JPH09125184A - アルミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法Info
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- JPH09125184A JPH09125184A JP31474795A JP31474795A JPH09125184A JP H09125184 A JPH09125184 A JP H09125184A JP 31474795 A JP31474795 A JP 31474795A JP 31474795 A JP31474795 A JP 31474795A JP H09125184 A JPH09125184 A JP H09125184A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接部及びその周辺部の母材の強度が均一で
あり、応力腐食割れを防止することができるアルミニウ
ム合金製溶接構造材及びその製造方法を提供する。 【解決手段】Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：
１．０乃至４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３
重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からな
る２以上の熱処理型アルミニウム合金板を、先ず溶加材
を使用して溶接により一体とする。そして、４００乃至
５５０℃の温度で２０乃至２４０分間の溶体化処理を施
し、その後１００乃至３００℃／秒の冷却速度で焼入れ
を施す。更に、１００乃至１５０℃の温度で２乃至４８
時間の人工時効処理を施す。
あり、応力腐食割れを防止することができるアルミニウ
ム合金製溶接構造材及びその製造方法を提供する。 【解決手段】Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：
１．０乃至４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３
重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からな
る２以上の熱処理型アルミニウム合金板を、先ず溶加材
を使用して溶接により一体とする。そして、４００乃至
５５０℃の温度で２０乃至２４０分間の溶体化処理を施
し、その後１００乃至３００℃／秒の冷却速度で焼入れ
を施す。更に、１００乃至１５０℃の温度で２乃至４８
時間の人工時効処理を施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接して使用されるアル
ミニウム合金製溶接構造材に関し、特にゴルフクラブの
ヘッド及び自動車部品等の小型製品の素材に好適のアル
ミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法に関する。
ミニウム合金製溶接構造材に関し、特にゴルフクラブの
ヘッド及び自動車部品等の小型製品の素材に好適のアル
ミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、船舶及び車両等の製造に素材とし
て使用される高力アルミニウム合金製溶接構造材は、溶
体化処理が施された後、焼入れされ、更に人工時効処理
が施こされ所謂Ｔ６材となる。その後、このＴ６材が所
望の形状に加工され、そして溶接して使用されている。
また、７Ｎ０１合金等からなる溶接構造用アルミニウム
合金材も同様の処理がなされた後に溶接して使用されて
いる。
て使用される高力アルミニウム合金製溶接構造材は、溶
体化処理が施された後、焼入れされ、更に人工時効処理
が施こされ所謂Ｔ６材となる。その後、このＴ６材が所
望の形状に加工され、そして溶接して使用されている。
また、７Ｎ０１合金等からなる溶接構造用アルミニウム
合金材も同様の処理がなされた後に溶接して使用されて
いる。
【０００３】ところで、通常、高力アルミニウム合金製
溶接構造材を溶接して作製された製品は強度向上を目的
として、溶接後に溶体化処理及び焼入れ処理が施され
る。しかし、船舶及び車両等に使用される高力アルミニ
ウム合金製溶接構造材は、その製品自体が大きいため、
溶接後に溶体化処理及び焼入れ処理が施されず、溶接後
はそのままの状態で使用されている。なお、溶接後時間
が経過すると、溶接部は自然時効により、強度が約３０
０Ｎ／ｍｍ2と高くなる。
溶接構造材を溶接して作製された製品は強度向上を目的
として、溶接後に溶体化処理及び焼入れ処理が施され
る。しかし、船舶及び車両等に使用される高力アルミニ
ウム合金製溶接構造材は、その製品自体が大きいため、
溶接後に溶体化処理及び焼入れ処理が施されず、溶接後
はそのままの状態で使用されている。なお、溶接後時間
が経過すると、溶接部は自然時効により、強度が約３０
０Ｎ／ｍｍ2と高くなる。
【０００４】また、小型製品用の溶接構造材として、特
開平６−３０４２７２号公報には、金属部材を所望の形
状のダイスで鋳造した後、この金属部材を溶接し、時効
硬化させた後、溶体化処理し、そして研磨することによ
り溶接構造材を製造する方法が開示されている。
開平６−３０４２７２号公報には、金属部材を所望の形
状のダイスで鋳造した後、この金属部材を溶接し、時効
硬化させた後、溶体化処理し、そして研磨することによ
り溶接構造材を製造する方法が開示されている。
【０００５】なお、前記公報では、チタン合金を使用し
て所望の小型溶接構造材を製造することが開示されてお
り、チタン合金では、応力腐食割れが発生し難いため、
応力腐食割れに対する問題は発生しなかった。
て所望の小型溶接構造材を製造することが開示されてお
り、チタン合金では、応力腐食割れが発生し難いため、
応力腐食割れに対する問題は発生しなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
市場における素材の要求は、チタンより更に軽量である
アルミニウムに移行しつつある。また、徐々に高強度な
溶接構造材が要求されており、従来のように所謂Ｔ６材
とした（溶体化処理→焼入れ→人工時効処理を施した）
後において溶接すると、特に超々ジュラルミンのような
高力アルミニウムの場合には、溶接部の強度とその周辺
