JPS5941506B2 - 強度と成形性にすぐれた構造用アルミニウム合金の製造法 - Google Patents

強度と成形性にすぐれた構造用アルミニウム合金の製造法

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JPS5941506B2
JPS5941506B2 JP10006479A JP10006479A JPS5941506B2 JP S5941506 B2 JPS5941506 B2 JP S5941506B2 JP 10006479 A JP10006479 A JP 10006479A JP 10006479 A JP10006479 A JP 10006479A JP S5941506 B2 JPS5941506 B2 JP S5941506B2
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義雄 馬場
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は強度と成形性にすぐれた構造用Ad−Mg系
合金の製造法に関するものである。
従来Al−Mg系合金は耐食性、耐応力腐伴割れ性、溶
接性、強度等にすぐれているので車両、船舶等をはじめ
として溶接横材として広く使用されている。
この系の千微的な合金としてはA、A3083゜508
6、.5154.5454.5052等がある。
最近このようなAl−Mg系強力アルミニウム合金厚板
をプレス、曲げ等の成形加工を行ない各種構造材として
使用する例が増加しているか、その際に原板の成形性が
問題になる場合が多い。
特IF A l−M g系構造用合金中で最も代表的な
合金であるA、A30833083合金工性が悪い欠点
がある。
また5052合金は成形性にすぐれているが、強度が低
いのか難へである。
また5454合金等は5052合金以上の強度を有し、
5083合金以上の強度を有し、5083合金以上の成
形性を有する合金であるが、結晶粒が微、拙で成形性に
すぐれた厚板の製造が難しいのか難点である。
本発明はかかる背景のもとになさオtたもので、耐食性
成形加T性、強度にすぐれた構、: 1Al←Mg系
合金を得ることができる。
上記目的を達成するための本発明の做旨とするところは
、Mg 2〜5 %、M n 0.3〜]−,0%、Z
r005〜03係を必須成分として含み、心裏ニ応じて
Cr O,05〜0.3 % 、V O,03〜0.
2%、TiO,01〜0.25%、B O,0001〜
0.0’5%、CuO,05〜0.4%、BeO,00
01〜0.05%のうち1種又は2種以上を含み、残り
A4と不純物よりなる合金を400〜500°Cて4〜
48hrの均質化処理後に引続いて520〜570°C
で2〜30hrの均質化処理を行なうとともに、熱間圧
延終了温度を200〜350°Cに制御して熱間圧延し
、その後280〜460℃で焼鈍軟化することを特徴と
するアルミニウム合金の製造法に関するものである。
本発明合金は自動車ホイールに最適である。
(成分限定理由) Mg:MgはAI中゛に固溶し強度をJ@jJDさせる
か、2φ以下の場合には強度が低く、5係をこえると成
形性が悪くなる。
従′つてMgは2〜5%とする。
Zr :Zrは再結晶粒を微細化し、成形性、強度等を
向上さぜる。
0,05φ以下の場合にはこの効果が十分でなく、0.
