JPH09279280A - 溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金 - Google Patents
溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金Info
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- JPH09279280A JPH09279280A JP9070696A JP9070696A JPH09279280A JP H09279280 A JPH09279280 A JP H09279280A JP 9070696 A JP9070696 A JP 9070696A JP 9070696 A JP9070696 A JP 9070696A JP H09279280 A JPH09279280 A JP H09279280A
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Abstract
に優れているのみでなく、150N/mm2 以上の引張
強さを有し、しかも耐食性、並びに、押出、圧延、鍛造
等の加工性にも優れるAl−Mg−Si系合金材料を開
発する。 【解決手段】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、必要に応じて、下記〔1群〕、〔2群〕、〔3群〕
のうち少なくとも1種を含み、残部アルミニウムおよび
不可避不純物からなる溶接性に優れたAl−Mg−Si
系合金。 〔1群〕:Cu1.0重量%以下、Ag1.0重量%以
下のうち少なくとも1種 〔2群〕:Fe0.5重量%以下、Mn1.5重量%以
下、Cr0.6重量%以下、V0.5重量%以下、 N
i1.0重量%以下、Mo0.5重量%以下、希土類元
素2.0重量%以下のうち少なくとも1種 〔3群〕:Ti0.2重量%以下、B0.08重量%以
下、Zr0.3重量%以下のうち少なくとも1種
Description
材として溶接構造材に用いられる150N/mm2 以上
の引張強さを有する中強度Al−Mg−Si系アルミニ
ウム合金に関するものである。
いては、益々薄肉軽量化が進み、成形しやすく、耐食
性、応力腐食割れの心配がなく、しかも溶接性の優れた
中強度アルミニウム合金の要求が高まって来ている。従
来、これらの用途に対するアルミニウム合金としては、
JISのA6061、A6063、A6N01等のAl
−Mg−Si系合金が考えられてきた。
A6063、A6N01等のAl−Mg−Si系合金
は、溶接するとビード部や境界部に溶接割れが発生しや
すく、また、溶接熱影響部にミクロ割れが起こりやすい
等の問題があった。そのため、溶接材料、溶接方法の改
善、およびそれらの組み合わせによって、上記問題を解
決する方法が採られてきた。例えば、材料の結晶粒を微
細にしたり、繊維状組織にすると溶接割れやミクロ割れ
が改善できることから、材料の製造工程の改善(加工と
熱処理の組み合わせ)によって解決しようとしたり、溶
接施工方法や溶接条件で解決しようとする試みがなされ
てきている。しかしながら、このような方法は、特別な
製造工程をとる為、材料製造コストが上昇し、又、溶接
施工や溶接管理が煩雑になる等の問題があった。
果、従来のAl−Mg−Si系合金材料における、溶接
割れやミクロ割れの問題を解決するのみでなく、150
N/mm2 以上の引張強さを有し、しかも耐食性、並び
に、押出、圧延、鍛造等の加工性に優れるAl−Mg−
Si系合金材料を開発したものである。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、残部アルミニウムお
よび不可避不純物からなることを特徴とする溶接性に優
れたAl−Mg−Si系合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、かつ、Cu1.0重
量%以下、Ag1.0重量%以下のうち少なくとも1種
を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする溶接性に優れたAl−Mg−Si系
合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、かつ、Fe0.5重
量%以下、Mn1.5重量%以下、Cr0.6重量%以
下、V0.5重量%以下、Ni1.0重量%以下、Mo
0.5重量%以下、希土類元素2.0重量%以下のうち
少なくとも1種を含有し、残部アルミニウムおよび不可
避不純物からなることを特徴とする溶接性に優れたAl
−Mg−Si系合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、 Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、Cu1.0重量%以
下、Ag1.0重量%以下のうち少なくとも1種を含有
し、かつ、Fe0.5重量%以下、Mn1.5重量%以
下、Cr0.6重量%以下、V0.5重量%以下、Ni
1.0重量%以下、Mo0.5重量%以下、希土類元素
2.0重量%以下のうち少なくとも1種を含有し、残部
アルミニウムおよび不可避不純物からなることを特徴と
する溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、かつ、Ti0.2重
量%以下、B0.08重量%以下、Zr0.3重量%以
下のうち少なくとも1種を含み、残部アルミニウムおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする溶接性に優れ
たAl−Mg−Si系合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、かつ、Cu1.0重
量%以下、Ag1.0重量%以下のうち少なくとも1種
を含有し、かつ、Ti0.2重量%以下、B0.08重
量%以下、Zr0.3重量%以下のうち少なくとも1種
を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする溶接性に優れたAl−Mg−Si系合
金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、 Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、Fe0.5重量%以
下、Mn1.5重量%以下、Cr0.6重量%以下、V
0.5重量%以下、 Ni1.0重量%以下、Mo0.