部の母材の強度との間に著しい差が生じ、更にこの溶接
部の強度が低いため、溶接部において割れが発生してし
まうという難点がある。
市場における素材の要求は、チタンより更に軽量である
アルミニウムに移行しつつある。また、徐々に高強度な
溶接構造材が要求されており、従来のように所謂Ｔ６材
とした（溶体化処理→焼入れ→人工時効処理を施した）
後において溶接すると、特に超々ジュラルミンのような
高力アルミニウムの場合には、溶接部の強度とその周辺
部の母材の強度との間に著しい差が生じ、更にこの溶接
部の強度が低いため、溶接部において割れが発生してし
まうという難点がある。
【０００７】また、溶接構造材を自然時効によってある
程度の強度にまで向上させるには相当の時間を要し、極
めて効率が悪い。更に、上述の特開平６−３０４２７２
号公報における溶接構造材の製造方法では、応力腐食割
れの対策については開示されておらず、実際に前記製造
方法によって製造されたアルミニウム製溶接構造材では
応力腐食割れが発生してしまう。
程度の強度にまで向上させるには相当の時間を要し、極
めて効率が悪い。更に、上述の特開平６−３０４２７２
号公報における溶接構造材の製造方法では、応力腐食割
れの対策については開示されておらず、実際に前記製造
方法によって製造されたアルミニウム製溶接構造材では
応力腐食割れが発生してしまう。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接部及びその周辺部の母材の強度が均一
であり、応力腐食割れを防止することができるアルミニ
ウム合金製溶接構造材及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
のであって、溶接部及びその周辺部の母材の強度が均一
であり、応力腐食割れを防止することができるアルミニ
ウム合金製溶接構造材及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金製溶接構造材は、２以上の熱処理型アルミニウム
合金板が溶加材を使用した溶接により一体とされた合金
板に、溶体化処理、焼入れ処理、更に人工時効処理が施
されていることを特徴とする。また、前記熱処理型アル
ミニウム合金板は、Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍ
ｇ：１．０乃至４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至
０．３重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物
からなることが好ましく、前記熱処理型アルミニウム合
金は、更にＣｕ：０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量
％以下及びＭｎ：０．２重量％以下からなる群から選択
された１種以上の元素を含有することが好ましい。
ム合金製溶接構造材は、２以上の熱処理型アルミニウム
合金板が溶加材を使用した溶接により一体とされた合金
板に、溶体化処理、焼入れ処理、更に人工時効処理が施
されていることを特徴とする。また、前記熱処理型アル
ミニウム合金板は、Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍ
ｇ：１．０乃至４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至
０．３重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物
からなることが好ましく、前記熱処理型アルミニウム合
金は、更にＣｕ：０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量
％以下及びＭｎ：０．２重量％以下からなる群から選択
された１種以上の元素を含有することが好ましい。
【００１０】また、前記人工時効処理後の時効析出物の
直径は５０Å以下の球状であり、この析出物の素材中の
面積率が２０乃至３５％であることが好ましく、更に前
記熱処理型アルミニウム合金板と前記溶接による溶接部
とのビッカース硬度（ＨＶ）の差が３０ＨＶ以下である
ことが好ましい。
直径は５０Å以下の球状であり、この析出物の素材中の
面積率が２０乃至３５％であることが好ましく、更に前
記熱処理型アルミニウム合金板と前記溶接による溶接部
とのビッカース硬度（ＨＶ）の差が３０ＨＶ以下である
ことが好ましい。
【００１１】本発明に係るアルミニウム合金製溶接構造
材の製造方法は、２以上の熱処理型アルミニウム合金板
を溶加材を使用した溶接により一体とした合金板に、溶
体化処理を施し、その後焼入れを施し、更に人工時効処
理を施すことを特徴とする。また、前記溶体化処理を４
００乃至５５０℃の温度で２０乃至２４０分間、前記焼
入れの冷却速度を１００乃至３００℃／秒、前記人工時
効処理を１００乃至１５０℃の温度で２乃至４８時間と
して処理してもよい。
材の製造方法は、２以上の熱処理型アルミニウム合金板
を溶加材を使用した溶接により一体とした合金板に、溶
体化処理を施し、その後焼入れを施し、更に人工時効処
理を施すことを特徴とする。また、前記溶体化処理を４
００乃至５５０℃の温度で２０乃至２４０分間、前記焼
入れの冷却速度を１００乃至３００℃／秒、前記人工時
効処理を１００乃至１５０℃の温度で２乃至４８時間と
して処理してもよい。
【００１２】また、前記熱処理型アルミニウム合金板
は、Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至
４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含
有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることが好
ましく、前記熱処理型アルミニウム合金は、更にＣｕ：
０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量％以下及びＭｎ：
０．２重量％以下からなる群から選択された１種以上の
元素を含有することが好ましい。
は、Ｚｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至
４．０重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含
