JPH08176768A - Wear resistant aluminum member and production thereof - Google Patents

Wear resistant aluminum member and production thereof

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JPH08176768A
JPH08176768A JP31980794A JP31980794A JPH08176768A JP H08176768 A JPH08176768 A JP H08176768A JP 31980794 A JP31980794 A JP 31980794A JP 31980794 A JP31980794 A JP 31980794A JP H08176768 A JPH08176768 A JP H08176768A
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JP
Japan
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silicon
aluminum
wear
less
solid
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JP31980794A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Sayashi
師 守 鞘
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide wear resistant aluminum members (material, parts, etc.) having excellent workability and excellent wear resistance and mechanical properties. CONSTITUTION: The wear resistant aluminum members are produced by stages of subjecting a hypereutectic aluminum-silicon based alloy blank contg., by weight%, 12 to 25% silicon, 0.5 to 5.0% copper, 0.1 to 2.0% magnesium, 0.003 to 0.020% phosphorus and consisting of the balance aluminum and other necessary elements including manganese, iron, nickel, zinc, chromium, titanium, tin, etc., with impurities to strong plastic working corresponding to rolling of a draft of >=50% to crush the silicon of primary crystals, then subjecting te blank to structure control by heating up to a solid-liquid co-existence temp. to impart a solid phase rate of 0.3 to 0.7.

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、金属組織を制御した硬
い初晶硅素を持つ耐摩耗アルミニウム部材(材料自体お
よびその材料を用いた部品(製品)等を含む。)および
その製造方法に関し、加工性が良好で耐摩耗性および機
械的性質にも優れていて、自動車部品,農業機械部品,
産業機械部品等々の素材として好適に利用される耐摩耗
アルミニウム部材およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear-resistant aluminum member (including a material itself and parts (products) using the material) having a hard primary silicon with a controlled metallographic structure, and a method for manufacturing the same. It has good workability, excellent wear resistance and mechanical properties, and is suitable for automobile parts, agricultural machine parts,
The present invention relates to a wear resistant aluminum member which is preferably used as a material for industrial machine parts and the like, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】過共晶アルミニウム−硅素系耐摩耗合金
の初晶硅素を耐摩耗性や加工性の観点から最適化する試
みは古くからなされており、鋳造合金においては燐を添
加する方法が知られ、鋳造以外の合金においては例えば
粉末を原料として焼結・塑性加工またはそれらの複合工
程を経る方法が知られている。
2. Description of the Related Art Attempts to optimize primary silicon in hypereutectic aluminum-silicon wear-resistant alloys from the viewpoint of wear resistance and workability have been made for a long time. In the known alloys other than casting, for example, a method is known in which powder is used as a raw material and sintering / plastic working or a composite process thereof is performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それら
の方法による組織制御の範囲には限界があり、鋳造合金
においては、安価ではあるものの、初晶硅素の粒径を1
0μm以下に制御することは困難であると共に、鋳造方
法によって硅素の粒径がおおよそ決まってしまうという
問題点もあった。また、粉末を原料とする方法にあって
も、材料コストが高くなるという課題を抱えていた。
However, the range of the structure control by these methods is limited, and in the cast alloy, the grain size of the primary crystal is 1 although it is inexpensive.
There is a problem that it is difficult to control the particle diameter to 0 μm or less, and the grain size of silicon is roughly determined by the casting method. Further, even in the method using powder as a raw material, there is a problem that the material cost becomes high.

【0004】すなわち、従来の技術では、安価であると
いう条件と、硅素の粒径分布が任意に制御されていると
いう条件の双方を同時に成立させた部材(材料,部品
等)を得る技術とはなり得ておらず、耐摩耗アルミニウ
ム合金の耐摩耗性に限界や制限があるのが実情であっ
た。
That is, in the prior art, what is a technique for obtaining a member (material, component, etc.) that simultaneously satisfies both the conditions of being inexpensive and the condition that the particle size distribution of silicon is arbitrarily controlled? In reality, the wear resistance of the wear resistant aluminum alloy is limited or limited.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明は、このような従来の手法の課題
を解決しようとするもので、安価であるという条件と、
硅素の粒径分布が任意に制御されているという条件の双
方を同時に成立させることができ、加工性に優れている
と共に耐摩耗性および機械的性質にも優れている耐摩耗
アルミニウム部材(材料,部品等)を提供することを目
的としているものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the problems of the conventional method, and it is inexpensive.
A wear-resistant aluminum member (material, which can satisfy both of the conditions that the particle size distribution of silicon is controlled arbitrarily) at the same time and has excellent workability as well as wear resistance and mechanical properties The purpose is to provide parts, etc.).

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐摩耗ア
ルミニウム部材は、請求項1に記載しているように、過
共晶アルミニウム−硅素系合金を素材とし、固液共存温
度で組織制御がなされているものとしたことを特徴とし
ている。
As described in claim 1, the wear-resistant aluminum member according to the present invention is made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy as a raw material, and its structure can be controlled at a solid-liquid coexisting temperature. The feature is that it is done.

【0007】また、本発明に係わる耐摩耗アルミニウム
部材の製造方法は、請求項2に記載しているように、過
共晶アルミニウム−硅素系合金素材を固液共存温度にし
て組織制御を行う工程を経るようにしたことを特徴とし
ている。
Further, in the method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 2, a step of controlling the microstructure by setting the hypereutectic aluminum-silicon alloy material to a solid-liquid coexisting temperature. It is characterized by having to go through.

【0008】そして、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材の製造方法の実施態様においては、請求項3に記
載しているように、過共晶アルミニウム−硅素系合金素
材に強塑性加工を施して初晶の硅素を破砕した後に、固
液共存温度に昇温して組織制御を行う工程を経るように
なすことができ、また、請求項4に記載しているよう
に、強塑性加工として圧下率が50%以上の圧延に相当
する加工(鍛造,押し出し,据え込み等において加工率
を50%以上とした塑性加工をも含む。)を施して初晶
の硅素を破砕した後に、固液共存温度として固相率0.
3〜0.7を与える温度範囲に昇温して組織制御を行う
ようになすことができる。
In an embodiment of the method for producing a wear resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 3, the hypereutectic aluminum-silicon alloy material is not subjected to strong plastic working until it is subjected to strong plastic working. After crushing the crystalline silicon, the temperature may be raised to the solid-liquid coexistence temperature to control the structure, and as described in claim 4, the rolling reduction is performed as the strong plastic working. Of 50% or more is processed (including plastic working with a working rate of 50% or more in forging, extrusion, upsetting, etc.) to crush the primary crystal silicon, and then the solid-liquid coexisting temperature As solid phase ratio of 0.
The temperature can be raised to a temperature range giving 3 to 0.7 to control the structure.

【0009】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材お
よびその製造方法の実施態様においては、請求項5に記
載しているように、過共晶アルミニウム−硅素系合金
は、重量%で、硅素:12〜25%、銅:0.5〜5.
0%、マグネシウム:0.1〜2.0%、燐:0.00
3〜0.020%を含み、残部がアルミニウムおよびマ
ンガン,鉄,ニッケル,亜鉛,クロム,チタン,錫等の
その他の必要元素ならびに不純物からなるものとするこ
とができる。
In an embodiment of the wear resistant aluminum member and the method for producing the same according to the present invention, as described in claim 5, the hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight%, silicon: 12 to 12. 25%, copper: 0.5-5.
0%, magnesium: 0.1 to 2.0%, phosphorus: 0.00
3 to 0.020%, and the balance may be aluminum and other necessary elements such as manganese, iron, nickel, zinc, chromium, titanium, tin, and impurities.

