造し、鋳造後にＴ６処理が施こす。そして、機械的性質
の強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍｍ2 ）＋４０×伸び
（％）］の値を１１００以上とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、靱性に優れかつ高い抗
張力を有し、自動車用のアルミホイールや足廻り鋳物部
品等の、強度を必要とする部材に使用されるアルミニウ
ム合金鋳物に関する。
張力を有し、自動車用のアルミホイールや足廻り鋳物部
品等の、強度を必要とする部材に使用されるアルミニウ
ム合金鋳物に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の強度部材として使用されるア
ルミニウム合金鋳物は、強度、安全性が重要であり、鋳
物の健全性はもちろん、靱性、とくに耐衝撃性、高い伸
び、耐力、および高い抗張力を有する等、良好な機械的
性質が要求される。
ルミニウム合金鋳物は、強度、安全性が重要であり、鋳
物の健全性はもちろん、靱性、とくに耐衝撃性、高い伸
び、耐力、および高い抗張力を有する等、良好な機械的
性質が要求される。
【０００３】こうした機械的性質を比較的満足するもの
として、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系の（ＪＩＳ）ＡＣ４ＣＨ合
金がある。ＡＣ４ＣＨ合金は、Ｓｉ：７％前後、Ｍｇ：
０．３％前後、Ｆｅ：０．２％程度を含み、鋳造性が良
好であり、また、特に溶湯温度を低温にして鋳型に鋳造
する場合や、鋳物の薄肉部など冷却速度が大きいところ
では、機械的性質が比較的良好である。そして、このＡ
Ｃ４ＣＨ合金は、自動車用のアルミホイール、懸架装置
部品としてのクロスメンバーおよびナックルハウジング
など、靱性と強度を必要とする鋳物部品に使用されてき
ている。
として、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系の（ＪＩＳ）ＡＣ４ＣＨ合
金がある。ＡＣ４ＣＨ合金は、Ｓｉ：７％前後、Ｍｇ：
０．３％前後、Ｆｅ：０．２％程度を含み、鋳造性が良
好であり、また、特に溶湯温度を低温にして鋳型に鋳造
する場合や、鋳物の薄肉部など冷却速度が大きいところ
では、機械的性質が比較的良好である。そして、このＡ
Ｃ４ＣＨ合金は、自動車用のアルミホイール、懸架装置
部品としてのクロスメンバーおよびナックルハウジング
など、靱性と強度を必要とする鋳物部品に使用されてき
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アルミホイールや、ク
ロスメンバー、ナックルハウジングなどの自動車用部品
には、複雑形状の部分がある。そのため、鋳造時の金型
温度を２００℃以上、望ましくは３００℃以上と高くし
て、湯流れ性を確保している。しかし、金型温度を上げ
ると、冷却速度の遅い鋳物の厚肉部では、鋳造欠陥が発
生しやすく、また、粗大な晶出物も発生しやすい。
ロスメンバー、ナックルハウジングなどの自動車用部品
には、複雑形状の部分がある。そのため、鋳造時の金型
温度を２００℃以上、望ましくは３００℃以上と高くし
て、湯流れ性を確保している。しかし、金型温度を上げ
ると、冷却速度の遅い鋳物の厚肉部では、鋳造欠陥が発
生しやすく、また、粗大な晶出物も発生しやすい。
【０００５】アルミニウム合金の結晶粒界への粗大なＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｇの２種以上を含む化合物の晶出物
の例を図１３に示し、図１４（Ａ）から図１４（Ｄ）に
は、晶出物の種々の形態を拡大して示す。図１４（Ａ）
は針状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系）、図１４（Ｂ）は
スケルトン状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系）、図１４
（Ｃ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｆｅ系晶出物、図１４
（Ｄ）は羽毛状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系）である。
このような晶出物が発生すると、引け巣やピンホールな
どの鋳造欠陥と併せて機械的性質、特に伸びが著しく低
下する。上述の通り、アルミニウム合金鋳物の厚肉部な
ど、冷却速度が遅い部分では、機械的性質が悪くなって
いた。
ｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｇの２種以上を含む化合物の晶出物
の例を図１３に示し、図１４（Ａ）から図１４（Ｄ）に
は、晶出物の種々の形態を拡大して示す。図１４（Ａ）
は針状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系）、図１４（Ｂ）は
スケルトン状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系）、図１４
（Ｃ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｆｅ系晶出物、図１４
（Ｄ）は羽毛状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系）である。
このような晶出物が発生すると、引け巣やピンホールな
