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JPH08134578A - Aluminum alloy for die casting, excellent in high temperature strength and toughness, and its production - Google Patents

Aluminum alloy for die casting, excellent in high temperature strength and toughness, and its production

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JPH08134578A
JPH08134578A JP29399194A JP29399194A JPH08134578A JP H08134578 A JPH08134578 A JP H08134578A JP 29399194 A JP29399194 A JP 29399194A JP 29399194 A JP29399194 A JP 29399194A JP H08134578 A JPH08134578 A JP H08134578A
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high
si
alloy
toughness
casting
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JP29399194A
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Haruyasu Katto
Yamaji Kitaoka
Kyoji Sato
京司 佐藤
山治 北岡
晴康 甲藤
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
日本軽金属株式会社
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Abstract

PURPOSE: To produce an aluminum alloy for die casting, improved in high temp. strength and toughness.
CONSTITUTION: This aluminum alloy has a composition which contains 1-7% Cu, 10-16% Si, 0.3-2% Mg, 0.5-2% Fe, 0.1-4% Mn, 0.01-0.3% Ti, ≤0.01% P, and 0.001-0.02% Ca and also contains, if necessary, 0.2-6% Ni and in which P/Ca is regulated to ≤0.5 by weight ratio. Casting is performed at ≥20°C/sec cooling rate, and the average major axis of crystallized substances and the average major axis of eutectic Si are regulated to ≤20μm and ≤10μm, respectively. By refining primary-crystal Si, eutectic Si, and high melting point metal crystallized substances, toughness and high temp. strength can be improved.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン, The present invention relates to a diesel engine,
ガソリンエンジン等の内燃機関に使用されるピストン, Piston for an internal combustion engine such as a gasoline engine,
コンロッド,シリンダーブロック,シリンダーヘッド等として好適な高温強度及び靭性に優れたダイカスト用アルミニウム合金及びその製造方法に関する。 Connecting rod, cylinder block, relates to an aluminum alloy and method for producing the same excellent die casting in a suitable high-temperature strength and toughness as a cylinder head or the like.

【0002】 [0002]

【従来の技術】Siを約10重量%以上含有する共晶又は過共晶Al−Si合金は、熱膨張係数が小さく、耐摩耗性に優れている。 BACKGROUND ART eutectic or hypereutectic Al-Si alloy containing about 10 wt% or more Si is small thermal expansion coefficient, and excellent wear resistance. また、Si含有量が多くなると溶湯が凝固する際に高硬度の初晶Siが晶出するため、耐摩耗性が要求される内燃機関のピストン,コンプレッサー部品等の各種機械部品として使用されている。 In addition, to the primary crystal Si having high hardness is crystallized when the Si content is increased melt is solidified, the internal combustion engine where wear resistance is required the piston is used as various machine parts compressor components such as . なかでも、AC8Aが代表的なAl−Si合金として使用されている。 Among them, AC8A is used as a typical Al-Si alloy. 最近の内燃機関では、エネルギー資源の有効利用から燃焼効率を上昇させる傾向にある。 Recent internal combustion engine tends to increase the combustion efficiency from efficient use of energy resources. 燃焼効率を向上させようとすると燃焼温度が上昇し、これに伴って内燃機関に組み込まれている各種部品、特にピストンの材質として200℃付近の温度域で高い高温強度が要求される。 Combustion temperature and try to improve the combustion efficiency is increased, various components are incorporated in an internal combustion engine along with this, it is particularly required high temperature strength is at a temperature range of around 200 ° C. as the material of the piston. 内燃機関に使用される他の部品についても、同様に耐摩耗性の向上が求められている。 The are other components used in the internal combustion engine, the improvement of wear resistance has been demanded as well.

