JPH11335766A - 鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法 - Google Patents
鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法Info
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- JPH11335766A JPH11335766A JP10143832A JP14383298A JPH11335766A JP H11335766 A JPH11335766 A JP H11335766A JP 10143832 A JP10143832 A JP 10143832A JP 14383298 A JP14383298 A JP 14383298A JP H11335766 A JPH11335766 A JP H11335766A
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- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 初晶シリコンの粒子サイズを充分に小さくし
たＡｌ−Ｓｉ合金について、その有用性を発揮できる用
途を開発する。 【解決手段】 アルミニウムを基本成分とし、少なくと
も、１２％以上の重量割合のＳｉ成分を含有し、初晶Ｓ
ｉの粒子の平均サイズが３０μｍ以下である鍛造用アル
ミニウム合金。初晶Ｓｉ粒子の平均サイズを３０μｍ以
下とすることにより、鍛造時の延性が高められ割れが抑
制されて鍛造性が高められる点に着目して、鍛造製品と
して用いることを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。
たＡｌ−Ｓｉ合金について、その有用性を発揮できる用
途を開発する。 【解決手段】 アルミニウムを基本成分とし、少なくと
も、１２％以上の重量割合のＳｉ成分を含有し、初晶Ｓ
ｉの粒子の平均サイズが３０μｍ以下である鍛造用アル
ミニウム合金。初晶Ｓｉ粒子の平均サイズを３０μｍ以
下とすることにより、鍛造時の延性が高められ割れが抑
制されて鍛造性が高められる点に着目して、鍛造製品と
して用いることを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鍛造用アルミニウム
合金及びその製造方法に関する。
合金及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鍛造により成型される内燃機関のピスト
ンやシリンダライナー、コンロッド等の高温高負荷にさ
らされる材料として、高温における疲労強度および耐摩
耗性が優れるとともに薄肉形状が成型可能な鍛造性に優
れた材料が要求される。
ンやシリンダライナー、コンロッド等の高温高負荷にさ
らされる材料として、高温における疲労強度および耐摩
耗性が優れるとともに薄肉形状が成型可能な鍛造性に優
れた材料が要求される。
【０００３】従来内燃機関のピストン材料としてはアル
ミニウム（Ａｌ）合金が用いられていた。このアルミニ
ウム合金にはシリコン（Ｓｉ）が添加され、金属組織中
に硬質の初晶または共晶シリコン粒子を晶出させてピス
トンの摺動面に要求される耐摩耗性および耐焼付け性を
高めることを図っている。
ミニウム（Ａｌ）合金が用いられていた。このアルミニ
ウム合金にはシリコン（Ｓｉ）が添加され、金属組織中
に硬質の初晶または共晶シリコン粒子を晶出させてピス
トンの摺動面に要求される耐摩耗性および耐焼付け性を
高めることを図っている。
【０００４】このようなアルミニウム合金は、合金のイ
ンゴットの状態でまたは各成分ごとのインゴットまたは
粉末の状態で溶解炉中で溶融され、これを冷却凝固させ
て丸棒状の連続鋳造体として引き出し、これを切断して
ビレットを形成し、このビレットを型内に投入してピス
トンを鍛造成型している。
ンゴットの状態でまたは各成分ごとのインゴットまたは
粉末の状態で溶解炉中で溶融され、これを冷却凝固させ
て丸棒状の連続鋳造体として引き出し、これを切断して
ビレットを形成し、このビレットを型内に投入してピス
トンを鍛造成型している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンの含有量が重量割合で約１２％以上となった場合にお
