JPH10251790A - Aluminum alloy casting excellent in thermal fatigue strength - Google Patents

Aluminum alloy casting excellent in thermal fatigue strength

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JPH10251790A
JPH10251790A JP5821297A JP5821297A JPH10251790A JP H10251790 A JPH10251790 A JP H10251790A JP 5821297 A JP5821297 A JP 5821297A JP 5821297 A JP5821297 A JP 5821297A JP H10251790 A JPH10251790 A JP H10251790A
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JP
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eutectic
aluminum alloy
alloy
alloy casting
thermal fatigue
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JP5821297A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Yoshizawa
亮 吉沢
Kenichi Horikawa
顕一 堀川
Shigetaka Morita
茂隆 森田
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain Al alloy casting excellent in thermal fatigue characteristics and castability by specifying the microstructure and the average size equivalent to a circle in an Al alloy in which the contents of Si, Cu and Mg are specified and furthermore allowing it to contain eutectic Si in which the average roundness is specified. SOLUTION: The compsn. of Al alloy casting is composed of, by weight, 4 to 10% Si, 0 to 5% Cu. 0 to 1.0% Mg, and the balance Al with inevitable impurities. In the microstructure of this Al alloy casting, secondary dendrite arm spacing measured by a intersection method is regulated to 45μm, and the average size equivalent to a circle is regulated to <=10μm, Also, it is allowed to contains eutectic Si having >=70% average roundness. Furthermore, it is preferable that the area ratio of crystallized products other than eutectic Si in the microstructure is regulated to <=3% and the average roundness of the crystallized products is regulated to >=50%. Moreover, the porosity in the part to be applied with the heat loads of the Al alloy casting is preferably regulated to <=0.3%.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱疲労強度に優れ
るアルミニウム合金鋳物で、詳細には車両特に自動車用
エンジンの特に耐熱性を要求されるシリンダヘッドで、
アルミニウム合金鋳物製の一体鋳造式のシリンダヘッド
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy casting having excellent thermal fatigue strength, and more particularly to a cylinder head of a vehicle, particularly an automobile engine, which is required to have particularly high heat resistance.
The present invention relates to an integrally cast cylinder head made of an aluminum alloy casting.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用エンジン、特にガソリンエンジ
ンにおいては、軽量化、冷却性能の向上、加工の容易性
等の観点から、アルミニウム合金製のシリンダヘッドが
多く用いられている。ヘッド用アルミニウム合金として
は、一般にJIS AC2A、AC2B、AC4B、A
C4C合金等が使用されている。また、特開昭49−5
5515号公報では熱疲労を改善するために0.8〜
1.6%のSiと3〜4.8%のMgを含むアルミニウ
ム合金にMo、V、Crを添加している例がみられる。
しかし、特開昭49−55515号公報に開示のアルミ
ニウム合金はSi含有量が少ないため鋳造性(湯流れ
性)が悪く、製品形状によっては大きな押し湯を必要と
し、その結果注入歩留が悪くなる等実用的でない。
2. Description of the Related Art Cylinder heads made of aluminum alloy are often used in automobile engines, particularly gasoline engines, from the viewpoints of weight reduction, improvement of cooling performance, easiness of processing, and the like. Aluminum alloys for heads are generally JIS AC2A, AC2B, AC4B, A
C4C alloy or the like is used. Also, JP-A-49-5
No. 5515 discloses that 0.8 to 0.8 mm is used to improve thermal fatigue.
There is an example in which Mo, V, and Cr are added to an aluminum alloy containing 1.6% of Si and 3 to 4.8% of Mg.
However, the aluminum alloy disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-55515 has low castability (flowability) due to low Si content, and requires a large feeder depending on the product shape, resulting in poor casting yield. It is not practical.

【0003】また、耐熱性向上のひとつで熱疲労特性を
向上させるために、再溶融、異種材の肉盛り等の後処理
を施すことによりミクロ組織を微細化する技術がある。
例えば、特開昭59−28049号公報では基材のAC
4B合金鋳物の中の高温となるエキゾースト・バルブ・
シート部に高靱性Al合金を肉盛りして部分強化する技
術が開示されている。
In order to improve the thermal fatigue characteristics as one of the improvements in heat resistance, there is a technique for refining the microstructure by performing post-treatments such as re-melting and building up of different materials.
For example, JP-A-59-28049 discloses that the AC
High temperature exhaust valve in 4B alloy casting
A technique is disclosed in which a high toughness Al alloy is overlaid on a sheet portion to partially strengthen the sheet portion.

【0004】その他の耐熱性向上手段として、アルミニ
ウム製シリンダヘッドの所望の部位に耐熱材料を鋳包む
技術がある。一方、鋳造欠陥を少なくすることも耐熱性
を向上させる効果があると言われている。鋳造欠陥の防
止を図るものとして、特公平6−73740号公報に開
示されているように、鋳型のうち、鋳造欠陥の発生し易
い部位にナトリウム元素供給層を形成し、鋳型内に流入
する溶湯にナトリウムを効率的に添加し、欠陥を防止す
る技術がある。
As another means for improving heat resistance, there is a technique of casting a heat-resistant material into a desired portion of an aluminum cylinder head. On the other hand, it is said that reducing casting defects also has the effect of improving heat resistance. In order to prevent casting defects, as disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-73740, a sodium element supply layer is formed in a portion of a mold where casting defects are likely to occur, and molten metal flowing into the mold is formed. There is a technology for efficiently adding sodium to a steel to prevent defects.

【0005】また、特開平2−121766号公報に
は、アルミ・シリンダヘッド及びその製造方法を開示し
ている。即ち、「アルミ・シリンダヘッド全体がT5あ
るいはT6熱処理された硬化部にて形成され、該硬化部
の内ローサイクル熱疲労の生じ易い部分のみがマグネシ
ウム量を0.1重量%未満に低下させた軟化部にて形成
されたアルミ・シリンダヘッド」で、該アルミ・シリン
ダヘッドは、「アルミニウム合金をシリンダヘッド形状
の鋳型内で鋳造成形し、該成形品の全体をT5あるいは
T6熱処理すると共に、該T5あるいはT6熱処理前ま
たは後にローサイクル熱疲労の生じ易い部分のみを真空
雰囲気下で再溶融してマグネシウム量を0.1重量%未
満に低下させる方法」により製造される、としている。
ここで、「ローサイクル熱疲労の生じ易い部分」とは、
図3に斜線で示すアルミ・シリンダヘッド26の触火面
20のホットプラグ21と吸気ポート22と排気ポート
23とを結ぶ略三角形の部分である。なお、25は硬化
部、斜線で示す27は軟化部で、24は吸気ポート22
と排気ポート23のシートインサート間である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-121766 discloses an aluminum cylinder head and a method for manufacturing the same. That is, "the entire aluminum cylinder head is formed of a hardened portion subjected to T5 or T6 heat treatment, and only the portion of the hardened portion where low cycle thermal fatigue is likely to occur has reduced the magnesium amount to less than 0.1% by weight. The aluminum cylinder head is formed by softening the aluminum cylinder head. The aluminum cylinder head is formed by "casting an aluminum alloy in a cylinder head-shaped mold and subjecting the entire molded article to T5 or T6 heat treatment. Before or after the T5 or T6 heat treatment, only the portion where low cycle thermal fatigue is likely to occur is re-melted in a vacuum atmosphere to reduce the magnesium content to less than 0.1% by weight. "
Here, "the part where low cycle thermal fatigue is likely to occur"
This is a substantially triangular portion connecting the hot plug 21, the intake port 22, and the exhaust port 23 of the ignition surface 20 of the aluminum cylinder head 26 indicated by oblique lines in FIG. 3. Reference numeral 25 denotes a hardened portion, reference numeral 27 denotes a softened portion, and reference numeral 24 denotes an intake port 22.
And the seat insert of the exhaust port 23.