【0003】高温強度を改善したピストン用アルミニウム合金としては、T 5熱処理でも十分な高温強度及び耐熱衝撃性をもつものが特開昭57−79410号公報で紹介されている。 [0003] As the aluminum alloy piston having improved high-temperature strength, those with sufficient high-temperature strength and thermal shock resistance at T 5 the heat treatment is introduced in JP-A-57-79410. この合金においては、Si含有量を8.5〜13.5重量%の範囲に規制すると共に、Sb In this alloy, while restricting the Si content in the range of 8.5 to 13.5 wt%, Sb
添加によって共晶Siを改良している。 And to improve the eutectic Si by addition. また、特開昭5 In addition, JP-A-5
5−24784号公報では、Fe系基材をAl−Si− In 5-24784 discloses, Al-Si- and Fe-based substrate
Cu−Mg合金で鋳ぐるみピストンを製造するとき、鋳造後に480〜520℃に1〜8時間加熱する熱処理によって耐熱衝撃性を改善している。 When preparing insert casting piston in Cu-Mg alloy, it has improved thermal shock resistance by heat treatment for heating 1-8 hours 480-520 ° C. after casting. 一般に、高温強度の優れたAlーSi系材料には、ベースとなるAl−Si Generally, good Al over Si material of high-temperature strength, the underlying Al-Si
−Cu−Mg系合金に少量のNi,Mn,Fe,Cr, A small amount of Ni in -cu-Mg-based alloy, Mn, Fe, Cr,
Zr等の高融点成分が含まれている。 It contains high melting point component such as Zr. 高融点成分は、溶湯が凝固する際に微小の晶出部として晶出し、Al合金の高温変形を阻止する作用を呈する。 High melting point component is crystallized as crystallization of the fine when the molten metal is solidified, it exhibits an effect of preventing the high temperature deformation of the Al alloy. しかし、高融点成分の含有量増加に従って、粗大な金属間化合物が多量に生成し、強度を劣化させ易い。 However, with increasing content of the high melting point component, coarse intermetallic compounds are produced in large quantities, likely to deteriorate the strength. しかも、伸びが低下し、 In addition, it reduces the growth,
靭性の要求される部品としては、十分に満足できる特性を備えていない。 The parts to be toughness requirements, does not have a sufficiently satisfactory characteristics.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、Al−Si系合金は、従来の合金成分の調整や添加成分による組織改良では最早材料特性を改善することができないレベルに達している。 [SUMMARY OF THE INVENTION] However, Al-Si-based alloy, an organization improvement by adjusting and adding ingredients in conventional alloy components have reached a level that can no longer be improved material properties. そのため、従来にはない方法で組成・組織を改善し、現状を大幅に上まわる特性、特に高温特性を示す材料の開発が必要とされている。 Therefore, by improving the composition and organization in a manner not in the prior art, the characteristics exceed the current drastically, there is a particular need to develop materials exhibiting high temperature properties. もっとも問題にされる点としては、高温特性の改善に有効な高融点成分の添加量増加に伴い粗大な晶出物が生成し、強度劣化を起こすことである。 The point to be the most problems, coarse crystals are produced with increasing amount of active high melting point component in improving high temperature characteristics, it is to cause strength degradation. そこで、強度劣化を伴わずに高融点成分の添加量増加によって特性の向上を図ることができれば、各種用途に要求される材料特性を満足するAl−S Therefore, if it is possible to improve the characteristics by the added amount increased high melting point component without strength degradation, satisfying the material properties required for various applications Al-S
i系合金が得られる。 i-based alloy can be obtained. 本発明は、このような要求に応えるべく案出されたものであり、ダイカスト又はそれ以上の冷却速度を有する鋳造法で成分系が特定されたAl− The present invention has to have been devised meet this requirement, component is identified by a casting method having a die cast or more cooling rate Al-
Si系合金を鋳造することにより、高融点成分を高温で安定な微細金属間化合物として晶出させた組織とし、高温強度及び靭性に優れたアルミニウム合金を提供することを目的とする。 By casting the Si-based alloy, and crystallized allowed tissue to high melting point component as a stable fine intermetallic compounds at high temperatures, and to provide an excellent aluminum alloy high-temperature strength and toughness.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、その目的を達成するため、Cu:1 Die-casting aluminum alloy of the present invention, in order to solve the problems] In order to achieve its purpose, Cu: 1
〜7重量%,Si:10〜16重量%,Mg:0.3〜 7 wt%, Si: 10~16 weight%, Mg: 0.3~
2重量%,Fe:0.5〜2重量%,Mn:0.1〜4 2 wt%, Fe: 0.5 to 2 wt%, Mn: 0.1 to 4
重量%,Ti:0.01〜0.3重量%,P:0.01 Weight%, Ti: 0.01~0.3 weight%, P: 0.01
重量%以下及びCa:0.001〜0.02重量%を含み、P/Caが重量比で0.5以下の範囲に調整されていることを特徴とする。 Wt% or less and Ca: 0.001 to 0.02 comprises wt%, P / Ca is characterized in that it is adjusted to a range of 0.5 or less by weight. このアルミニウム合金は、更にNi:0.2〜6重量%を含むこともできる。 The aluminum alloy may further Ni: it can also include 0.2 to 6 wt%. 本発明に従ったダイカスト用アルミニウム合金は、前述した組成をもつアルミニウム合金溶湯を冷却速度20℃/秒以上で鋳造し、晶出物の平均長径を20μm以下及び共晶S Die casting an aluminum alloy according to the present invention, a molten aluminum alloy having the composition described above was cast at a cooling rate of 20 ° C. / sec or more, an average major axis of the crystallizate 20μm or less and a eutectic S
iの平均長径を10μm以下に抑制している。 The average length of i is suppressed to 10μm or less.