いては、図９のＡｌ−Ｓｉ状態図に示すように、高融点
の初晶シリコンが析出し、この初晶シリコンの粒子が冷
却過程で成長して８０〜１００μｍあるいはそれ以上の
大きさになって共晶組織中に散在する。このように初晶
シリコン粒子のサイズが大きいと、組織の延びが小さく
結晶が割れやすくなって鍛造性が低下し、また結晶粒子
サイズが不均一となって耐摩耗性が低下する。
ンの含有量が重量割合で約１２％以上となった場合にお
いては、図９のＡｌ−Ｓｉ状態図に示すように、高融点
の初晶シリコンが析出し、この初晶シリコンの粒子が冷
却過程で成長して８０〜１００μｍあるいはそれ以上の
大きさになって共晶組織中に散在する。このように初晶
シリコン粒子のサイズが大きいと、組織の延びが小さく
結晶が割れやすくなって鍛造性が低下し、また結晶粒子
サイズが不均一となって耐摩耗性が低下する。
【０００６】さらに溶解炉から連続鋳造体として引き出
す際、丸棒の周囲と中心部とで温度分布が生じ、周囲が
速く冷却されて先に凝固し中心部が遅く凝固するため、
中心部の粒子がさらに成長して大きくなり粒子サイズが
さらに不均一になる。
す際、丸棒の周囲と中心部とで温度分布が生じ、周囲が
速く冷却されて先に凝固し中心部が遅く凝固するため、
中心部の粒子がさらに成長して大きくなり粒子サイズが
さらに不均一になる。
【０００７】一方、溶融合金の冷却過程で攪拌作用を施
すことにより、結晶の核が攪拌分散されて冷却作用が高
められ、結晶粒子の成長が抑制されることが知られてい
る。したがって、Ａｌ−Ｓｉ合金において、溶融合金の
冷却過程で攪拌作用を施すことにより、初晶シリコンの
粒子サイズを例えば３０μｍ程度以下に充分小さくでき
ることが考えられる。
すことにより、結晶の核が攪拌分散されて冷却作用が高
められ、結晶粒子の成長が抑制されることが知られてい
る。したがって、Ａｌ−Ｓｉ合金において、溶融合金の
冷却過程で攪拌作用を施すことにより、初晶シリコンの
粒子サイズを例えば３０μｍ程度以下に充分小さくでき
ることが考えられる。
【０００８】しかしながら、このような初晶シリコンの
粒子サイズを充分に小さくしたＡｌ−Ｓｉ合金につい
て、その有用性を発揮できる用途は知られていない。
粒子サイズを充分に小さくしたＡｌ−Ｓｉ合金につい
て、その有用性を発揮できる用途は知られていない。
【０００９】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、初晶シリコンの粒子サイズを充分に小さくしたＡｌ
−Ｓｉ合金について、その有用性を発揮できる用途を開
発したアルミニウム合金の提供を目的とする。
て、初晶シリコンの粒子サイズを充分に小さくしたＡｌ
−Ｓｉ合金について、その有用性を発揮できる用途を開
発したアルミニウム合金の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、アルミニウムを基本成分とし、少なく
とも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分を含有し、初晶
Ｓｉの粒子の平均サイズが３０μｍ以下であることを特
徴とする鍛造用アルミニウム合金を提供する。
め、本発明では、アルミニウムを基本成分とし、少なく
とも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分を含有し、初晶
Ｓｉの粒子の平均サイズが３０μｍ以下であることを特
徴とする鍛造用アルミニウム合金を提供する。
【００１１】すなわち、本発明では初晶Ｓｉ粒子の平均
サイズを３０μｍ以下とすることにより、鍛造時の延性
が高められ割れが抑制されて鍛造性が高められる点に着
目して、鍛造製品として用いる鍛造用アルミニウム合金
を提供するものである。
サイズを３０μｍ以下とすることにより、鍛造時の延性
が高められ割れが抑制されて鍛造性が高められる点に着
目して、鍛造製品として用いる鍛造用アルミニウム合金
を提供するものである。
【００１２】さらに本発明では、基本成分のアルミニウ
ムと、少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分と
を溶融した後、凝固して得られる鍛造用アルミニウム合
金において、溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程
