JPS5920454A - 高強度アルミニウム合金の疲労強度及び靭性の向上方法 - Google Patents
高強度アルミニウム合金の疲労強度及び靭性の向上方法Info
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- JPS5920454A JPS5920454A JP58119444A JP11944483A JPS5920454A JP S5920454 A JPS5920454 A JP S5920454A JP 58119444 A JP58119444 A JP 58119444A JP 11944483 A JP11944483 A JP 11944483A JP S5920454 A JPS5920454 A JP S5920454A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
-
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、処理状態の熱鍛アルミニウム合金(alli
ages d’Al corroyeg )の疲れ特性
及び靭性特性を、鋳造し且つ場合によっては均質化処理
した製品に熱力学的処理を施すことによって向上させる
方法に係る。
ages d’Al corroyeg )の疲れ特性
及び靭性特性を、鋳造し且つ場合によっては均質化処理
した製品に熱力学的処理を施すことによって向上させる
方法に係る。
例えば、プレートを垂直式半連続鋳造により形成し、こ
れを均質化処理と熱間加工(圧延。
れを均質化処理と熱間加工(圧延。
鍛造、押出し等々)と場合によっては冷間加工とくかけ
その後焼入れし焼戻すなど従来の製法で製造した合金は
、現在最も品質の高いものでも、極めて大きな応力の作
用下におかれしかも多大なる信頼性が要求されるような
用途、例えば航空機、宇宙開発2弾道弾等々の分野、K
使用するには靭性と疲れ特性とがまだ十分ではない。
その後焼入れし焼戻すなど従来の製法で製造した合金は
、現在最も品質の高いものでも、極めて大きな応力の作
用下におかれしかも多大なる信頼性が要求されるような
用途、例えば航空機、宇宙開発2弾道弾等々の分野、K
使用するには靭性と疲れ特性とがまだ十分ではない。
本出願人は所定の合金に関し処理後(処理された状態)
の郵れ特性と靭性特性とを約50%まで向」二せしめる
方法を開発した。
の郵れ特性と靭性特性とを約50%まで向」二せしめる
方法を開発した。
この方法は以下の段階から成っている
a)公知の方法によシ軸XX−に沿って粗製品を鋳造す
る段階、 b)場合により該粗製品を均質化する段階、C)好まし
くはプレスを用いて軸XX′方向の熱間圧搾処理(re
foulement a chaud )にかける段階
:圧搾比(xx’方向の初期長さ/最終長さ)ン1.4
、 d)軸xx’方向の熱間引抜き処理(etirageλ
chaud )にかける段階;変形比(taux de
corroyage。
る段階、 b)場合により該粗製品を均質化する段階、C)好まし
くはプレスを用いて軸XX′方向の熱間圧搾処理(re
foulement a chaud )にかける段階
:圧搾比(xx’方向の初期長さ/最終長さ)ン1.4
、 d)軸xx’方向の熱間引抜き処理(etirageλ
chaud )にかける段階;変形比(taux de
corroyage。
xx’に直交する方向の初期横断面積/最終横断面積)
ン1.5、 e)軸xx’と直交方向に熱間圧縮する段階:縮小率〔
(初期横断面積−最終横断面積)/初期横断面積〕>1
5%、 f)通常の条件下で圧延(laminage ) p押
出しくfilage)、鍛造(forgeage )又
はダイイング(型鍛造、matriqage )等にか
け、通常の方法で焼入れ(trempr)を行ない且つ
冷間加工(ecroui −ssage )による応力
の減少(detente )を伴うこともある焼戻しく
revenuss ) (例えばT6. T651又
はT652)にかける段階。
ン1.5、 e)軸xx’と直交方向に熱間圧縮する段階:縮小率〔
(初期横断面積−最終横断面積)/初期横断面積〕>1
5%、 f)通常の条件下で圧延(laminage ) p押
出しくfilage)、鍛造(forgeage )又
はダイイング(型鍛造、matriqage )等にか
け、通常の方法で焼入れ(trempr)を行ない且つ
冷間加工(ecroui −ssage )による応力
の減少(detente )を伴うこともある焼戻しく
revenuss ) (例えばT6. T651又
はT652)にかける段階。
均質化処理は段階(elと(f)との間で実施してもよ
い・ 熱間操作は全て該尚合金の通常の熱間加工温度又は処理
温度で行なう。
い・ 熱間操作は全て該尚合金の通常の熱間加工温度又は処理
温度で行なう。
熱間圧縮は従来の方法、例えば圧延、又はプレス或いは
ハンマによる鍛造などによって実施し得る。
ハンマによる鍛造などによって実施し得る。