5重量%以下、希土類元素2.0重量%以下のうち少な
くとも1種を含有し、かつ、Ti0.2重量%以下、B
0.08重量%以下、Zr0.3重量%以下のうち少な
くとも1種を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純
物からなることを特徴とする溶接性に優れたAl−Mg
−Si系合金である。
〜2.0重量%、Si0.15〜1.5重量%、 Sc
0.03〜3.0重量%を含有し、Cu1.0重量%以
下、Ag1.0重量%以下のうち少なくとも1種を含有
し、かつ、Fe0.5重量%以下、Mn1.5重量%以
下、Cr0.6重量%以下、V0.5重量%以下、Ni
1.0重量%以下、Mo0.5重量%以下、希土類元素
2.0重量%以下のうち少なくとも1種を含有し、か
つ、Ti0.2重量%以下、B0.08重量%以下、Z
r0.3重量%以下のうち少なくとも1種を含み、残部
アルミニウムおよび不可避不純物からなることを特徴と
する溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金である。
Si系アルミニウム合金について、添加元素の役割とそ
の含有量の限定理由を説明する。
時効硬化性を保有する。故にMgは本合金の強度向上に
寄与し、150N/mm2 以上の引張強さを得るために
は不可欠な元素である。Mgが0.2重量%未満では十
分な強度が得られず、2.0重量%を越えると溶接性、
加工性、耐食性が劣化する。従って、Mgは0.2〜
2.0重量%とするが、最も好ましい範囲は0.4〜
1.6重量%である。Siは、MgとMg2 Siを形成
し、時効硬化性を保有する。故にSiは本合金の強度向
上に寄与し、150N/mm2 以上の引張強さを得るた
めには不可欠な元素である。Siが0.15重量%未満
では十分な強度が得られず、1.5重量%を越えると溶
接性、耐食性が劣化する。従って、Siは0.15〜
1.5重量%とするが、最も好ましい範囲は0.2〜
1.3重量%である。Scは、本合金の耐溶接割れ性を
改善するためには不可欠な元素である。また、Scは強
度向上にも寄与する。Scが0.03重量%未満ではそ
の効果が少なく、3.0重量%を越えて含有させると強
度、加工性を劣化させる危険がある。従って、Scは
0.03〜3.0とするが、最も好ましい範囲は、0.
1〜2.5重量%である。
0重量%を越えると耐食性、溶接性が劣化する。従っ
て、Cuは1.0重量%以下とする。Cuは0.1重量
%未満ではその効果が少ない。Cuの最も好ましい範囲
は、0.10〜0.7重量%である。
あるが1.0重量%を越えると加工性、溶接性が劣化す
る。従って、Agは1.0重量%以下とする。Agは
0.03重量%未満ではその効果が少ない。Agの最も
好ましい範囲は、0.05〜0.7重量%である。
土類元素は、それぞれ溶接性や強度の改善をはかる効果
があり、1種または2種以上添加する。しかし、Fe:
0.5重量%、Mn:1.5重量%、Cr:0.6重量
%、V:0.5重量%、Ni:1.0重量%、Mo:
0.5重量%、希土類元素:2.0重量%を越えて含有
されると巨大晶出物が発生し、成形性、靱性、加工性、
溶接性、耐食性等を劣化させる危険がある。従って、F
e:0.5重量%以下、Mn:1.5重量%以下、C
r:0.6重量%以下、V:0.5重量%以下、Ni:
1.0重量%以下、Mo:0.5重量%以下、希土類元
素:2.0重量%以下とする。但し、含有量が Fe:
0.01重量%未満、Mn:0.01重量%未満、C
r:0.01重量%未満、V:0.01重量%未満、N
i:0.03重量%未満、Mo:0.01重量%未満、
希土類元素:0.03重量%未満では上記効果が無い。
従って、Feは0.01〜0.5重量%、Mnは0.0
1〜1.5重量%、Crは0.01〜0.6重量%、V
は0.01〜0.5重量%、Niは0.03〜1.0重
量%、Moは0.01〜0.5重量%、希土類元素0.