3%をこえると巨大な金属間化合物が形成されるため、
成形性、靭性が低■する。
従゛つてZrは0.05〜0.3係とする。
Mn:Mnは再結晶粒を微細化し、成形性、強度等が向
上する。
03係以下の場合にはこの効果が十分でなく、1゜04
以上鴫合には巨大な金属間化合′吻が形成されるため成
形性、靭性等が低下する。
従ってMnは0.3〜10係とする。
Cr:Cr添加の効果はMnの場合と同じであり、下限
より少ない場合にはその効果が少なく上限をこえると巨
大な金属間化合物が生じるため成形性、靭性が(fk−
ドする。
従ってCrは0.05〜0.3I:l)とする。
■:■添加の効果はMnと同じである。
下限より低いとその効果が十分でなく、上限をこえると
巨大な金属間化合物を生ずるため成形性、靭性が低下す
る。
TitB : 0.01〜0.25%T i、0.00
01〜0.05%Bの添加は鋳塊組織を微細化し、最終
製品の再結晶粒の微細化や成形性の向上の効果力場る。
添加量が下限より少ないとその効果が十分でなく、上限
をこえる占巨大な金属間化合物を生じ成形性、靭性が低
下する。
Cu:Cuは強度、耐応力腐穐割れ性を改善するが、下
限より低い場合にはその効果が十分でなく、」」恨をこ
えると成形性を害するので好ましくない。
Be:Beは鋳造訃、熱間加工性、溶接性等を改善する
か、下限より低い場合にはその効果十分でなく、上限を
こえると加工性を害し、毒性の点からも好ましくない。
従って0.0001〜0,05係とする。
なお不純物としてのFe、Siは成形性、加工性、耐良
性等の蜆改よりそれぞれ0.9係以下とすることが望ま
しい。
(製造法の限5・ご) 上記組成を有する合金を以下に述べる粥1]な製造工程
で製造することにより結晶粒の微細で成形性、耐性性、
強度等にすぐれた構造用Al−Mg系合金を得ることが
できる。
均質化処理:鋳塊は熱間圧延に先立ち十分な均質化処理
を行なう磨製かある。
均質化処理の目的はMg、Cu等のだ素を十分に固溶さ
せると共に、Zr 、Mn 、 Cr 、 V等の元素
を微細な金属間化合物として均一微細に析出させること
が重要である。
均質化処理条件としてCま第1段目を400〜500℃
で4〜48hr、第2段目を520〜b2〜30hrの
2段加熱処理を行なう必要かある。
第1段目の加熱はMg 、Cu等を固溶させると共KZ
r 5Mn l Cr 5V等の添加元素を金属間化合
物として完全に析出させることに目的がある。
Mg、Cu等の元素は400〜5oo℃の温度でほぼ固
溶されるが、Zr、Mn、Cr、V等の析出は400〜
500℃の温度域では不十分であり、結晶粒が微細で成
形性にすぐれた板を得るにはさらに高い温度で加熱を行
ないZr、Mn、Cr、V等の微量添加元素を微細な金
属間化合物として完全に析出させる必要がある。
第2段目の高温加熱は520〜b 30hrの加熱か必要とされる。
第1段目の加熱を省略して第2段目の高温加熱のみを行
なう場合には鋳塊が加熱時に共晶融解を生じることおよ
びZr 、Mn 、Cr 2V等の析出が不十分なこと
等のため、結晶粒の微細で成形性、靭性等にすぐれた板
を製造することは困難である。
第2段目の加熱については520℃以下では、Zr r
Mn 、Cr 、V等の析出が不十分であり、570
’Cをこえると、2段加熱を行なっても鋳塊か共晶融解
を生ずるので好ましくない。
従って均質化処理条件としては400〜500°C×2
〜48hr→520〜570°C×2〜30hrの2段
加熱が必要とされる。
熱間圧延: 熱間圧延は400〜540℃の温度より開
始し、熱間圧延終了温度を2 i’) 0〜350℃の
温度範囲に制御することが必要であり、特に熱間圧延終
了温度を精度よく管理することが重要である。
熱間圧延終了温度が350°Cを超える場合には熱間圧
延中および熱間熱圧延終了後の冷却中に再結晶が生じ、
しかも再結晶が均一に進行しないため熱延上がり板の結
晶が粗大化したり、組織が不均一となるため、この板を
軟化した場合6・こは組織が均一で結晶粒が微細な焼鈍
板は得られない。
熱間圧延終了温度が200°C以下の場合には、熱間圧
延に使用する下延浦が板表面に焼き付くため表面性状に
すぐれた板が得られない。
これに加えて熱延終了温度が200°C以下の場合には
、熱延終了間際には熱間圧延というより温間あるいは冷
間下延的な圧延が行なわれることになり、しかも温間あ
るいは冷間圧延的な圧延による加工度が小さいため、熱
延上がり板は熱間および冷間王妃組織の混在した不均一
組織となる。
このような板を軟化により焼鈍板とした場合においても
組織の不均一性は解消されず、結晶粒が微細で成形性の
すぐれた板は得られない。
従って熱間圧延終了時度を350〜200°Cに制御す
る場合にのみ結晶粒が微細で成形性にすぐれた板が得ら
れる。
焼鈍軟化: 最終軟化温度は280〜460’Cの範囲
で行なう必要がある。