において、初晶Ｓｉの析出温度近傍において前記溶融合
金を攪拌することにより初晶Ｓｉの粒子の平均サイズを
３０μｍ以下としたことを特徴とする鍛造用アルミニウ
ム合金を提供する。
ムと、少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分と
を溶融した後、凝固して得られる鍛造用アルミニウム合
金において、溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程
において、初晶Ｓｉの析出温度近傍において前記溶融合
金を攪拌することにより初晶Ｓｉの粒子の平均サイズを
３０μｍ以下としたことを特徴とする鍛造用アルミニウ
ム合金を提供する。
【００１３】このように溶融合金の冷却過程で、初晶Ｓ
ｉの析出温度近傍で攪拌作用を施すことにより、初晶Ｓ
ｉの粒子の平均サイズを確実に３０μｍ以下とすること
ができる。
ｉの析出温度近傍で攪拌作用を施すことにより、初晶Ｓ
ｉの粒子の平均サイズを確実に３０μｍ以下とすること
ができる。
【００１４】さらに本発明では、基本成分のアルミニウ
ムと、少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分と
を溶融した後、凝固するようにした鍛造用アルミニウム
合金の製造方法において、溶融合金を凝固温度まで冷却
する冷却過程において、初晶Ｓｉの析出温度近傍におい
て前記溶融合金を攪拌することを特徴とする鍛造用アル
ミニウム合金の製造方法を提供する。
ムと、少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分と
を溶融した後、凝固するようにした鍛造用アルミニウム
合金の製造方法において、溶融合金を凝固温度まで冷却
する冷却過程において、初晶Ｓｉの析出温度近傍におい
て前記溶融合金を攪拌することを特徴とする鍛造用アル
ミニウム合金の製造方法を提供する。
【００１５】この方法により、前述のように、初晶Ｓｉ
の粒子の平均サイズを確実に３０μｍ以下とすることが
できる。
の粒子の平均サイズを確実に３０μｍ以下とすることが
できる。
【００１６】さらに本発明では、上記鍛造用アルミニウ
ム合金を、鍛造型内において溶融温度以下の所定温度に
加熱した後鍛造し、あるいは鍛造型外において溶融温度
以下の所定温度に加熱したものを鍛造型内で鍛造するこ
とを特徴とする鍛造用アルミニウム合金からなる製品の
鍛造方法を提供する。
ム合金を、鍛造型内において溶融温度以下の所定温度に
加熱した後鍛造し、あるいは鍛造型外において溶融温度
以下の所定温度に加熱したものを鍛造型内で鍛造するこ
とを特徴とする鍛造用アルミニウム合金からなる製品の
鍛造方法を提供する。
【００１７】この構成によれば、鍛造用アルミニウム合
金を溶融しない程度に加熱してから鍛造するため、鍛造
性がさらに高められる。
金を溶融しない程度に加熱してから鍛造するため、鍛造
性がさらに高められる。
【００１８】上記鍛造用アルミニウム合金の鍛造用途の
一例としては内燃機関用ピストンがある。
一例としては内燃機関用ピストンがある。
【００１９】上記鍛造用アルミニウム合金鍛造用途の別
の例として内燃機関用シリンダライナーがある。
の例として内燃機関用シリンダライナーがある。
【００２０】また、本発明のアルミニウム合金を用いた
シリンダライナーを鋳込んで内燃機関用シリンダブロッ
クが構成される。
シリンダライナーを鋳込んで内燃機関用シリンダブロッ
クが構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用される内燃
機関の一例の構成図である。この例は４サイクルエンジ
ン１を示す。シリンダブロック２の内面にシリンダライ
ナー３が圧入または鋳込まれて装着され、その内面をピ
ストン４が摺動する。ピストン４は、ピストンピン５、
コンロッド６およびクランクアーム７を介してクランク
軸８に連結される。シリンダブロック２の上方のシリン
ダヘッド部には、吸気管９および排気管１０が接続さ
れ、それぞれ吸気弁１１および排気弁１２が装着され
る。吸気管９上にはスロットル１３および燃料噴射弁１
４が装着される。１５は点火プラグである。ピストン４
の上面にはバルブ逃げ１６が形成される。
機関の一例の構成図である。この例は４サイクルエンジ