【0006】以下、本発明のアルミニウム合金に含まれる合金元素及びその含有量等について説明する。 [0006] The following describes an alloy element contained in the aluminum alloy and its content, etc. of the present invention. Cu:1〜7重量% 高温強度及び高温疲労強度の向上に有効な合金元素であり、Cu添加の効果は固溶状態で顕著となる。 Cu: 1 to 7 are effective alloying elements to improve the weight% high temperature strength and high-temperature fatigue strength, the effect of addition of Cu becomes significant in a solid solution state. Cu含有量が1重量%未満では、高温強度が不足する。 Cu content is less than 1 wt%, insufficient high-temperature strength. しかし、 But,
7重量%を超える多量のCuが含まれると鋳造時にAl Al during casting to include a large amount of Cu exceeding 7 wt%
2 Cu等の大きな晶出物が生成し、鋳造割れが発生し易くなる。 Generates large crystallized products, such as 2 Cu, casting cracks easily occur. また、多量にCuを添加しても、増量に見合った強度改善の効果も得られない。 Also by adding a large amount of Cu, not be obtained the effect of strength improvement commensurate to the increase. Si:10〜16重量% 耐摩耗性の向上及び熱膨張係数の低減に有効な共晶Si Si: 10 to 16 wt% wear resistance improved and effective eutectic Si to reduce the coefficient of thermal expansion
となる必須の合金元素であり、湯流れを良好にする作用も呈する。 Is an essential alloy element which serves as an exhibit also working to improve the hot water flow. また、共存しているMgと反応し、時効硬化に有効なMg 2 Siをも生成する。 Furthermore, to react with Mg coexisting also generates a valid Mg 2 Si to age hardening. Si含有量が10重量%に達しないと、耐摩耗性や高温強度が目標値よりも低くなり、熱膨張係数が大きくなる。 The Si content does not reach 10 wt%, wear resistance and high temperature strength becomes lower than the target value, the thermal expansion coefficient becomes large. 逆に、16重量% Conversely, 16% by weight
を超えるSi含有量では、初晶Siのサイズが大きくなり、かつ分散量も多くなる。 The Si content of more than the size of the primary crystal Si is increased, and becomes greater amount of dispersion. その結果、応力集中による高温強度の低下を招く。 As a result, it lowers the high-temperature strength due to stress concentration.