軟化温度が下限未満の場合には完全に再結晶せず微細な
結晶粒が得られない。
軟化温度が上限をこえると結晶粒が粗大化したり板面が
酸化により変色する問題がある。
以上のように本発明合金の組成を上記の製法で製造する
場合にのみ結晶粒が微細で耐粂叶、強度等し・こすぐれ
た合金を得ることができる。
実施例 1 第1表に示す組成の合金を溶解、鋳造後に460〜48
0℃で10 hrの均質1に処理を行ない、続いて55
0’Cで12hrの均質:゛ヒ処理を行ない、480〜
500’Cより熱間圧延を開始し、300mm厚より7
mm厚の板に圧延した。
熱間圧延終了時の温度は220°C〜260°Cの温度
範囲に制御した。
上記の7mm板を410°CX1hr加熱した焼鈍板の
機械的性質と諸性能を第2表に示す。
発明合金は強度にすぐれ、結晶粒も微細であり、成形性
にもすぐれているのは明らかである。
比較例 1 上記のように本発明合金を本発明の工程により製造すれ
ば強度、成形性にすぐれた合金を得ることができるが、
熱延終了温度が本発明の限定範囲を超えると結晶粒の微
細な合金が得られないため、成形加工時に肌荒が生じた
り、成形性が低下する。
第3表には1例として第1表に示した代表的な合金につ
いて実施例1と同じ条件で圧延を行ない、熱延終了温度
のみを変化させた7mm厚の焼鈍板の諸性質を示したが
、結晶粒の微細な成形aCすぐれた板は得られない。
実施例 2 第1表に示した代表的な合金について均質化処理条件の
影響について検討した。
合金1 、3 、7゜12を第4表に示す条件で均質化
処理を行ない、480 ’C〜500 ’Cより熱間圧
延を開始し、300關厚より7mm厚の板に圧延した。
熱間圧延終了温度は220〜260°CV7C制御した
上記の板を410°C〜lhrの加熱により焼鈍板とし
た場合の機械的性質と諸性能を同じく第4表に示す。
400°C〜500℃で4〜48hrの第1段目の均質
fヒ処理を行なうのみの場合には結晶粒が90〜1.0
0μと著しく粗大化する。
第1段目の処理を省略し、520〜5700Cで2〜3
0hl−の均質化処理のみを行なう場合には供晶融解を
生じ鋳塊か一部溶解する問題がある。
結局結晶粒の微細で成形性に優れた板は本発明の均質i
′ヒ処理条件の場合にしか得られない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Mg2〜5%、Mn 0.3〜1.0 %、Zr
    O,05〜0.3 %を含み残りAIと不純物よりなる
    合金を400〜500°Cで4〜48hrの均質化処理
    後に引続いて520〜570°Cで2・〜30hrの均
    質化処理を行なうとともに熱間圧延終了温度を200〜
    350°Cに制御して熱間圧延し、その後280〜46
    0 ’Cで焼鈍軟化することを特徴とする強度と成形性
    にすぐれた構造用アルミニウム合金の製造法。 2 Mg 2〜5%、Mn 0.3〜1.0%、Zr
    0.05〜0.3%を必須成分として含み、CrO,0
    5〜0.3係、Vo、03〜0.3係、Ti0.01〜
    0.25係、130.0001〜0.05係のうち1種
    又は2種以上を含み残りAIと不純物よりなる合金を4
    00〜500℃で4〜48hrの均質化処理後に引続い
    て520〜570℃で2〜30h傾均質化処理を行なう
    とともに熱間EE終了温度を200〜350℃にm1J
    a4]して熱間圧延し、その後280〜460°Cで焼
    鈍軟化することを特徴とする強度と成形性にすぐれた構
    造用アルミニウム合金の製造法。 3 Mg2〜5%、Mn 0.3〜1.0 %、Zr
    O,05〜0.3%を必須成分として含み、さらに、C
    uO005〜04係を含み残りAIと不純物よりなる合
    金を400〜500℃で4〜48hrの均質化処理後に
    引続いて520〜570℃で2〜30hrの均質化処理
    を行なうとともに熱間圧延終了温度を200〜350℃
    に制御して熱間圧延し、その後280〜460°Cで焼
    鈍軟化することを特徴とする強度と成形性にすぐれた構
    造用アルミニウム合金の製造法。 4 Mg2−5%、Mn 0.3〜1.0 %、Zr
    O,05〜0.3%を必須成分として含み、さらに、B
    eO,0001〜0.05%を含み残りA6と不純物よ
    りなる合金を400〜500℃で4〜48hrの均質化
    処理後3!コ引続いて520〜570℃で2〜30hr
    の均質化処理を行なうとともに熱間圧延終了温度を訃〕
    0〜350°Cに制御して熱間圧延し、その後280〜
    460℃で焼鈍軟化することを特徴とする強度と成形性
    にすぐれた構造用アルミニウム合金の製造法。 5 Mg2〜5係、Mn O,3〜1.0%、Zr0.