ン１を示す。シリンダブロック２の内面にシリンダライ
ナー３が圧入または鋳込まれて装着され、その内面をピ
ストン４が摺動する。ピストン４は、ピストンピン５、
コンロッド６およびクランクアーム７を介してクランク
軸８に連結される。シリンダブロック２の上方のシリン
ダヘッド部には、吸気管９および排気管１０が接続さ
れ、それぞれ吸気弁１１および排気弁１２が装着され
る。吸気管９上にはスロットル１３および燃料噴射弁１
４が装着される。１５は点火プラグである。ピストン４
の上面にはバルブ逃げ１６が形成される。
【００２２】このようなエンジン１のピストン４やシリ
ンダライナー３あるいはコンロッド６等は、エンジンの
高出力化に伴い高温高回転で作動するため、充分な耐熱
性、耐摩耗性、強度が要求されるとともに製造時の鍛造
性が要求される。本発明ではこのような要求を満たすア
ルミニウム合金を提供する。
ンダライナー３あるいはコンロッド６等は、エンジンの
高出力化に伴い高温高回転で作動するため、充分な耐熱
性、耐摩耗性、強度が要求されるとともに製造時の鍛造
性が要求される。本発明ではこのような要求を満たすア
ルミニウム合金を提供する。
【００２３】図２は、本発明に係る鍛造用アルミニウム
合金を製造するための溶解炉の構成図であり、図３はこ
の鍛造用アルミニウム合金により鍛造品を製造する工程
を示すフローチャートである。
合金を製造するための溶解炉の構成図であり、図３はこ
の鍛造用アルミニウム合金により鍛造品を製造する工程
を示すフローチャートである。
【００２４】図２に示すように、上部に投入口１７を有
する溶解炉１８の周囲にヒータ１９が巻回され内部の溶
融した溶湯２０を加熱する。溶融した合金（溶湯）２０
は冷却されながら溶解炉１８の底部からローラ２１によ
り棒状の固体円柱形状の連続鋳造体２３として引き出さ
れる。このような固体連続鋳造体２３を引き出す際、丸
棒の周囲から冷却されるため中心部の冷却が遅れ、Ａで
示すように温度分布が生じて周囲が固体で内部が液体の
状態ができる。本実施形態では、このような凝固位置の
近傍に電磁石または超音波発振器からなる攪拌装置２４
を設けて、電磁誘導あるいは超音波振動により溶融金属
を攪拌し、結晶の核を分散させる。これにより中心部と
外周部の温度差が緩和され温度分布Ａが抑制されて冷却
速度が速められ、粒子の成長が抑制されて粒子サイズが
小さくなるとともに結晶粒子が均一に分散して安定した
特性の製品が得られる。
する溶解炉１８の周囲にヒータ１９が巻回され内部の溶
融した溶湯２０を加熱する。溶融した合金（溶湯）２０
は冷却されながら溶解炉１８の底部からローラ２１によ
り棒状の固体円柱形状の連続鋳造体２３として引き出さ
れる。このような固体連続鋳造体２３を引き出す際、丸
棒の周囲から冷却されるため中心部の冷却が遅れ、Ａで
示すように温度分布が生じて周囲が固体で内部が液体の
状態ができる。本実施形態では、このような凝固位置の
近傍に電磁石または超音波発振器からなる攪拌装置２４
を設けて、電磁誘導あるいは超音波振動により溶融金属
を攪拌し、結晶の核を分散させる。これにより中心部と
外周部の温度差が緩和され温度分布Ａが抑制されて冷却
速度が速められ、粒子の成長が抑制されて粒子サイズが
小さくなるとともに結晶粒子が均一に分散して安定した
特性の製品が得られる。
【００２５】このような合金を用いて鍛造品を製造する
場合のフローチャートを図３に示す。まず本発明合金の
１つの例である以下の表１に示す組成のＡｌ−Ｓｉ合金
のインゴットを準備して、これを溶解炉１８（図２）の
投入口１７から投入する（ステップＳ１）。
場合のフローチャートを図３に示す。まず本発明合金の
１つの例である以下の表１に示す組成のＡｌ−Ｓｉ合金
のインゴットを準備して、これを溶解炉１８（図２）の
投入口１７から投入する（ステップＳ１）。
【００２６】
【表１】
【００２７】この場合、合金状態のインゴットを投入し
てもよいし、あるいは各成分ごとのインゴットまたは粉
末を投入して溶解炉内部で溶融混合してもよい。
てもよいし、あるいは各成分ごとのインゴットまたは粉
末を投入して溶解炉内部で溶融混合してもよい。
【００２８】次に、このインゴットを溶解し、前述のよ
うに電磁石等の攪拌装置２４（図２）により溶融金属を
攪拌し核を分散させながら凝固させる（ステップＳ
２）。このとき、Ｓｉ含有量は重量割合で１７％（表
