JPS6018741B2 - 鋳造用アルミニウム合金 - Google Patents
鋳造用アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPS6018741B2 JPS6018741B2 JP54133269A JP13326979A JPS6018741B2 JP S6018741 B2 JPS6018741 B2 JP S6018741B2 JP 54133269 A JP54133269 A JP 54133269A JP 13326979 A JP13326979 A JP 13326979A JP S6018741 B2 JPS6018741 B2 JP S6018741B2
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- Japan
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- casting
- strength
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- aluminum alloy
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋳造用アルミニウム合金に関し、より詳細には
、5%以上の伸び率を維持しつつ50k9/磯級以上の
引張り強さ及び40k9/伽級以上の耐力を発揮する鋳
造用アルミニウム合金に関するものである。
、5%以上の伸び率を維持しつつ50k9/磯級以上の
引張り強さ及び40k9/伽級以上の耐力を発揮する鋳
造用アルミニウム合金に関するものである。
鋳造用アルミニウム合金は軽量金属材料として極めて重
要な地位を占めており、その需要は益々増加する傾向に
ある。
要な地位を占めており、その需要は益々増加する傾向に
ある。
しかし従来品は引張り強さ及び耐力の点で問題が残り、
AI−Si−Mg系、AI−Cu系、AI−Sj一Mg
−Cu系等にしてもせいぜい引張り強さ40k9/娩程
度、耐力85k9/桝程度が限度である。ところが最近
アルミニウム合金の需要が拡大するにつれて高強度が要
求される様になり、引張り強さ50k9/雛級以上、耐
力40k9/桝級以上を有する鋳造用アルミニウム合金
の開発が切望される様になった。本発明者等は前述の様
な事情に着目し、上記した如き優れた引張り強さ及び耐
力を有する鋳造用アルミニウム合金の開発を期して、合
金成分の種類及び含有率を再度見直しながら種々研究を
進めてきた。
AI−Si−Mg系、AI−Cu系、AI−Sj一Mg
−Cu系等にしてもせいぜい引張り強さ40k9/娩程
度、耐力85k9/桝程度が限度である。ところが最近
アルミニウム合金の需要が拡大するにつれて高強度が要
求される様になり、引張り強さ50k9/雛級以上、耐
力40k9/桝級以上を有する鋳造用アルミニウム合金
の開発が切望される様になった。本発明者等は前述の様
な事情に着目し、上記した如き優れた引張り強さ及び耐
力を有する鋳造用アルミニウム合金の開発を期して、合
金成分の種類及び含有率を再度見直しながら種々研究を
進めてきた。
その結果下記の如く合金成分の種類及び含有率を特定し
てやれば上記の目的が見事に達成されることを知り、核
に本発明の完成をみた。即ち本発明に係る鋳造用アルミ
ニウム合金の構成とは、Zn:6〜8%(重量%:以下
同じ)、Mg:1〜3.5%、Ti又はTiB:0.0
3〜0.15%(Tiとして)を含有する他、Cu:0
.05〜0.4%及び/又はZr:0.05〜0.2%
、を含み残部AI及び不可避不純物からなるところに要
旨があり、更にはこれにCr:0.05〜0.3%及び
/又はAg:0.05〜0.3%を含有せしめたもので
、これにより引張り強さ50kg/地以上、耐力40k
9/柵以上という優れた強度の鋳造用アルミニウム合金
を得ることができる。以下各合金元素の役割り及び含有
量限定の根拠を説明する。Zn及びMgは強度を高める
為の添加元素として従来から知られている。
てやれば上記の目的が見事に達成されることを知り、核
に本発明の完成をみた。即ち本発明に係る鋳造用アルミ
ニウム合金の構成とは、Zn:6〜8%(重量%:以下
同じ)、Mg:1〜3.5%、Ti又はTiB:0.0
3〜0.15%(Tiとして)を含有する他、Cu:0
.05〜0.4%及び/又はZr:0.05〜0.2%
、を含み残部AI及び不可避不純物からなるところに要
旨があり、更にはこれにCr:0.05〜0.3%及び
/又はAg:0.05〜0.3%を含有せしめたもので
、これにより引張り強さ50kg/地以上、耐力40k