どの鋳造欠陥と併せて機械的性質、特に伸びが著しく低
下する。上述の通り、アルミニウム合金鋳物の厚肉部な
ど、冷却速度が遅い部分では、機械的性質が悪くなって
いた。
【０００６】本発明は、上記従来技術の課題を解決し、
アルミホイールや懸架装置部品などの自動車部品とし
て、厚肉部の冷却速度が遅い状態においても、機械的性
質の劣化が少なく、特に靱性に優れるアルミニウム合金
鋳物を提供することである。
アルミホイールや懸架装置部品などの自動車部品とし
て、厚肉部の冷却速度が遅い状態においても、機械的性
質の劣化が少なく、特に靱性に優れるアルミニウム合金
鋳物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに鋭意研究の結果、本発明者は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系
のアルミニウム合金に対して、凝固時に大気圧を越える
雰囲気中におき、共晶Ｓｉの改良処理を行い、含有Ｆｅ
を少なくし、かつ、Ｓｉ、Ｍｇに対して、Ｓｉ（％）×
Ｍｇ（％）を最適に選択し、鋳造後Ｔ６処理することに
より、厚肉部位においても、信頼性が高く、特に靱性の
高いアルミニウム合金鋳物が得られることを見いだし
た。
めに鋭意研究の結果、本発明者は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系
のアルミニウム合金に対して、凝固時に大気圧を越える
雰囲気中におき、共晶Ｓｉの改良処理を行い、含有Ｆｅ
を少なくし、かつ、Ｓｉ、Ｍｇに対して、Ｓｉ（％）×
Ｍｇ（％）を最適に選択し、鋳造後Ｔ６処理することに
より、厚肉部位においても、信頼性が高く、特に靱性の
高いアルミニウム合金鋳物が得られることを見いだし
た。
【０００８】即ち、本発明の高靱性、高強度アルミニウ
ム合金鋳物は、少なくとも一部に肉厚２０ｍｍ以上を有
し、重量％にて、Ｓｉ：４〜６％、Ｍｇ：０．２〜０．
６％、Ｆｅ：０．１５％未満、Ｍｎ：０．４％以下、か
つ、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８とし、残
部Ａｌおよび不可避不純物からなり、凝固時に大気圧を
越える雰囲気下におき、鋳造後にＴ６処理を施されるこ
とを特徴とする。
ム合金鋳物は、少なくとも一部に肉厚２０ｍｍ以上を有
し、重量％にて、Ｓｉ：４〜６％、Ｍｇ：０．２〜０．
６％、Ｆｅ：０．１５％未満、Ｍｎ：０．４％以下、か
つ、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８とし、残
部Ａｌおよび不可避不純物からなり、凝固時に大気圧を
越える雰囲気下におき、鋳造後にＴ６処理を施されるこ
とを特徴とする。
【０００９】本発明の高靱性、高強度アルミニウム合金
鋳物は、機械的性質の強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍ
ｍ2 ）＋４０×伸び（％）］の値が１１００以上であ
る。
鋳物は、機械的性質の強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍ
ｍ2 ）＋４０×伸び（％）］の値が１１００以上であ
る。
【００１０】また、本発明の高靱性、高強度アルミニウ
ム合金鋳物は、冷却速度の遅い部分でのＤＡＳ２が３０
μｍ以上である。
ム合金鋳物は、冷却速度の遅い部分でのＤＡＳ２が３０
μｍ以上である。
【００１１】そして、本発明は自動車用部品に適用で
き、特にアルミホイールやクロスメンバー、ナックルハ
ウジングの懸架装置部品に適している。
き、特にアルミホイールやクロスメンバー、ナックルハ
ウジングの懸架装置部品に適している。
【００１２】
【作用】本発明における各組成範囲および数値の限定理
由を説明する。 （１） Ｓｉ（シリコン）：４〜６％ Ｓｉは、鋳造性を左右する元素であり、４％未満では鋳
造性が悪く、大きな外引けを生じる。しかし、６％を越
えると、共晶部にＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅを主体とする
化合物を晶出して靱性を阻害する。このため、Ｓｉの含
有量は、４〜６％とする。
由を説明する。 （１） Ｓｉ（シリコン）：４〜６％ Ｓｉは、鋳造性を左右する元素であり、４％未満では鋳
造性が悪く、大きな外引けを生じる。しかし、６％を越
えると、共晶部にＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅを主体とする
化合物を晶出して靱性を阻害する。このため、Ｓｉの含
有量は、４〜６％とする。
【００１３】 （２） Ｍｇ（マグネシウム）：０．２〜０．６％ Ｍｇは、Ｔ６熱処理により、Ｓｉと結合してＭｇ2 Ｓｉ
が基地中に分散し、強度を向上させるのに有効である。
０．２％未満ではその効果が小さく、０．６％以上では
共晶部にＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅを主体とする化合物を
晶出して靱性を阻害する。このためＭｇの含有量は、
０．２〜０．６％とする。
が基地中に分散し、強度を向上させるのに有効である。
０．２％未満ではその効果が小さく、０．６％以上では
共晶部にＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅを主体とする化合物を
晶出して靱性を阻害する。このためＭｇの含有量は、
０．２〜０．６％とする。