【0007】Mg:0.3〜2重量% Siと結合し、時効硬化に有効なMg 2 Siを生成する。 [0007] Mg: 0.3 to 2 bonded to wt% Si, and generates an effective Mg 2 Si to age hardening. Mg含有量が0.3重量%に達しないと、十分な時効作用が得られない。 When the Mg content does not reach 0.3% by weight, no sufficient aging effect can not be obtained. 逆に、2重量%を超えるMg含有量では、鋳造時に多量のMg 2 Siが晶出し、機械的性質を低下させる。 Conversely, the Mg content of more than 2 wt%, a large amount of Mg 2 Si during the casting is crystallized, it reduces the mechanical properties. Fe:0.5〜2重量% 高温強度の向上に有効な合金元素であり、0.5重量% Fe: 0.5 to 2 are effective alloying elements to improve the weight% high temperature strength, 0.5 wt%
以上のFe含有量で効果が顕著となる。 Effect becomes remarkable with Fe content of not less than. しかも、ダイカスト時における金型の焼付きを防止する。 In addition, to prevent the seizure of the mold at the time of die casting. Feは、種々の金属間化合物として晶出し、高温での強度を改善する。 Fe is crystallized as various intermetallic compounds to improve the strength at high temperatures. しかし、2重量%を超えるFe含有量では、Feを含む粗大な金属間化合物が晶出するため、却って高温強度を低下させる。 However, the Fe content of more than 2 wt%, the coarse intermetallic compounds containing Fe crystallizes causes rather lower the high-temperature strength. Mn:0.1〜4重量% Al−Mn−Si,Al−Fe−Mn−Si系等の金属間化合物として晶出し、耐摩耗性を向上させる。 Mn: 0.1 to 4 wt% Al-Mn-Si, crystallized as Al-Fe-Mn-Si-based intermetallic compounds such as improving the wear resistance. また、 Also,
200℃近傍における高温強度の改善にも有効な合金元素である。 To the improvement of high-temperature strength at 200 ° C. vicinity is an effective alloying element. このような効果を得るためには、0.1重量%以上のMnが必要である。 In order to obtain such an effect, it is necessary at least 0.1 wt% of Mn. しかし、4重量%を超える多量のMn含有量では、巨大な晶出物が多量に生成するため、伸び低下等の欠陥を引き起こす。 However, 4 in a large amount of Mn content of more than% by weight, to produce a large amount of giant crystallized products, causing defects such as elongation decrease.

【0008】Ti:0.01〜0.3重量% α−Alを微細化し、材質を均質化する上で有効な合金元素である。 [0008] Ti: 0.01 to 0.3 wt% alpha-Al was refined, is an effective alloying element in order to homogenize the material. Ti含有量が0.01重量%以上になると、α−Alがマクロ結晶粒で直径10mm以下となり、微細化による効果が顕著になる。 When Ti content is more than 0.01 wt%, alpha-Al becomes 10mm diameter or less macro grains, the effect due to miniaturization becomes remarkable. しかし、0.3重量%を超えるTi含有量では、Al−Ti系の大きな晶出物が生成し、機械的性質を劣化させる。 However, the Ti content of more than 0.3 wt%, a large crystallizate of Al-Ti system generates, deteriorates the mechanical properties. Tiは、Ti Ti is, Ti
−B系の微細化剤として添加することができる。 It can be added as -B based refiner. この点で、0.03重量%以下のBの共存も許容される。 In this regard, the coexistence of 0.03 wt% or less of B are acceptable. P:0.01重量%以下,Ca:0.001〜0.02 P: 0.01 wt% or less, Ca: 0.001 to 0.02
重量% Pを極力少なくすること及びCaの共存によって、初晶Siの発生が抑制され、共晶Siの改良促進が図られ、 By coexistence of it and Ca to minimize the weight% P, occurrence of primary Si is suppressed, improving promotion of eutectic Si is achieved,
高強度及び高靭性が維持される。 High strength and high toughness can be maintained. また、ヒケの集中が抑制され、耐圧性が向上する。 Further, the concentration of shrinkage is suppressed, the withstand voltage is improved. しかし、0.01重量%を超えるPや0.02重量%を超えるCaは、湯流れ性を悪化させ、湯まわり不良等の鋳造欠陥を発生し、また鋳造組織を不均一にする。 However, Ca in excess of P and 0.02 wt% of more than 0.01 wt%, exacerbates fluidity, and generate casting defects such as misruns, also the cast structure uneven.

【0009】P/Ca(重量比):0.5以下 材料の靭性に大きな影響を及ぼす共晶Siの形態は、主としてP/Ca重量比で制御できる。 [0009] P / Ca (weight ratio): 0.5 The following significant influence eutectic Si in the toughness of the material form can be largely controlled by the P / Ca weight ratio. P/Ca重量比の調整による作用自体は本発明者等が特願平4−2442 P / action by adjusting the Ca weight ratio itself present inventors have Japanese Patent Application No. 4-2442
59号公報,特願平5−161380号等で紹介したところであるが、P/Ca重量比が0.5以下の場合、共晶Siが微細で球状化し、伸び値が上昇し、靭性が改善される。 59 JP, although was introduced in Japanese Patent Application No. 5-161380 or the like, if P / Ca weight ratio of 0.5 or less, the eutectic Si is spheroidized fine, the elongation value is increased, toughness improvement It is. 逆に、0.5を超えるP/Ca重量比では、P Conversely, in the P / Ca weight ratio of greater than 0.5, P
量の増加に起因して共晶組織が粗くなり、伸び及び靭性が低下する。 Eutectic structure becomes rough due to the increased amount, elongation and toughness is reduced.