１）であり、図９の状態図から分かるように、温度降下
に伴い、初晶シリコンが析出するが、攪拌作用によりそ
の成長が抑制されるため粒子サイズは３０μｍ程度以下
である。
うに電磁石等の攪拌装置２４（図２）により溶融金属を
攪拌し核を分散させながら凝固させる（ステップＳ
２）。このとき、Ｓｉ含有量は重量割合で１７％（表
１）であり、図９の状態図から分かるように、温度降下
に伴い、初晶シリコンが析出するが、攪拌作用によりそ
の成長が抑制されるため粒子サイズは３０μｍ程度以下
である。
【００２９】この場合、アルミニウムの接種材として、
リン（Ｐ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、アンチモン（Ｓｂ）等を添加しておくことによ
り、結晶の核が多くなり初晶シリコンの微細化がさらに
促進される。
リン（Ｐ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、アンチモン（Ｓｂ）等を添加しておくことによ
り、結晶の核が多くなり初晶シリコンの微細化がさらに
促進される。
【００３０】なおＳｉの重量％として表１の１７％のも
のを示したが、１２％〜２５％のものでも良い。また他
の成分Ｃｕ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉの各
々について表１の重量％のものに限らずＣｕ１〜７％、
Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｕ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉについて各々０〜
１，５％であっても良い。
のを示したが、１２％〜２５％のものでも良い。また他
の成分Ｃｕ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉの各
々について表１の重量％のものに限らずＣｕ１〜７％、
Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｕ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉについて各々０〜
１，５％であっても良い。
【００３１】このようにして初晶シリコンの粒子サイズ
を３０μｍ程度以下にした連続鋳造体は自然冷却されな
がら引き出され（ステップＳ３）、鍛造品単位に切断さ
れてビレットが形成される（ステップＳ４）。各ビレッ
トが型に入れられて鍛造品が成型される（ステップＳ
５）。このとき、アルミニウム合金のビレットを溶融し
ない程度に加熱してから、すなわち共晶温度（約５７０
℃）程度に加熱してから鍛造することが望ましい。この
場合、鍛造型内で加熱し加熱後に鍛造したもよいし、あ
るいは鍛造型外で加熱してこれを鍛造型内で鍛造しても
よい。これにより、鍛造性が高められ高品質の鍛造品が
得られる。
を３０μｍ程度以下にした連続鋳造体は自然冷却されな
がら引き出され（ステップＳ３）、鍛造品単位に切断さ
れてビレットが形成される（ステップＳ４）。各ビレッ
トが型に入れられて鍛造品が成型される（ステップＳ
５）。このとき、アルミニウム合金のビレットを溶融し
ない程度に加熱してから、すなわち共晶温度（約５７０
℃）程度に加熱してから鍛造することが望ましい。この
場合、鍛造型内で加熱し加熱後に鍛造したもよいし、あ
るいは鍛造型外で加熱してこれを鍛造型内で鍛造しても
よい。これにより、鍛造性が高められ高品質の鍛造品が
得られる。
【００３２】続いて、鍛造品の強度を高めるために焼入
れ焼戻しのＴ６処理等の熱処理を施し（ステップＳ
６）、機械加工を施して形状を整えて鍛造加工処理を終
了する（ステップＳ７）。
れ焼戻しのＴ６処理等の熱処理を施し（ステップＳ
６）、機械加工を施して形状を整えて鍛造加工処理を終
了する（ステップＳ７）。
【００３３】図４は、上記本発明に係るアルミニウム合
金を用いて鍛造するピストンの型の構成図であり、図５
は、鍛造したピストンの断面図である。
金を用いて鍛造するピストンの型の構成図であり、図５
は、鍛造したピストンの断面図である。
【００３４】図４に示すように、バルブ逃げ１６（図
１）に対応する凸部２５および強化用ファイバーフロー
形成のための凹部２６を有する上型２７と、枠型２８ａ
および中型２８ｂからなる下型２８との間に、前述の本