【００１４】（３） Ｆｅ（鉄）：０．１５未満、好ま
しくは０．０７％以下 Ｆｅは、靱性を阻害する要因として知られている。冷却
速度の遅い部分がある鋳物は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｆｅ
を含む化合物が晶出し、靱性を阻害する。このためＦｅ
含有量は、０．１５％未満、好ましくは０．０７％以下
とする。
しくは０．０７％以下 Ｆｅは、靱性を阻害する要因として知られている。冷却
速度の遅い部分がある鋳物は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｆｅ
を含む化合物が晶出し、靱性を阻害する。このためＦｅ
含有量は、０．１５％未満、好ましくは０．０７％以下
とする。
【００１５】（４） Ｍｎ（マンガン）：０．４％未満 Ｍｎは、上記のＦｅを含む晶出化合物の形状を、やや丸
みを持たせるために添加する。０．４％以上では、Ｍｎ
を含む化合物が晶出して靱性が低下する。このため、Ｍ
ｎ含有量は、０．４％未満とする。
みを持たせるために添加する。０．４％以上では、Ｍｎ
を含む化合物が晶出して靱性が低下する。このため、Ｍ
ｎ含有量は、０．４％未満とする。
【００１６】 （５） Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８ 本発明において、ＳｉとＭｇは図１に示す関係を有す
る。図１で、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）の値が２．８を越
えて大きいと、共晶部にＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇを主体とする
化合物を晶出して、靱性を阻害する。一方、Ｓｉ（％）
×Ｍｇ（％）の値が１．２未満では、欠陥が発生し易い
か基地の強度が減少する。このため、Ｓｉ（％）×Ｍｇ
（％）は、１．２〜２．８とする。
る。図１で、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）の値が２．８を越
えて大きいと、共晶部にＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇを主体とする
化合物を晶出して、靱性を阻害する。一方、Ｓｉ（％）
×Ｍｇ（％）の値が１．２未満では、欠陥が発生し易い
か基地の強度が減少する。このため、Ｓｉ（％）×Ｍｇ
（％）は、１．２〜２．８とする。
【００１７】（６）Ｔ６熱処理 一部に肉厚２０ｍｍ以上を有し、上記化学成分で鋳造し
た鋳物を、溶体化温度５００〜５５０℃で２〜８時間保
持後、好ましくは１４０〜１８０℃の温度で４〜１５時
間にわたり水冷または湯冷して時効硬化させる処理を行
う。
た鋳物を、溶体化温度５００〜５５０℃で２〜８時間保
持後、好ましくは１４０〜１８０℃の温度で４〜１５時
間にわたり水冷または湯冷して時効硬化させる処理を行
う。
【００１８】（７）強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍｍ
2 ）＋４０×伸び（％）］：１１００以上 強度部品は、機械的性質の伸びと引張強さの双方を必要
とする。しかし、一般に、伸びと引張強さの値を大きく
して両立させることは難しい。そこで、本発明者は、
（係数）×（引張強さ）と（係数）×（伸び）の和があ
る値以上にあれば、部品に衝撃が加わった場合でも、靱
性と強度を確保できることを見いだし、これを強度指標
とした。本発明で強度指標は、［３×引張強さ（Ｎ／ｍ
ｍ2 ）＋４０×伸び（％）］とし、その値を１１００以
上とする。
2 ）＋４０×伸び（％）］：１１００以上 強度部品は、機械的性質の伸びと引張強さの双方を必要
とする。しかし、一般に、伸びと引張強さの値を大きく
して両立させることは難しい。そこで、本発明者は、
（係数）×（引張強さ）と（係数）×（伸び）の和があ
る値以上にあれば、部品に衝撃が加わった場合でも、靱
性と強度を確保できることを見いだし、これを強度指標
とした。本発明で強度指標は、［３×引張強さ（Ｎ／ｍ
ｍ2 ）＋４０×伸び（％）］とし、その値を１１００以
上とする。
【００１９】（８）鋳物の冷却速度の遅い部分でのＤＡ
Ｓ２：３０μｍ以上 本発明の高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物は、鋳物
の冷却速度の遅い部分でのＤＡＳ２が３０μｍ以上あっ
ても、強度指標１１００以上を有する。
Ｓ２：３０μｍ以上 本発明の高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物は、鋳物
の冷却速度の遅い部分でのＤＡＳ２が３０μｍ以上あっ
ても、強度指標１１００以上を有する。
【００２０】（９）雰囲気圧力：大気圧を越える 雰囲気圧力は大気圧を越えて高い方が良い特性が得られ
る。しかし、通常、雰囲気加圧用チャンバーや加圧設備
などの経済性と特性改善を合わせ持つ０．２ＭＰａ〜
１．５ＭＰａで実施する。
る。しかし、通常、雰囲気加圧用チャンバーや加圧設備
などの経済性と特性改善を合わせ持つ０．２ＭＰａ〜
１．５ＭＰａで実施する。
【００２１】上記組成範囲および構成のほかに、Ｈ2
（水素）を０．４％以下にして、アルミニウム合金鋳物
の溶体化処理時のふくれの発生や内部へのピンホールの
発生を抑止する。
（水素）を０．４％以下にして、アルミニウム合金鋳物
の溶体化処理時のふくれの発生や内部へのピンホールの
発生を抑止する。