9/柵以上という優れた強度の鋳造用アルミニウム合金
を得ることができる。以下各合金元素の役割り及び含有
量限定の根拠を説明する。Zn及びMgは強度を高める
為の添加元素として従来から知られている。
これらの添加量はアルミニウム合金の種類によって様々
であるが、何れの元素も伸び率を著しく低下させること
から、強度及び伸び率の兼ね合いで殆んどの場合はZn
:2〜6%、Mg:0.5〜2%の範囲に規定されてい
る。本発明者等は上記の様な公知事情のもとでZn及び
Mgの添加効果を再度見直すべく研究を行なったところ
、特に引張り強さに及ぼすZnの添加効果はMgの添加
量によって著しく変ってくることをつきとめた。即ち第
1図は、アルミニウム合金中のMg量を3%、7%及び
10%に設定した場合(何れもTiは0.07%、Bは
0.003%)について、Zn量と引張り強さ及び伸び
率の関係を測定した結果を示すグラフであり、伸び率は
両元素共含有率を高めるに従って明らかに低下する。と
ころが引張り強さをみると、Zn量の影響はMgの含有
量によって全く異なる傾向を示す。即ちMg量が10%
ではZn量の増加につれて引張り強さは僅かな低下傾向
を示し、Mg量が7%ではZn量が7%以上になった段
階で引張り強さが急激に低下する。これに対しM重量が
3%の場合は、Zn量を増加することによって引張り強
さは大幅に高まる。しかもMg3%の場合低Zn量領域
においては低い引張り強さしか得られないが、高Zn量
領域では50kg/桝以上という極めて高い引張り強さ
を確保できることも確認された。即ちこれらの実験結果
からも明らかな様に、Zn及びMgの添加効果は個々に
規定されるべきではなく双方の添加量の兼ね合いで規定
すべきであり、更に追加実験を重ねた結果、Mg量を3
.5%以下に抑えることが、50k9/孫以上の引張り
強さを保障する上で不可欠であることが判った。そして
かかるMg量のもとでZn量を6〜8%に設定すると、
50k9/桝以上の引張り強さを確実に得ることができ
る。ここでZn量が6%未満ではMg量をいかに調整し
ても50k9/磯以上の引張り強さが得られず、一方8
%を超えると引張り強さは更に向上するものの伸び率が
低下するので好ましくない。尚Mg量が1%禾満になる
とMgによる強度向上効果が有意に発揮されなくなるの
で1%以上含有させねばならず、より好ましいMg量は
2.5〜3.5%の範囲である。Tiはアルミニウム合
金の結晶組議を微細化し物性を高めるのに不可欠で、T
i自体として或はTiBとして添加することができ、T
i換算で少なくとも0.03%以上必要である。しかし
添加量が多すぎると針状のTiA13が晶出し易くなり
強度はかえって低下するので0.15%以下に抑えるべ
きである。Cuは溶体化処理工程で完全に固溶し、伸び
率を低下させることなく強度を高める作用がある。
であるが、何れの元素も伸び率を著しく低下させること
から、強度及び伸び率の兼ね合いで殆んどの場合はZn
:2〜6%、Mg:0.5〜2%の範囲に規定されてい
る。本発明者等は上記の様な公知事情のもとでZn及び
Mgの添加効果を再度見直すべく研究を行なったところ
、特に引張り強さに及ぼすZnの添加効果はMgの添加
量によって著しく変ってくることをつきとめた。即ち第
1図は、アルミニウム合金中のMg量を3%、7%及び
10%に設定した場合(何れもTiは0.07%、Bは
0.003%)について、Zn量と引張り強さ及び伸び
率の関係を測定した結果を示すグラフであり、伸び率は
両元素共含有率を高めるに従って明らかに低下する。と
ころが引張り強さをみると、Zn量の影響はMgの含有
量によって全く異なる傾向を示す。即ちMg量が10%
ではZn量の増加につれて引張り強さは僅かな低下傾向
を示し、Mg量が7%ではZn量が7%以上になった段
階で引張り強さが急激に低下する。これに対しM重量が
3%の場合は、Zn量を増加することによって引張り強
さは大幅に高まる。しかもMg3%の場合低Zn量領域
においては低い引張り強さしか得られないが、高Zn量
領域では50kg/桝以上という極めて高い引張り強さ
を確保できることも確認された。即ちこれらの実験結果
からも明らかな様に、Zn及びMgの添加効果は個々に
規定されるべきではなく双方の添加量の兼ね合いで規定
すべきであり、更に追加実験を重ねた結果、Mg量を3
.5%以下に抑えることが、50k9/孫以上の引張り
強さを保障する上で不可欠であることが判った。そして
かかるMg量のもとでZn量を6〜8%に設定すると、
50k9/桝以上の引張り強さを確実に得ることができ
る。ここでZn量が6%未満ではMg量をいかに調整し
ても50k9/磯以上の引張り強さが得られず、一方8