【0010】また、本発明に係わる耐摩耗アルミニウム
部材およびその製造方法の実施態様においては、JIS
ADC14アルミニウム合金に対応するものとして、
請求項6に記載しているように、過共晶アルミニウム−
硅素系合金は、重量%で、硅素:16〜18%、銅:
4.0〜5.0%、マグネシウム:0.45〜1.65
%、マンガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.0
20%、鉄:1.3%以下、亜鉛:1.5%以下を含有
し、残部がアルミニウムおよび不純物からなるものとす
ることができる。
Further, in the embodiment of the wear resistant aluminum member and the manufacturing method thereof according to the present invention, JIS
As the one corresponding to ADC14 aluminum alloy,
As described in claim 6, hypereutectic aluminum-
Silicon-based alloys are, by weight, silicon: 16-18%, copper:
4.0 to 5.0%, magnesium: 0.45 to 1.65
%, Manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.0
20%, iron: 1.3% or less, zinc: 1.5% or less, and the balance may be aluminum and impurities.

【0011】同じく、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材およびその製造方法の実施態様においては、JI
S AC9Bアルミニウム合金に対応するものとして、
請求項7に記載しているように、過共晶アルミニウム−
硅素系合金は、重量%で、硅素:18〜20%、銅:
0.5〜1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、
マンガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020
%、鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下、場合によ
ってはニッケル:0.5〜1.5%を含有し、残部がア
ルミニウムおよび不純物からなるものとすることができ
る。
Similarly, in the embodiment of the wear resistant aluminum member and the manufacturing method thereof according to the present invention, the JI
As the one corresponding to S AC9B aluminum alloy,
As described in claim 7, hypereutectic aluminum-
The silicon-based alloy is, by weight, silicon: 18 to 20%, copper:
0.5-1.5%, magnesium: 0.5-1.5%,
Manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020
%, Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and nickel: 0.5 to 1.5% in some cases, with the balance being aluminum and impurities.

【0012】同じく、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材およびその製造方法の実施態様においては、JI
S AC9Aアルミニウム合金に対応するものとして、
請求項8に記載しているように、過共晶アルミニウム−
硅素系合金は、重量%で、硅素:22〜24%、銅:
0.5〜1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、
マンガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020
%、鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下、場合によ
ってはニッケル:0.5〜1.5%を含有し、残部がア
ルミニウムおよび不純物からなるものとすることができ
る。
Similarly, in the embodiment of the wear resistant aluminum member and the manufacturing method thereof according to the present invention, the JI
As the one corresponding to S AC9A aluminum alloy,
As described in claim 8, hypereutectic aluminum-
The silicon-based alloy is, by weight, silicon: 22 to 24%, copper:
0.5-1.5%, magnesium: 0.5-1.5%,
Manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020
%, Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and nickel: 0.5 to 1.5% in some cases, with the balance being aluminum and impurities.

【0013】同じく、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材およびその製造方法の実施態様においては、硅素
含有量が16%以下であってJIS ADC,ACのい
ずれにも制定されていない過共晶アルミニウム合金に対
応するものとして、請求項9に記載しているように、過
共晶アルミニウム−硅素系合金は、重量%で、硅素:1
4〜16%、銅:2.0〜5.0%、マグネシウム:
0.1〜1.0%、マンガン:0.3〜0.8%、クロ
ム:0.1〜0.3%、チタン:0.05〜0.20
%、燐:0.003〜0.020%、鉄:1.5%以下
を含有し、場合によってはカルシウム:0.005%未
満に規制し、残部がアルミニウムおよび不純物からなる
ものとすることができる。
Similarly, in the embodiment of the wear-resistant aluminum member and the method for producing the same according to the present invention, the hypereutectic aluminum alloy having a silicon content of 16% or less and not established in either JIS ADC or AC. As described in claim 9, the hypereutectic aluminum-silicon alloy has a silicon content of 1% by weight.
4-16%, copper: 2.0-5.0%, magnesium:
0.1-1.0%, manganese: 0.3-0.8%, chromium: 0.1-0.3%, titanium: 0.05-0.20
%, Phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron: 1.5% or less, and in some cases, calcium: less than 0.005%, the balance being aluminum and impurities. it can.

【0014】[0014]

【発明の作用】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材
は、請求項1に記載しているように、過共晶アルミニウ
ム−硅素系合金を素材とし、固液共存温度で組織制御が
なされているものであるから、安価な手段によって硅素
の粒径分布が制御されたものとなっていると共に硅素以
外の基地組織が微細状になっており、粉末化という高価
な手段を用いることなく、加工性が良好であると共に耐
摩耗性および靭性等の機械的特性に優れたものとなって
いる。
As described in claim 1, the wear-resistant aluminum member according to the present invention is made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy as a raw material, and its structure is controlled at a solid-liquid coexisting temperature. Therefore, the particle size distribution of silicon is controlled by an inexpensive means, the matrix structure other than silicon is fine, and the workability is improved without using an expensive means of pulverization. It is excellent and has excellent mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0015】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材の
製造方法は、請求項2に記載しているように、過共晶ア
ルミニウム−硅素系合金素材を固液共存温度にして組織
制御を行う工程を経るようにしたから、安価な手法によ
って硅素の粒径分布が制御されたものとなっていると共
に硅素以外の基地組織が微細状になっており、粉末化と
いう高価な手法を採用することなく、加工性が良好であ
ると共に耐摩耗性および靭性等の機械的特性に優れた耐
摩耗アルミニウム部材が製造されることとなる。
The method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 2, includes a step of controlling the microstructure of a hypereutectic aluminum-silicon alloy material at a solid-liquid coexisting temperature. Therefore, the particle size distribution of silicon is controlled by an inexpensive method, and the matrix structure other than silicon is fine, and it is possible to process without using the expensive method of pulverization. A wear-resistant aluminum member having good wear resistance and mechanical properties such as wear resistance and toughness is manufactured.

【0016】そして、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材の製造方法の実施態様においては、請求項3に記
載しているように、過共晶アルミニウム−硅素系合金素
材に強塑性加工を施して初晶の硅素を破砕した後に、固
液共存温度に昇温して組織制御を行う工程を経るように
したから、安価な手法によって、硅素粒子が微細粒状で
かつ均一に分布しているものになると共に硅素以外の基
地組織が微細粒状のものになっているので、加工性が良
好であると共に耐摩耗性および靭性等の機械的性質に優
れた耐摩耗アルミニウム部材が製造されることとなる。
In an embodiment of the method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 3, the hypereutectic aluminum-silicon alloy material is first subjected to strong plastic working before being subjected to strong plastic working. After crushing the crystalline silicon, the temperature was raised to the solid-liquid coexistence temperature to control the structure, so that the inexpensive particles will be fine-grained and uniformly distributed. At the same time, since the matrix structure other than silicon is a fine-grained structure, a wear-resistant aluminum member having good workability and excellent mechanical properties such as wear resistance and toughness can be manufactured.

