JPS60145350A - 溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたAl−Zn−Mg合金の製造法 - Google Patents

溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたAl−Zn−Mg合金の製造法

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JPS60145350A
JPS60145350A JP173184A JP173184A JPS60145350A JP S60145350 A JPS60145350 A JP S60145350A JP 173184 A JP173184 A JP 173184A JP 173184 A JP173184 A JP 173184A JP S60145350 A JPS60145350 A JP S60145350A
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正和 平野
Hitoaki Tanaka
田中 仁朗
Yutaka Kaneda
豊 金田
Shoshi Koga
詔司 古賀
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたAl−
Zn−M17合金の製造法に関する。
一般に、Al−Zn−Mg系合金は、その機械的性質や
溶接性が優れているため、鉄道車輌や種々の陸上構造物
等に非常に広範囲に、かつ、多く使用されている。
しかしながら、この種高力A1合金は、高強度になるに
従って応力腐蝕割れが発生し易くなり、AI−ZnMB
系合金も例外ではなく、強度を高めるためにMg、Zn
含有量を増加すると耐応力腐蝕割れ性が劣化してくる。
また、Al−Zn−Mg系合金は、A1合金のうちで溶
接が行なえる最高強度の材料であるが、Mg、Zn含有
量が増加すると溶接性も劣化してくる。このようなこと
が高強度溶接構造用材料の開発が妨げられている原因と
もなっている。
しかして、応力腐蝕割れについては現在までに、含有成
分および製造条件等の改良によって、板および形材の平
行方向および直角方向においては応力腐蝕割れ発生の可
能性はなくなったが、板厚方向および溶接部については
、使用条件によっては応力腐蝕割れ発生の可能性かある
そして、近年になって、構造物の大型化および設計・施
工の合理化のため1こ、厚内材料の使用が増加してきて
おり、板厚方向および溶接部に発生する応力か天外く、
耐応力腐蝕割れ性の向上か強く要望されている。
本発明は−1−記しこ説明したような高力A1合金tこ
おける種々の問題点を解決したものであり、特に、溶接
性および耐応力腐蝕割れ性が優れたAI Zn−Mg合
金の製造法を提供するものである。
本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性か優れたA
1−zll−Mg合金の製造法の特徴とするところは、
Zn3,0〜8゜Quit%、Mg0.3〜3.0+u
L%、Ti 0.005〜0,20u+t%、B O,
0005〜0.05…1%、Ni0.2〜1,5u+1
%を含有し、かつ、Mn 0.05〜0゜40u+I%
、Cr 0.05−0.40IIIt、%、Zr 01
05=0.25u+t%のうちから選んだ1種以上を含
み、残部AIおよび不純物からなるA1合金の結晶粒径
を1500μIIIす、下に微細化した鋳塊を、400
〜550°Cの温度で均質化処理を行なった後、350
〜500℃の温度で60%以」二の加工率で熱間加工を
行ない、最終熱処理後の結晶粒の短径と長径の比を 1
:51J、上とし、かつ、短径の長さを80μm以下と
することにある。
本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたA
l−Zn1\4g合金の製造法は、溶接性を損なうこと
なく耐応力腐蝕割れ性を向」ニさせるものであり、即ち
、応力腐蝕割れは結晶粒界に発生する一種の脆性破壊で
あり、その発生初期の原因は結晶粒界と粒内の電位差に
よる粒界の優先溶出とされており、MB、Zn含有量を
増加すると強度は高くなるがそれに伴って粒界と粒内の
電位差が大きくなるので応力腐蝕割れが発生し易くなる
ものであるが、N1の含有は結晶粒界の優先溶出を妨げ
、耐応力腐蝕割れ性を向上させる効果がある。
そして、N1の含有は耐応力腐蝕割れ性を向」ニさせる
が含有量が増加しても溶接性が劣化することがないもの
である。
T1、Bは組織を微細化するための重要な元素であ!)