%を超えると引張り強さは更に向上するものの伸び率が
低下するので好ましくない。尚Mg量が1%禾満になる
とMgによる強度向上効果が有意に発揮されなくなるの
で1%以上含有させねばならず、より好ましいMg量は
2.5〜3.5%の範囲である。Tiはアルミニウム合
金の結晶組議を微細化し物性を高めるのに不可欠で、T
i自体として或はTiBとして添加することができ、T
i換算で少なくとも0.03%以上必要である。しかし
添加量が多すぎると針状のTiA13が晶出し易くなり
強度はかえって低下するので0.15%以下に抑えるべ
きである。Cuは溶体化処理工程で完全に固溶し、伸び
率を低下させることなく強度を高める作用がある。
たとえば第2図は、ベース合金としてAI−7%Zn−
3%Mg−0.07%Ti−0.003%Bを選択し、
Cuの含有率と引張り強さ及び伸び率の関係を求めたグ
ラフであるが、この結果からも明らかな如くCuの効果
を有意に発揮させる為には0.05%以上含有させるべ
きである。しかし多すぎると伸び率が低下するので0.
4%以下に止めねばならない。ZrもCuと同様に伸び
率をあまり低下させることなく強度を高める作用がある
。
3%Mg−0.07%Ti−0.003%Bを選択し、
Cuの含有率と引張り強さ及び伸び率の関係を求めたグ
ラフであるが、この結果からも明らかな如くCuの効果
を有意に発揮させる為には0.05%以上含有させるべ
きである。しかし多すぎると伸び率が低下するので0.
4%以下に止めねばならない。ZrもCuと同様に伸び
率をあまり低下させることなく強度を高める作用がある
。
たとえば第3図は、ベース合金として同じくAI−7%
Zn−3%Mg一0.06%Ti−0.003%Bを選
択し、Zr含有率と引張り強さ及び伸び率の関係を求め
たグラフで、この結果からもZrの効果を有意に発揮さ
せる為には0.05%以上含有させるのがよいことが判
る。しかし多すぎると伸び率に悪影響を及ぼすので0.
2%以下に止めるべきである。Cr及びMgは共に伸び
を向上させる作用がある。
Zn−3%Mg一0.06%Ti−0.003%Bを選
択し、Zr含有率と引張り強さ及び伸び率の関係を求め
たグラフで、この結果からもZrの効果を有意に発揮さ
せる為には0.05%以上含有させるのがよいことが判
る。しかし多すぎると伸び率に悪影響を及ぼすので0.
2%以下に止めるべきである。Cr及びMgは共に伸び
を向上させる作用がある。
たとえば第4,5図は、べ−ス合金としてN−7%Zn
−3%Mg−0.08%Ti−0.003%B及びN−
7%Zn−3%Mg−0.07%Ti−0.003%B
を選択し、Cr又はAgの含有率と引張り強さ及び伸び
率の関係を求めたグラフで、この結果からもCr又はA
gの効果を有意に発揮させる為には0.05%以上含有
させる必要があることが判る。しかし多すぎても伸び率
は低下するから夫々0.3%以下に止めるべきである。
ところで本発明のアルミニウム合金は、先に述べた如く
所定量のZn、Mg及びTi(又はTiB)を含み、こ
れらと共に所定量のCu及び/又はZr、或は更にCr
及び/又はAgを含有するが、上記選択元素の種類及び
配合量は、目的とするアルミニウム合金に特別要求され
る種々の機械特性に応じて適宜決めるべきである。
−3%Mg−0.08%Ti−0.003%B及びN−
7%Zn−3%Mg−0.07%Ti−0.003%B
を選択し、Cr又はAgの含有率と引張り強さ及び伸び
率の関係を求めたグラフで、この結果からもCr又はA
gの効果を有意に発揮させる為には0.05%以上含有
させる必要があることが判る。しかし多すぎても伸び率
は低下するから夫々0.3%以下に止めるべきである。
ところで本発明のアルミニウム合金は、先に述べた如く
所定量のZn、Mg及びTi(又はTiB)を含み、こ
れらと共に所定量のCu及び/又はZr、或は更にCr
及び/又はAgを含有するが、上記選択元素の種類及び
配合量は、目的とするアルミニウム合金に特別要求され
る種々の機械特性に応じて適宜決めるべきである。
即ち特に優れた引張り強さが要求される場合は選択元素
として強度向上効果をもつCu及び/又はZrを用いる
のがよく、一方特に優れた伸び率が要求される場合は選
択元素として伸び率向上効果をもつCr及び/又はAg
を用いるのがよい。またCu及び/又は公とCr及び/
又はAgを共に使用すると、引張り強さ及び伸び率が共
に改善される。本発明は概略以上の様に構成されており
、添加合金元素の種類及び含有率を特定することによっ
て、後記実施例でも明らかにする如く引張り強さ50k
g/桝以上、耐力40k9/桝以上、伸び率5%以上と
いう優れた機械的性質の鋳造用アルミニウム合金を提供