有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることが好
ましく、前記熱処理型アルミニウム合金は、更にＣｕ：
０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量％以下及びＭｎ：
０．２重量％以下からなる群から選択された１種以上の
元素を含有することが好ましい。
【００１３】
【作用】本願発明者等は、溶接部及びその周辺部の母材
の強度が均一であり、応力腐食割れを防止することがで
きるアルミニウム合金製溶接構造材、及び溶接後短時間
で溶接部及びその周辺の母材の強度を均一にすることが
できるアルミニウム合金製溶接構造材の製造方法を開発
すべく、鋭意研究を行った。その結果、２以上の熱処理
型アルミニウム合金板を溶接した後、溶体化処理を施
し、その後焼入れし、更に人工時効処理を施すことによ
り、溶接後短時間で溶接部自体の強度を向上させること
ができ、延いては溶接部及びその周辺の母材の強度が均
一なアルミニウム合金製溶接構造材を得ることができる
ことを知見した。
の強度が均一であり、応力腐食割れを防止することがで
きるアルミニウム合金製溶接構造材、及び溶接後短時間
で溶接部及びその周辺の母材の強度を均一にすることが
できるアルミニウム合金製溶接構造材の製造方法を開発
すべく、鋭意研究を行った。その結果、２以上の熱処理
型アルミニウム合金板を溶接した後、溶体化処理を施
し、その後焼入れし、更に人工時効処理を施すことによ
り、溶接後短時間で溶接部自体の強度を向上させること
ができ、延いては溶接部及びその周辺の母材の強度が均
一なアルミニウム合金製溶接構造材を得ることができる
ことを知見した。
【００１４】また、前記アルミニウム合金板を所定の成
分組成とすることにより、より一層高強度の溶接構造材
を得ることができることも知見した。以下、本発明に係
るアルミニウム合金製溶接構造材の成分添加理由及び組
成限定理由について説明する。
分組成とすることにより、より一層高強度の溶接構造材
を得ることができることも知見した。以下、本発明に係
るアルミニウム合金製溶接構造材の成分添加理由及び組
成限定理由について説明する。
【００１５】Ｚｎ（亜鉛）：４．６乃至７．０重量％ Ｚｎは溶接構造材に強度を付与する元素であり、Ｍｇと
化合することにより、時効析出物のη´相（ＭｇＺ
ｎ2）が析出する。この析出物の量はＺｎ及びＭｇの添
加量に依存する。また、溶体化処理の際に、Ｚｎは溶接
部に流れ込むため、溶接部の組成が７０００系合金に近
くなる。このため、溶接構造材に溶体化処理及び焼入れ
を施し、更に人工時効処理により溶接部の強度が高くな
る。しかし、Ｚｎの添加量が４．６重量％未満では溶接
構造材に超々ジュラルミンと同程度の強度を付与するこ
とができず、また７．０重量％を超えてＺｎが添加され
ると、鋳造時に割れが発生するため板材の製造が困難で
あり、仮に板材とすることができても、溶接性が極めて
劣化してしまう。従って、Ｚｎの添加量は４．６乃至
７．０重量％とする。
化合することにより、時効析出物のη´相（ＭｇＺ
ｎ2）が析出する。この析出物の量はＺｎ及びＭｇの添
加量に依存する。また、溶体化処理の際に、Ｚｎは溶接
部に流れ込むため、溶接部の組成が７０００系合金に近
くなる。このため、溶接構造材に溶体化処理及び焼入れ
を施し、更に人工時効処理により溶接部の強度が高くな
る。しかし、Ｚｎの添加量が４．６重量％未満では溶接
構造材に超々ジュラルミンと同程度の強度を付与するこ
とができず、また７．０重量％を超えてＺｎが添加され
ると、鋳造時に割れが発生するため板材の製造が困難で
あり、仮に板材とすることができても、溶接性が極めて
劣化してしまう。従って、Ｚｎの添加量は４．６乃至
７．０重量％とする。
【００１６】Ｍｇ（マグネシウム）：１．０乃至４．０
重量％ Ｍｇは上述したＺｎと同様に、時効析出物のη´相（Ｍ
ｇＺｎ2）が析出することにより、溶接構造材に強度を
付与する元素である。Ｍｇの添加量が１．０重量％未満
では溶接構造材に超々ジュラルミンと同程度の強度を付
与することができない。また、４．０重量％を超えてＭ
ｇが添加されると、溶接性及び耐食性が極めて劣化して
しまう。従って、Ｍｇの添加量は１．０乃至４．０重量
％とする。
重量％ Ｍｇは上述したＺｎと同様に、時効析出物のη´相（Ｍ
ｇＺｎ2）が析出することにより、溶接構造材に強度を
付与する元素である。Ｍｇの添加量が１．０重量％未満
では溶接構造材に超々ジュラルミンと同程度の強度を付
与することができない。また、４．０重量％を超えてＭ
ｇが添加されると、溶接性及び耐食性が極めて劣化して
しまう。従って、Ｍｇの添加量は１．０乃至４．０重量
％とする。
【００１７】Ｚｒ（ジルコニウム）：０．０５乃至０．
３重量％ Ｚｒは溶接構造材に強度を付与すると共に、溶接性を向
上させる元素である。また、組織をファイバー状（繊維
状）にする作用があり、これにより応力腐食割れを抑制
することができる。しかし、Ｚｒの添加量が０．０５重
量％未満では、溶接構造材に十分な強度を付与すること
ができず、また組織を繊維状にすることができない。一
方、Ｚｒが０．３重量％を超えて添加されると、巨大な
晶出物が発生するため、圧延加工性が阻害されたり、溶
接性が劣化してしまう。従って、Ｚｒの添加量は０．０
５乃至０．３重量％とする。
３重量％ Ｚｒは溶接構造材に強度を付与すると共に、溶接性を向
上させる元素である。また、組織をファイバー状（繊維
状）にする作用があり、これにより応力腐食割れを抑制
することができる。しかし、Ｚｒの添加量が０．０５重
量％未満では、溶接構造材に十分な強度を付与すること
ができず、また組織を繊維状にすることができない。一
方、Ｚｒが０．３重量％を超えて添加されると、巨大な
晶出物が発生するため、圧延加工性が阻害されたり、溶
接性が劣化してしまう。従って、Ｚｒの添加量は０．０
５乃至０．３重量％とする。
【００１８】Ｃｕ（銅）：０．３重量％以下 Ｃｕは溶接構造材の強度を増加させるために有効な元素
である。また、Ｚｎ−Ｍｇ系の化合物よりもＣｕ系化合
物の方が腐食しやすいため、応力腐食割れを抑制するこ
とができる。しかし、０．３重量％を超えてＣｕが添加
されると、溶接性が劣化してしまう。従って、Ｃｕの添
加量は０．３重量％以下とする。
である。また、Ｚｎ−Ｍｇ系の化合物よりもＣｕ系化合