【0006】また、特開昭62−248555号公報に
は、「比較的多量のSiを含む鋳造用アルミニウム合金
の溶湯を金型を用いて鋳造し、高速冷却を行うことによ
って共晶Siを微細化したアルミニウム合金製シリンダ
ヘッド」を開示している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-248555 discloses that "a eutectic Si is finely divided by casting a molten aluminum alloy for casting containing a relatively large amount of Si using a mold and performing high-speed cooling. Aluminum alloy cylinder head ".

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、再溶
融、異種材の肉盛り、鋳包み技術では、製造コストが高
くなるという課題があり、鋳造時に実施可能な低コスト
のミクロ組織制御法が求められていた。さらに、ナトリ
ウムの添加には集中する引け巣を分散させる効果が認め
られるが、その場合でも微小欠陥が残存するため、脱ガ
ス処理と組み合わせることが多い。しかし、鋳型内では
脱ガス処理を行うことは難く、微小欠陥を完全に阻止で
きない。このため、大きな熱負荷のかかる部位での使用
には耐熱強度が不十分であった。
However, the remelting, overlaying of dissimilar materials, and cast-in techniques have a problem that the production cost is high, and a low-cost microstructure control method that can be performed at the time of casting is required. I was Further, the addition of sodium has the effect of dispersing the shrinkage cavities that are concentrated, but even in such a case, since minute defects remain, the combination is often combined with degassing. However, it is difficult to perform degassing in the mold, and it is impossible to completely prevent minute defects. For this reason, the heat resistance was insufficient for use in a part where a large heat load was applied.

【0008】前記特開平2−121766号公報に開示
のように、硬化部の内ローサイクル熱疲労の生じ易い部
分のみを軟化部に形成した場合、燃焼中にへたりが生じ
る虞れがあり、寸法安定性に欠けるという課題がある。
やはり、硬さ、剛性が必要と考えられる。また、前記特
開昭62−248555号公報に開示のように、共晶S
iの微細化のみでは疲労強度を向上することは難しいと
いう課題がある。疲労強度を向上するためには、共晶S
iの微細化に加えて、共晶Siの形状をできるだけ丸く
するという思想の導入が必要である。
As disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-121766, when only a portion of the hardened portion where low cycle thermal fatigue is likely to occur is formed in the softened portion, there is a possibility that settling may occur during combustion. There is a problem of lack of dimensional stability.
After all, it is considered that hardness and rigidity are necessary. Further, as disclosed in the above-mentioned JP-A-62-248555, eutectic S
There is a problem that it is difficult to improve the fatigue strength only by miniaturization of i. In order to improve the fatigue strength, eutectic S
In addition to miniaturization of i, it is necessary to introduce a concept of making the shape of eutectic Si as round as possible.

【0009】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
熱疲労特性に優れるとともに、鋳造性にも優れるアルミ
ニウム合金により耐熱性が要求されるアルミニウム合金
鋳物並びにシリンダヘッドを提供することを目的とす
る。
[0009] The present invention has been made in view of the above problems,
An object of the present invention is to provide an aluminum alloy casting and a cylinder head which are required to have heat resistance due to an aluminum alloy having excellent heat fatigue properties and excellent castability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】即ち本発明の熱疲労強度
に優れるアルミニウム合金鋳物は、重量比率で、Si:
4〜10%、Cu:0〜5%、Mg:0〜1.0%、残
部Alおよび不可避的不純物の組成からなるアルミニウ
ム合金であって、該アルミニウム合金鋳物のミクロ組織
が、交線法で測定した2次デンドライトアームスペーシ
ング45μm以下、平均円相当径が10μm以下で、か
つ平均円形度70%以上の共晶Siを有することを特徴
とする。
That is, the aluminum alloy casting excellent in thermal fatigue strength according to the present invention has a weight ratio of Si:
4 to 10%, Cu: 0 to 5%, Mg: 0 to 1.0%, the balance of Al and the composition of unavoidable impurities, and the microstructure of the aluminum alloy casting is obtained by a crossing method. It is characterized by having eutectic Si having a measured secondary dendrite arm spacing of 45 μm or less, an average equivalent circle diameter of 10 μm or less, and an average circularity of 70% or more.

【0011】また、アルミニウム合金鋳物のミクロ組織
中の共晶Si以外の晶出物の面積率が3%以下であり、
該晶出物の平均円形度が50%以上であることを特徴と
する。また、アルミニウム合金鋳物の熱負荷を受ける部
位のポロシティ率が0.3%以下であることを特徴とす
る。また、共晶Siの改良剤として、重量比率で、N
a:0.002〜0.030%、Sr:0.002〜
0.030%、Sb:0.02〜0.20%の少なくと
も一つの元素を含むアルミニウム合金からなることを特
徴とする。また、前記アルミニウム合金鋳物がシリンダ
ヘッドであることを特徴とする。
[0011] The area ratio of crystallized substances other than eutectic Si in the microstructure of the aluminum alloy casting is 3% or less;
The crystallized product has an average circularity of 50% or more. Further, the porosity of the portion of the aluminum alloy casting that receives the thermal load is 0.3% or less. Also, as an improver of eutectic Si, N
a: 0.002 to 0.030%, Sr: 0.002 to
It is made of an aluminum alloy containing at least one element of 0.030% and Sb: 0.02 to 0.20%. The aluminum alloy casting is a cylinder head.

【0012】本発明のアルミニウム合金鋳物は、前記ミ
クロ組織特性を有するため、該アルミニウム合金鋳物製
シリンダヘッドは繰返し熱負荷を受ける燃焼室内の部位
で優れた熱疲労特性を有する。以下、本発明について更
に詳細に説明する。該アルミニウム合金鋳物のミクロ組
織が、交線法で測定した2次デンドライトアームスペー
シング(以下、DAS2という。)が小さいほど強度・
靱性が向上することが知られている。
Since the aluminum alloy casting of the present invention has the above-mentioned microstructure characteristics, the aluminum alloy casting cylinder head has excellent thermal fatigue characteristics in a portion in a combustion chamber which is repeatedly subjected to a thermal load. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The smaller the secondary dendrite arm spacing (hereinafter referred to as DAS2) measured by the intersection method in the microstructure of the aluminum alloy casting, the smaller the strength and strength.
It is known that toughness is improved.