発明に係る鍛造用アルミニウム合金からなるビレット２
９が挿入される。中型２８ｂの肩部には鍛造品を成型後
にこれを抜出すための突出し棒３０が備わり、突出し棒
３０は油圧シリンダ３０Ａにより駆動される。
１）に対応する凸部２５および強化用ファイバーフロー
形成のための凹部２６を有する上型２７と、枠型２８ａ
および中型２８ｂからなる下型２８との間に、前述の本
発明に係る鍛造用アルミニウム合金からなるビレット２
９が挿入される。中型２８ｂの肩部には鍛造品を成型後
にこれを抜出すための突出し棒３０が備わり、突出し棒
３０は油圧シリンダ３０Ａにより駆動される。
【００３５】図５（Ａ）に示すように、鍛造後のピスト
ン素材３２には、外形の凹凸形状にしたがってファイバ
ーフロー３１が形成され、これにより素材強度が高めら
れる。このようなピストン素材に機械加工を施してトッ
プランドやリング溝およびピストンピン孔等を加工形成
し、図５（Ｂ）に示すようにピストン３３が完成する。
ン素材３２には、外形の凹凸形状にしたがってファイバ
ーフロー３１が形成され、これにより素材強度が高めら
れる。このようなピストン素材に機械加工を施してトッ
プランドやリング溝およびピストンピン孔等を加工形成
し、図５（Ｂ）に示すようにピストン３３が完成する。
【００３６】図６は、本発明が適用されるシリンダブロ
ックの断面図である。冷却水ジャケット３６を有し、下
部にクランク室３７が形成されたシリンダブロック３４
の内面にシリンダライナー３５が圧入または鋳込まれて
装着される。このシリンダライナー３５の内面に沿って
前述のピストンが摺動するため、このシリンダライナー
３５に対してもピストンと同様に、充分大きい耐熱性、
耐摩耗性、強度および鍛造性が要求される。したがっ
て、このシリンダライナーについても、前述の本発明に
係る鍛造用アルミニウム合金を用いて鍛造成型すること
により、鍛造性が優れ充分な強度で耐熱性および耐摩耗
性が優れた鍛造品が得られる。また、本発明の鍛造用ア
ルミニウム合金を使用し、鍛造プロセスを経てコンロッ
ドを製造してもよい。
ックの断面図である。冷却水ジャケット３６を有し、下
部にクランク室３７が形成されたシリンダブロック３４
の内面にシリンダライナー３５が圧入または鋳込まれて
装着される。このシリンダライナー３５の内面に沿って
前述のピストンが摺動するため、このシリンダライナー
３５に対してもピストンと同様に、充分大きい耐熱性、
耐摩耗性、強度および鍛造性が要求される。したがっ
て、このシリンダライナーについても、前述の本発明に
係る鍛造用アルミニウム合金を用いて鍛造成型すること
により、鍛造性が優れ充分な強度で耐熱性および耐摩耗
性が優れた鍛造品が得られる。また、本発明の鍛造用ア
ルミニウム合金を使用し、鍛造プロセスを経てコンロッ
ドを製造してもよい。
【００３７】図７は、Ａｌ−Ｓｉ合金の初晶Ｓｉの平均
粒径に対する鍛造割れによる不良発生率のグラフであ
る。図から分かるように、平均粒径が約３０μｍ以下に
なると不良発生率が急激に低下する。したがって、本発
明に係る鍛造用アルミニウム合金の初晶Ｓｉの粒子の平
均粒径は３０μｍ以下であることが望ましい。
粒径に対する鍛造割れによる不良発生率のグラフであ
る。図から分かるように、平均粒径が約３０μｍ以下に
なると不良発生率が急激に低下する。したがって、本発
明に係る鍛造用アルミニウム合金の初晶Ｓｉの粒子の平
均粒径は３０μｍ以下であることが望ましい。
【００３８】図８は、本発明に係る鍛造用アルミニウム
合金の顕微鏡写真である。（Ａ）は１００倍、（Ｂ）は
４００倍を示す。黒色部分が初晶Ｓｉであり、写真から
分かるように、粒子のサイズは約３０μｍ以下でほぼ均
一に散在している。
合金の顕微鏡写真である。（Ａ）は１００倍、（Ｂ）は
４００倍を示す。黒色部分が初晶Ｓｉであり、写真から
分かるように、粒子のサイズは約３０μｍ以下でほぼ均
一に散在している。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、初晶
Ｓｉが析出する重量割合で１２％以上のＳｉを含有する
アルミニウム合金において、凝固温度の近傍で溶融合金
を攪拌することにより、さらに好ましくは接種材を添加
することにより、初晶Ｓｉ粒子の平均粒径を３０μｍ以
下にすることができ、これにより、耐熱性とともに鍛造
性に優れ、耐摩耗性に優れ強度の高いアルミニウム合金