、かつ、溶接性の向上にも寄与する元素である。
M n、Cr、Zrは組織安定化のために含有させる元
素であり、これらの元素のうちから選んだ1種以上を含
有させることが必要であり、溶接性が向上する。
また、Mg、Zn含有量が増加すると粒界の溶融温度が
低下するので、溶接時の温度上昇および凝固時の収縮応
力により結晶粒界における割れが起り易くなるが、鋳塊
の結晶粒径を]、500μm1以下に微細化し、400
〜550°Cの温度で、例えば、1〜24時間の均質化
処理後に、350〜500℃の温度で60%以−にの熱
間加工を行なって、結晶粒の短径と長径の比を1:5以
−にとし、かつ、短径の長さを80μm以下とすること
により溶接性を向上させるのである。
本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性か優れたA
IZn−Mg合金の製造法(以下単に本発明に係る製造
法ということがある。)について説明する。
先ず、本発明に係る製造法において使用するAlZn−
Mg合金の含有成分および成分割合について説明する。
・ Znは強度を向上させるための最も重要な元素であ
り、含有量が3.Ou+1%未満では充分な強度を得る
ことがで外す、また、8.0−%を越えて含有されると
応力腐蝕割れが発生し易くなる。よって、Zn含有量は
3.0−8.0IIIj%とする。
MgはZnと同様に強度向−にに重要な元素であり、含
有量が0.3u+t%未満では充分な強度が得られず、
また、3.Ou+t%を越えて含有されると応力腐蝕割
れが発生し易くなる。よって、Mg含有量は0.3〜3
.0田t%とする。
Ti、 Bli:iff塊の組織微細化のための重要な
元素であり、Ti含有量が0.005+ut%未満およ
びB含有量がO,0O05+ut%未満では結晶粒微細
化に効果がなく、また、Ti0.20耐%およびB O
,O’5田t%を越えて含有されると巨大化合物が発生
する可能性がある。よって、Ti含有量は0.005〜
0.20□t%およびB含有量は0.0005〜0,0
5u+t%とする。
N1は耐応力腐蝕割れ性を着しく向上させるが、含有量
が0,2u+t%未満未満ではこのような効果はなく、
また、1..5u+1%を越えて含有されると溶接性が
劣化する。よって、Ni含有量は0.2〜1.5+ut
%とする。
Mn、Cr5Zrは組織安定化のために必要な元素であ
り、均質化、熱間加工の組合せによって結晶粒を微細に
制御するが、含有量かMn 0.05ulj%未満、C
r 0.05+ut%未満、Zr O,05u+t%未
満ではこの効果はなく、また、Mn 0.40u+t%
、Cr O,401%、Zr 0.2h1%を越えて含
有されると巨大化合物が発生する可能性がある。よって
、Mn含有量は0.05−0.4011It%、Cr含
有量は0.05−0.40u+t%、Zr含有量は0.
05−0.25u+t%とする。
このような含有成分および成分割合のAl−Zn−Mg
合金を溶解して鋳造した鋳塊の結晶粒径はT1およびB
が含有していることにより1500μm以下に微細化す
るもので゛あり、結晶粒径が1500μmより大きいと
製品の粒径が肥大して溶接性を劣化させるので、鋳塊の
結晶粒径は1.500μ以下としなければならない。
次に本発明に係る製造法の熱処理について説明する。
上記の鋳塊を400〜550°Cの温度で、例えば、1
〜24時間の均質化処理を行なうのであるが、400°
C未満の温度では、Mn、Cr、Zrの析出が充分でな
く、製品の結晶粒か肥大し、また、550°Cを越える
温度ではMn、Cr、Zrの析出物が再固溶し始めて、
鋳塊の結晶粒か微細であっても製品の結晶粒径が肥大し
て溶接性が劣化する。
この均質化処理後、350〜500℃(望ましくは40
0〜450°C)の温度で60%以」−(望ましくは8
0%以」二)の熱間加工を行なうことにより、Mn、 
Cr、Zrの析出物を核として準安定の形での転位を微
細均一に分布させ、後工程の溶体化・焼入れ等における
再結晶過程で短径と長径の比を1:5以上とし、かつ、
短径の長さを80μm以下に制御する。
しかして、熱間圧延、熱間押出、熱間鍛造等の熱間加工
は、350℃未満の低温度では加工が困難となり、50
0℃を越える高温度では熱間割れの可能性があり、製品
の結晶粒径が肥大して溶接性が劣化する。また、加工率
が60%未満では製品の結晶粒径が肥大し、さらに、最
終的に得られた製品の短径と長径の比か1:5未満およ