【0017】また、本発明に係わる耐摩耗アルミニウム
部材の製造方法の実施態様においては、請求項4に記載
しているように、強塑性加工として圧下率が50%以上
の圧延に相当する加工(加工率を50%以上とした鍛
造,押し出し,据え込み等の塑性加工を含む。)を施し
て初晶の硅素を破砕した後に、固液共存温度として固相
率0.3〜0.7を与える温度範囲に昇温して組織制御
を行うようになすことができる。すなわち、請求項3に
記載しているように、先ず、過共晶アルミニウム−硅素
系合金素材に強塑性加工を施して初晶の硅素を十分に破
砕し、その後に、固液共存温度に昇温して組織制御を行
う工程を経るようにしており、この強塑性加工は、初晶
硅素の十分な破砕が得られればどのような方法によるも
のでもさしつかえないが、請求項4に記載しているよう
に、圧下率が50%以上の圧延に相当する工程であれ
ば、その後の熱処理により微細粒状の硅素を得るに足る
状態が得られる。
Further, in the embodiment of the method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 4, the processing corresponding to rolling with a rolling reduction of 50% or more as the strong plastic working ( After forging, extruding, upsetting, and other plastic working with a working rate of 50% or more) to crush the primary crystal silicon, the solid-liquid coexistence temperature is set to a solid-phase rate of 0.3 to 0.7. The temperature can be raised to a given temperature range for tissue control. That is, as described in claim 3, first, the hypereutectic aluminum-silicon alloy material is subjected to a strong plastic working to sufficiently crush the primary crystal silicon, and then the solid-liquid coexistence temperature is raised. The step of heating and controlling the structure is carried out, and this strong plastic working may be carried out by any method as long as sufficient crushing of primary silicon is obtained, but according to claim 4, As described above, if the process corresponds to rolling with a rolling reduction of 50% or more, the subsequent heat treatment can obtain a state sufficient to obtain fine-grained silicon.

【0018】その後、この材料を固液共存温度範囲の所
定の温度に保持することにより、基地アルミニウム合金
組織のみならず初晶硅素の微細粒状化が達成されること
となる。これは、溶質再分配の駆動力である界面エネル
ギに起因した溶質濃度分布が十分につくことと、液相を
介した拡散による物質移動が固体状態に比べて著しく速
いこと、に拠るものと考えられる。
After that, by maintaining this material at a predetermined temperature within the solid-liquid coexistence temperature range, not only the base aluminum alloy structure but also the fine graining of the primary crystal silicon is achieved. It is thought that this is because the solute concentration distribution due to the interfacial energy, which is the driving force for solute redistribution, is sufficient, and the mass transfer by diffusion through the liquid phase is significantly faster than in the solid state. To be

【0019】このとき、固相率が0.7超過であれば初
晶硅素は十分に粒状に変化することができない傾向とな
り、また、固相率が0.3未満では保持中に試料の溶け
出しが顕著になる傾向となり、元の形状を保てなくなる
おそれがでてくる。したがって、この固液共存温度範囲
の所定の温度としては、固相率が0.3から0.7まで
の間となる温度とすることが望ましい。
At this time, if the solid fraction exceeds 0.7, the primary silicon tends to be unable to be sufficiently changed into particles, and if the solid fraction is less than 0.3, the sample melts during holding. The protrusion tends to be remarkable, and the original shape may not be maintained. Therefore, it is desirable that the predetermined temperature within the solid-liquid coexistence temperature range is a temperature at which the solid phase ratio is between 0.3 and 0.7.

【0020】このように、先ず、過共晶アルミニウム−
硅素系合金素材の初晶硅素を強塑性加工で十分に破砕
し、その後、この素材を固液共存温度範囲の所定の温度
に保持することにより、従来の硅素分散耐摩耗アルミニ
ウム合金技術とは異なる、任意の微細粒状硅素が均一に
分布した過共晶アルミニウム−硅素系合金の耐摩耗性部
材(材料・部品等)が得られる。
Thus, first, hypereutectic aluminum-
Different from the conventional silicon-dispersed wear-resistant aluminum alloy technology by crushing primary silicon of silicon-based alloy material sufficiently by severe plastic working and then maintaining this material at a predetermined temperature within the solid-liquid coexistence temperature range. A wear resistant member (material, component, etc.) of a hypereutectic aluminum-silicon alloy in which any fine granular silicon is uniformly distributed can be obtained.

【0021】このようにして得られる耐摩耗アルミニウ
ム部材は、軽量であるのはもちろんのこと、安価である
という条件と、硅素粒分布が任意に制御されているとい
う条件の双方を同時に成立させた耐摩耗アルミニウム−
硅素合金部材となっており、本発明は従来技術の持つ耐
摩耗性の限界や制限を打ち破る技術を提供している。
The wear-resistant aluminum member thus obtained satisfies not only the condition that it is light in weight but also that it is inexpensive, and the condition that the silicon grain distribution is arbitrarily controlled. Abrasion resistant aluminum −
It is a silicon alloy member, and the present invention provides a technique that overcomes the limits and limitations of wear resistance of the prior art.

【0022】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材お
よびその製造方法の実施態様においては、請求項5に記
載しているように、過共晶アルミニウム−硅素系合金
は、重量%で、硅素:12〜25%、銅:0.5〜5.
0%、マグネシウム:0.1〜2.0%、燐:0.00
3〜0.020%を含み、残部がアルミニウムおよびマ
ンガン、鉄,ニッケル,亜鉛,クロム,チタン,錫等の
その他の必要元素ならびに不純物からなるものとするこ
とができるが、以下に、上記耐摩耗アルミニウム部材を
構成する各基本添加元素の作用と組成範囲の限定理由を
示す。
In an embodiment of the wear-resistant aluminum member and the method for producing the same according to the present invention, as described in claim 5, the hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight%, silicon: 12 to 12. 25%, copper: 0.5-5.
0%, magnesium: 0.1 to 2.0%, phosphorus: 0.00
3 to 0.020% with the balance being aluminum and other necessary elements such as manganese, iron, nickel, zinc, chromium, titanium, tin, etc. and impurities. The action of each basic additive element constituting the aluminum member and the reason for limiting the composition range will be shown.

【0023】硅素:硅素(Si)は耐摩耗性の向上に寄
与する元素であり、耐摩耗性の向上に寄与する初晶Si
はSi量が12%未満では晶出しないため12%を下限
とした。しかしながら、25%を超えると合金元素の液
相線温度が上昇して溶解・鋳造性が悪くなると共に機械
加工性が著しく悪化するので25%以下とした。
Silicon: Silicon (Si) is an element that contributes to the improvement of wear resistance, and primary crystal Si that contributes to the improvement of wear resistance.
When the Si content is less than 12%, crystallization does not occur, so 12% was made the lower limit. However, if it exceeds 25%, the liquidus temperature of the alloy element rises, the melting and casting properties deteriorate, and the machinability deteriorates significantly.

【0024】銅:銅(Cu)は固溶体強化および時効硬
化による常温ならびに高温強度の向上に寄与する元素で
ある。しかしながら、0.5%未満ではその効果が小さ
く、5.0%を超えると靭性が低下すると共に引け巣の
発生が多くなるので、0.5〜5.0%の範囲とした。
Copper: Copper (Cu) is an element that contributes to the improvement of room temperature and high temperature strength by solid solution strengthening and age hardening. However, if it is less than 0.5%, its effect is small, and if it exceeds 5.0%, the toughness is lowered and shrinkage cavities are often generated, so the range is made 0.5 to 5.0%.