03〜2.0重量%が望ましいが、最も好ましい範囲
は、Fe:0.1〜0.48重量%、Mn:0.1〜
1.0重量%、Cr:0.05〜0.4重量%、V:
0.05〜0.3重量%、Ni:0.1〜0.8重量
%、Mo:0.03〜0.3重量%、希土類元素:0.
05〜1.5重量%である。
r、Nd、Sm等のうち1種または2種以上を用いるこ
とができ、これらのうちのいずれか1種の量、あるいは
2種以上の合計量が0.03〜2.0重量%の範囲内で
あればよい。これらのうち2種類以上を含む合金として
は、例えばCe、Laを主成分とするミッシュメタル
(通常Ce45〜50重量%、La20〜40重量%、
残部その他の希土類元素(Pr、Nd、Sm等)からな
る)を用いることができる。上記希土類元素のうちのい
ずれか1種、あるいはミッシュメタルは、いずれも同等
の効果を示すが、希土類元素単体では高価であり、ミッ
シュメタルとして添加する方が経済的に有利である。
を向上させる元素である。しかし、Tiは、0.2重量
%を越えると巨大化合物が発生し、靱性、加工性、耐食
性が劣化する危険性がある。また、Tiは0.005重
量%未満ではその効果が少ない。従って、Tiは、0.
005〜0.2重量%が望ましいが、最も好ましい範囲
は、0.008〜0.1重量%である。Bは、0.08
重量%を越えて含有されると、靱性、加工性を劣化させ
る危険がある。また、Bは0.0001重量%未満では
結晶粒微細化の効果が少ない。従って、Bは、0.00
01〜0.08重量%が望ましいが、最も好ましい範囲
は0.0005〜0.01重量%である。
せる元素である。更に、ZrはScと一緒に添加するこ
とによって強度を向上させる効果も有する。しかし、Z
rが0.3重量%を越えると強度、加工性、耐食性が劣
化する。従って、Zrは0.3重量%以下とする。ま
た、Zrは、0.03重量%未満ではその効果が少ない
ので、0.03〜0.3重量%添加するのが望ましい
が、最も好ましい範囲は、0.05〜0.25重量%で
ある。
は、従来のAl−Mg−Si系合金材の製造工程、製造
条件で製造できる。また、本発明合金の用途としては、
建築(柱、梁、サッシ等)、土木(仮設材、矢板、はら
おこし、高欄、橋梁等)、車両(鉄道車輌用板・押出形
材、自動車用板・形材等)、容器・配管(一般容器配
管、真空機器容器配管等)、船舶(上部構造、パイセク
ション等)、航空機(構造部品、その他)等が考えられ
る。尚、本発明合金の溶接方法としては、従来からアル
ミニウム合金の溶接に用いられている、ティグ溶接、ミ
グ溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗スポット
溶接、シーム溶接、スタッド溶接、高周波溶接、超音波
溶接等の融接、及び圧接方法が適している。
1〜表10に示す組成の合金(本発明合金No.1〜1
45、比較合金No.146〜187、および従来合金
No.188〜190)を半連続水冷鋳造装置を用い
て、押出用鋳塊(9インチ径)に鋳造した。この鋳塊を
520〜540℃で8〜12時間均質化処理した後、4
00〜470℃に加熱し、それぞれ厚さ5mm、幅10
0mmの平角材に押出した。押出加工するに際して、前
記平角材が表面欠陥や割れ発生が無く押出し得る最高押
出速度(限界押出速度)をもって、各合金の押出性の良
否を◎、○、×の3段階で評価し、その結果を表11〜
表17に示した。評価基準は下記の通りである。 ◎・・押出速度がA6063の限界押出速度(28m/
min)を越える。 ○・・押出速度がA6061の限界押出速度(18m/
min)以上で、A6063の限界押出速度以下。 ×・・押出速度がA6061の限界押出速度未満。
溶体化処理後焼入し、200℃で8時間の焼戻し処理を
行った。このようにして製造した材料について、引張試
験、溶接割れ試験、及びミクロ割れ試験、腐食試験を行
い、その結果を表11〜表17に併記した。なお,試験
方法は下記に示す通りである。 (1)引張試験 (a)試験片 :JIS Z 2201の5号試験片 (b)試験方法 :アムスラー万能試験機を用いて、JIS Z 2241 に基づき試験する。 (c)測定値 :引張強さを測定し、次の基準で判定する。 ◎・・引張強さ250N/mm2 以上 ○・・引張強さ150N/mm2 以上で250N/mm2 未満 ×・・引張強さ150N/mm2 未満
合金No.1〜145はいずれも、押出加工性、強度、
溶接性、耐食性の全てにおいて優れている。一方、表1
5〜17から明らかなように、比較合金No.146〜
187、および従来合金No.188〜190は、上記
特性の内のいずれかにおいて劣っている。
ミニウム合金は、従来のAl−Mg−Si系合金よりも
溶接性に優れており、しかも、加工性、強度、耐食性等
も、従来のAl−Mg−Si系合金と同等、又はそれ以
上であって、工業上顕著な効果を奏する。
後)を示す平面説明図。 1・・・・フィッシュボーン形割れ試験片 1a・・・溶接ビード 1b・・・溶接割れ 1c・・・割れ長さ 1d・・・溶接方向 2・・・・切り込み