が得られ、このアルミニウム合金を用いて鍛造すること
により薄肉部の成型性が良好で強度が高く耐熱性および
耐摩耗性に優れた信頼性の高い鍛造品が得られる。
Ｓｉが析出する重量割合で１２％以上のＳｉを含有する
アルミニウム合金において、凝固温度の近傍で溶融合金
を攪拌することにより、さらに好ましくは接種材を添加
することにより、初晶Ｓｉ粒子の平均粒径を３０μｍ以
下にすることができ、これにより、耐熱性とともに鍛造
性に優れ、耐摩耗性に優れ強度の高いアルミニウム合金
が得られ、このアルミニウム合金を用いて鍛造すること
により薄肉部の成型性が良好で強度が高く耐熱性および
耐摩耗性に優れた信頼性の高い鍛造品が得られる。
【００４０】このような鍛造品として、内燃機関のピス
トンおよびシリンダライナーを形成することにより、エ
ンジンの高出力化に対応して、高温高負荷時に焼き付け
を起こさず、耐熱性、耐摩耗性に優れ強度が強く信頼性
の高い動作が達成されるエンジンが得られる。
トンおよびシリンダライナーを形成することにより、エ
ンジンの高出力化に対応して、高温高負荷時に焼き付け
を起こさず、耐熱性、耐摩耗性に優れ強度が強く信頼性
の高い動作が達成されるエンジンが得られる。
【図１】 本発明が適用されるエンジンの構成図。
【図２】 本発明で用いる溶解炉の構成図。
【図３】 本発明の鍛造品製造工程のフローチャート。
【図４】 本発明で用いる鍛造型の構成図。
【図５】 図４の型を用いて鍛造したピストンの断面
図。
図。
【図６】 本発明が適用されるシリンダブロックの断面
図。
図。
【図７】 鍛造割れによる不良発生率のグラフ。
【図８】 本発明に係るアルミニウム合金の顕微鏡写
真。
真。
【図９】 Ａｌ−Ｓｉの状態図。
１：エンジン、２：シリンダブロック、３：シリンダラ
イナー、４：ピストン、５：ピストンピン、６：コンロ
ッド、７：クランクアーム、８：クランク軸、９：吸気
管、１０：排気管、１１：吸気弁、１２：排気弁、１
３：スロットル、１４：燃料噴射弁、１５：点火プラ
グ、１６：バルブ逃げ、１７：投入口、１８：溶解炉、
１９：ヒータ、２０：溶湯、２１：ローラ、２３：連続
鋳造体、２４：攪拌装置、２５：凸部、２６：凹部、２
７：上型、２８：下型、２９：ビレット、３０：突出し
棒、３１：ファイバフロー、３２：ピストン素材、３
３：ピストン、３４：シリンダブロック、３５：シリン
ダライナー、３６：冷却ジャケット、３７：クランク
室。
イナー、４：ピストン、５：ピストンピン、６：コンロ
ッド、７：クランクアーム、８：クランク軸、９：吸気
管、１０：排気管、１１：吸気弁、１２：排気弁、１
３：スロットル、１４：燃料噴射弁、１５：点火プラ
グ、１６：バルブ逃げ、１７：投入口、１８：溶解炉、
１９：ヒータ、２０：溶湯、２１：ローラ、２３：連続
鋳造体、２４：攪拌装置、２５：凸部、２６：凹部、２
７：上型、２８：下型、２９：ビレット、３０：突出し
棒、３１：ファイバフロー、３２：ピストン素材、３
３：ピストン、３４：シリンダブロック、３５：シリン
ダライナー、３６：冷却ジャケット、３７：クランク
室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０１ ６３０ ６３０Ｋ ６３０Ｇ ６３０Ｄ ６５１ ６５１Ｂ ６８３ ６８３ ６９４ ６９４Ｂ
Claims (7)
- 【請求項１】アルミニウムを基本成分とし、 少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分を含有
し、 初晶Ｓｉの粒子の平均サイズが３０μｍ以下であること
を特徴とする鍛造用アルミニウム合金。 - 【請求項２】基本成分のアルミニウムと、 少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分とを溶融
した後、凝固して得られる鍛造用アルミニウム合金にお
いて、 溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程において、初
晶Ｓｉの析出温度近傍において前記溶融合金を攪拌する
ことにより初晶Ｓｉの粒子の平均サイズを３０μｍ以下
としたことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。 - 【請求項３】基本成分のアルミニウムと、 少なくとも、１２％以上の重量割合のＳｉ成分とを溶融