【0025】マグネシウム:マグネシウム(Mg)は硅
素との共存による時効硬化により強度の向上に寄与する
元素である。しかしながら、0.1%未満ではその効果
は小さく、2.0%を超えると靭性が低下するので、
0.1〜2.0%の範囲とした。
Magnesium: Magnesium (Mg) is an element that contributes to the improvement of strength by age hardening due to coexistence with silicon. However, if it is less than 0.1%, the effect is small, and if it exceeds 2.0%, the toughness decreases, so
The range was 0.1 to 2.0%.

【0026】燐:燐(P)は鋳造時に晶出する初晶Si
の微細化に寄与する元素である。しかしながら、0.0
03%未満ではその効果は小さく、0.020%を超え
ると湯流れ等の鋳造性が悪化する傾向となるので、0.
003〜0.020%の範囲とした。
Phosphorus: Phosphorus (P) is a primary crystal Si crystallized during casting.
Is an element that contributes to the miniaturization of. However, 0.0
If it is less than 03%, the effect is small, and if it exceeds 0.020%, the castability such as the flow of molten metal tends to deteriorate, so that
The range was 003 to 0.020%.

【0027】アルミニウム:アルミニウム(Al)は鋳
物の軽量化に寄与し、鋳物に対する軽量化の要請に応え
るものとすることが可能であるので、マンガン,鉄,ニ
ッケル,亜鉛,クロム,チタン、錫等のその他の必要元
素ならびに不純物と共に残部とした。
Aluminum: Aluminum (Al) contributes to the weight reduction of castings and can meet the requirements for weight reduction of castings, so manganese, iron, nickel, zinc, chromium, titanium, tin, etc. And the other necessary elements and impurities as the balance.

【0028】本発明の請求項5に記載の過共晶アルミニ
ウム−硅素系合金は、上述した化学成分組成を有するも
のであるが、さらなる具体的実施態様においては、以下
に示すような過共晶アルミニウム−硅素系合金とするこ
とができる。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 5 of the present invention has the above-mentioned chemical composition, but in a further specific embodiment, a hypereutectic crystal as shown below is used. It can be an aluminum-silicon alloy.

【0029】請求項6に記載の過共晶アルミニウム−硅
素系合金は、JIS ADC14合金に対応するもので
あって、重量%で、硅素:16〜18%、銅:4.0〜
5.0%、マグネシウム:0.45〜1.65%、マン
ガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020%、
鉄:1.3%以下、亜鉛:1.5%以下を含有し、残部
がアルミニウムおよび不純物からなるものであり、JI
S ADC14合金の加工性ならびに耐摩耗性および靭
性等の機械的性質がさらに改善されたものとなる。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 6 corresponds to the JIS ADC14 alloy, and in weight%, silicon: 16-18%, copper: 4.0-.
5.0%, magnesium: 0.45 to 1.65%, manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020%,
Iron: 1.3% or less, zinc: 1.5% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities.
The workability of the S ADC14 alloy and the mechanical properties such as wear resistance and toughness are further improved.

【0030】請求項7に記載の過共晶アルミニウム−硅
素系合金は、JIS AC9B合金に対応するものであ
って、重量%で、硅素:18〜20%、銅:0.5〜
1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、マンガ
ン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020%、
鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下を含有し、残部
がアルミニウムおよび不純物からなるものであり、JI
S AC9B合金の加工性ならびに耐摩耗性および靭性
等の機械的性質がさらに改善されたものとなる。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 7 corresponds to the JIS AC9B alloy, and in weight%, silicon: 18-20%, copper: 0.5-.
1.5%, magnesium: 0.5 to 1.5%, manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020%,
Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities.
The workability of the SAC9B alloy and the mechanical properties such as wear resistance and toughness are further improved.

【0031】請求項8に記載の過共晶アルミニウム−硅
素系合金は、JIS AC9A合金に対応するものであ
って、重量%で、硅素:22〜24%、銅:0.5〜
1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、マンガ
ン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020%、
鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下を含有し、残部
がアルミニウムおよび不純物からなるものであり、JI
S AC9A合金の加工性ならびに耐摩耗性および靭性
等の機械的性質がさらに改善されたものとなる。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 8 corresponds to the JIS AC9A alloy, and in weight%, silicon: 22-24%, copper: 0.5-.
1.5%, magnesium: 0.5 to 1.5%, manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020%,
Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities.
The S AC9A alloy has further improved workability and mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0032】請求項9に記載の過共晶アルミニウム−硅
素系合金は、硅素含有量が16%以下であってJIS
ADC,ACのいずれにも制定されていない過共晶アル
ミニウム合金に対応するものであって、重量%で、硅
素:14〜16%、銅:2.0〜5.0%、マグネシウ
ム:0.1〜1.0%、マンガン:0.3〜0.8%、
クロム:0.1〜0.3%、チタン:0.05〜0.2
0%、燐:0.003〜0.020%、鉄:1.5%以
下を含有し、場合によってはカルシウム:0.005%
未満に規制し、残部がアルミニウムおよび不純物からな
るものであり、硅素含有量が16%以下の過共晶アルミ
ニウム合金の加工性ならびに耐摩耗性および靭性等の機
械的性質がさらに改善されたものとなる。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 9 has a silicon content of 16% or less and JIS
It corresponds to a hypereutectic aluminum alloy that has not been established in either ADC or AC, and in weight%, silicon: 14 to 16%, copper: 2.0 to 5.0%, magnesium: 0. 1 to 1.0%, manganese: 0.3 to 0.8%,
Chromium: 0.1-0.3%, Titanium: 0.05-0.2
0%, phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron: 1.5% or less, and in some cases calcium: 0.005%
And a balance of aluminum and impurities, the hypereutectic aluminum alloy having a silicon content of 16% or less and further improved mechanical properties such as wear resistance and toughness. Become.

【0033】[0033]

【実施例】供試材料として、表1に示す化学組成の材料
を用いた。ここで、実施例1〜4と参考例1〜3は、J
IS ADC14相当の組成としている。また、実施例
5および6はそれぞれJIS AC9Bおよび9Aに相
当する組成である。さらに、実施例7は硅素含有量がJ
IS ADC14よりも少ない16%以下の過共晶アル
ミニウム合金の組成である。これらを舟形の金型に鋳造
し、1本当たり500g程度のインゴットを得た。この
とき、初晶硅素の大きさは、硅素量の多い組成の材料程
大きかったが、ほぼ35μmから60μmであった。
Example As a test material, a material having a chemical composition shown in Table 1 was used. Here, Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 to 3 are J
The composition is equivalent to IS ADC14. Further, Examples 5 and 6 have compositions corresponding to JIS AC9B and 9A, respectively. Furthermore, Example 7 has a silicon content of J
The composition of the hypereutectic aluminum alloy is 16% or less, which is less than that of IS ADC14. These were cast into a boat-shaped mold to obtain an ingot of about 500 g each. At this time, the size of the primary crystal silicon was about 35 μm to 60 μm, although the size of the material having a large amount of silicon was larger.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】他方、あらかじめ、供試材料の固液共存温
度範囲での温度と固相率との関係を求める実験および熱
分析を行い、固液共存温度範囲での保持温度を決定し
た。この結果、実施例1〜4と参考例1〜3の供試材に
おける575℃,567℃,560℃,556℃そして
550℃は、それぞれ、固相率0.1以下,0.3,
0.6,0.7そして0.85に相当する。また、実施
例5および6の供試材における575℃は固相率0.6
を与える。さらに、実施例7の供試材も565℃のとき
固相率は0.6になる。そして、それらの温度での保持
時間は全て30分に統一した。
On the other hand, in advance, an experiment for determining the relationship between the temperature and the solid fraction in the solid-liquid coexisting temperature range of the test material and thermal analysis were performed to determine the holding temperature in the solid-liquid coexisting temperature range. As a result, 575 ° C., 567 ° C., 560 ° C., 556 ° C. and 550 ° C. in the test materials of Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 to 3 have solid fractions of 0.1 or less, 0.3, and 550 ° C., respectively.
Corresponding to 0.6, 0.7 and 0.85. In addition, the solid phase ratio is 0.6 at 575 ° C. in the test materials of Examples 5 and 6.
give. Further, the sample material of Example 7 also has a solid fraction of 0.6 at 565 ° C. The holding time at those temperatures was unified to 30 minutes.