【００２２】また、Ｔｉ（チタン）を０．２％以下、ま
たさらに、Ｂ（ボロン）を０．２％以下添加して、マク
ロ結晶粒を微細化してもよい。
たさらに、Ｂ（ボロン）を０．２％以下添加して、マク
ロ結晶粒を微細化してもよい。
【００２３】更に、改良処理として、溶湯に小量のＮ
ａ、Ｓｒ、Ｓｂ等を加えて、共晶基地中のＳｉ形状を球
状微細化し機械的強度を向上する。
ａ、Ｓｒ、Ｓｂ等を加えて、共晶基地中のＳｉ形状を球
状微細化し機械的強度を向上する。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 （実施例１）表１に示す化学組成の溶湯を調整後、精
錬、脱ガス処理を行い、大気圧中および１ＭＰａ雰囲気
中で鋳型に注湯して、図１２に示す階段状の試験片を鋳
造した。
錬、脱ガス処理を行い、大気圧中および１ＭＰａ雰囲気
中で鋳型に注湯して、図１２に示す階段状の試験片を鋳
造した。
【００２５】
【表１】
【００２６】鋳造後、階段状試験片の各厚さ毎に評価用
テストピースを作製し、それぞれ機械的性質、強度指
標、欠陥率、ＤＡＳ−２を測定した。その結果を表２に
示す。
テストピースを作製し、それぞれ機械的性質、強度指
標、欠陥率、ＤＡＳ−２を測定した。その結果を表２に
示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】表２で、実施例１０１、および比較例５０
１、５０２、５０３の機械的性質の引張強さと伸びは、
薄肉部の４ｍｍ〜１２ｍｍでは良好であるが、肉厚の増
加とともに低下している。
１、５０２、５０３の機械的性質の引張強さと伸びは、
薄肉部の４ｍｍ〜１２ｍｍでは良好であるが、肉厚の増
加とともに低下している。
【００２９】しかし、実施例１０１は、肉厚が２０ｍｍ
から、３０ｍｍ、５０ｍｍと増加しても、伸びの低下が
少なく、強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍｍ2 ＋４０×
伸び（％）］の値が１１００以上あり、総合的に強度を
有していることがわかる。
から、３０ｍｍ、５０ｍｍと増加しても、伸びの低下が
少なく、強度指標［３×引張強さ（Ｎ／ｍｍ2 ＋４０×
伸び（％）］の値が１１００以上あり、総合的に強度を
有していることがわかる。
【００３０】一方、比較例５０１、５０２、５０３は、
肉厚が増えると伸びが減少し、肉厚２０ｍｍでの強度指
標の値は１１００以下となり、総合的な強度が不足して
いる。
肉厚が増えると伸びが減少し、肉厚２０ｍｍでの強度指
標の値は１１００以下となり、総合的な強度が不足して
いる。
【００３１】以上、表２の実施例１０１、および比較例
５０１、５０２、５０３の結果を纏めて、図７から図１
０に示す。図７は鋳物肉厚と引張強さの関係、図８は鋳
物肉厚と伸びの関係、図９は鋳物肉厚とＤＡＳ２の関
係、図１０は鋳物肉厚と欠陥率の関係を示す図である。
５０１、５０２、５０３の結果を纏めて、図７から図１
０に示す。図７は鋳物肉厚と引張強さの関係、図８は鋳
物肉厚と伸びの関係、図９は鋳物肉厚とＤＡＳ２の関
係、図１０は鋳物肉厚と欠陥率の関係を示す図である。
【００３２】図７で、実施例と比較例とも鋳物肉厚の増
加とともに、引張強さが２７０Ｎ／ｍｍ2 程度に低下し
ている。しかし、図８の鋳物肉厚と伸びの関係で示すよ
うに、実施例は伸びが６％以上あり、鋳物肉厚の増加に
対して伸びの低下が少ない。これに対し、比較例は肉厚
の増加とともに伸びが４％近くに低下している。
加とともに、引張強さが２７０Ｎ／ｍｍ2 程度に低下し
ている。しかし、図８の鋳物肉厚と伸びの関係で示すよ
うに、実施例は伸びが６％以上あり、鋳物肉厚の増加に
対して伸びの低下が少ない。これに対し、比較例は肉厚
の増加とともに伸びが４％近くに低下している。
【００３３】図９に示す鋳物肉厚とＤＡＳ２との関係図
では、鋳物肉厚の増加につれて、実施例および比較例と
もＤＡＳ２が同じように大きくなっている。また、図１
０の鋳物肉厚と欠陥率との関係図では、１ＭＰａの雰囲
気中で鋳造した実施例１０１および比較例５０１ではい
ずれも欠陥率が０．１％以下であるのに対し、大気中の
比較例５０２、５０３では肉厚の増加とともに、欠陥率
も増加している。
では、鋳物肉厚の増加につれて、実施例および比較例と
もＤＡＳ２が同じように大きくなっている。また、図１
０の鋳物肉厚と欠陥率との関係図では、１ＭＰａの雰囲
気中で鋳造した実施例１０１および比較例５０１ではい
ずれも欠陥率が０．１％以下であるのに対し、大気中の
比較例５０２、５０３では肉厚の増加とともに、欠陥率
も増加している。
【００３４】実施例１０１は同一組成の比較例５０２に
対し、ＤＡＳ２については比較例と同様であるが、欠陥
の減少により本来の良好な特性が発揮され、引張強さお
よび伸びからなる総合的な強度を示す強度指標において
優れている。一方、比較例５０１は欠陥が減少しても実
施例ほどの特性改善が得られていない。これは、図１３
に示すごとく、（Ａ）の実施例１０１では共晶部に存在
する晶出物は靱性への悪影響の少ない形状、大きさであ
るのに対し、（Ｂ）の比較例５０１は、アルミニウム合
金の結晶粒界への粗大なＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｇの２種
以上を含む化合物の粗大な晶出物が存在している。
対し、ＤＡＳ２については比較例と同様であるが、欠陥
の減少により本来の良好な特性が発揮され、引張強さお
よび伸びからなる総合的な強度を示す強度指標において