但、これら特性の著しい向上は特定条件が満たされた時
にしか望めないことが判明した。即ち工具及び製品間接
触部分の長手方向の長さをaとし、変形前の製品の高さ
又は厚みをHとし、且つ変形後の製品の高さ又は厚みを
hとした場合、段階e)Kよって 且く1 が成立しなければならないのである。
にしか望めないことが判明した。即ち工具及び製品間接
触部分の長手方向の長さをaとし、変形前の製品の高さ
又は厚みをHとし、且つ変形後の製品の高さ又は厚みを
hとした場合、段階e)Kよって 且く1 が成立しなければならないのである。
縮小率< H−h >は20%を越えるか又はこれに等
しいことが望ましい。
しいことが望ましい。
鍛造の場合、変形を複数の操作回数(passe )に
分けて行なう時は、変形部分が互に交差するよう、即ち
操作の各回毎に変形部分が長手方向へ約iずつずれるよ
う実施するとよい。この場合各回の操作はいずれも条件
旦く1が満たされるように実施する。合計変形率は15
%より大きく好ましくは20%より大きい。
分けて行なう時は、変形部分が互に交差するよう、即ち
操作の各回毎に変形部分が長手方向へ約iずつずれるよ
う実施するとよい。この場合各回の操作はいずれも条件
旦く1が満たされるように実施する。合計変形率は15
%より大きく好ましくは20%より大きい。
実験の結果この方法によって得られる製品は合金の種類
に応じて異なる新規の構造を有することが判明した。
に応じて異なる新規の構造を有することが判明した。
アルミニウムアソシエーションの分類に従い合金200
0と称するグループの場合は完成品の1次析出物(pr
4cipit5s primaires )が比較的均
一に分布し、非樹枝状のコンノ(クトな塊の形を有する
。
0と称するグループの場合は完成品の1次析出物(pr
4cipit5s primaires )が比較的均
一に分布し、非樹枝状のコンノ(クトな塊の形を有する
。
これら析出物は各々が比較的単離(独立)した状態にあ
り、多少とも直線状の粒群(amas ) tl−形成
した12個の粒(particule )間の距離が大
きい方の粒の寸法より小さい値かそれと同じである場合
にはこれら2つの粒が1つの群を形成する)或いは従来
の如き凝固粒界(joints de grains
de 5oli−dificatlon )の境界線を
示すことはない。分離析出物又は粒群の最大寸法は10
0μmを下回る(粒群の寸法はその群を構成する粒の最
大寸法の合計に等しい)。
り、多少とも直線状の粒群(amas ) tl−形成
した12個の粒(particule )間の距離が大
きい方の粒の寸法より小さい値かそれと同じである場合
にはこれら2つの粒が1つの群を形成する)或いは従来
の如き凝固粒界(joints de grains
de 5oli−dificatlon )の境界線を
示すことはない。分離析出物又は粒群の最大寸法は10
0μmを下回る(粒群の寸法はその群を構成する粒の最
大寸法の合計に等しい)。
アルきニウムアソシエーションの分類による合(pos
ition Intragranulaire )に存
在する0これは得られた製品が本質的に再結晶していな
い状態であっても変らない。
ition Intragranulaire )に存
在する0これは得られた製品が本質的に再結晶していな
い状態であっても変らない。
「本質的に粒子内に位置する」とは90%を越える析出
物粒(particule )が完成品の粒子(gra
in )中に存在するという意味である。
物粒(particule )が完成品の粒子(gra
in )中に存在するという意味である。
また、「本質的に再結晶していない状態である」とは完
成品の再結晶した構造部分が最大でも体積の10%にし
かすぎないことを意味する。
成品の再結晶した構造部分が最大でも体積の10%にし
かすぎないことを意味する。
以下の実施例と添付図面とに基づき本発明の方法をよシ
詳細に説明する。
詳細に説明する。
実施例1
次の組成(重fit%)、
Zn : 6.20. Mg : 2.40. Cu
: 1.6゜Zr:0.10. Fe:0.03. S
i:0.04をもつ合金7010を半連続鋳造によ10
30X270■のプレートに成形し、これらプレートを
夫夫従来の工程(A)と本発明の工程(B)とに従い変
形処理した。
: 1.6゜Zr:0.10. Fe:0.03. S
i:0.04をもつ合金7010を半連続鋳造によ10
30X270■のプレートに成形し、これらプレートを
夫夫従来の工程(A)と本発明の工程(B)とに従い変
形処理した。
工程(A)は、本質的忙、470Cで24時間均質化処
理する段階と、熱間圧延(約430 C)によシ厚みを
80■にする段階と、470Cで6時間溶解処理する段
階と、冷水により急冷する段階と、2%の調節された引
張りの段階と、T7651による焼戻しく即ち118C
で24時間+170Cで8時間)する段階とから成って
いる。
理する段階と、熱間圧延(約430 C)によシ厚みを