物の方が腐食しやすいため、応力腐食割れを抑制するこ
とができる。しかし、０．３重量％を超えてＣｕが添加
されると、溶接性が劣化してしまう。従って、Ｃｕの添
加量は０．３重量％以下とする。
【００１９】Ｃｒ（クロム）：０．２重量％以下 ＣｒはＣｕと同様に溶接構造材の強度を増加させるため
に有効な元素であるが、０．２重量％を超えてＣｒが添
加されると、結晶粒が粗大化するため、溶接構造材の強
度が低下したり、溶接性が劣化してしまう。従って、Ｃ
ｒの添加量は０．２重量％以下とする。
に有効な元素であるが、０．２重量％を超えてＣｒが添
加されると、結晶粒が粗大化するため、溶接構造材の強
度が低下したり、溶接性が劣化してしまう。従って、Ｃ
ｒの添加量は０．２重量％以下とする。
【００２０】Ｍｎ（マンガン）：０．２重量％以下 ＭｎはＭｎＡｌ6の化合物を生成し、これが所謂ピン止
めとして作用し、結晶粒を微細化させて溶接構造材の強
度を増加させる元素である。Ｍｎの添加量が０．２重量
％を超えると、ＭｎＡｌ6が粗大化するため、溶接構造
材の強度が低下したり、溶接性が劣化してしまう。従っ
て、Ｍｎの添加量は０．２重量％以下とする。
めとして作用し、結晶粒を微細化させて溶接構造材の強
度を増加させる元素である。Ｍｎの添加量が０．２重量
％を超えると、ＭｎＡｌ6が粗大化するため、溶接構造
材の強度が低下したり、溶接性が劣化してしまう。従っ
て、Ｍｎの添加量は０．２重量％以下とする。
【００２１】なお、鋳塊組織を微細化及び安定化させ
て、製造効率を向上させるために、Ｔｉ及びＢのうち、
一方又は両方の元素を添加してもよい。この場合、Ｔｉ
及びＢの添加量が夫々０．００５重量％未満及び０．０
００５重量％未満であると、鋳塊組織を微細化及び安定
化させることができず、一方Ｔｉを０．２重量％を超え
て添加したり、Ｂを０．０５重量％を超えて添加したり
すると、巨大な晶出物が発生してしまう。このため、Ｔ
ｉ及びＢの添加量は夫々０．００５乃至０．２重量％及
び０．０００５乃至０．０５重量％とする。
て、製造効率を向上させるために、Ｔｉ及びＢのうち、
一方又は両方の元素を添加してもよい。この場合、Ｔｉ
及びＢの添加量が夫々０．００５重量％未満及び０．０
００５重量％未満であると、鋳塊組織を微細化及び安定
化させることができず、一方Ｔｉを０．２重量％を超え
て添加したり、Ｂを０．０５重量％を超えて添加したり
すると、巨大な晶出物が発生してしまう。このため、Ｔ
ｉ及びＢの添加量は夫々０．００５乃至０．２重量％及
び０．０００５乃至０．０５重量％とする。
【００２２】また、不可避的不純物としてＦｅ等があ
り、Ｆｅは特に溶接構造材の強度に影響を及ぼすことは
ないが、添加することにより結晶粒を微細化することが
できる。しかし、Ｆｅが０．３重量％を超えてＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｎ系合金に添加されると、溶接割れの感受性が高
くなり、溶接性を劣化させてしまう。従って、Ｆｅの含
有量は０．３重量％以下に規制することが好ましい。
り、Ｆｅは特に溶接構造材の強度に影響を及ぼすことは
ないが、添加することにより結晶粒を微細化することが
できる。しかし、Ｆｅが０．３重量％を超えてＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｎ系合金に添加されると、溶接割れの感受性が高
くなり、溶接性を劣化させてしまう。従って、Ｆｅの含
有量は０．３重量％以下に規制することが好ましい。
【００２３】更に、不可避的不純物としてＳｉ等も考え
られるが、０．１重量％以下であれば、本発明に重大な
影響を及ぼすことはなく、他の不可避的不純物との総量
も０．３重量％以下であれば、本発明に重大な影響を及
ぼすことはない。
られるが、０．１重量％以下であれば、本発明に重大な
影響を及ぼすことはなく、他の不可避的不純物との総量
も０．３重量％以下であれば、本発明に重大な影響を及
ぼすことはない。
【００２４】次に、人工時効処理における時効析出物の
サイズ及び面積率について説明する。
サイズ及び面積率について説明する。
【００２５】時効析出物のサイズ：５０Å以下 時効析出物の形状は球状であり、そのサイズは溶接構造
材の強度に影響を与える。即ち、前記サイズの直径が５
０Åを超えると、溶接構造材の強度が著しく低下してし
まう。従って、時効析出物のサイズは５０Å以下とす
る。
材の強度に影響を与える。即ち、前記サイズの直径が５
０Åを超えると、溶接構造材の強度が著しく低下してし
まう。従って、時効析出物のサイズは５０Å以下とす
る。
【００２６】時効析出物の面積率：２０乃至３５％ また、溶接構造材の強度は、時効析出物のサイズのみな
らず、素材中の面積率によっても影響を受ける。即ち、
時効析出物の面積率が２０％未満であると、溶接構造材
の強度が低下してしまい、一方面積率が３５％を超える
と、製造中において割れが発生し構造材を製造できない
場合がある。従って、時効析出物の面積率は、２０乃至
３５％とする。なお、面積率については、透過電子顕微
鏡を使用して測定することができる。
らず、素材中の面積率によっても影響を受ける。即ち、
時効析出物の面積率が２０％未満であると、溶接構造材
の強度が低下してしまい、一方面積率が３５％を超える
と、製造中において割れが発生し構造材を製造できない
場合がある。従って、時効析出物の面積率は、２０乃至
３５％とする。なお、面積率については、透過電子顕微
鏡を使用して測定することができる。
【００２７】次に、溶接部及び母材の強度（ビッカース
硬度）について説明する。
硬度）について説明する。
【００２８】ビッカース硬度（ＨＶ）の差が３０ＨＶ以
内 溶接部と母材との強度の差、具体的にはビッカース硬度
の差が３０ＨＶを超えると、硬度のばらつきが大きいた
め、溶接構造材の強度にばらつきが生じる。このため、
製品として使用することができなくなってしまう。従っ
て、ビッカース硬度（ＨＶ）の差は３０ＨＶ以内とす
る。
内 溶接部と母材との強度の差、具体的にはビッカース硬度
の差が３０ＨＶを超えると、硬度のばらつきが大きいた
め、溶接構造材の強度にばらつきが生じる。このため、
製品として使用することができなくなってしまう。従っ
て、ビッカース硬度（ＨＶ）の差は３０ＨＶ以内とす
る。
【００２９】次に、本発明に係るアルミニウム合金製溶
接構造材の製造方法の製造条件について説明する。
接構造材の製造方法の製造条件について説明する。