【0013】特に熱疲労強度は、DAS2を45μm以
下にすることにより非常に向上する。熱負荷の大きいエ
ンジンに適用する場合には、DAS2は30μm以下が
望ましい。たとえ、ミクロ組織のDAS2が45μm以
下であっても、共晶Siの平均円相当径が10μmより
大きく、平均円形度が70%未満となっている場合に
は、繰返しの熱負荷を受けたときにアルミニウム基地と
共晶Siの界面が亀裂の発生、伝播を助長し、熱疲労特
性を低下させる。DAS2の低減は、鋳造時の金型の局
部冷却による鋳物冷却速度の向上により達成し、共晶S
iの平均円相当径の低減と平均円形度の向上は、Na、
Sr等の共晶Si改良処理元素の添加による共晶Siの
微細化と熱処理のなかの溶体化処理条件の最適化によっ
て行う。従って、本発明のアルミニウム合金鋳物および
該アルミニウム合金鋳物製シリンダヘッドにおいては、
DAS2が45μm以下、平均円相当径が10μm以下
で、かつ平均円形度が70%以上の共晶Siを有すると
いう、これら三つの要素の値を満足することが必要であ
る。
In particular, the thermal fatigue strength is greatly improved by setting DAS2 to 45 μm or less. When applied to an engine having a large heat load, DAS2 is desirably 30 μm or less. Even if DAS2 of the microstructure is 45 μm or less, if the average circle-equivalent diameter of eutectic Si is larger than 10 μm and the average circularity is less than 70%, when a repeated heat load is applied. In addition, the interface between the aluminum matrix and the eutectic Si promotes the generation and propagation of cracks and lowers the thermal fatigue characteristics. Reduction of DAS2 was achieved by improving the cooling rate of the casting by local cooling of the mold during casting.
The reduction of the average equivalent circle diameter of i and the improvement of the average circularity are as follows:
The eutectic Si is refined by adding a eutectic Si improving element such as Sr, and the solution treatment conditions in the heat treatment are optimized. Therefore, in the aluminum alloy casting and the aluminum alloy casting cylinder head of the present invention,
It is necessary to satisfy the values of these three factors that DAS2 has a eutectic Si of 45 μm or less, an average equivalent circle diameter of 10 μm or less, and an average circularity of 70% or more.

【0014】尚、本発明におけるDAS2の値は、軽金
属協会指定の交線法で測定されるものである。軽金属協
会の資料[軽金属(1988)、資料3、ページ54〜
60]によると、交線法により測定されたDAS2の値
は2次枝法の測定値の約1.5倍である。また、DAS
2の値が測定できないセル状組織の場合、デンドライト
セルサイズ(DCS)で置き換えても構わない。
The value of DAS2 in the present invention is measured by the intersection method specified by the Japan Light Metal Institute. Materials of the Japan Light Metal Association [Light Metals (1988), Document 3, page 54-
60], the value of DAS2 measured by the intersection method is about 1.5 times the value measured by the secondary branch method. Also, DAS
In the case of a cellular structure in which the value of 2 cannot be measured, it may be replaced with a dendrite cell size (DCS).

【0015】また、平均円相当径(μm)は、数1で示
される値で、ミクロ組織の微細化の程度を表示する。例
えば、平均円相当径(μm)の値が小さいほどミクロ組
織が微細化されていることになる。また、平均円形度
(%)は、数2で示される値で、真円では100(%)
であり、共晶Siの円形への程度を表示する。従って、
平均円形度(%)の値が大きいほど共晶Siの形状が真
円に近く、丸くなっていることを示す。
The average equivalent circle diameter (μm) is a value expressed by the following equation (1) and indicates the degree of microstructure refinement. For example, the smaller the value of the average equivalent circle diameter (μm), the finer the microstructure. The average circularity (%) is a value represented by Expression 2, and 100 (%) in a perfect circle.
And indicates the degree of the eutectic Si to a circle. Therefore,
The larger the value of the average circularity (%) is, the closer the shape of the eutectic Si is to a perfect circle and rounded.

【0016】[0016]

【数1】 (Equation 1)

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】つぎに、共晶Si以外の晶出物について説
明する。共晶Si以外の晶出物とは、Mg−Si系、A
l−Cu系、Al−Si−Fe系などの化合物で、これ
らの多くは、粗大で針状、塊状、あるいは漢字状といっ
た不定形のものであり、これら晶出物は熱亀裂の進展を
促進する。したがって、晶出物量を少なくする必要があ
る。望ましくは晶出物の面積率が3%以下で、その平均
円形度が50%以上であれば、耐熱亀裂性が著しく向上
する。共晶Si以外の晶出物の面積率の低減と平均円形
度の向上は、Fe等の不純物の低減と熱処理のなかの溶
体化処理条件の最適化によって行う。つぎに、ミクロ組
織中のポロシティについては、ポロシティが存在すると
強度・靱性・熱疲労強度が低下する。ポロシティ率が
0.3%を超えると、その影響が大きいので、0.3%
以下とした。なお、ポロシティ率(%)は、アルキメデ
ス法により測定した見かけ密度と真密度から求めた値で
ある。ポロシティ率の低減は脱ガス処理による溶湯中の
水素ガス低減によって行う。
Next, crystallized substances other than eutectic Si will be described. Crystallized substances other than eutectic Si are Mg-Si based, A
Compounds such as l-Cu, Al-Si-Fe, etc., most of which are coarse and irregular in shape, such as needles, blocks, or kanji, and these crystals promote the growth of thermal cracks. I do. Therefore, it is necessary to reduce the amount of crystallization. Desirably, if the area ratio of the crystallized product is 3% or less and the average circularity is 50% or more, the heat crack resistance is remarkably improved. Reduction of the area ratio of the crystallized substances other than eutectic Si and improvement of the average circularity are performed by reducing impurities such as Fe and optimizing the solution treatment conditions in the heat treatment. Next, regarding the porosity in the microstructure, the strength, toughness, and thermal fatigue strength decrease when the porosity is present. If the porosity rate exceeds 0.3%, the effect is large, so 0.3%
It was as follows. The porosity rate (%) is a value obtained from the apparent density and the true density measured by the Archimedes method. The porosity rate is reduced by reducing hydrogen gas in the molten metal by degassing.

【0019】以下、本発明を構成する合金元素の限定理
由について説明する。 (1) Si:4〜10% Siを4〜10%としたのは、シリンダヘッドの形状が
複雑で、良好な鋳造性を必要とするためである。Si含
有量が4%未満、あるいは10%より多い場合には、外
引けが大きく、重力鋳造、低圧鋳造等の一般の鋳造法で
は健全な鋳物が製造し難い。また、大きな押し湯も必要
となり、注入歩留まりも低下する。このために、Si含
有量の下限を4%、上限を10%とする。
Hereinafter, the reasons for limiting the alloy elements constituting the present invention will be described. (1) Si: 4 to 10% The reason for setting Si to 4 to 10% is that the shape of the cylinder head is complicated and good castability is required. When the Si content is less than 4% or more than 10%, the shrinkage is large, and it is difficult to produce a sound casting by a general casting method such as gravity casting and low pressure casting. In addition, a large hot water is required, and the injection yield decreases. For this reason, the lower limit of the Si content is set to 4% and the upper limit is set to 10%.