【0010】Ni:0.2〜6重量% 必要に応じて添加される合金元素であり、Niを含む金属間化合物を晶出させ、200℃付近における耐熱性, [0010] Ni: 0.2 to 6 is an alloy element which is added according to wt% required, an intermetallic compound containing Ni was crystallized, the heat resistance at around 200 ° C.,
高温強度を改善する。 To improve the high-temperature strength. Ni添加の効果は、0.2重量% The effect of Ni addition is 0.2 wt%
以上で顕著になる。 It becomes significant above. しかし、6重量%を超える多量のN However, a large amount of more than 6 wt% N
iを含ませると、Al−Ni−Cu−Si系,Al−N The inclusion of i, Al-Ni-Cu-Si-based, Al-N
i−Fe系,Al−Ni−Cu系等の晶出物が多くなり、伸びが低下し、アルミニウム合金を脆くする欠点が現れる。 i-Fe system, the more the crystallized substances Al-Ni-Cu system or the like, the elongation is decreased, drawbacks appear that brittle aluminum alloy. 本発明に従ったアルミニウム合金においては、 In the aluminum alloys in accordance with the present invention,
その他の合金元素として、Na,Cr,Zr,Zn等を含むことがある。 Other alloying elements may include Na, Cr, Zr, and Zn and the like. Naは、共晶Siを微細化する作用を呈するので、鋳造性,型への焼付き性等に悪影響を及ぼさない範囲、すなわち上限を50ppm程度とする範囲での存在が許容される。 Na, so exhibits the effect of refining the eutectic Si, castability, the range that does not adversely affect the seizure resistance and the like of the mold, i.e. the presence of a range of the upper limit is about 50ppm is acceptable. Crは、0.3重量%以下の含有量で耐摩耗性の向上に寄与する。 Cr contributes to the improvement of wear resistance in a content of 0.3 wt% or less. Zrは、結晶粒微細化に有効であり、0.3重量%以下の量でTiと同時に或いはZr単独で添加することもできる。 Zr is effective for grain refinement, it can also be added in Ti simultaneously or Zr alone in an amount of 0.3 wt% or less. Znは、不純物として混入してくる元素であり、耐食性の劣化,鋳造割れの発生等の悪影響を及ぼすことから、上限を3重量%に設定することが好ましい。 Zn is an element that come as impurities, corrosion resistance deteriorates, since the adverse effects such as generation of casting cracks, it is preferable to set the upper limit to 3% by weight.

【0011】晶出物の平均長径:20μm以下 共晶S [0011] The crystallized products of the average major axis: 20μm below the eutectic S
iの平均長径:10μm以下 冷却速度20℃/秒未満で鋳造する場合、Si含有量が約12重量%以上で初晶Siが晶出する。 i mean major diameter of: when casting less than 10μm below the cooling rate of 20 ° C. / sec, the primary crystal Si crystallizes in Si content of about 12 wt% or more. 他方、冷却速度が20℃/秒以上の急冷になるダイカスト等では、初晶Siが晶出開始するSi含有量は、冷却速度の上昇に伴って13〜15重量%程度まで移動する。 On the other hand, in the die casting or the like the cooling rate is rapidly cooled over 20 ° C. / sec, Si content primary crystal Si is started crystallization moves up to about 13 to 15 wt% with increasing cooling rate. Caの添加は、この移動を助長する。 The addition of Ca is conducive to this movement. 初晶Siのサイズも冷却速度に影響され、冷却速度20℃/秒未満の鋳造では20〜 Also the size of the primary crystal Si is affected by the cooling rate, 20 is cast less than the cooling rate 20 ° C. / sec
100μm以上に、冷却速度20℃/秒以上の鋳造では数μm〜30μm程度になる。 Above 100 [mu] m, on the order of several μm~30μm a cooling rate of 20 ° C. / sec or more casting. この点、本発明にあっては、鋳造時の冷却速度を20℃/秒以上に設定していることから、初晶Siが20μm以下に微細化される。 In this regard, in the present invention, the cooling rate during casting since it is set to 20 ° C. / sec or more, the primary crystal Si is refined to 20μm or less. その結果、巨大な初晶Siに起因した切削性の劣化が防止される。 As a result, it prevents the cutting of the deterioration due to huge primary crystal Si. 共晶Siのサイズも、冷却速度,P量,Ca量及びP/Ca比によって影響される。 The size of the eutectic Si also, the cooling rate, P amount is affected by the amount of Ca and P / Ca ratio. 冷却速度が大きいときに細かな粒状となり、遅い冷却速度では針状になり易い。 Becomes fine particulate when the cooling rate is high, it tends to be needle-like in a slow cooling rate. 共晶Siは、P/Ca比が0.5を超えると針状化し、P/Ca比が0.5以下では粒状化する傾向がある。 Eutectic Si is to needle of the P / Ca ratio exceeds 0.5, P / Ca ratio tends to granulation 0.5 or less. 良好な靭性を得るためには微細粒状の共晶Siが好ましく、平均長径が10μmを超える共晶Siでは伸びが低下する。 Eutectic Si are preferred in order to obtain good toughness fine granular, average length is reduced elongation at eutectic Si exceeds 10 [mu] m.