優れている。一方、比較例５０１は欠陥が減少しても実
施例ほどの特性改善が得られていない。これは、図１３
に示すごとく、（Ａ）の実施例１０１では共晶部に存在
する晶出物は靱性への悪影響の少ない形状、大きさであ
るのに対し、（Ｂ）の比較例５０１は、アルミニウム合
金の結晶粒界への粗大なＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｇの２種
以上を含む化合物の粗大な晶出物が存在している。
【００３５】なお、図５は、（Ａ）実施例１０１および
（Ｂ）比較例５０２の肉厚２０ｍｍ部の金属組織写真で
あり、（Ａ）の実施例１０１は、欠陥率が０．０３％、
ＤＡＳ２は４４２μｍであり、（Ｂ）の比較例５０２は
欠陥率が０．２９％、ＤＡＳ２は４３μｍであった。ま
た、図６は、（Ａ）実施例１０１と（Ｂ）比較例５０２
の肉厚５０ｍｍの金属組織写真であり、（Ａ）実施例１
０１は、欠陥率が０．０３％、ＤＡＳ２は５０μｍであ
り、（Ｂ）比較例５０２は、欠陥率が０．３４％。ＤＡ
Ｓ２が５２μｍであった。
（Ｂ）比較例５０２の肉厚２０ｍｍ部の金属組織写真で
あり、（Ａ）の実施例１０１は、欠陥率が０．０３％、
ＤＡＳ２は４４２μｍであり、（Ｂ）の比較例５０２は
欠陥率が０．２９％、ＤＡＳ２は４３μｍであった。ま
た、図６は、（Ａ）実施例１０１と（Ｂ）比較例５０２
の肉厚５０ｍｍの金属組織写真であり、（Ａ）実施例１
０１は、欠陥率が０．０３％、ＤＡＳ２は５０μｍであ
り、（Ｂ）比較例５０２は、欠陥率が０．３４％。ＤＡ
Ｓ２が５２μｍであった。
【００３６】（実施例２）実施例１と同様に図１２の階
段状試験片を金型にて鋳造した。表３に、肉厚２０ｍｍ
部分での実施例１０２から１０５および比較例５０８か
ら５１９の化学組成の分析結果および鋳造時の雰囲気圧
力を示す。
段状試験片を金型にて鋳造した。表３に、肉厚２０ｍｍ
部分での実施例１０２から１０５および比較例５０８か
ら５１９の化学組成の分析結果および鋳造時の雰囲気圧
力を示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】次に、実施例１と同様に評価用テストピー
スを作製し、機械的性質、強度指標、欠陥率およびＤＡ
Ｓ２を調査した。その結果を表４に示す。
スを作製し、機械的性質、強度指標、欠陥率およびＤＡ
Ｓ２を調査した。その結果を表４に示す。
【００３９】
【表４】
【００４０】１ＭＰａの雰囲気中で鋳造した実施例およ
び比較例はいずれも欠陥率が０．１％以下と低いが実施
例では機械的性質の向上度が大気中に比較して大きく強
度指数が１１００を越えている。大気中のものはいずれ
も強度指数が低い。
び比較例はいずれも欠陥率が０．１％以下と低いが実施
例では機械的性質の向上度が大気中に比較して大きく強
度指数が１１００を越えている。大気中のものはいずれ
も強度指数が低い。
【００４１】（実施例３）図２に示す一部に肉厚２０ｍ
ｍ以上を持つアルミホイールを低圧鋳造法および金型部
を１ＭＰａに保持した差圧鋳造法で鋳造した。化学成分
は、表５に示す通りである。実施例１０６は本発明の範
囲、比較例５２０は組成は本発明範囲外であるが加圧、
比較例５２１、５２２は組成は本発明範囲内であるが通
常の大気中での低圧鋳造である。
ｍ以上を持つアルミホイールを低圧鋳造法および金型部
を１ＭＰａに保持した差圧鋳造法で鋳造した。化学成分
は、表５に示す通りである。実施例１０６は本発明の範
囲、比較例５２０は組成は本発明範囲外であるが加圧、
比較例５２１、５２２は組成は本発明範囲内であるが通
常の大気中での低圧鋳造である。
【００４２】
【表５】
【００４３】次に、アルミホイールを鋳造後、鋳造時肉
厚が２５ｍｍのスポーク部（略号”Ｓ”で示す）と、同
じく肉厚が２５ｍｍのディスク部（略号”Ｄ”で示
す）、肉厚が１０ｍｍのフロントフランジ部（略号”
Ｆ”で示す）、肉厚が１０ｍｍのリヤフランジ部（略
号”Ｒ”で示す）を切断してテストピースを作製し、伸
び、引張強さ、強度指標、欠陥率、ＤＡＳ２を調査し
た。その結果を表６に示す。
厚が２５ｍｍのスポーク部（略号”Ｓ”で示す）と、同
じく肉厚が２５ｍｍのディスク部（略号”Ｄ”で示
す）、肉厚が１０ｍｍのフロントフランジ部（略号”
Ｆ”で示す）、肉厚が１０ｍｍのリヤフランジ部（略
号”Ｒ”で示す）を切断してテストピースを作製し、伸
び、引張強さ、強度指標、欠陥率、ＤＡＳ２を調査し
た。その結果を表６に示す。
【００４４】
【表６】
【００４５】表６で、実施例１０６は、肉厚が２５ｍｍ
のスポーク部（Ｓ）およびデザイン部（Ｄ）が、欠陥率
０．１以上、ＤＡＳ２が３０μｍ以上でも、強度指標が
１１００以上ある。実施例１０６は、厚肉の部分でも十
分強度を有していることを示している。十分強度を有す
るので、自動車用強度部品として安全であり、安全が確
保できれば、軽量化も可能である。
のスポーク部（Ｓ）およびデザイン部（Ｄ）が、欠陥率
０．１以上、ＤＡＳ２が３０μｍ以上でも、強度指標が
１１００以上ある。実施例１０６は、厚肉の部分でも十
分強度を有していることを示している。十分強度を有す
るので、自動車用強度部品として安全であり、安全が確
保できれば、軽量化も可能である。
【００４６】これに対し、比較例５２０〜５２２は、肉
厚が２５ｍｍのスポーク部（Ｓ）およびデザイン部
（Ｄ）での強度指標が１１００以下であり、実施例に比
較し、まだ強度が不足している。
厚が２５ｍｍのスポーク部（Ｓ）およびデザイン部
（Ｄ）での強度指標が１１００以下であり、実施例に比
較し、まだ強度が不足している。