80■にする段階と、470Cで6時間溶解処理する段
階と、冷水により急冷する段階と、2%の調節された引
張りの段階と、T7651による焼戻しく即ち118C
で24時間+170Cで8時間)する段階とから成って
いる。
これに対し工程B(第1図参照)では先ず470Cで2
4時間均質化処理した後、圧搾比1.5をもって鋳込み
方向く圧搾し、水平軸の周シに十回転させた後、引抜き
処理して横断面積を1380x300 waから390
X610wK変化させ、次いでプレス(作用面(tas
)の幅a = 500朝)を用い2回理にかけ、水で
急冷し、2チ引張り力を加え、麿T7651の焼戻しに
かけ る。圧縮処理の各操作毎の圧縮値(縮小値)は5゜−h 鴫(合計−、= 25.6チ)である。得られた結果を
引張り力、靭性、及び疲れに関する機械的特性別に複数
の実験の平均値として表工に示した。
4時間均質化処理した後、圧搾比1.5をもって鋳込み
方向く圧搾し、水平軸の周シに十回転させた後、引抜き
処理して横断面積を1380x300 waから390
X610wK変化させ、次いでプレス(作用面(tas
)の幅a = 500朝)を用い2回理にかけ、水で
急冷し、2チ引張り力を加え、麿T7651の焼戻しに
かけ る。圧縮処理の各操作毎の圧縮値(縮小値)は5゜−h 鴫(合計−、= 25.6チ)である。得られた結果を
引張り力、靭性、及び疲れに関する機械的特性別に複数
の実験の平均値として表工に示した。
この表から、引張pカ特性が同等であれば、工、l’f
f1Bによる製品の方が横方向可延性と靭性と疲れ限度
とにおいて秀れた特性を有していることがわかる。
f1Bによる製品の方が横方向可延性と靭性と疲れ限度
とにおいて秀れた特性を有していることがわかる。
表I
(すL:長手方向
TL:長寸横方向
TC:短寸横方向
(軸) :規格ASTM E 399−78& K準じ
た方向実施例2 下記の組成をもつアルミニウムアソシエーションの分類
による合金7475を使用して実施例1の場合と同一サ
イズのプレートを鋳造した。
た方向実施例2 下記の組成をもつアルミニウムアソシエーションの分類
による合金7475を使用して実施例1の場合と同一サ
イズのプレートを鋳造した。
Zn:6’4. Mg:2.10%、 Cu :
1.55 qb。
1.55 qb。
Cr:0.19%、 Fe : 0.06%、 St
: 0.05%最終厚み601111の薄板を実施例1
の工程A及びBに従い製造したが、溶解処理だけは実施
例1と異なり2段階に分け480Cで3時間、515C
で1時間行なった。
: 0.05%最終厚み601111の薄板を実施例1
の工程A及びBに従い製造したが、溶解処理だけは実施
例1と異なり2段階に分け480Cで3時間、515C
で1時間行なった。
引張り力、靭性及び疲れの機械的特性に関して得られた
結果(数回のテストの平均値)は表■に示されている。
結果(数回のテストの平均値)は表■に示されている。
この表から、引張9カ特性が同等であれば工程Bによる
製品の方が遥に秀れた疲れ特性と靭性特性とを有するこ
とがわかる。
製品の方が遥に秀れた疲れ特性と靭性特性とを有するこ
とがわかる。
工程A及びBによって得られた微細構造を100倍に拡
大して夫々第3図及び第4図に示した。
大して夫々第3図及び第4図に示した。
表…
実施例3
下記の組成をもつアルミニウムアソシエーションの分類
による合金2214を使用して実施例1の工8iA及び
Bに従い厚み60■の薄板を製造した。
による合金2214を使用して実施例1の工8iA及び
Bに従い厚み60■の薄板を製造した。
但、最終処理は実施例1と異なシT651に準じた。
Cu : 4.40%、 Mg : 0.38% 、
81 : 0.851g。
81 : 0.851g。
Mn : 0.68チ、 Fe : 0.11%引張シ
カ特性、靭性特性及び疲れ特性に関する結果(数回の試
験の平均値)は表■に示されている。
カ特性、靭性特性及び疲れ特性に関する結果(数回の試
験の平均値)は表■に示されている。
先行技術(工程A)と本発明(工程B)とによって得ら
れ九合金2214の微細構造は200倍に拡大して夫々
第5図及び第6図に示した。これらの図から明らかなよ
うに、工程Bは工程Aに比べ漢字の如き様相をもつ樹枝
状の1次析出物の出現を阻止せしめる。
れ九合金2214の微細構造は200倍に拡大して夫々
第5図及び第6図に示した。これらの図から明らかなよ
うに、工程Bは工程Aに比べ漢字の如き様相をもつ樹枝
状の1次析出物の出現を阻止せしめる。
表1
(すL:長手方向
TL:長寸横方向
TC:短寸横方向
(軸):規格ASTM E399−78aに準じた方向
実施例4 合金7475e用いて標準的純度の鋳造物と高純度の鋳
造物とを製造し実施例1の工程A及びBに従V加工した
。これら鋳造物は次の組成をもつ(重量%): Z
n Cu Mg Cr 81 3鋳造物41
6.0 1.58 2.10 0.19 0.05
C鋳造物屋2 5.93 1.49 2.09 0.