【0020】(2) Cu:0〜5% Cuを添加することにより強度が向上するが、Cu含有
量が5%を超えると鋳造性が悪く、靱性が低下するた
め、Cu含有量を5%以下とした。なお本発明において
は、Cuを含有しなくともよい場合も含むので、Cu含
有量の下限を0(ゼロ)と表示した。
(2) Cu: 0 to 5% The strength is improved by adding Cu. However, if the Cu content exceeds 5%, the castability is poor and the toughness is reduced. It was as follows. In the present invention, the lower limit of the Cu content is indicated as 0 (zero) because the case where Cu may not be contained is included.

【0021】(3) Mg:0〜1.0% Mgを添加することにより強度が向上するが、含有量が
1%を超えると靱性が著しく低下するので1%以下が望
ましい。なお本発明においては、Mgを含有しなくとも
よい場合も含むので、Mg含有量の下限を0(ゼロ)と
表示した。
(3) Mg: 0 to 1.0% The strength is improved by adding Mg. However, if the content exceeds 1%, the toughness is remarkably reduced, so 1% or less is desirable. In the present invention, the lower limit of the Mg content is indicated as 0 (zero), because the case where Mg may not be contained is included.

【0022】(4) 残部:Alおよび不可避的不純物 Fe、Zn等の不可避的不純物を含み、アルミニウムを
基地とする。
(4) Rest: Al and inevitable impurities Includes inevitable impurities such as Fe and Zn, and is based on aluminum.

【0023】(5) 共晶Siの改良処理剤:Na、S
rまたはSb 上記(1)〜(4)からなる組成に加えて、共晶Siの
改良処理剤として、重量比率で、Na:0.002〜
0.030%、Sr:0.002〜0.030%、S
b:0.02〜0.20%の少なくとも一つの元素を含
有させることがさらに望ましい。本発明合金は、最適熱
処理を施すことにより、高い強度、靱性を示し、靱性改
良に寄与しているのが共晶Siの改良処理である。S
r、Naの場合、0.002〜0.030%、Sbの場
合は0.02〜0.20%の添加により所望の共晶Si
形状が得られる。
(5) Eutectic Si improving agent: Na, S
r or Sb In addition to the composition comprising the above (1) to (4), as an improving agent for eutectic Si, Na: 0.002 to 0.002
0.030%, Sr: 0.002 to 0.030%, S
b: It is more desirable to contain at least one element of 0.02 to 0.20%. The alloy of the present invention exhibits high strength and toughness by performing the optimal heat treatment, and it is the eutectic Si improvement treatment that contributes to the improvement of toughness. S
The desired eutectic Si is obtained by adding 0.002 to 0.030% for r and Na and 0.02 to 0.20% for Sb.
The shape is obtained.

【0024】なお、熱処理は、Cuを含有している場合
(実施の形態で後述する表1に示す本発明合金のNo.
1〜No.4、No.10および比較合金のNo.11
〜No.13)には、伸びは減少するが、強度と耐力を
付与するためにT7熱処理(例えば、溶体化処理:50
0°C×6時間、人工時効処理:220〜250°C×
2〜4時間)を施すのが好ましい。Cuを含有していな
い場合(実施の形態で後述する表1に示す本発明合金の
No.5〜No.9および比較合金のNo.14〜N
o.16)には、強度とともに伸びも付与するためにT
6熱処理(例えば、溶体化処理:530°C×6時間、
人工時効処理:180°C×4時間)を施すのが好まし
い。
The heat treatment is performed when Cu is contained (No. 1 of the alloy of the present invention shown in Table 1 described later in the embodiment).
1 to No. 4, no. No. 10 and No. 10 of the comparative alloy. 11
-No. 13) Although elongation is reduced, T7 heat treatment (for example, solution treatment: 50) is performed to impart strength and proof stress.
0 ° C × 6 hours, artificial aging treatment: 220-250 ° C ×
(2-4 hours). When Cu is not contained (Nos. 5 to 9 of the alloys of the present invention and Nos. 14 to N of the comparative alloys shown in Table 1 described later in the embodiment).
o. 16) In order to impart not only strength but also elongation, T
6 heat treatment (for example, solution treatment: 530 ° C. × 6 hours,
(Artificial aging treatment: 180 ° C. × 4 hours).

【0025】本発明により、鋳造用アルミニウム合金の
組織(例えば、DAS2、共晶Si、ポロシティ量、晶
出物)を制御できる。したがって、繰返しの熱負荷に伴
う変形に耐えうるアルミニウム合金鋳物が製造でき、熱
疲労特性が従来合金より著しく向上する。
According to the present invention, the structure of the aluminum alloy for casting (for example, DAS2, eutectic Si, porosity, crystallization) can be controlled. Therefore, it is possible to manufacture an aluminum alloy casting that can withstand deformation due to repeated thermal loads, and the thermal fatigue characteristics are significantly improved as compared with conventional alloys.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
表および顕微鏡写真を用いて説明する。 (実施の形態)本発明に係わる図1は4気筒シリンダヘ
ッドのひとつの燃焼室の構造を示す図である。吸気ポー
ト15(図2参照)、排気ポート4をそれぞれ1つ、お
よび燃料噴射ノズル8を持つ構造である。このアルミニ
ウム合金製シリンダヘッド1を表1に示す化学成分を有
するアルミニウム溶湯を用いて、低圧鋳造法で鋳造(注
入温度:700°C)した。その際、吸・排気ポートお
よび燃料噴射ノズル8に囲まれる部位は、金型のスポッ
ト水冷を用いて、組織の微細化を図った。なお、表1に
示す比較例のNo.11〜No.16は水冷を実施しな
かった。結果を表2に示す。なお、図1および図2にお
いて、2はシリンダヘッド本体、3は触火面、5は排気
バルブ、6は排気バルブシート、7は燃焼室、8aは燃
料噴射ノズル取付孔,9はピストン、10はシリンダブ
ロック、11,12は水冷ジャケット、13はガスケッ
トおよび14は吸気バルブシートを示す。また、本発明
合金の実施例に供した試験片は、触火面3を含む部位か
ら採取した。熱処理・加工した試験片は、熱疲労試験に
て、熱疲労寿命を亀裂の発生までのサイクルで評価し
た。熱疲労試験の試験条件は、50°Cから250°C
まで加熱:5分、250°Cで保持:10秒、250°
Cから50°Cまで冷却:5分、拘束率を1.0とし
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to tables and photomicrographs. (Embodiment) FIG. 1 according to the present invention is a view showing the structure of one combustion chamber of a four-cylinder cylinder head. It has a structure having an intake port 15 (see FIG. 2), one exhaust port 4, and a fuel injection nozzle 8. This aluminum alloy cylinder head 1 was cast by a low-pressure casting method (injection temperature: 700 ° C.) using molten aluminum having the chemical components shown in Table 1. At this time, the structure surrounded by the intake / exhaust port and the fuel injection nozzle 8 was miniaturized using spot water cooling of a mold. In addition, No. of the comparative example shown in Table 1. 11-No. No. 16 did not perform water cooling. Table 2 shows the results. 1 and 2, reference numeral 2 denotes a cylinder head body, 3 denotes an ignition surface, 5 denotes an exhaust valve, 6 denotes an exhaust valve seat, 7 denotes a combustion chamber, 8a denotes a fuel injection nozzle mounting hole, 9 denotes a piston, Indicates a cylinder block, 11 and 12 indicate water cooling jackets, 13 indicates a gasket, and 14 indicates an intake valve seat. In addition, the test piece used for the example of the alloy of the present invention was collected from a portion including the igniting surface 3. The heat-treated and processed test pieces were subjected to a thermal fatigue test to evaluate the thermal fatigue life in cycles up to the occurrence of cracks. The test conditions for the thermal fatigue test are from 50 ° C to 250 ° C
Heat until: 5 minutes, hold at 250 ° C: 10 seconds, 250 °
Cooling from C to 50 ° C .: 5 minutes, restraint rate was 1.0.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】表1には、本発明合金の実施例No.1〜
No.10と比較合金の比較例No.11〜No.16
の化学成分と熱処理方法を示し、表2には、それらの結
果である熱疲労寿命、DAS、共晶Siの平均円相当径
と平均円形度、Si以外の晶出物(以下、単に晶出物と
呼ぶ。)の面積率と平均円形度およびポロシティ率を示
す。
Table 1 shows Example No. of the alloy of the present invention. 1 to
No. 10 and Comparative Example No. of the comparative alloy. 11-No. 16
Table 2 shows the thermal fatigue life, DAS, average equivalent circle diameter and average circularity of eutectic Si, and crystallized substances other than Si (hereinafter simply referred to as crystallization). The area ratio, the average circularity, and the porosity ratio are shown.