【００３０】溶体化処理温度：４００乃至５５０℃ ２以上のアルミニウム合金板を所望の板厚及び形状とし
た後溶接し、その後、溶体化処理を施すことにより、溶
接部と母材とのビッカース硬度の差を３０ＨＶ以下とす
ることができ、溶接部及び母材の強度が均一な溶接構造
材を得ることができる。このときの溶体化処理を、４０
０℃未満の温度で行うと、添加元素が固溶されず人工時
効処理後十分な強度を得ることができない。一方、５５
０℃の温度を超えて溶体化処理を行うと、局部的に化合
物が溶け出し、バーニングを起こしてしまう。従って、
溶体化処理温度は４００乃至５５０℃とする。
た後溶接し、その後、溶体化処理を施すことにより、溶
接部と母材とのビッカース硬度の差を３０ＨＶ以下とす
ることができ、溶接部及び母材の強度が均一な溶接構造
材を得ることができる。このときの溶体化処理を、４０
０℃未満の温度で行うと、添加元素が固溶されず人工時
効処理後十分な強度を得ることができない。一方、５５
０℃の温度を超えて溶体化処理を行うと、局部的に化合
物が溶け出し、バーニングを起こしてしまう。従って、
溶体化処理温度は４００乃至５５０℃とする。
【００３１】溶体化処理時間：２０乃至２４０分 また、溶体化処理時間が２０分未満であると、合金板を
十分に固溶することができず、溶接構造材の強度を向上
させることができない。一方、溶体化処理時間が２４０
分を超えると、合金板にバーニングが発生してしまう。
従って、溶体化処理時間は２０乃至２４０分とする。
十分に固溶することができず、溶接構造材の強度を向上
させることができない。一方、溶体化処理時間が２４０
分を超えると、合金板にバーニングが発生してしまう。
従って、溶体化処理時間は２０乃至２４０分とする。
【００３２】焼入れ時の冷却速度：１００乃至３００℃
／秒 焼入れ時の冷却速度が１００℃／秒未満であると、過飽
和固溶体を生成することができず、人工時効処理後にお
いて十分な強度を得ることができない。一方、冷却速度
が３００℃／秒を超えると、焼入れ時において材質及び
形状不連続に相当する溶接部に応力集中による割れが生
じやすくなる。従って、焼入れ時の冷却速度は１００乃
至３００℃／秒とする。
／秒 焼入れ時の冷却速度が１００℃／秒未満であると、過飽
和固溶体を生成することができず、人工時効処理後にお
いて十分な強度を得ることができない。一方、冷却速度
が３００℃／秒を超えると、焼入れ時において材質及び
形状不連続に相当する溶接部に応力集中による割れが生
じやすくなる。従って、焼入れ時の冷却速度は１００乃
至３００℃／秒とする。
【００３３】人工時効処理温度：１００乃至１５０℃ 溶接されたアルミニウム合金板に人工時効処理を施すこ
とにより、溶接構造材の強度を高くすることができる。
しかし、人工時効処理温度が１００℃未満であると、処
理に長時間を要するため、経済的に好ましくない。ま
た、１５０℃の温度を超えて人工時効処理が施される
と、時効析出物が粗大化し、十分な強度を得ることがで
きない。従って、人工時効処理温度は１００乃至１５０
℃とする。
とにより、溶接構造材の強度を高くすることができる。
しかし、人工時効処理温度が１００℃未満であると、処
理に長時間を要するため、経済的に好ましくない。ま
た、１５０℃の温度を超えて人工時効処理が施される
と、時効析出物が粗大化し、十分な強度を得ることがで
きない。従って、人工時効処理温度は１００乃至１５０
℃とする。
【００３４】人工時効処理時間：２乃至４８時間 人工時効処理時間が２時間未満であると、亜時効とな
り、十分な強度を得ることができない。また、４８時間
を超えて人工時効処理が施されると、過時効となり、強
度が低下してしまう。従って、人工時効処理時間は２乃
至４８時間とする。
り、十分な強度を得ることができない。また、４８時間
を超えて人工時効処理が施されると、過時効となり、強
度が低下してしまう。従って、人工時効処理時間は２乃
至４８時間とする。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、下記表１に示す各アルミニウム合金に、通常使用さ
れる方法により、溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延処
理及び冷間圧延処理を施して、厚さが５．０ｍｍのアル
ミニウム合金板を製造した。
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、下記表１に示す各アルミニウム合金に、通常使用さ
れる方法により、溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延処
理及び冷間圧延処理を施して、厚さが５．０ｍｍのアル
ミニウム合金板を製造した。
【００３６】なお、比較例Ｎｏ５及び６については、熱
延時のバーニングによりワニ口割れが発生したため、合
金板を製造することができなかった。
延時のバーニングによりワニ口割れが発生したため、合
金板を製造することができなかった。
【００３７】
【表１】
【００３８】次に、各アルミニウム合金板に３７５℃の
温度で、３時間の焼鈍処理を施した。その後、以下に示
す条件により、溶接性試験と機械的性質についての試
験、即ち引張試験とを行った。なお、比較例Ｎｏ１及び
２は夫々７０７５合金及び７Ｎ０１合金からなるアルミ
ニウム合金板である。
温度で、３時間の焼鈍処理を施した。その後、以下に示
す条件により、溶接性試験と機械的性質についての試
験、即ち引張試験とを行った。なお、比較例Ｎｏ１及び
２は夫々７０７５合金及び７Ｎ０１合金からなるアルミ
ニウム合金板である。
【００３９】溶接性試験の方法 溶接性試験では、図３に示すフィッシュボーン試験片１
を使用して溶接を行った。この図３に示すように、フィ
ッシュボーン試験片１を１０枚適長間隔をおいて相互に
平行に配置し（全長Ｌ）、矢印の方向に溶接してビード
２を形成する。この溶接後に生じた溶接割れ３の長さｔ
により溶接性についての評価を行った。即ち、下記数１
により溶接割れ率を求め、この値が３０％以下の場合を
良好、それより大きい場合を不良として、夫々「○」及
び「×」で溶接割れ率と併せて下記表３に示す。
を使用して溶接を行った。この図３に示すように、フィ
ッシュボーン試験片１を１０枚適長間隔をおいて相互に
平行に配置し（全長Ｌ）、矢印の方向に溶接してビード
２を形成する。この溶接後に生じた溶接割れ３の長さｔ