【0036】先ず、塑性加工が硅素粒子の破砕に与える
影響を調査した。この場合、塑性加工としては、鋳造,
押し出し,据え込み,圧延等を採用することができる
が、この実施例では圧延を採用した。この結果を表2に
示す。
First, the effect of plastic working on the crushing of silicon particles was investigated. In this case, the plastic working includes casting,
Although extrusion, upsetting, rolling and the like can be adopted, rolling is adopted in this embodiment. The results are shown in Table 2.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】実施例2,4と参考例3では、参考例3を
除いて後の等温保持は全て固相率0.6の状態で行われ
ているが、圧延による塑性加工の強さに違いがある。実
施例2では圧下率60%で、この場合、表2に示すよう
に、大きな初晶硅素は細かく破砕されており、その後の
等温保持後には微細粒状均一な硅素粒子を持つ理想的な
組織が得られた。このミクロ組織を図1に示す。
In Examples 2 and 4 and Reference Example 3, all the isothermal holding except for Reference Example 3 was carried out in the state where the solid fraction was 0.6, but the difference was due to the strength of plastic working by rolling. There is. In Example 2, the rolling reduction was 60%. In this case, as shown in Table 2, the large primary crystal silicon was finely crushed, and after the subsequent isothermal holding, an ideal structure having fine granular and uniform silicon particles was obtained. Was obtained. This microstructure is shown in FIG.

【0039】図1に示すように、基地のアルミニウム合
金部分も粒径50μm以下の微細粒状となっているが、
硅素粒子も大きいもので10μm程度でありほとんどが
ミクロンオーダの均一な微細粒状になっている。そし
て、アルファ相を取り巻く硅素や金属間化合物の粒子も
極めて小さい粒状になっている。
As shown in FIG. 1, the aluminum alloy portion of the matrix is also in the form of fine particles having a grain size of 50 μm or less.
The silicon particles are also large, about 10 μm, and most of them are in the form of fine particles of uniform micron order. The particles of silicon or intermetallic compound surrounding the alpha phase are also extremely small.

【0040】圧下率50%の実施例4では、中心部に部
分的に硅素が圧延前のまま残っていたが、表2より明ら
かなように多くの硅素は破砕されており、固相率0.6
の固液共存温度での等温保持により、実施例2とほぼ同
様の組織を得ることができた。
In Example 4 in which the rolling reduction was 50%, the silicon remained partially in the central portion as it was before rolling, but as is clear from Table 2, many of the silicon were crushed and the solid fraction was 0. .6
By maintaining the same temperature at the solid-liquid coexisting temperature, the structure similar to that in Example 2 could be obtained.

【0041】一方、圧下率40%の参考例3では、硅素
は圧延前のまま残っている部分が多く、表2にも示すよ
うに、破砕されているのは表面近傍の硅素のみであっ
た。したがって、その後の固液共存温度域での等温保持
による組織改善効果が期待できなかったため、そこで実
験を中止している。
On the other hand, in Reference Example 3 in which the rolling reduction was 40%, most of the silicon remained before rolling, and as shown in Table 2, only the silicon near the surface was crushed. . Therefore, it was not possible to expect the effect of improving the structure by keeping the isothermal condition in the solid-liquid coexisting temperature range thereafter, so the experiment was stopped at that point.

【0042】これらの結果から、その後の固液共存温度
域での等温保持過程で微細な粒状硅素を得るためには、
少なくとも圧下率50%の圧延に相当する塑性加工以上
の強塑性加工が必要であることがわかった。その後の実
験は全て圧下率60%で行っている。
From these results, in order to obtain fine granular silicon in the subsequent isothermal holding process in the solid-liquid coexisting temperature range,
It was found that at least the plastic working equal to or more than the plastic working corresponding to the rolling with the rolling reduction of 50% is required. All subsequent experiments were performed at a reduction rate of 60%.

【0043】実施例1〜3と参考例1,2は、いずれも
圧下率60%の圧延を行った後、種々の固相率を与える
温度に等温保持した場合の結果を示している。ここで、
良い結果が得られているのは、固相率を0.3から0.
7までの間に保持した実施例1〜3の場合であった。
In each of Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 and 2, rolling was performed at a rolling reduction of 60%, and then the results were obtained when the material was kept isothermally at a temperature at which various solid fractions were provided. here,
Good results are obtained when the solid phase ratio is 0.3 to 0.
This was the case of Examples 1 to 3 held during the period up to 7.

【0044】そして、固相率が0.1以下となる575
℃で等温保持した参考例1では、若干の形状を保ってい
たものの、供試材は形状を良好に保つことができず、流
れ崩れるように大きく変形していた。この傾向は固相率
を0.3とした実施例1にも若干見られたが、供試材表
面に液相の汗状の突起がわずかに現われたのみで、特に
大きな問題は無かった。
Then, the solid fraction becomes 0.1 or less 575
In Reference Example 1 in which the sample was kept isothermally at 0 ° C., although the shape was slightly maintained, the sample material could not maintain the shape well and was largely deformed so as to collapse. This tendency was slightly observed in Example 1 in which the solid phase ratio was 0.3, but only a few liquid-phase sweat-like projections appeared on the surface of the test material, and there was no particular problem.

【0045】逆に、参考例2は、固相率が0.85と大
きくなる550℃に保持した場合を示すもので、液相が
約15%存在する状態であったにもかかわらず、初晶硅
素は破砕されたままの状態でほとんど変化していなかっ
た。
On the contrary, Reference Example 2 shows the case where the solid phase ratio is kept at 550 ° C., which is as large as 0.85. Crystalline silicon remained almost unchanged when it was crushed.

【0046】これらの実験から、初晶硅素が十分に破砕
された過共晶アルミニウム−硅素系合金素材を固相率が
0.3から0.7までの間に保持することによって、変
形の問題もなく、微細粒状の硅素粒子を均一に分散させ
且つ基地自体のアルミニウム合金部分も微細粒状となっ
ている過共晶アルミニウム−硅素系合金部材(材料およ
び部品等)が得られることが明らかとなった。
From these experiments, it was confirmed that by holding the hypereutectic aluminum-silicon alloy material, in which the primary silicon was sufficiently crushed, in the solid phase ratio between 0.3 and 0.7, the problem of deformation was observed. It is clear that a hypereutectic aluminum-silicon alloy member (materials, parts, etc.) in which fine-grained silicon particles are uniformly dispersed and the aluminum alloy portion of the base itself is also fine-grained is obtained. It was

【0047】また、上述の効果が過共晶アルミニウム−
硅素系合金材料に一般的に発現されることを確認するた
めに、実施例5〜7の実験を行った。何れの例でも、圧
延の際の圧下率は60%、等温保持温度での固相率は
0.6であった。この場合、硅素量がほぼ15%(実施
例7)から23%(実施例6)まで大きく振れているた
め、硅素粒子の量には差があるが、得られたミクロ組織
は実施例2とほぼ同様で、硅素粒子は微細粒状で均一に
分布していた。この結果から、本発明による効果は、過
共晶アルミニウム−硅素系合金で一般的に得られるもの
といえる。
Further, the above-mentioned effect is obtained by hypereutectic aluminum-
Experiments of Examples 5 to 7 were conducted in order to confirm that they are commonly expressed in silicon-based alloy materials. In each of the examples, the rolling reduction during rolling was 60%, and the solid fraction at the isothermal holding temperature was 0.6. In this case, since the amount of silicon largely fluctuated from about 15% (Example 7) to 23% (Example 6), the amount of silicon particles was different, but the obtained microstructure was different from that of Example 2. Almost the same, the silicon particles were fine and evenly distributed. From this result, it can be said that the effect of the present invention is generally obtained with the hypereutectic aluminum-silicon alloy.