した後、凝固するようにした鍛造用アルミニウム合金の
製造方法において、 溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程において、初
晶Ｓｉの析出温度近傍において前記溶融合金を攪拌する
ことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金の製造方法。 - 【請求項４】請求項２に記載の鍛造用アルミニウム合金
を、鍛造型内において溶融温度以下の所定温度に加熱し
た後鍛造し、あるいは鍛造型外において溶融温度以下の
所定温度に加熱したものを鍛造型内で鍛造することを特
徴とする鍛造用アルミニウム合金からなる製品の鍛造方
法。 - 【請求項５】請求項１に記載の鍛造用アルミニウム合金
からなる内燃機関用ピストン。 - 【請求項６】請求項１に記載の鍛造用アルミニウム合金
からなる内燃機関用シリンダライナー。 - 【請求項７】請求項６に記載のシリンダライナーを鋳込
んでなる内燃機関用シリンダブロック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143832A JPH11335766A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143832A JPH11335766A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335766A true JPH11335766A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15347992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10143832A Pending JPH11335766A (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11335766A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011012338A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Hyundai Motor Co Ltd | 車両シリンダーライナー用アルミニウム合金およびそのシリンダーライナーの製造方法 |
| JPWO2012095940A1 (ja) * | 2011-01-10 | 2014-06-09 | ワシ興産株式会社 | ホイールとその製造方法 |
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| JPH06279904A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-04 | Nippon Light Metal Co Ltd | 鍛造用過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金及び鍛造用素材の製造方法 |
| JPH08176715A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-09 | Nippon Steel Corp | 剛性および耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合金 |
| JPH093581A (ja) * | 1995-06-15 | 1997-01-07 | Nippon Light Metal Co Ltd | 疲労強度の高いアルミニウム鍛造品及び製造方法 |
| WO1997006908A1 (en) * | 1995-08-19 | 1997-02-27 | Gkn Sankey Limited | Method of manufacturing a cylinder block |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP10143832A patent/JPH11335766A/ja active Pending
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