により溶接性についての評価を行った。即ち、下記数１
により溶接割れ率を求め、この値が３０％以下の場合を
良好、それより大きい場合を不良として、夫々「○」及
び「×」で溶接割れ率と併せて下記表３に示す。
【００４０】
【数１】溶接割れ率＝溶接割れ長さｔ／ビード長さＬ なお、このときの溶接条件は下記表２に示すとおりであ
る。
る。
【００４１】
【表２】
【００４２】引張試験の方法 上述した焼鈍後の各アルミニウム合金板に対して、先ず
ソルトバスにより４５０℃の温度で３０分間の溶体化処
理を施した後、水に浸漬して焼入れ処理を施した。更
に、１５０℃の温度で２４時間の人工時効処理を施し
た。これらの熱処理が施されたアルミニウム合金板につ
いて引張試験を行った。この試験の結果の引張強さσB
及び耐力σ0.2について下記表３に示す。
ソルトバスにより４５０℃の温度で３０分間の溶体化処
理を施した後、水に浸漬して焼入れ処理を施した。更
に、１５０℃の温度で２４時間の人工時効処理を施し
た。これらの熱処理が施されたアルミニウム合金板につ
いて引張試験を行った。この試験の結果の引張強さσB
及び耐力σ0.2について下記表３に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】上記表３に示すように、実施例Ｎｏ１〜５
については、いずれも溶接割れ率が３０％未満となり、
溶接性が優れたものとなった。また、引張強さσBがい
ずれも４８０Ｎ／ｍｍ2以上となり、耐力σ0.2がいずれ
も４６０Ｎ／ｍｍ2以上となって、機械的性質について
も優れた結果となった。
については、いずれも溶接割れ率が３０％未満となり、
溶接性が優れたものとなった。また、引張強さσBがい
ずれも４８０Ｎ／ｍｍ2以上となり、耐力σ0.2がいずれ
も４６０Ｎ／ｍｍ2以上となって、機械的性質について
も優れた結果となった。
【００４５】一方、比較例Ｎｏ１〜７については、溶接
性及び機械的性質が共に優れているものはなく、総合的
に実施例よりも劣ったものとなった。
性及び機械的性質が共に優れているものはなく、総合的
に実施例よりも劣ったものとなった。
【００４６】また、実施例及び比較例におけるアルミニ
ウム合金板の時効析出物の形状、最大サイズ及び含有率
（面積率）について下記表４に示す。
ウム合金板の時効析出物の形状、最大サイズ及び含有率
（面積率）について下記表４に示す。
【００４７】
【表４】
【００４８】上記表４に示すように、実施例Ｎｏ１〜５
については、時効析出物の形状が球状で、サイズ（直
径）が５０Å以下、含有率が２０〜３５％となった。一
方、比較例Ｎｏ１〜７については、時効析出物の形状が
球及び板状で、直径又は長手方向のサイズが１００Å以
上、含有率が２０％未満となった。このため、比較例に
おけるアルミニウム合金板の強度は実施例に比べて劣っ
たものとなった。
については、時効析出物の形状が球状で、サイズ（直
径）が５０Å以下、含有率が２０〜３５％となった。一
方、比較例Ｎｏ１〜７については、時効析出物の形状が
球及び板状で、直径又は長手方向のサイズが１００Å以
上、含有率が２０％未満となった。このため、比較例に
おけるアルミニウム合金板の強度は実施例に比べて劣っ
たものとなった。
【００４９】また、実施例Ｎｏ３及び比較例Ｎｏ２にお
けるアルミニウム合金板について透過電子顕微鏡を使用
して観察した結果の顕微鏡写真を夫々図１及び２に示
す。この図１及び２に示すように、実施例Ｎｏ３におけ
るアルミニウム合金板の時効析出物の形状は球状で、且
つそのサイズは最大のもので直径が４６Åであり、また
時効析出物の含有率は３３％となった。一方、比較例Ｎ
ｏ２におけるアルミニウム合金板の時効析出物の形状は
球及び板状で、その最大サイズが２５０Åとなり、また
含有率は１６％となった。
けるアルミニウム合金板について透過電子顕微鏡を使用
して観察した結果の顕微鏡写真を夫々図１及び２に示
す。この図１及び２に示すように、実施例Ｎｏ３におけ
るアルミニウム合金板の時効析出物の形状は球状で、且
つそのサイズは最大のもので直径が４６Åであり、また
時効析出物の含有率は３３％となった。一方、比較例Ｎ
ｏ２におけるアルミニウム合金板の時効析出物の形状は
球及び板状で、その最大サイズが２５０Åとなり、また
含有率は１６％となった。
【００５０】次に、第２の実施例として、上記表１に示
す実施例Ｎｏ２及び５のアルミニウム合金に、通常使用
される方法により溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延処
理及び冷間圧延処理を施して、厚さが２．０ｍｍのアル
ミニウム合金板を製造した。
す実施例Ｎｏ２及び５のアルミニウム合金に、通常使用
される方法により溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延処
理及び冷間圧延処理を施して、厚さが２．０ｍｍのアル
ミニウム合金板を製造した。
【００５１】そして、このアルミニウム合金板を２枚突
き合わせて、下記表５に示す条件により突合せ溶接（Ｔ
ＩＧ溶接）を行い、これを供試材とした。この供試材に
４６０℃の温度で３０分間の溶体化処理を施し、終了後
直ちに２００℃／秒の速度で冷却し、更に１３０℃の温
度で２４時間の人工時効処理を施した（以下、「Ｔ６処
理」という）。
き合わせて、下記表５に示す条件により突合せ溶接（Ｔ
ＩＧ溶接）を行い、これを供試材とした。この供試材に
４６０℃の温度で３０分間の溶体化処理を施し、終了後
直ちに２００℃／秒の速度で冷却し、更に１３０℃の温
度で２４時間の人工時効処理を施した（以下、「Ｔ６処
理」という）。
【００５２】
【表５】
【００５３】その後、供試材の溶接部及びその周辺部並
びに供試材の非溶接部の硬度を、ビッカース硬度計で測
定し、また比較例として、前述の処理を施していない供
試材についても硬度を測定した。実施例Ｎｏ２及び５の
アルミニウム合金からなる供試材について夫々図４及び
５に示す。図４及び５は、いずれも縦軸にビッカース硬
さ（ＨＶ）をとり、横軸に溶接線に対して垂直方向であ
って溶接部を含む測定位置をとり、供試材の溶接部及び
その周辺部並びに供試材の非溶接部の硬度分布を示すグ
ラフ図である。なお、これらのグラフ図において「○」
はＴ６処理を施した場合の測定結果であり、一方「□」
はＴ６処理を施していない場合の測定結果である。ま
た、グラフ図の「●」及び「■」はいずれも供試材にお
ける溶接部の硬度を示す。