【0030】比較例No.11〜No.16において
は、熱疲労寿命が412〜528サイクルであるのに対
し、本発明合金の実施例No.1〜No.10では、7
32〜1122サイクルと長い熱疲労寿命を得ることが
できた。
Comparative Example No. 11-No. In the case of Example No. 16 of the alloy of the present invention, the thermal fatigue life was 412 to 528 cycles. 1 to No. For 10, 7
A long thermal fatigue life of 32 to 1122 cycles was obtained.

【0031】以下、本発明合金の実施例と比較合金の比
較例とを比較して詳述する。 1)本発明合金の実施例No.1は、Al−7.8%S
i−3.2%Cu合金にNaを0.025%添加して改
良処理を行い、鋳造時には金型にスポット水冷を行っ
て、T7熱処理を行った。Fe含有量は通常と同程度の
0.36%、熱処理の溶体化処理は通常の500°Cで
行い、脱ガス処理は行わなかった。その結果、DAS3
9μm、共晶Si平均円相当径5.2μm、共晶Si平
均円形度79%、晶出物面積率3.5%、晶出物平均円
形度44%、ポロシティ率0.35%となり(図4およ
び図5参照)、同じ合金系の比較合金の比較例No.1
1と比べて、DASと共晶Si平均円相当径は小さく、
共晶Si平均円形度は大きくなっている。このため、熱
疲労寿命は比較例のNo.11〜No.13の412〜
454サイクルよりも優れた732サイクルを示した。
Hereinafter, examples of the alloy of the present invention and comparative examples of comparative alloys will be compared and described in detail. 1) Example No. of the alloy of the present invention. 1 is Al-7.8% S
An improvement treatment was performed by adding 0.025% of Na to an i-3.2% Cu alloy, and a die was subjected to spot water cooling and T7 heat treatment was performed during casting. The Fe content was 0.36%, which is almost the same as usual, the solution treatment of the heat treatment was performed at the usual 500 ° C., and the degassing treatment was not performed. As a result, DAS3
9 μm, eutectic Si average circle equivalent diameter 5.2 μm, eutectic Si average circularity 79%, crystallized matter area ratio 3.5%, crystallized material average circularity 44%, porosity rate 0.35% (FIG. 4 and FIG. 5), Comparative Example No. of the same alloy-based comparative alloy. 1
DAS and eutectic Si mean circle equivalent diameter are smaller than
The eutectic Si average circularity is large. For this reason, the thermal fatigue life was no. 11-No. 13 412-
It showed 732 cycles better than 454 cycles.

【0032】2)本発明合金の実施例No.2は、実施
例No.1と同じ合金系で、Srで改良処理を行い、F
e含有量を0.12%に低減し、溶体化処理を510°
Cと高温で行ったものである。その結果、実施例No.
1に比べ、Al−Si−Fe系化合物が減少して、Al
−Cu系化合物の固溶が進んだため、実施例No.1に
比べ、共晶Si平均円形度は81%に増加し、晶出物面
積率は2.7%に減少し、晶出物平均円形度も53%に
増加した。そのため、熱疲労寿命は782サイクルまで
増加した。
2) Example No. of the alloy of the present invention 2 corresponds to Example No. 2. The same alloy system as in No. 1 was modified with Sr,
e content reduced to 0.12%, solution treatment 510 °
C and high temperature. As a result, Example No.
1, the Al-Si-Fe-based compound decreases,
Since the solid solution of the Cu-based compound advanced, Compared to No. 1, the eutectic Si average circularity increased to 81%, the crystallization area ratio decreased to 2.7%, and the crystallization average circularity also increased to 53%. Therefore, the thermal fatigue life increased up to 782 cycles.

【0033】3)本発明合金の実施例No.3も、実施
例No.1と同じ合金系で、Sbで改良処理を行い、脱
ガス処理を行って、水素ガス量を低減させたものであ
る。その結果、実施例No.1に比べ、ポロシティ率が
0.24%に減少し、そのため、熱疲労寿命は786サ
イクルまで増加した。
3) Example No. of the alloy of the present invention. No. 3 is the same as that of Example No. 3. In the same alloy system as in No. 1, an improvement process was performed with Sb, and a degassing process was performed to reduce the amount of hydrogen gas. As a result, Example No. Compared to 1, the porosity rate was reduced to 0.24%, so the thermal fatigue life increased to 786 cycles.

【0034】4)本発明合金の実施例No.4は、実施
例No.1と同じ合金系で、Fe含有量を0.12%に
低減し、溶体化処理を510°Cと高温で行い、脱ガス
処理を行ったものである。その結果、実施例No.1に
比べ、晶出物面積率は2.7%に減少し、晶出物平均円
形度は53%に増加し、ポロシティ率は0.24%に減
少した。そのため、熱疲労寿命は832サイクルまで増
加した。
4) Example No. of the alloy of the present invention No. 4 is Example No. 4. In the same alloy system as in Example 1, the Fe content was reduced to 0.12%, solution treatment was performed at a high temperature of 510 ° C., and degassing was performed. As a result, Example No. Compared to 1, the area ratio of the crystallized product was reduced to 2.7%, the average circularity of the crystallized product was increased to 53%, and the porosity was reduced to 0.24%. Therefore, the thermal fatigue life increased to 832 cycles.