【0012】初晶Siや共晶Si以外の金属間化合物も、20μmを超えるサイズで晶出すると、高温強度を劣化させる悪影響を呈する。 [0012] primary crystal Si and an intermetallic compound other than the eutectic Si even when crystallized in a size greater than 20 [mu] m, exhibiting adverse effects deteriorating the high-temperature strength. そのため、本発明においては、必要とする高温強度を確保する上から、晶出物の平均長径を20μm以下に規定した。 Therefore, in the present invention, from the viewpoint of ensuring high temperature strength in need, it defines the average length of crystallized products in 20μm or less. 高融点金属の化合物は、冷却速度が遅い場合には大きく発達し、数十〜数百μmに達する場合もある。 Compound of the refractory metal is greatly develop when the cooling rate is slow, sometimes it reaches several tens to several hundreds of [mu] m. 化合物は、針状,漢字(chin Compounds, acicular, Kanji (chin
ese script)状,塊状等、様々の形態をとるが、大きい場合には何れも応力集中を起こして強度を低下させ易い。 ese script) shape, bulk, etc., but take a variety of forms, tends to reduce the strength cause any stress concentration is larger. 特にAl−Fe系の化合物は針状になり易く、影響が大きい。 In particular Al-Fe-based compound tends to become acicular, large impact. 冷却速度が速い場合には、化合物の発達が抑制され、応力集中が起こりにくい粒状になり易い。 If the cooling speed is high, it is suppressed development of compounds liable to be unlikely granular stress concentration. 鋳造時の冷却速度:20℃/秒以上 Fe,Ni,Mn等の高融点金属を含む金属間化合物の微細化によって高温強度を向上させるためには、鋳造時の冷却速度を20℃/秒以上に設定することが必要である。 The cooling rate during casting: 20 ° C. / sec or more Fe, Ni, in order to improve the high temperature strength by refinement of intermetallic compound containing a high melting point metal such as Mn is, the cooling rate during the casting 20 ° C. / sec or higher it is necessary to set in. 冷却速度が20℃/秒未満であると、平均長さが2 When the cooling rate is less than 20 ° C. / sec, an average length of 2
0μmを超える粗大な金属間化合物が晶出し易く、伸びや強度等の低下を引き起こす。 Liable coarse intermetallic compounds exceeding 0μm crystallized out, cause a reduction in such stretching and strength. なお、本発明では、ダイカスト以外の薄肉急冷金型鋳造をも採用でき、ピストン等の素形材が鋳造される。 In the present invention, can also be employed a thin quench mold casting other than die-cast, formed and fabricated material such as a piston is cast. 素形材は、そのままの状態で機械加工してもよく、或いは必要に応じて溶体化処理や時効処理を施しても良い。 Fabricated material may be machined as it is, or may be subjected to solution treatment and aging treatment if necessary.