【0048】このように、本発明によれば、粉末化とい
う高価な工程を辿ることなく、微細粒状の硅素粒子が均
一分散した材料ないし部品が得られる。また、従来の鋳
造合金では得られなかったミクロンオーダの微細粒状硅
素を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a material or a component in which fine granular silicon particles are uniformly dispersed without following the expensive step of pulverization. Further, it is possible to obtain fine granular silicon of the order of micron which cannot be obtained by the conventional cast alloy.

【0049】過共晶アルミニウム−硅素系合金の摩耗形
態の一つとして、大きな硅素粒子が摩擦中に破損し、そ
の際に脱落した硅素粒子が砥粒となって逆に摩耗を促進
するという機構があるが、本発明による材料ないしは部
品では硅素粒子が微細粒状に分布しており、この微細粒
状に分布した硅素は摩擦中にも破砕されにくく、上記の
ような不安定な摩擦状態を招きにくくなっている。
As one of the wear modes of the hypereutectic aluminum-silicon alloy, a mechanism in which large silicon particles are damaged during friction, and the silicon particles that fall off at that time become abrasive grains to promote wear on the contrary. However, in the material or component according to the present invention, the silicon particles are finely distributed, and the silicon distributed in the fine particles is less likely to be crushed during friction, and is unlikely to cause the unstable friction state as described above. Has become.

【0050】したがって、本発明による材料や部品(す
なわち部材)は、化学組成が同一の他材料に比べて安定
した良好な耐摩耗性を示す。そして、通常の加工による
表面状態でも他の材料に比べ破砕した硅素粒子が極端に
少ないことも、本発明の部材の耐摩耗性を有利な方向へ
導いている。
Therefore, the material or component (ie member) according to the present invention exhibits stable and good wear resistance as compared with other materials having the same chemical composition. The fact that the number of crushed silicon particles is extremely small compared to other materials even in the surface state obtained by ordinary processing also leads to the advantageous direction of the wear resistance of the member of the present invention.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材
は、請求項1に記載しているように、過共晶アルミニウ
ム−硅素系合金を素材とし、固液共存温度で組織制御が
なされているものであるから、安価な手段によって硅素
の粒径分布が制御されたものにできると共に硅素以外の
基地組織が微細状になったものにでき、粉末化という高
価な手段を用いることなく、加工性が良好であると共に
耐摩耗性および靭性等の機械的特性に優れた耐摩耗性ア
ルミニウム部材を提供することが可能であるという著し
く優れた効果がもたらされる。
As described in claim 1, the wear-resistant aluminum member according to the present invention is made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy as a raw material, and its structure is controlled at a solid-liquid coexisting temperature. Therefore, the particle size distribution of silicon can be controlled by an inexpensive means and the matrix structure other than silicon can be made fine, and the workability can be improved without using an expensive means of pulverization. It is possible to provide a wear resistant aluminum member which is good and has excellent mechanical properties such as wear resistance and toughness, which is a remarkably excellent effect.

【0052】本発明に係わる耐摩耗アルミニウム部材の
製造方法は、請求項2に記載しているように、過共晶ア
ルミニウム−硅素系合金素材を固液共存温度にして組織
制御を行う工程を経るようにしたから、安価な手法によ
って硅素の粒径分布が制御されたものにできると共に硅
素以外の基地組織が微細状になったものにでき、粉末化
という高価な手法を採用することなく、加工性が良好で
あると共に耐摩耗性および靭性等の機械的特性に優れた
耐摩耗アルミニウム部材を製造することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
The method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 2, includes the step of controlling the microstructure of a hypereutectic aluminum-silicon alloy material at a solid-liquid coexisting temperature. Therefore, it is possible to control the particle size distribution of silicon by an inexpensive method and to make the matrix structure other than silicon fine, and to process it without using the expensive method of powdering. It is possible to produce a wear-resistant aluminum member which has excellent wear resistance and mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0053】そして、本発明に係わる耐摩耗アルミニウ
ム部材の製造方法の実施態様においては、請求項3に記
載しているように、過共晶アルミニウム−硅素系合金素
材に強塑性加工を施して初晶の硅素を破砕した後に、固
液共存温度に昇温して組織制御を行う工程を経るように
したから、安価な手法によって、硅素粒子が微細粒状で
かつ均一に分布しているものにできると共に硅素以外の
基地組織が微細粒状のものにできるので、加工性が良好
であると共に耐摩耗性および靭性等の機械的性質に優れ
た耐摩耗アルミニウム部材を製造することが可能にな
る。
In an embodiment of the method for producing a wear-resistant aluminum member according to the present invention, as described in claim 3, the hypereutectic aluminum-silicon alloy material is not subjected to strong plastic working until After crushing the crystalline silicon, the temperature is raised to the solid-liquid coexistence temperature to control the structure, so an inexpensive method can be used to make the silicon particles fine and evenly distributed. At the same time, since the matrix structure other than silicon can be made into a fine grain structure, it becomes possible to manufacture a wear-resistant aluminum member which has good workability and excellent mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0054】したがって、硅素粒子が任意に微細粒状に
均一分布すると共に基地のアルミニウム合金も微細状に
なっている部材が得られることから、本発明で得られる
アルミニウム部材は加工性に優れていると共に安定した
良好な耐摩耗性をもち、かつ機械的性質にも優れている
安価な材料・粗材を提供することができる。
Therefore, since a member in which the silicon particles are arbitrarily uniformly distributed in a fine granular form and the base aluminum alloy is also in a fine shape, the aluminum member obtained by the present invention has excellent workability. It is possible to provide an inexpensive material / rough material having stable and good wear resistance and also excellent in mechanical properties.

【0055】本発明により得られる過共晶アルミニウム
−硅素系合金部材中の硅素はミクロンオーダの微細な粒
状となっており、いったんこの組織状態になった部材中
の硅素はその後の塑性加工や機械加工において極めて破
砕されにくい。従って、本材料は鍛造,圧延,押し出
し,据え込み等の塑性加工をはじめ、極く一般の機械加
工で後加工することができ、理想的な摩擦表面状態を作
るための化学腐食・電気化学処理の様な特殊な表面加工
や特殊な加工工具を必要としない。
The silicon in the hypereutectic aluminum-silicon alloy member obtained by the present invention is in the form of fine particles of the order of microns, and the silicon in the member once in this microstructure state is subjected to subsequent plastic working and mechanical processing. It is extremely unlikely to be crushed during processing. Therefore, this material can be post-processed by extremely general mechanical processing including plastic working such as forging, rolling, extrusion, upsetting, etc., and chemical corrosion / electrochemical treatment for creating an ideal friction surface state. There is no need for special surface processing or special processing tools like.