【0035】5)本発明合金の実施例No.5は、Al
−6.9%Si−0.32%Mg合金にSbを0.03
%添加して改良処理を行い、鋳造時には金型のスポット
水冷を行って、T6熱処理を行った。Fe含有量は通常
と同程度の0.34%、熱処理の溶体化は通常の530
°Cで行い、脱ガス処理は行わなかった。その結果、D
AS41μm、共晶Si平均円相当径5.3μm、共晶
Si平均円形度73%、晶出物面積率0.4%、晶出物
平均円形度47%、ポロシティ率0.37%となり、同
じ合金系の比較合金の比較例No.14と比べて、DA
Sと共晶Siの平均円相当径は小さく、共晶Siの平均
円形度は大きくなっている。このため、熱疲労寿命は比
較例のNo.14〜No.16の475〜528サイク
ルよりも優れた806サイクルを示した。
5) Example No. of the alloy of the present invention. 5 is Al
0.03% Sb in -6.9% Si-0.32% Mg alloy
%, The mold was subjected to spot water cooling, and a T6 heat treatment was performed during casting. The Fe content is 0.34%, which is about the same as usual, and the solution heat treatment is usually 530%.
° C, and no degassing was performed. As a result, D
AS 41 μm, eutectic Si average circle equivalent diameter 5.3 μm, eutectic Si average circularity 73%, crystallization area ratio 0.4%, crystallization average circularity 47%, porosity rate 0.37%, same Comparative Example No. 14 compared to DA
The average circle equivalent diameter of S and eutectic Si is small, and the average circularity of eutectic Si is large. For this reason, the thermal fatigue life was no. 14-No. It showed 806 cycles better than 16 475-528 cycles.

【0036】6)本発明合金の実施例No.6は、実施
例No.5と同じ合金系で、Naで改良処理を行い、F
e含有量を0.12%に低減し、溶体化処理を540°
Cと高温で行ったものである。その結果、Al−Si−
Fe系化合物が減少して、共晶Siの球状化とMg−S
i系化合物の固溶が進んだため、実施例No.5に比
べ、DAS41μmと共晶Si平均円相当径4.9μm
は変わらないが、共晶Si平均円形度は78%にやや増
加し、晶出物面積率は0.2%に減少し、晶出物平均円
形度は55%に増加した(図6および図7参照)。その
ため、熱疲労寿命は853サイクルまで増加した。
6) Example No. of the alloy of the present invention. No. 6 is Example No. 6. The same alloy system as in No. 5 was modified with Na,
e content reduced to 0.12%, solution treatment 540 °
C and high temperature. As a result, Al-Si-
Fe-based compounds decrease, eutectic Si becomes spherical and Mg-S
Since the solid solution of the i-type compound advanced, 5 compared to DAS 41 μm and eutectic Si average circle equivalent diameter 4.9 μm
, The mean circularity of eutectic Si slightly increased to 78%, the area ratio of crystallized matter decreased to 0.2%, and the average circularity of crystallized matter increased to 55% (FIG. 6 and FIG. 7). Therefore, the thermal fatigue life increased to 853 cycles.

【0037】7)本発明合金の実施例No.7は、実施
例No.5と同じ合金系で、Fe含有量を0.12%に
低減し、溶体化処理を540°Cと高温で行い、脱ガス
処理を行ったものである。その結果、実施例No.5に
比べ、共晶Si平均円形度は78%に増加し、晶出物面
積率は0.2%に減少し、晶出物平均円形度は55%に
増加し、ポロシティ率は0.22%に減少した。そのた
め、熱疲労寿命は907サイクルまで増加した。
7) Example No. of the alloy of the present invention 7 is Example No. 7. In the same alloy system as in Example 5, the Fe content was reduced to 0.12%, solution treatment was performed at a high temperature of 540 ° C., and degassing was performed. As a result, Example No. Compared to No. 5, the average circularity of eutectic Si increased to 78%, the area ratio of crystallized matter decreased to 0.2%, the average circularity of crystallized matter increased to 55%, and the porosity was 0.22%. %. Therefore, the thermal fatigue life increased to 907 cycles.

【0038】8)本発明合金の実施例No.8は、実施
例No.7と同じ溶湯を用いて、鋳造時の金型のスポッ
ト水冷をさらに強化し、540°Cで溶体化処理を行っ
たものである。その結果、DASが30μmまで低減で
き(図8および図9参照)、そのため、熱疲労寿命は1
122サイクルまで増加した。
8) Example No. of the alloy of the present invention No. 8 is Example No. 8. The same molten metal as in No. 7 was used, and the spot water cooling of the mold at the time of casting was further enhanced, and solution treatment was performed at 540 ° C. As a result, the DAS can be reduced to 30 μm (see FIGS. 8 and 9), so that the thermal fatigue life is 1
Increased to 122 cycles.

【0039】9)本発明合金の実施例No.9は、Al
−9.5%Si−0.75%Mg合金にSbを0.08
%添加して改良処理を行い、鋳造時には金型のスポット
水冷を行って、T6熱処理を行った。Fe含有量は通常
と同程度の0.34%、熱処理の溶体化は通常の530
°Cで行い、脱ガス処理は行わなかった。その結果、D
AS43μm、共晶Si平均円相当径7.2μm、共晶
Si平均円形度72%、晶出物面積率0.4%、晶出物
平均円形度45%、ポロシティ率0.35%となり、熱
疲労寿命は比較合金の比較例No.11〜No.16の
412〜528サイクルよりも優れた806サイクルを
示した。
9) Example No. of the alloy of the present invention 9 is Al
0.08% Sb in -9.5% Si-0.75% Mg alloy
%, The mold was subjected to spot water cooling, and a T6 heat treatment was performed during casting. The Fe content is 0.34%, which is about the same as usual, and the solution heat treatment is usually 530%.
° C, and no degassing was performed. As a result, D
AS 43 μm, eutectic Si average circle equivalent diameter 7.2 μm, eutectic Si average circularity 72%, crystallization area ratio 0.4%, crystallization average circularity 45%, porosity rate 0.35% The fatigue life was determined by the comparative example No. of the comparative alloy. 11-No. It showed 806 cycles better than 16 412-528 cycles.