びに供試材の非溶接部の硬度を、ビッカース硬度計で測
定し、また比較例として、前述の処理を施していない供
試材についても硬度を測定した。実施例Ｎｏ２及び５の
アルミニウム合金からなる供試材について夫々図４及び
５に示す。図４及び５は、いずれも縦軸にビッカース硬
さ（ＨＶ）をとり、横軸に溶接線に対して垂直方向であ
って溶接部を含む測定位置をとり、供試材の溶接部及び
その周辺部並びに供試材の非溶接部の硬度分布を示すグ
ラフ図である。なお、これらのグラフ図において「○」
はＴ６処理を施した場合の測定結果であり、一方「□」
はＴ６処理を施していない場合の測定結果である。ま
た、グラフ図の「●」及び「■」はいずれも供試材にお
ける溶接部の硬度を示す。
【００５４】これらの図４及び５に示すように、供試材
にＴ６処理を施すと、硬度が著しく増加し、供試材の溶
接部及びその周辺部並びに供試材の非溶接部では硬度差
が３０ＨＶ以下となり、供試材全体の硬度を略均一とす
ることができた。
にＴ６処理を施すと、硬度が著しく増加し、供試材の溶
接部及びその周辺部並びに供試材の非溶接部では硬度差
が３０ＨＶ以下となり、供試材全体の硬度を略均一とす
ることができた。
【００５５】一方、比較例では、供試材の溶接部と非溶
接部との硬度差が極めて大きく、加えて全体的に供試材
の硬度が実施例に比して低かった。
接部との硬度差が極めて大きく、加えて全体的に供試材
の硬度が実施例に比して低かった。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２以上の熱処理型アルミニウム合金板を突合せ溶接等に
より一体とし、この合金板に溶体処理、焼入れ処理、更
に人工時効処理を施すことにより、前記合金板の強度を
超々ジュラルミン（７０７５）と同程度に高く、また溶
接部と母材との硬度分布が均一であり、更に応力腐食割
れを防止できるアルミニウム溶接構造材を得ることがで
きる。
２以上の熱処理型アルミニウム合金板を突合せ溶接等に
より一体とし、この合金板に溶体処理、焼入れ処理、更
に人工時効処理を施すことにより、前記合金板の強度を
超々ジュラルミン（７０７５）と同程度に高く、また溶
接部と母材との硬度分布が均一であり、更に応力腐食割
れを防止できるアルミニウム溶接構造材を得ることがで
きる。
【図１】実施例に係るアルミニウム合金板の結晶組織を
示す顕微鏡写真である。
示す顕微鏡写真である。
【図２】比較例に係るアルミニウム合金板の結晶組織を
示す顕微鏡写真である。
示す顕微鏡写真である。
【図３】フィッシュボーン試験における溶接割れを示す
上面図である。
上面図である。
【図４】縦軸にビッカース硬さ（ＨＶ）をとり、横軸に
溶接線に対して垂直方向であって溶接部を含む測定位置
をとり、供試材の溶接部及びその周辺部並びに供試材の
非溶接部の硬度分布を示すグラフ図である。
溶接線に対して垂直方向であって溶接部を含む測定位置
をとり、供試材の溶接部及びその周辺部並びに供試材の
非溶接部の硬度分布を示すグラフ図である。
【図５】縦軸にビッカース硬さ（ＨＶ）をとり、横軸に
溶接線に対して垂直方向であって溶接部を含む測定位置
をとり、供試材の溶接部及びその周辺部並びに供試材の
非溶接部の硬度分布を示すグラフ図である。
溶接線に対して垂直方向であって溶接部を含む測定位置
をとり、供試材の溶接部及びその周辺部並びに供試材の
非溶接部の硬度分布を示すグラフ図である。
１；フィッシュボーン試験片 ２；ビード ３；溶接割れ
Claims (9)
- 【請求項１】 ２以上の熱処理型アルミニウム合金板が
溶加材を使用した溶接により一体とされた合金板に、溶
体化処理、焼入れ処理、更に人工時効処理が施されてい
ることを特徴とするアルミニウム合金製溶接構造材。 - 【請求項２】 前記熱処理型アルミニウム合金板は、Ｚ
ｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至４．０
重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含有し、
残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とす
る請求項１に記載のアルミニウム合金製溶接構造材。 - 【請求項３】 前記熱処理型アルミニウム合金板は、Ｚ
ｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至４．０
重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含有し、
更にＣｕ：０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量％以下
及びＭｎ：０．２重量％以下からなる群から選択された
１種以上の元素を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純
物からなることを特徴とする請求項１に記載のアルミニ
ウム合金製溶接構造材。 - 【請求項４】 前記人工時効処理後の時効析出物の直径
は５０Å以下の球状であり、この析出物の素材中の面積
率が２０乃至３５％であることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製溶接構
造材。 - 【請求項５】 前記熱処理型アルミニウム合金板と前記
溶接による溶接部とのビッカース硬度（ＨＶ）の差が３
０ＨＶ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれか１項に記載のアルミニウム合金製溶接構造材。 - 【請求項６】 ２以上の熱処理型アルミニウム合金板を
溶加材を使用した溶接により一体とした合金板に、溶体
化処理を施し、その後焼入れを施し、更に人工時効処理
を施すことを特徴とするアルミニウム合金製溶接構造材
の製造方法。 - 【請求項７】 ２以上の熱処理型アルミニウム合金板を
溶加材を使用した溶接により一体とした合金板に、４０
０乃至５５０℃の温度で２０乃至２４０分間の溶体化処
理を施し、その後１００乃至３００℃／秒の冷却速度で
焼入れを施し、更に１００乃至１５０℃の温度で２乃至
４８時間の人工時効処理を施すことを特徴とするアルミ
ニウム合金製溶接構造材の製造方法。 - 【請求項８】 前記熱処理型アルミニウム合金板は、Ｚ
ｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至４．０