【0013】 [0013]

【実施例】Si:13.0重量%,Cu:5.5重量%,Mg:0.75重量%,Ti:0.1重量%,B: EXAMPLES Si: 13.0 wt%, Cu: 5.5 wt%, Mg: 0.75 wt%, Ti: 0.1 wt%, B:
0.0006重量%,Cr:0.05重量%,Zn: 0.0006 weight%, Cr: 0.05 weight%, Zn:
1.0重量%,Zr:0.05重量%,Ca:0.00 1.0 wt%, Zr: 0.05 wt%, Ca: 0.00
6重量%及びP:0.001重量%を含み、P/Ca重量比を0.17に設定し、表1に示すようにFe,Mn 6 wt% and P: includes 0.001 wt%, and set the P / Ca weight ratio 0.17, Fe as shown in Table 1, Mn
及びNiを調整したアルミニウム合金溶湯を溶製した。 And it was smelted molten aluminum alloy adjusted to Ni.
なお、表1に掲げた試験番号11では、Ca:0.00 In Test No. 11 listed in Table 1, Ca: 0.00
1重量%,P:0.002重量%及びP/Ca比:2. 1 wt%, P: 0.002 wt% and P / Ca ratio: 2.
0とした。 0 and the.

【0014】 [0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】各アルミニウム合金溶湯を、760℃で溶解し、溶湯温度を720℃まで下げた。 [0015] Each aluminum alloy melt was dissolved in 760 ° C., it lowered the melt temperature to 720 ° C.. そして、通常の金型鋳造としてJIS4号舟型に、ダイカスト鋳造としてはダイカスト機TP型に鋳込んだ。 Then, in JIS4 No. boat type as a normal die casting, it was cast in the die casting machine TP type as die casting. TP型は、平行部直径10mm,長さ70mmをもつ引張り試験片及び5 TP type, parallel part diameter 10 mm, tensile test pieces and 5 having a length 70mm
0mm×50mm×6mmの摩耗試験片が採取できるものを用いた。 Wear test pieces of 0 mm × 50 mm × 6 mm was used as that can be collected. なお、冷却速度は、鋳型温度をそれぞれ1 The cooling rate is, the mold temperature respectively 1
50℃に加熱することによって調整し、金型鋳造では5 Adjust by heating to 50 ° C., 5 in the mold casting
℃/秒に、ダイカスト鋳造では50℃/秒に設定した。 ° C. / seconds, the die casting was set to 50 ° C. / sec.
得られた鋳塊の組織を観察し、鋳造条件が晶出物に与える影響を調査した結果を表2に示す。 The resulting tissue was observed ingot, Table 2 shows the results of investigating the effect of casting conditions on crystallized products. また、試験番号9 In addition, test number 9
では、純銅製のJIS4号舟型を用いることによって冷却速度を25℃/秒に設定した。 In was set the cooling rate to 25 ° C. / sec by using a JIS4 No. boat-made of pure copper.

【0016】 [0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】得られた金型鋳造材には、500℃×6時間の溶体化処理を施し、60℃の温水に焼き入れた後、 The obtained mold cast material subjected to a solution treatment 500 ° C. × 6 hours, after quenching in the 60 ° C. warm water,
220℃×6時間の時効処理を施し、空冷した。 Subjected to aging treatment 220 ° C. × 6 hours and air cooled. 他方、 On the other hand,
ダイカスト材については、220℃×6時間の時効処理を施し、空冷した。 The die-cast material was subjected to aging treatment 220 ° C. × 6 hours and air cooled. 熱処理された各合金から、切削加工により靭性耗試験片及び高温引張り試験片を切り出した。 From each alloy which is heat treated, it was cut toughness Worn specimen and the high-temperature tensile test specimens by machining. 高温試験は、200℃に100時間予備加熱した後の試験片を対象とした。 High temperature test was directed to the test piece after heating for 100 hours spare 200 ° C.. 引張り強さ及び伸び値の試験結果を、表3に示す。 The test results of tensile strength and elongation values, shown in Table 3.

【0018】 [0018]

【表3】 [Table 3]