び短径が80μmを越える大きさでは溶接性が劣るよう
になる。
本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたA
l−Zn−Mg合金の製造法の実施例を比較例と共に説
明する。
実施例 第1表に示す含有成分および成分割合のAl−Zn−1
’14+?合金を通常の方法により溶製し鋳造した鋳塊
を下記の条件により処理した。
(A) 本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性が
優れたAl−Zn−114g合金の製造法の条件450
°Cの温度で24時間の均質化処理後、400〜450
℃の温度で90%の熱間圧延を行なって、25mmtの
板材を製作した。
(B) 比較条件 570°Cの温度で24時間の均質化処理後、450〜
500’Cの温度で90%の熱間圧延を行なって、25
v。
tの板材を製作した。
これらの板材を450°Cの温度で30分間の溶体化処
理を行なった後、水冷し、120℃の温度で24時間の
時効を行なった。
第2表にこの板材の性質を調査した結果を示す。
本発明に係る製造法により製造された材料は、比較条件
により製造された材料に比して、溶接性および耐応力腐
蝕割れ性が優れていることがわかる。
1)結晶粒径 : 板および形材の長手方向に平行断面
観察。
2)耐応力腐蝕割れ性 : C−R1n8試験片を用い
て厚さ方向に応力を負荷し、100°Cの3g/lNa
C1−30g/lK2Cr2O736g/ l CrO
3混合水溶液に浸漬した。
Oa:0分で割れなし、×α:α分で割れ発生。
3)スリット型割れ試験 : 厚さ12mmtのスリッ
ト型溶接割れ試験片を用いた。
割れ%=(割れ長さ/溶接全長)X 1. OO溶加材
 5356 電 流 280A 電圧 30V 4)ミクロフィッシャー : 突合せ溶接材の溶接部近
傍を観察。
厚さ 6叫nt 溶加材 5356 電流 260A 電圧30V 試験条件 100°Cの3g/lNacl−36g/lcro3−
30g/lK、2cr207混合水溶液に浸漬して割れ
13− を観察した。
本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたA
l−Zn−Mg合金の製造法は、上記の構成を有してい
るものであるから、従来材に比して、溶接性に優れ、さ
らに、耐応力腐蝕割れ性に優れているという効果を有す
るものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Zn 3,0−8.0iut、%、Mg O,3−3,
    0+++t%、TiO,005−0,20u+t%、B
     010005−0.05nut%、NiO,2〜1.
    .5nut、%を含有し、かつ、Mn 0.05−0,
    40u+t%、Cr 0.05〜0.40u+t%、Z
    r 0.05〜0.25u+t%のうちから選んだ1種
    以上を含み、残部A1および不純物からなるA1合金の
    結晶粒径を1500μm以下に微細化した鋳塊を、40
    0〜550’Cの温度で均質化処理を行なった後、35
    0〜500°Cの温度で60%以上の加工率で熱間加工
    を行ない、最終熱処理後の結晶粒の短径と長径の比を 
    1:5以上とし、かつ、短径の長さを80μm以下とす
    ることを特徴とする溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優
    れたAlZn Mg合金の製造法。
JP173184A 1984-01-09 1984-01-09 溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優れたAl−Zn−Mg合金の製造法 Granted JPS60145350A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100904503B1 (ko) * 2006-05-29 2009-06-25 성훈엔지니어링(주) 가공용 고강도 알루미늄 합금
CN116377297A (zh) * 2023-04-13 2023-07-04 肇庆市大正铝业有限公司 一种硬质铝合金及其制备方法

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