【００４７】（実施例４）図３に示す一部に肉厚２０ｍ
ｍ以上を有するサスペンション部品のリヤハウジング
を、実施例２と同様に鋳造した。化学成分は、表７に示
す本発明の範囲の実施例１０７と、組成が本発明範囲外
の比較例５２３に分け鋳造した。サスペンションを鋳造
後、鋳造時肉厚が２５ｍｍのＡ、Ｂ、Ｃを切断してテス
トピースを作製し、伸び、引張強さ、強度指標、欠陥
率、ＤＡＳ２を調査した。その結果を表８に示す。
ｍ以上を有するサスペンション部品のリヤハウジング
を、実施例２と同様に鋳造した。化学成分は、表７に示
す本発明の範囲の実施例１０７と、組成が本発明範囲外
の比較例５２３に分け鋳造した。サスペンションを鋳造
後、鋳造時肉厚が２５ｍｍのＡ、Ｂ、Ｃを切断してテス
トピースを作製し、伸び、引張強さ、強度指標、欠陥
率、ＤＡＳ２を調査した。その結果を表８に示す。
【００４８】
【表７】
【００４９】
【表８】
【００５０】表１１で、実施例１０７は、肉厚が２５ｍ
ｍのＡ、Ｂ、Ｃ部位の強度指標が１１００以上あり、厚
肉の部分でも十分強度を有していることを示している。
十分強度を有するので、自動車用強度部品として安全で
あり、軽量化も可能である。これに対し、比較例５２３
〜５２５は、肉厚が２５ｍｍのＡ、Ｂ、Ｃ部位での強度
指標が１１００以下であり、本発明の実施例に比較し、
まだ強度が不足している。
ｍのＡ、Ｂ、Ｃ部位の強度指標が１１００以上あり、厚
肉の部分でも十分強度を有していることを示している。
十分強度を有するので、自動車用強度部品として安全で
あり、軽量化も可能である。これに対し、比較例５２３
〜５２５は、肉厚が２５ｍｍのＡ、Ｂ、Ｃ部位での強度
指標が１１００以下であり、本発明の実施例に比較し、
まだ強度が不足している。
【００５１】本発明は、図４に示す一部に肉厚２０ｍｍ
以上を有する自動車用クロスメンバーに適用して十分強
度を有し、自動車用強度部品として安全であり、軽量化
も可能である。
以上を有する自動車用クロスメンバーに適用して十分強
度を有し、自動車用強度部品として安全であり、軽量化
も可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上詳細に説明の通り、本発明の高靱
性、高強度アルミニウム合金鋳物は、少なくとも一部に
肉厚２０ｍｍ以上を有し、重量％にて、Ｓｉ：４〜６
％、Ｍｇ：０．２〜０．６％、Ｆｅ：０．１５％未満、
Ｍｎ：０．４％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物から
なり、かつ、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８
とし、凝固過程において大気圧を越える雰囲気下にて鋳
造し、鋳造後にＴ６処理を施すので、引張強さ、伸びを
含めた総合の強度指標が高く、信頼性に優れている。こ
のため、アルミホイール、ナックルハウジング、クロス
メンバー等の特に靱性と強度を要求される自動車用部品
に最適である。
性、高強度アルミニウム合金鋳物は、少なくとも一部に
肉厚２０ｍｍ以上を有し、重量％にて、Ｓｉ：４〜６
％、Ｍｇ：０．２〜０．６％、Ｆｅ：０．１５％未満、
Ｍｎ：０．４％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物から
なり、かつ、Ｓｉ（％）×Ｍｇ（％）：１．２〜２．８
とし、凝固過程において大気圧を越える雰囲気下にて鋳
造し、鋳造後にＴ６処理を施すので、引張強さ、伸びを
含めた総合の強度指標が高く、信頼性に優れている。こ
のため、アルミホイール、ナックルハウジング、クロス
メンバー等の特に靱性と強度を要求される自動車用部品
に最適である。
【図１】本発明のＳｉ、Ｍｇの含有範囲およびＳｉとＭ
ｇとの関係を示す図である。
ｇとの関係を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を示すアルミホイールの側面
図および正面図である。
図および正面図である。
【図３】本発明の一実施例を示すナックルフランジの正
面図である。
面図である。
【図４】本発明一実施例のクロスメンバーの見取り図で
ある。
ある。
【図５】（Ａ）は実施例１０１、（Ｂ）は比較例５０２
の、肉厚２０ｍｍ部の金属組織写真である。
の、肉厚２０ｍｍ部の金属組織写真である。
【図６】（Ａ）は実施例１０１、（Ｂ）は比較例５０２
の、肉厚５０ｍｍ部の金属組織写真である。
の、肉厚５０ｍｍ部の金属組織写真である。
【図７】実施例と比較例との鋳物肉厚と引張強さとの関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】実施例と比較例との鋳物肉厚と伸びとの関係を
示す図である。
示す図である。
【図９】実施例と比較例との鋳物肉厚とＤＡＳ２との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図１０】実施例と比較例との鋳物肉厚と欠陥率との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図１１】表３〜表４の実施例および比較例の、伸びと
引張強さを纏めた図である。
引張強さを纏めた図である。
【図１２】階段状の試験片を示す見取り図である。
【図１３】（Ａ）は実施例１０１、（Ｂ）は比較例５０
１の、肉厚２０ｍｍ部の共晶部の金属組織写真である。
１の、肉厚２０ｍｍ部の共晶部の金属組織写真である。
【図１４】（Ａ）は針状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