【0040】10)本発明合金の実施例No.10は、
Al−4.4%Si−4.3%Cu合金をNaで改良処
理を行い、鋳造時には金型のスポット水冷を行って、T
7熱処理を行った。Fe含有量は通常と同程度の0.3
5%、熱処理の溶体化は通常の500°Cで行い、脱ガ
ス処理は行わなかった。その結果、DAS42μm、共
晶Si平均円相当径5.4μm、共晶Si平均円形度7
3%、晶出物面積率3.5%、晶出物平均円形度46
%、ポロシティ率0.34%となり、熱疲労寿命は比較
合金の比較例No.11〜No.16の412〜528
サイクルよりも優れた754サイクルを示した。
10) Example No. of the alloy of the present invention 10 is
Al-4.4% Si-4.3% Cu alloy is improved with Na, and during casting, the mold is spot-water-cooled.
7 heat treatments were performed. Fe content is 0.3
5%, solution treatment by heat treatment was performed at ordinary 500 ° C., and degassing treatment was not performed. As a result, DAS 42 μm, eutectic Si average circle equivalent diameter 5.4 μm, eutectic Si average circularity 7
3%, crystallized matter area ratio 3.5%, crystallized matter average circularity 46
% And a porosity ratio of 0.34%. 11-No. 16 of 412-528
It showed 754 cycles better than the cycle.

【0041】11)比較合金の比較例No.11は、A
l−7.8%Si−3.2%Cu合金で改良処理を行わ
ず、鋳造時には金型のスポット水冷を行わず、T7熱処
理を行った。Fe含有量は通常と同程度の0.36%、
熱処理の溶体化は通常の500°Cで行い、脱ガス処理
は行わなかった。その結果、DASが54μmと大きい
こと、共晶Si平均円相当径が12.3μmと大きいこ
と、共晶Si平均円形度が61%と小さいことにより
(図10参照)、熱疲労寿命は412サイクルと短い。
11) Comparative Example No. of Comparative Alloy 11 is A
The T7 heat treatment was performed without performing the improvement treatment with the 1-7.8% Si-3.2% Cu alloy, and without performing spot water cooling of the mold during casting. Fe content is 0.36%, which is about the same as usual,
Solution treatment in heat treatment was performed at a normal temperature of 500 ° C., and degassing was not performed. As a result, the DAS was as large as 54 μm, the eutectic Si average circle equivalent diameter was as large as 12.3 μm, and the eutectic Si average circularity was as small as 61% (see FIG. 10). And short.

【0042】12)比較合金の比較例No.12は、比
較例No.11のFe含有量を0.12%に低減して、
溶体化温度を510°Cに上げたもので、晶出物面積率
は2.7%に減少し、晶出物平均円形度は53%に増加
した。しかし、DASが54μmと大きいこと、共晶S
i平均円相当径が12.3μmと大きいことかつ共晶S
i平均円形度が61%と小さいことにより、熱疲労寿命
は454サイクルと短い。
12) Comparative Example No. of Comparative Alloy 12 is Comparative Example No. 12. 11 by reducing the Fe content to 0.12%,
When the solution temperature was increased to 510 ° C., the area ratio of the crystallized product was reduced to 2.7%, and the average circularity of the crystallized product was increased to 53%. However, DAS is as large as 54 μm and eutectic S
i The average circle equivalent diameter is as large as 12.3 μm and the eutectic S
Since the i-average circularity is as small as 61%, the thermal fatigue life is as short as 454 cycles.

【0043】13)比較合金の比較例No.13は、比
較例No.11に脱ガス処理を付加し、ポロシティ率を
0.24%に低減したものであるが、比較例No.12
と同様に、DASが54μmと大きいこと、共晶Si平
均円相当径が12.3μmと大きいことかつ共晶Si平
均円形度が61%と小さいことにより、熱疲労寿命は4
51サイクルと短い。
13) Comparative Example No. of Comparative Alloy No. 13 is Comparative Example No. 13. The porosity rate was reduced to 0.24% by adding degassing treatment to Comparative Example No. 11. 12
In the same manner as described above, the DAS is as large as 54 μm, the eutectic Si average circle equivalent diameter is as large as 12.3 μm, and the eutectic Si average circularity is as small as 61%.
It is as short as 51 cycles.

【0044】14)比較合金の比較例No.14は、A
l−6.9%Si−0.32%Mg合金で改良処理およ
び鋳造時の金型のスポット水冷を行わず、T6熱処理を
行った。Fe含有量は通常と同程度の0.34%、熱処
理の溶体化は通常の530°Cで行い、脱ガス処理は行
わなかった。その結果、DASが50μmと大きいこ
と、共晶Si平均円相当径が10.9μmと大きいこ
と、共晶Si平均円形度が57%と小さいことにより、
熱疲労寿命は475サイクルと短い。
14) Comparative Example No. of Comparative Alloy 14 is A
The T6 heat treatment was performed without performing the improvement treatment and the spot water cooling of the mold at the time of casting with a 1-6.9% Si-0.32% Mg alloy. The Fe content was 0.34%, which is almost the same as usual, the solution treatment by heat treatment was performed at usual 530 ° C, and the degassing treatment was not performed. As a result, the DAS is as large as 50 μm, the eutectic Si average circle equivalent diameter is as large as 10.9 μm, and the eutectic Si average circularity is as small as 57%.
The thermal fatigue life is as short as 475 cycles.

【0045】15)比較合金の比較例No.15は、比
較例No.14にNa添加による改良処理を付加したも
ので、共晶Si平均円相当径が5.0μmに減少し、共
晶Si平均円形度は73%に増加した(図11および図
12参照)。しかし、DASが50μmと大きいことに
より、熱疲労寿命は528サイクルと短い。
15) Comparative Example No. of Comparative Alloy 15 is Comparative Example No. 15. 14, the improved treatment by the addition of Na was added, the eutectic Si average circle equivalent diameter was reduced to 5.0 μm, and the eutectic Si average circularity was increased to 73% (see FIGS. 11 and 12). However, due to the large DAS of 50 μm, the thermal fatigue life is as short as 528 cycles.

【0046】16)比較合金の比較例No.16は、比
較例No.14に鋳造時の金型のスポット水冷を付加し
たもので、DASは42μmに減少した(図13および
図14)が、共晶Si平均円相当径が10.5μmと大
きいことかつ共晶Si平均円形度が58%と小さいこと
により、熱疲労寿命は524サイクルと短い。
16) Comparative Example No. of Comparative Alloy No. 16 is Comparative Example No. 14 was obtained by adding spot water cooling of the mold at the time of casting, and DAS was reduced to 42 μm (FIGS. 13 and 14), but the eutectic Si average circle equivalent diameter was as large as 10.5 μm and the eutectic Si average Due to the small circularity of 58%, the thermal fatigue life is as short as 524 cycles.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように、本発明により、従来の再
溶融、肉盛り等の工程を行わずに、従来合金より熱疲労
特性に優れるアルミニウム合金鋳物およびアルミニウム
合金製シリンダヘッドが製造できる。その結果、アルミ
ニウム合金製シリンダヘッドの製造工数の短縮、製造コ
ストの低減が容易になる。したがって、トラック等に多
く搭載されているディーゼルエンジンの軽量化も可能に
なる。またシリンダヘッドの他にも、過酷な熱負荷を受
ける部品へのアルミ鋳物部品の適用をも可能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture an aluminum alloy casting and a cylinder head made of an aluminum alloy having better thermal fatigue characteristics than conventional alloys without performing the conventional steps such as remelting and overlaying. As a result, it is easy to reduce the number of manufacturing steps and the manufacturing cost of the aluminum alloy cylinder head. Therefore, it is possible to reduce the weight of diesel engines that are often mounted on trucks and the like. In addition to the cylinder head, it is also possible to apply an aluminum cast part to a part that receives a severe heat load.