し得ることになった。
として強度向上効果をもつCu及び/又はZrを用いる
のがよく、一方特に優れた伸び率が要求される場合は選
択元素として伸び率向上効果をもつCr及び/又はAg
を用いるのがよい。またCu及び/又は公とCr及び/
又はAgを共に使用すると、引張り強さ及び伸び率が共
に改善される。本発明は概略以上の様に構成されており
、添加合金元素の種類及び含有率を特定することによっ
て、後記実施例でも明らかにする如く引張り強さ50k
g/桝以上、耐力40k9/桝以上、伸び率5%以上と
いう優れた機械的性質の鋳造用アルミニウム合金を提供
し得ることになった。
次に本発明の実施例を示すが、下記はあくまで代表例で
あって本発明を限定する性質のものではない。
あって本発明を限定する性質のものではない。
実施例 1
第1表に示す成分組成の合金原料を、電気抵抗炉の黒鉛
るつぼ中で熔解し、フラックス精錬及び真空脱ガス処理
を行なった後、150±10℃に予熱したJIS金型試
験片鋳型を用いて74000で鋳造した。
るつぼ中で熔解し、フラックス精錬及び真空脱ガス処理
を行なった後、150±10℃に予熱したJIS金型試
験片鋳型を用いて74000で鋳造した。
このときの凝固区間冷却速度は8℃/秒とした。次いで
460qoで1斑時間の漆体化処理を行なった後700
0の水中に投入して椀入れし、更に120℃で24時間
焼戻しした後機械加工して試験片を作製し性能試験を行
なった。第1表 合金原料の成分組成 (単位:重量%) 第2表 試験結果 ※試験片に該試験片の耐力の75%に相当する力を2点
曲げて負荷し、その状態で 3.5%NaCZ溶液に10分浸債、50分乾燥の繰返
し条件で割れを生じるまでの時間この結果からも明らか
な様に、何れのアルミニウム合金も引張り強さ、耐力及
び伸び率のすべてにおいて高い値を示しており、応力腐
食割れ寿命も優れている。
460qoで1斑時間の漆体化処理を行なった後700
0の水中に投入して椀入れし、更に120℃で24時間
焼戻しした後機械加工して試験片を作製し性能試験を行
なった。第1表 合金原料の成分組成 (単位:重量%) 第2表 試験結果 ※試験片に該試験片の耐力の75%に相当する力を2点
曲げて負荷し、その状態で 3.5%NaCZ溶液に10分浸債、50分乾燥の繰返
し条件で割れを生じるまでの時間この結果からも明らか
な様に、何れのアルミニウム合金も引張り強さ、耐力及
び伸び率のすべてにおいて高い値を示しており、応力腐
食割れ寿命も優れている。
実施例 2
N‐−7.2%Zn−3.0%Mg−0.2%Zr−0
.18%Cr−0.26%Ag一0.07%Tiからな
るアルミニウム合金を用い、外径40物舷、肉厚15柳
、長さ80仇吻の円柱鋳物を鋳造した。
.18%Cr−0.26%Ag一0.07%Tiからな
るアルミニウム合金を用い、外径40物舷、肉厚15柳
、長さ80仇吻の円柱鋳物を鋳造した。
尚鋳造品長手方向各部位の凝固区間冷却速度は実施例1
とほぼ同じ‘こした。得られた鋳物は鋳造割れ等も皆無
であり、外観も極めて美麗であった。この鋳物を実施例
1と同様に熱処理し機械加工して試験片を作製し性能試
験を行なった。その結果引張り強さ51.6k9/嫌、
耐力42.5k9/柵、伸び率9.2%と何れも高い値
を示した。また3.5%NaCI溶液を用し、耐力の7
5%に相当する力を2点曲げで負荷する方法で上記合金
の応力腐食割れ試験をしたところ、10分浸債、50分
乾燥の繰返し条件で1か月経遇しても割れは起こらず、
高Zn合金であるにもかかわらず耐応力腐食割れ性もご
‘まど悪くない。
とほぼ同じ‘こした。得られた鋳物は鋳造割れ等も皆無
であり、外観も極めて美麗であった。この鋳物を実施例
1と同様に熱処理し機械加工して試験片を作製し性能試
験を行なった。その結果引張り強さ51.6k9/嫌、
耐力42.5k9/柵、伸び率9.2%と何れも高い値
を示した。また3.5%NaCI溶液を用し、耐力の7
5%に相当する力を2点曲げで負荷する方法で上記合金
の応力腐食割れ試験をしたところ、10分浸債、50分
乾燥の繰返し条件で1か月経遇しても割れは起こらず、
高Zn合金であるにもかかわらず耐応力腐食割れ性もご
‘まど悪くない。
これは鋳造用M−Zn−Mg系合金に比べて組織の異方
性が少ない為と考えられる。尚第3,4表は、代表的な
高強度鋳造用アルミニウム合金であるZG42A(アメ
リカ製)及びアルキヤン432(カナダ製)並びにCX
−2A(日本軽金属株式会社製)の各合金成分及び機械
的性質を示したものであるが、これらと比較してみても
、本発明の鋳造用アルミニウム合金が優れた性能(殊に
引張り強さ及び耐力)を有していることが明白である。