    05〜0.3係を必須成分として含み、さらに、Cr0
    .05〜0.3係、Vo、03〜0.3係、Ti0.0
    1〜0.25係、Bo、0001〜005係の1種ヌ:
    ・12種以上を含み、さらにCuO,05〜04係を含
    み残らAlと不純物よりなる合金を400〜5000C
    で4〜48hrの均質化処理後に引続いて520−57
    0℃で2〜30ht−の均質化処理を行なうとともに熱
    間圧延終了温度を200〜350°Cに制御して熱間圧
    延し、その後280〜460°Cで焼鈍軟化することを
    特徴とする強度と成形性にすぐれた構造用アルミニウム
    合金の製造法。 6 Mg2〜5%、Mn 0.3〜1.0%、Zr
    O,05〜0.3係を必須成分として含み、CrO,0
    5〜0.3係、Vo、03〜0.3係、Ti0.01〜
    0.25係、Bo、0001〜0.05係の1種又は2
    種以−にを含み、ざらにBe O,0001〜0.05
    %を含み残りAIと不純物よりなる合金を400〜50
    0°Cで4〜48hrの均質化処理後に引続いて520
    〜570°Cで2〜30hrの均質化処理を行なうとと
    もに熱間圧延終了温度を200〜350°Cに制御して
    熱間圧延し、その後280〜460’Cで焼鈍軟化する
    ことを特徴とする強度と成形性にすぐれた構造用アルミ
    ニウム合金の製造法。 7 Mg2〜5%、Mn0.3〜1.0%、Zr0.
    05〜0.3髄必須成分として含み、さらに、Cu0.
    05〜0.4 %、Be O,0001〜0.05%を
    含み残りAIと不純物よりなる合金を400〜500’
    Cで4〜48hrの均質化処理後に引続いて520〜5
    70°Cで2〜30 hrの均質化処理を行なうととも
    に熱間圧延終了温度を200〜350’Cに制御して熱
    間圧延し、その後280〜460℃で・焼鈍軟化するこ
    とを特徴とする強度と成形性にすぐれた構造用アルミニ
    ウムa金の製造法。 8Mg2〜5%、M n 0.3〜1.0%、ZrO,
    05〜0.3係を必須成分として含み、CuO,05〜
    0.3係、V O,03〜0.3係、TiO,01〜0
    .25係、Bo、0001〜0.05係の1種ヌは2種
    以上を含み、さらにCu O,05〜0.4%、BeQ
    、0001〜0.05%を含み残りAdと不純物よりな
    る合金を400〜500℃で4〜48h1−の均質化処
    理後に引続いて520〜570°Cで2〜30hrの均
    質化処理を行なうとともに熱間圧延終了温度を200〜
    350°Cに制御して熱間圧延し、その後280〜46
    0℃で焼鈍軟化することを特徴とする強度と成形性にす
    ぐれた構造用アルミニウム合金の製造法。
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