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

【図1】本発明に係るアルミシリンダヘッドの縦断面図
である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an aluminum cylinder head according to the present invention.

【図2】図1のA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】従来のアルミ・シリンダヘッドの要部平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view of a main part of a conventional aluminum cylinder head.

【図4】本発明合金の実施例No.1のミクロ組織写真
(倍率:100倍)である。
FIG. 4 shows an example of the alloy of the present invention. 1 is a microstructure photograph (magnification: 100 times).

【図5】本発明合金の実施例No.1のミクロ組織写真
(倍率:400倍)である。
FIG. 5 is an example of the alloy of the present invention. 1 is a microstructure photograph (magnification: 400 times).

【図6】本発明合金の実施例No.6のミクロ組織写真
(倍率:100倍)である。
FIG. 6 is an example of the alloy of the present invention. 6 is a microstructure photograph (magnification: 100 times).

【図7】本発明合金の実施例No.6のミクロ組織写真
(倍率:400倍)である。
FIG. 7 shows an example of the alloy of the present invention. 6 is a microstructure photograph (magnification: 400 times).

【図8】本発明合金の実施例No.8のミクロ組織写真
(倍率:100倍)である。
FIG. 8 shows an example of the alloy of the present invention. 8 is a microstructure photograph (magnification: 100 times).

【図9】本発明合金の実施例No.8のミクロ組織写真
(倍率:400倍)である。
FIG. 9 shows an example of the alloy of the present invention. 8 is a microstructure photograph (magnification: 400 times).

【図10】比較例合金の比較例No.11のミクロ組織
写真(倍率:100倍)である。
FIG. 10 shows a comparative example of a comparative example alloy. 11 is a microstructure photograph (magnification: 100 times).

【図11】比較例合金の比較例No.15のミクロ組織
写真(倍率:100倍)である。
FIG. 11 shows Comparative Example No. of the comparative example alloy. 15 is a microstructure photograph (magnification: 100 times).

【図12】比較例合金の比較例No.15のミクロ組織
写真(倍率:400倍)である。
FIG. 12 shows Comparative Example No. of Comparative Example Alloy. 15 is a microstructure photograph (magnification: 400 times).

【図13】比較例合金の比較例No.16のミクロ組織
写真(倍率:100倍)である。
FIG. 13 shows Comparative Example No. of the comparative example alloy. It is a microstructure photograph of 16 (magnification: 100 times).

【図14】比較例合金の比較例No.16のミクロ組織
写真(倍率:400倍)である。
FIG. 14 shows a comparative example of a comparative example alloy. It is a microstructure photograph of 16 (magnification: 400 times).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アルミニウム合金製シリンダヘッド 2 シリンダヘッド本体 3 触火面 4 排気ポート 5 排気バルブ 6 排気バルブシート 7 燃焼室 8 燃焼噴射ノズル 8a 燃焼噴射ノズル取付孔 9 ピストン 10 シリンダブロック 11、12 水冷ジャケット 13 ガスケット 14 吸気バルブシート 15 吸気ポート 20 触火面 21 ホットプラグ 22 吸気ポート 23 排気ポート 24 シートインサート間 25 硬化部 26 アルミシリンダヘッド 27 軟化部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum alloy cylinder head 2 Cylinder head main body 3 Fire surface 4 Exhaust port 5 Exhaust valve 6 Exhaust valve seat 7 Combustion chamber 8 Combustion injection nozzle 8a Combustion injection nozzle mounting hole 9 Piston 10 Cylinder block 11, 12 Water cooling jacket 13 Gasket 14 Intake valve seat 15 Intake port 20 Tactile surface 21 Hot plug 22 Intake port 23 Exhaust port 24 Between seat inserts 25 Hardened part 26 Aluminum cylinder head 27 Softened part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量比率で、Si:4〜10%、Cu:
0〜5%、Mg:0〜1.0%、残部Alおよび不可避
的不純物の組成からなるアルミニウム合金であって、該
アルミニウム合金鋳物のミクロ組織が、交線法で測定し
た2次デンドライトアームスペーシング45μm以下、
平均円相当径が10μm以下で、かつ平均円形度70%
以上の共晶Siを有することを特徴とする熱疲労強度に
優れるアルミニウム合金鋳物。
1. A weight ratio of Si: 4 to 10%, Cu:
An aluminum alloy having a composition of 0 to 5%, Mg: 0 to 1.0%, the balance of Al and unavoidable impurities, wherein the microstructure of the aluminum alloy casting has a secondary dendrite arm spacing measured by a crossing method. 45 μm or less,
Average circular equivalent diameter is 10 μm or less and average circularity is 70%
An aluminum alloy casting having excellent thermal fatigue strength, comprising the above eutectic Si.
【請求項2】 アルミニウム合金鋳物のミクロ組織中の
共晶Si以外の晶出物の面積率が3%以下であり、該晶
出物の平均円形度が50%以上であることを特徴とする
請求項1記載の熱疲労強度に優れるアルミニウム合金鋳
物。
2. The microstructure of an aluminum alloy casting, wherein the area ratio of a crystallized substance other than eutectic Si is 3% or less, and the average circularity of the crystallized substance is 50% or more. An aluminum alloy casting having excellent thermal fatigue strength according to claim 1.
【請求項3】 アルミニウム合金鋳物の熱負荷を受ける
部位のポロシティ率が0.3%以下であることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の熱疲労強度に優れ
るアルミニウム合金鋳物。
3. The aluminum alloy casting having excellent thermal fatigue strength according to claim 1, wherein the porosity of the portion of the aluminum alloy casting that receives the thermal load is 0.3% or less.
【請求項4】 共晶Siの改良剤として、重量比率で、
Na:0.002〜0.030%、Sr:0.002〜
0.030%、Sb:0.02〜0.20%の少なくと
も一つの元素を含むアルミニウム合金からなることを特
徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の
熱疲労強度に優れるアルミニウム合金鋳物。
4. As a modifier for eutectic Si, a weight ratio of:
Na: 0.002 to 0.030%, Sr: 0.002 to
The thermal fatigue strength according to any one of claims 1 to 3, comprising an aluminum alloy containing at least one element of 0.030% and Sb: 0.02 to 0.20%. Excellent aluminum alloy casting.
【請求項5】 前記アルミニウム合金鋳物がシリンダヘ
ッドであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のい
ずれか1項に記載の熱疲労強度に優れるアルミニウム合
金鋳物。
5. The aluminum alloy casting having excellent thermal fatigue strength according to claim 1, wherein the aluminum alloy casting is a cylinder head.
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