性が少ない為と考えられる。尚第3,4表は、代表的な
高強度鋳造用アルミニウム合金であるZG42A(アメ
リカ製)及びアルキヤン432(カナダ製)並びにCX
−2A(日本軽金属株式会社製)の各合金成分及び機械
的性質を示したものであるが、これらと比較してみても
、本発明の鋳造用アルミニウム合金が優れた性能(殊に
引張り強さ及び耐力)を有していることが明白である。
第3表 合金成分組成
L残部:AZ、単位:重量%)
第4表 機械的性質
第1〜5図は本発明における各合金元素の含有率と引張
り強さ及び伸び率の関係を示すグラフである。 第1図 第2図 第3図 第ム図 第5図
り強さ及び伸び率の関係を示すグラフである。 第1図 第2図 第3図 第ム図 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Zn:6〜8%(重量%:以下同じ)、Mg:1〜
3.5%、Ti又はTiB:0.03〜0.15%(T
iとして)を含有する他、Cu:0.05〜0.4%及
び/又はZr:0.05〜0.2%を含み、残部がAl
及び不可避不純物からなることを特徴とする鋳造用アル
ミニウム合金。 2 Zn:6〜8%(重量%:以下同じ)、Mg:1〜
3.5%、Ti又はTiB:0.03〜0.15%(T
iとして)を含有する他、Cu:0.05〜0.4%及
び/又はZr:0.05〜0.2%、並びにCr:0.
05〜0.3%及び/又はAg:0.05〜0.3%を
含み、残部がAl及び不可避不純物からなることを特徴
とする鋳造用アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54133269A JPS6018741B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 鋳造用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54133269A JPS6018741B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 鋳造用アルミニウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5669347A JPS5669347A (en) | 1981-06-10 |
JPS6018741B2 true JPS6018741B2 (ja) | 1985-05-11 |
Family
ID=15100665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54133269A Expired JPS6018741B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 鋳造用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6018741B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61186445A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Riyouka Keikinzoku Kogyo Kk | 樹脂成形用金型 |
EP2034035B2 (en) * | 2006-05-18 | 2022-09-14 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Process for producing aluminum alloy plate |
CN111041300B (zh) * | 2019-10-24 | 2021-04-23 | 安徽枫慧金属股份有限公司 | 一种颗粒增强铝合金材料 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50114326A (ja) * | 1974-02-20 | 1975-09-08 |
-
1979
- 1979-10-17 JP JP54133269A patent/JPS6018741B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50114326A (ja) * | 1974-02-20 | 1975-09-08 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5669347A (en) | 1981-06-10 |
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