Claims (8)
- 【請求項1】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなること
を特徴とする溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項2】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、かつ、Cu1.0重量%以下、Ag1.0重量%以
下のうち少なくとも1種を含有し、残部アルミニウムお
よび不可避不純物からなることを特徴とする溶接性に優
れたAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項3】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、かつ、Fe0.5重量%以下、Mn1.5重量%以
下、Cr0.6重量%以下、V0.5重量%以下、 N
i1.0重量%以下、Mo0.5重量%以下、希土類元
素2.0重量%以下のうち少なくとも1種を含有し、残
部アルミニウムおよび不可避不純物からなることを特徴
とする溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項4】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、Cu1.0重量%以下、Ag1.0重量%以下のう
ち少なくとも1種を含有し、かつ、Fe0.5重量%以
下、 Mn1.5重量%以下、Cr0.6重量%以
下、V0.5重量%以下、 Ni1.0重量%以下、M
o0.5重量%以下、希土類元素2.0重量%以下のう
ち少なくとも1種を含有し、残部アルミニウムおよび不
可避不純物からなることを特徴とする溶接性に優れたA
l−Mg−Si系合金。 - 【請求項5】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、かつ、Ti0.2重量%以下、B0.08重量%以
下、Zr0.3重量%以下のうち少なくとも1種を含
み、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなること
を特徴とする溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項6】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、かつ、Cu1.0重量%以下、Ag1.0重量%以
下のうち少なくとも1種を含有し、かつ、Ti0.2重
量%以下、B0.08重量%以下、Zr0.3重量%以
下のうち少なくとも1種を含み、残部アルミニウムおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする溶接性に優れ
たAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項7】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、Fe0.5重量%以下、Mn1.5重量%以下、C
r0.6重量%以下、V0.5重量%以下、 Ni1.
0重量%以下、Mo0.5重量%以下、希土類元素2.
0重量%以下のうち少なくとも1種を含有し、かつ、T
i0.2重量%以下、B0.08重量%以下、Zr0.
3重量%以下のうち少なくとも1種を含み、残部アルミ
ニウムおよび不可避不純物からなることを特徴とする溶
接性に優れたAl−Mg−Si系合金。 - 【請求項8】 Mg0.2〜2.0重量%、Si0.1
5〜1.5重量%、Sc0.03〜3.0重量%を含有
し、Cu1.0重量%以下、Ag1.0重量%以下のう
ち少なくとも1種を含有し、かつ、Fe0.5重量%以
下、Mn1.5重量%以下、Cr0.6重量%以下、V
0.5重量%以下、 Ni1.0重量%以下、Mo0.
5重量%以下、希土類元素2.0重量%以下のうち少な
くとも1種を含有し、かつ、Ti0.2重量%以下、B
0.08重量%以下、Zr0.3重量%以下のうち少な
くとも1種を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純
物からなることを特徴とする溶接性に優れたAl−Mg
−Si系合金。
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JP09070696A JP3594270B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 溶接性に優れたAl−Mg−Si系合金 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09279280A true JPH09279280A (ja) | 1997-10-28 |
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