19 0.03 (引張シカ、靭性及び疲れに関する
機械的特性(【回の試験の平均値)は表■に示されてい
る。
実施例4 合金7475e用いて標準的純度の鋳造物と高純度の鋳
造物とを製造し実施例1の工程A及びBに従V加工した
。これら鋳造物は次の組成をもつ(重量%): Z
n Cu Mg Cr 81 3鋳造物41
6.0 1.58 2.10 0.19 0.05
C鋳造物屋2 5.93 1.49 2.09 0.
19 0.03 (引張シカ、靭性及び疲れに関する
機械的特性(【回の試験の平均値)は表■に示されてい
る。
第1図は厚み60乃至80+w+の薄板を段進すべく断
面積1030×270−のプレートを初期変形処理にか
ける場合の工程を示す説明図であり、第1図中寸法は■
で示されておシ、第2色図は圧延を行なう場合に遵守す
べき幾何学的条件を示す説明図、$2b図及び第2C図
は夫々mを1回の操作で行なう場合と数回に分けて行な
う場合の幾何学的条件を示す説明図であシ、第20図中
(1)は1回目の操作を示し、(2)は2回目の操作を
示しておシ、第3図及び第4図は夫々先行技術によシ処
理した合金7475の微細構造(A)と本発明により処
理した同合金の微細構造(B)とを示す説明図、第5図
及び第6図は夫々先行技術(A)と不発1jli (B
)とにより処理し九合金2214の微細構造を示す説明
図である。
面積1030×270−のプレートを初期変形処理にか
ける場合の工程を示す説明図であり、第1図中寸法は■
で示されておシ、第2色図は圧延を行なう場合に遵守す
べき幾何学的条件を示す説明図、$2b図及び第2C図
は夫々mを1回の操作で行なう場合と数回に分けて行な
う場合の幾何学的条件を示す説明図であシ、第20図中
(1)は1回目の操作を示し、(2)は2回目の操作を
示しておシ、第3図及び第4図は夫々先行技術によシ処
理した合金7475の微細構造(A)と本発明により処
理した同合金の微細構造(B)とを示す説明図、第5図
及び第6図は夫々先行技術(A)と不発1jli (B
)とにより処理し九合金2214の微細構造を示す説明
図である。
Claims (7)
- (1)高強度fアルミニウム合金の疲れ限度と靭性とを
同時に向上せしめる方法であって、少なくとも、軸XX
′方向の製品の鋳造と、軸XX′方向の熱間圧搾と、軸
XX′方向の熱間引抜きと、軸XX′に直交する軸方向
の熱間圧縮と、圧延、鍛造、ダイイング、押出し、等々
にょる軸XX′方向での従来の熱間変形加工とを含んで
おLi2Sより大きいが又はこれに等しい前記熱間圧縮
にょシ、製品の厚み(H)対該製品及び工具間の長手方
向接触長さくalの比をlよシ小さいか又は1に等しく
することを特徴とする方法。 - (2)プレス又はハンマによる熱間圧縮処理を複数の操
作回数に分けて行なう場合に変形部分の位置を各回毎に
長手方向へ約iずつずらすことを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の方法0 - (3)熱間圧縮時の縮小率が20%より大きいことを特
徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法
。 - (4)製品の均質化処理を熱間圧搾の直前に行なうか又
は熱間圧縮の直後且つ従来の熱間変形加工の前に蟲たる
時点で行なう仁とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃
至第3項のいずれかに記載の方法。 - (5)処理状態で、非樹枝状でコン、Qクトな又は塊状
の形態を有する1次析出物を含むことを特徴とする20
00タイプアルミニウム合金。 - (6)粒又は粒群の最大寸法が100μmより小さいこ
とを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の合金。 - (7)処理状態で且つ本質的に再結晶していない状態で
1次析出物が本質的に粒子自位置におることを特徴とす
る7000タイプアルミニウム合金。
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