重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含有し、
残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とす
る請求項６又は７に記載のアルミニウム合金製溶接構造
材の製造方法。 - 【請求項９】 前記熱処理型アルミニウム合金板は、Ｚ
ｎ：４．６乃至７．０重量％、Ｍｇ：１．０乃至４．０
重量％及びＺｒ：０．０５乃至０．３重量％を含有し、
更にＣｕ：０．３重量％以下、Ｃｒ：０．２重量％以下
及びＭｎ：０．２重量％以下からなる群から選択された
１種以上の元素を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純
物からなることを特徴とする請求項６又は７に記載のア
ルミニウム合金製溶接構造材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31474795A JPH09125184A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31474795A JPH09125184A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125184A true JPH09125184A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=18057105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31474795A Pending JPH09125184A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミニウム合金製溶接構造材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09125184A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165086A1 (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | アイシン軽金属株式会社 | アルミニウム合金及びそれを用いた押出形材の製造方法 |
| KR101279113B1 (ko) * | 2011-02-17 | 2013-06-26 | 충남대학교산학협력단 | 알루미늄 합금 중간접합재를 이용한 클래드 판재의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 클래드 판재 |
| CN103469035A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 湖南大学 | 一种高强、轻质、耐蚀、可焊的Al-Zn-Mg合金及制备方法 |
| CN103614675A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-05 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆底架板用铝合金铸锭热轧工艺 |
| CN103614674A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-05 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆底架板用铝合金板生产方法 |
| CN103614598A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-05 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆底架板用铝合金生产方法 |
| WO2014046047A1 (ja) | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動車部材用アルミニウム合金板 |
| WO2014046046A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金製自動車部材 |
| JP2014062284A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金製自動車部材 |
| JP2014062283A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金製自動車部材 |
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-
1995
- 1995-11-07 JP JP31474795A patent/JPH09125184A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10087508B2 (en) | 2011-06-02 | 2018-10-02 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | Aluminum alloy and method of manufacturing extrusion using same |
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| CN105492640A (zh) * | 2013-08-21 | 2016-04-13 | 株式会社Uacj | 高强度铝合金及其制造方法 |
| CN103469035A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 湖南大学 | 一种高强、轻质、耐蚀、可焊的Al-Zn-Mg合金及制备方法 |
| CN103614674A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-05 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种轨道车辆底架板用铝合金板生产方法 |
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