系）、（Ｂ）はスケルトン状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
系）、（Ｃ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｆｅ系晶出物、
（Ｄ）は羽毛状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系）を示す金
属組織写真である。
系）、（Ｂ）はスケルトン状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
系）、（Ｃ）はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｆｅ系晶出物、
（Ｄ）は羽毛状晶出物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系）を示す金
属組織写真である。
Ａ：アーム部、 Ｂ：アーム部、
Ｃ：取付部、Ｄ：ディスク部、 Ｆ：フロントフラ
ンジ部、 Ｒ：リヤフランジ部、Ｓ：スポーク部。
Ｃ：取付部、Ｄ：ディスク部、 Ｆ：フロントフラ
ンジ部、 Ｒ：リヤフランジ部、Ｓ：スポーク部。
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも一部に肉厚２０ｍｍ以上を有
し、重量％で、Ｓｉ：４〜６％、Ｍｇ：０．２〜０．６
％、Ｆｅ：０．１５％未満、Ｍｎ：０．４％以下、残部
がＡｌおよび不可避不純物からなり、Ｓｉ（％）×Ｍｇ
（％）：１．２〜２．８であり、凝固過程において大気
圧を越える雰囲気下にあり、鋳造後にＴ６処理が施され
たことを特徴とする高靱性、高強度アルミニウム合金鋳
物。 - 【請求項２】 機械的性質の強度指標［３×引張強さ
（Ｎ／ｍｍ2 ）＋４０×伸び（％）］の値が１１００以
上であることを特徴とする請求項１記載の高靱性、高強
度アルミニウム合金鋳物。 - 【請求項３】 鋳物の冷却速度の遅い部分での２次デン
ドライトアームスペーシング（以下「ＤＡＳ２」とい
う）が３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１お
よび請求項２記載の高靱性、高強度アルミニウム合金鋳
物。 - 【請求項４】 自動車用部品であることを特徴とする請
求項１及至請求項３記載の高靱性、高強度アルミニウム
合金鋳物。 - 【請求項５】 アルミホイールであることを特徴とする
請求項４記載の高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物。 - 【請求項６】 懸架装置部品であることを特徴とする請
求項４記載の高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5234186A JPH0762479A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物 |
| US08/296,245 US5595615A (en) | 1993-08-26 | 1994-08-25 | High toughness and high strength aluminum alloy casting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5234186A JPH0762479A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0762479A true JPH0762479A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16967030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5234186A Pending JPH0762479A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5595615A (ja) |
| JP (1) | JPH0762479A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100493666B1 (ko) * | 1998-12-31 | 2005-08-31 | 한국타이어 주식회사 | 자동차휠용고강도알루미늄합금소재 |
| CN103639386A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆转向架轴箱体用铝合金熔铸方法 |
| CN106216416A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-14 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 铝合金产品 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6146477A (en) | 1999-08-17 | 2000-11-14 | Johnson Brass & Machine Foundry, Inc. | Metal alloy product and method for producing same |