【0056】それゆえ、通常の機械加工表面状態のまま
で使用することが可能である範囲を広げることができ、
この過程でも従来の耐摩耗アルミニウム合金部材より安
価な技術となっている。
Therefore, it is possible to widen the range in which it can be used in the ordinary machined surface state,
Even in this process, the technique is cheaper than the conventional wear-resistant aluminum alloy member.

【0057】また、最近、合金を固液共存温度範囲で型
に押し込む部材製造技術が幾つか現われてきているが、
本発明による工程の固液共存温度範囲に保持している過
程で、またはその後に、固液共存温度範囲の温度で材料
を型に押し込むことも可能である。この場合、等温保持
のみの場合よりも組織粒状化の傾向が著しくなり、本発
明による部材はこのような工法により適したものである
ことも確認されている。
In addition, recently, several member manufacturing techniques for pushing an alloy into a mold in a solid-liquid coexistence temperature range have appeared.
It is also possible to press the material into the mold at a temperature in the solid-liquid coexistence temperature range during or after the process of maintaining the solid-liquid coexistence temperature range of the process according to the present invention. In this case, the tendency of granulation of the structure becomes more remarkable than in the case of only isothermal holding, and it has been confirmed that the member according to the present invention is more suitable for such a construction method.

【0058】さらに、本発明による部材では、初晶硅素
部分以外の基地組織も微細粒状になっており、すなわ
ち、アルファ相も粒状になっており、それを取り囲む共
晶部分の硅素も極めて微細な粒状となっていることか
ら、このようなミクロ組織には脆い切り欠き状の部分が
無く、良好な機械的性質を持つことは明らかであり、本
発明による部材(材料・部品等)は一般的な機械的特性
の面においても従来の材料に比べて優れたものとなって
いるという著大なる効果がもたらされる。
Further, in the member according to the present invention, the matrix structure other than the primary crystal silicon portion is also finely grained, that is, the alpha phase is also finely grained, and the silicon in the eutectic portion surrounding it is also extremely fine. Since it is granular, it is clear that such a microstructure does not have a brittle notch-shaped portion and has good mechanical properties, and the member (material, component, etc.) according to the present invention is generally In terms of excellent mechanical properties, it has a great effect that it is superior to conventional materials.

【0059】そして、より具体的には、請求項4に記載
しているように、強塑性加工として圧下率が50%以上
の圧延に相当する加工を施して初晶の硅素を破砕した後
に、固液共存温度として固相率0.3〜0.7を与える
温度範囲に昇温して組織制御を行うようになすことによ
って、上述したような加工性ならびに耐摩耗性および機
械的性質に優れた耐摩耗アルミニウム部材が製造される
こととなる。
More specifically, as described in claim 4, after performing a process corresponding to rolling with a reduction rate of 50% or more as a strong plastic working to crush the primary crystal silicon, By increasing the solid-liquid coexistence temperature to a temperature range that gives a solid phase ratio of 0.3 to 0.7 to control the structure, excellent workability, wear resistance, and mechanical properties as described above are achieved. A wear resistant aluminum member will be manufactured.

【0060】また、請求項5に記載しているように、過
共晶アルミニウム−硅素系合金は、重量%で、硅素:1
2〜25%、銅:0.5〜5.0%、マグネシウム:
0.1〜2.0%、燐:0.003〜0.020%を含
み、残部がアルミニウムおよびマンガン,鉄,ニッケ
ル,亜鉛,クロム,チタン,錫等のその他の必要元素な
らびに不純物からなるものとすることによって、加工性
ならびに耐摩耗性および機械的性質に優れた鋳造用ない
しはダイカスト用過共晶アルミニウム−硅素系合金が提
供されることとなる。
Further, as described in claim 5, the hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight%, silicon: 1
2 to 25%, copper: 0.5 to 5.0%, magnesium:
0.1 to 2.0%, phosphorus: 0.003 to 0.020%, and the balance aluminum and other necessary elements such as manganese, iron, nickel, zinc, chromium, titanium, tin, etc. and impurities By this, a hypereutectic aluminum-silicon alloy for casting or die casting, which is excellent in workability, wear resistance and mechanical properties, can be provided.

【0061】そして、請求項6に記載の過共晶アルミニ
ウム−硅素系合金は、JIS ADC14合金に対応す
るものであって、重量%で、硅素:16〜18%、銅:
4.0〜5.0%、マグネシウム:0.45〜1.65
%、マンガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.0
20%、鉄:1.3%以下、亜鉛:1.5%以下を含有
し、残部がアルミニウムおよび不純物からなるものであ
り、JIS ADC14合金の加工性ならびに耐摩耗性
および靭性等の機械的性質がさらに改善されたものとす
ることが可能である。
The hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 6 corresponds to the JIS ADC14 alloy, and in weight%, silicon: 16-18%, copper:
4.0 to 5.0%, magnesium: 0.45 to 1.65
%, Manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.0
20%, iron: 1.3% or less, zinc: 1.5% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities, and the workability of JIS ADC14 alloy and mechanical properties such as wear resistance and toughness. Can be further improved.

【0062】また、請求項7に記載の過共晶アルミニウ
ム−硅素系合金は、JIS AC9B合金に対応するも
のであって、重量%で、硅素:18〜20%、銅:0.
5〜1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、マン
ガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020%、
鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下を含有し、残部
がアルミニウムおよび不純物からなるものであり、JI
S AC9B合金の加工性ならびに耐摩耗性および靭性
等の機械的性質がさらに改善されたものとすることが可
能である。
Further, the hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 7 corresponds to the JIS AC9B alloy, and in weight%, silicon: 18 to 20%, copper: 0.
5 to 1.5%, magnesium: 0.5 to 1.5%, manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020%,
Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities.
It is possible that the S AC9B alloy has further improved workability and mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0063】さらに、請求項8に記載の過共晶アルミニ
ウム−硅素系合金は、JIS AC9A合金に対応する
ものであって、重量%で、硅素:22〜24%、銅:
0.5〜1.5%、マグネシウム:0.5〜1.5%、
マンガン:0.5%以下、燐:0.003〜0.020
%、鉄:0.8%以下、亜鉛:0.2%以下を含有し、
残部がアルミニウムおよび不純物からなるものであり、
JIS AC9A合金の加工性ならびに耐摩耗性および
靭性等の機械的性質がさらに改善されたものとすること
が可能である。
Furthermore, the hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 8 corresponds to the JIS AC9A alloy, and in% by weight, silicon: 22-24%, copper:
0.5-1.5%, magnesium: 0.5-1.5%,
Manganese: 0.5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020
%, Iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less,
The balance consists of aluminum and impurities,
It is possible that the JIS AC9A alloy has further improved workability and mechanical properties such as wear resistance and toughness.