【0019】表3にみられるように、多量のFeを含む試験番号3では、Al−Fe系,Al−Fe−Mn系等の晶出物が20μm以上に大きく晶出し、伸びが低下している。 [0019] As seen in Table 3, in Test No. 3 contains a large amount of Fe, Al-Fe-based, Al-Fe-Mn crystallized substances such system out largely crystallized than 20 [mu] m, elongation is decreased there. Mn含有量が多いと、湯流れが悪く鋳造不良であったり(試験番号4,7)、Ni含有量が多過ぎると、伸び不足を引き起こした(試験番号8)。 When Mn content is high, or a bad defective casting molten metal flow (Test No. 4, 7), the Ni content is too high, causing the growth deficiency (Test No. 8). また、鋳造時の冷却速度が遅いと、試験番号10にみられるように、金属間化合物が大きく成長し、加工性に劣り、伸びも不足していた。 Further, when the cooling rate during casting, as seen in test No. 10, largely grown intermetallic compounds, poor workability, elongation was insufficient. P/Ca比を高く設定した試験番号1 Test No. 1 was set high P / Ca ratio
1では、共晶Siの微細化が不十分であり、低い伸び値を示した。 In 1, the miniaturization of eutectic Si is insufficient, showed lower elongation values. これに対し、合金成分及び鋳造時の冷却速度が本発明で規定した範囲にあるものでは、試験番号1, In contrast, those in the range of cooling rate during alloy components and casting defined in the present invention, Test No. 1,
2,5,6,9の何れにおいても200℃の引張り強さが200N/mm 2以上,伸び値が3%以上と優れた高温強度及び靭性をもっていた。 Also 200 tensile strength of ℃ in any of the 2,5,6,9 is 200 N / mm 2 or more, elongation value had 3% or more and excellent high-temperature strength and toughness.

【0020】 [0020]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、含有量が特定された成分・組成をもつAl−Si−Cu−M As described above, according to the present invention, the present invention, Al-Si-Cu-M with the components and compositions specified content
g−Fe−Mn(−Ni)系合金においてP含有量,C g-Fe-Mn (-Ni) based P content in the alloy, C
a含有量及びP/Ca重量比を調整することにより、初晶Siの発生を抑制し、共晶Siを微細化し、更に凝固時の冷却速度を規制することによりFe,Mn,Ni系晶出物をも微細化している。 By adjusting the a content and P / Ca weight ratio, to suppress the generation of primary crystal Si, Fe by the eutectic Si finer and further restricts the cooling rate during solidification, Mn, Ni KeiAkirade It is miniaturization things. これによって、高温強度や伸び値で代表される靭性が改善され、ダイカスト用内燃機関部品として好適なアルミニウム合金が得られる。 This improves the toughness typified by high-temperature strength and elongation values, the preferred aluminum alloy is obtained as an internal combustion engine parts for die casting.

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 Cu:1〜7重量%,Si:10〜16 1. A Cu: 1 to 7 wt%, Si: 10 to 16
    重量%,Mg:0.3〜2重量%,Fe:0.5〜2重量%,Mn:0.1〜4重量%,Ti:0.01〜0. Wt%, Mg: 0.3 to 2 wt%, Fe: 0.5 to 2 wt%, Mn: 0.1 to 4 wt%, Ti: 0.01~0.
    3重量%,P:0.01重量%以下及びCa:0.00 3 wt%, P: 0.01 wt% or less and Ca: 0.00
    1〜0.02重量%を含み、P/Caが重量比で0.5 Comprises from 1 to 0.02 wt%, 0.5 P / Ca is the weight ratio
    以下の範囲に調整されている高温強度及び靭性に優れたダイカスト用アルミニウム合金。 The following is adjusted to a range high-temperature strength and toughness with excellent die-casting an aluminum alloy.
  2. 【請求項2】 更にNi:0.2〜6重量%を含む請求項1記載の高温強度及び靭性に優れたダイカスト用アルミニウム合金。 2. A further Ni: 0.2 to 6 wt% high temperature strength and toughness with excellent die-casting an aluminum alloy of claim 1 comprising a.
  3. 【請求項3】 晶出物の平均長径が20μm以下及び共晶Siの平均長径が10μm以下の鋳造組織を持つ請求項1又は2記載の高温強度及び靭性に優れたダイカスト用アルミニウム合金。 3. A crystallized substances average major axis is 20μm or less and in the claims 1 or 2, wherein the high-temperature strength and toughness with excellent die-cast aluminum alloy for the average major axis of the eutectic Si has the following cast structure 10 [mu] m.
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の組成をもつアルミニウム合金溶湯を冷却速度20℃/秒以上でダイカストすることにより製造されるダイカスト製品の製造方法。 4. The process for producing die cast product produced by a molten aluminum alloy having the composition of claim 1 or 2, wherein the die casting at a cooling rate of 20 ° C. / sec or more.
  5. 【請求項5】 請求項4の方法で製造されたダイカスト製品。 5. A die cast product made by the process of claim 4.
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