| US20070102071A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Bac Of Virginia, Llc | High strength, high toughness, weldable, ballistic quality, castable aluminum alloy, heat treatment for same and articles produced from same |
| CN102788719A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-11-21 | 江苏迅隆科技发展有限公司 | 制作受压铝合金壳体试样的方法 |
| CN103060646B (zh) * | 2011-10-23 | 2014-12-17 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种铁羰基配合物改良的高性能铝合金材料及其制备方法 |
| CN103060640B (zh) * | 2011-10-23 | 2014-12-31 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种卤合物处理的高强度铝合金材料及其制备方法 |
| CN103060620B (zh) * | 2011-10-24 | 2015-01-21 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 羰合物m(co)6变质的高性能铝合金材料及其制备方法 |
| CN103060644B (zh) * | 2011-10-24 | 2014-12-31 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种氰基配合物处理的铝合金材料及其制备方法 |
| CN103060643B (zh) * | 2011-10-24 | 2014-12-31 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种氨基配合物处理的高强度铝合金材料及其制备方法 |
| CN103131921B (zh) * | 2011-12-05 | 2016-02-10 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种碳化镍处理的高强度铝合金及其制备方法 |
| CN103131914B (zh) * | 2011-12-05 | 2016-06-01 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | 一种含银配合物处理的高强度铝合金材料及其制备方法 |
| CN106834876B (zh) * | 2016-12-12 | 2017-12-29 | 北京航空航天大学 | 一种含高比例回炉料铝合金用精炼剂及其使用方法 |
| US11421304B2 (en) * | 2017-10-26 | 2022-08-23 | Tesla, Inc. | Casting aluminum alloys for high-performance applications |
| US11597987B2 (en) | 2018-08-14 | 2023-03-07 | Johnson Brass & Machine Foundry, Inc. | Clean aluminum alloys and methods for forming such alloys |
| US11149333B2 (en) | 2018-08-14 | 2021-10-19 | Johnson Brass & Machine Foundry, Inc. | Clean aluminum alloys |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2908566A (en) * | 1956-06-01 | 1959-10-13 | North American Avation Inc | Aluminum base alloy |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP5234186A patent/JPH0762479A/ja active Pending
-
1994
- 1994-08-25 US US08/296,245 patent/US5595615A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100493666B1 (ko) * | 1998-12-31 | 2005-08-31 | 한국타이어 주식회사 | 자동차휠용고강도알루미늄합금소재 |
| CN103639386A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆转向架轴箱体用铝合金熔铸方法 |
| CN106216416A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-14 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 铝合金产品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5595615A (en) | 1997-01-21 |
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