【0064】さらにまた、請求項9に記載の過共晶アル
ミニウム−硅素系合金は、硅素含有量が16%以下であ
ってJIS ADC,ACのいずれにも制定されていな
い過共晶アルミニウム合金に対応するものであって、重
量%で、硅素:14〜16%、銅:2.0〜5.0%、
マグネシウム:0.1〜1.0%、マンガン:0.3〜
0.8%、クロム:0.1〜0.3%、チタン:0.0
5〜0.20%、燐:0.003〜0.020%、鉄:
1.5%以下を含有し、場合によってはカルシウム:
0.005%未満に規制し、残部がアルミニウムおよび
不純物からなるものであり、硅素含有量が16%以下の
過共晶アルミニウム合金の加工性ならびに耐摩耗性およ
び靭性等の機械的性質がさらに改善されたものとするこ
とが可能であるという優れた効果がもたらされる。
Furthermore, the hypereutectic aluminum-silicon alloy according to claim 9 is a hypereutectic aluminum alloy which has a silicon content of 16% or less and is not established in either JIS ADC or AC. Corresponding, by weight%, silicon: 14-16%, copper: 2.0-5.0%,
Magnesium: 0.1-1.0%, Manganese: 0.3-
0.8%, chrome: 0.1-0.3%, titanium: 0.0
5 to 0.20%, phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron:
Contains up to 1.5%, optionally calcium:
Restricted to less than 0.005%, the balance consisting of aluminum and impurities, further improving the workability and mechanical properties such as wear resistance and toughness of a hypereutectic aluminum alloy with a silicon content of 16% or less. It has the excellent effect that it can be

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例2の耐摩耗アルミニウム部材の
ミクロ組織を示す金属組織顕微鏡写真の模写図である。
FIG. 1 is a copy of a metallographic micrograph showing the microstructure of an abrasion resistant aluminum member of Example 2 of the present invention.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年12月22日[Submission date] December 22, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】本発明の実施例2のミクロ組織を示す金属組織
顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a metallographic micrograph showing a microstructure of Example 2 of the present invention.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】1[Correction target item name] 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 FIG.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 過共晶アルミニウム−硅素系合金を素材
とし、固液共存温度で組織制御がなされていることを特
徴とする耐摩耗アルミニウム部材。
1. A wear-resistant aluminum member characterized by comprising a hypereutectic aluminum-silicon alloy as a raw material, and having its structure controlled at a solid-liquid coexisting temperature.
【請求項2】 過共晶アルミニウム−硅素系合金素材を
固液共存温度にして組織制御を行う工程を経ることを特
徴とする耐摩耗アルミニウム部材の製造方法。
2. A method for producing a wear-resistant aluminum member, which comprises the step of controlling the structure of a hypereutectic aluminum-silicon alloy material at a solid-liquid coexisting temperature.
【請求項3】 過共晶アルミニウム−硅素系合金素材に
強塑性加工を施して初晶の硅素を破砕した後に、固液共
存温度に昇温して組織制御を行う工程を経る請求項2に
記載の耐摩耗アルミニウム部材の製造方法。
3. A hypereutectic aluminum-silicon alloy material is subjected to severe plastic working to crush primary silicon, and then the temperature is raised to a solid-liquid coexistence temperature to control the structure. A method for producing the wear-resistant aluminum member described above.
【請求項4】 強塑性加工として圧下率が50%以上の
圧延に相当する加工を施して初晶の硅素を破砕した後
に、固液共存温度として固相率0.3〜0.7を与える
温度範囲に昇温して組織制御を行う請求項3に記載の耐
摩耗アルミニウム部材の製造方法。
4. Severe plastic working, which corresponds to rolling with a rolling reduction of 50% or more, is performed to crush the primary crystal silicon, and then a solid-liquid coexistence temperature of a solid-phase ratio of 0.3 to 0.7 is given. The method for producing a wear-resistant aluminum member according to claim 3, wherein the structure is controlled by raising the temperature to a temperature range.
【請求項5】 過共晶アルミニウム−硅素系合金は、重
量%で、硅素:12〜25%、銅:0.5〜5.0%、
マグネシウム:0.1〜2.0%、燐:0.003〜
0.020%を含み、残部がアルミニウムおよびその他
の必要元素ならびに不純物からなる請求項1ないし4の
いずれかに記載の耐摩耗アルミニウム部材およびその製
造方法。
5. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight, silicon: 12 to 25%, copper: 0.5 to 5.0%,
Magnesium: 0.1 to 2.0%, Phosphorus: 0.003 to
The wear-resistant aluminum member according to any one of claims 1 to 4, wherein 0.020% is contained, and the balance is aluminum and other necessary elements and impurities.
【請求項6】 過共晶アルミニウム−硅素系合金は、重
量%で、硅素:16〜18%、銅:4.0〜5.0%、
マグネシウム:0.45〜1.65%、マンガン:0.
5%以下、燐:0.003〜0.020%、鉄:1.3
%以下、亜鉛:1.5%以下を含有し、残部がアルミニ
ウムおよび不純物からなる請求項5に記載の耐摩耗アル
ミニウム部材およびその製造方法。
6. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight%, silicon: 16-18%, copper: 4.0-5.0%,
Magnesium: 0.45 to 1.65%, manganese: 0.
5% or less, phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron: 1.3
%, Zinc: 1.5% or less, and the balance consisting of aluminum and impurities, the wear-resistant aluminum member according to claim 5, and a method for producing the same.
【請求項7】 過共晶アルミニウム−硅素系合金は、重
量%で、硅素:18〜20%、銅:0.5〜1.5%、
マグネシウム:0.5〜1.5%、マンガン:0.5%
以下、燐:0.003〜0.020%、鉄:0.8%以
下、亜鉛:0.2%以下を含有し、残部がアルミニウム
および不純物からなる請求項5に記載の耐摩耗アルミニ
ウム部材およびその製造方法。
7. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight, silicon: 18 to 20%, copper: 0.5 to 1.5%,
Magnesium: 0.5-1.5%, Manganese: 0.5%
The wear-resistant aluminum member according to claim 5, further comprising phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and the balance being aluminum and impurities. The manufacturing method.
【請求項8】 過共晶アルミニウム−硅素系合金は、重
量%で、硅素:22〜24%、銅:0.5〜1.5%、
マグネシウム:0.5〜1.5%、マンガン:0.5%
以下、燐:0.003〜0.020%、鉄:0.8%以
下、亜鉛:0.2%以下を含有し、残部がアルミニウム
および不純物からなる請求項5に記載の耐摩耗アルミニ
ウム部材およびその製造方法。
8. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight, silicon: 22 to 24%, copper: 0.5 to 1.5%,
Magnesium: 0.5-1.5%, Manganese: 0.5%
The wear-resistant aluminum member according to claim 5, further comprising phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron: 0.8% or less, zinc: 0.2% or less, and the balance being aluminum and impurities. The manufacturing method.
【請求項9】 過共晶アルミニウム−硅素系合金は、重
量%で、硅素:14〜16%、銅:2.0〜5.0%、
マグネシウム:0.1〜1.0%、マンガン:0.3〜
0.8%、クロム:0.1〜0.3%、チタン:0.0
5〜0.20%、燐:0.003〜0.020%、鉄:
1.5%以下を含有し、場合によってはカルシウム:
0.005%未満に規制し、残部がアルミニウムおよび
不純物からなる請求項5に記載の耐摩耗アルミニウム部
材およびその製造方法。
9. The hypereutectic aluminum-silicon alloy is, by weight%, silicon: 14 to 16%, copper: 2.0 to 5.0%,
Magnesium: 0.1-1.0%, Manganese: 0.3-
0.8%, chrome: 0.1-0.3%, titanium: 0.0
5 to 0.20%, phosphorus: 0.003 to 0.020%, iron:
Contains up to 1.5%, optionally calcium:
The wear-resistant aluminum member according to claim 5, which is regulated to less than 0.005%, and the balance comprises aluminum and impurities, and a method for producing the same.
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