JPS60234955A - 耐応力腐蝕割れ性の優れたＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金の製造方法 - Google Patents

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】 １産業上の利用分野１ 本発明は耐応力腐蝕割れ性の優れたノ＼ｌ−７．ｎ−Ｍ
ｇ合金の製造方法に関する。

［従来技術１ 一般に、Ａｌ−ＺｎＭｇ系合金はその機械的性質および
溶接性か優れているため、鉄道車輌やその他種々の陸」
二構造物等に非常に広範囲に、がっ、多量に使用されて
いる。

しかしなか呟この種高カアルミニウム合金は、高強度に
なるに従って応力腐蝕割れが発生し易くなり、そして、
ＡＩ−Ｚｎ−ＭＨ系合金も例外ではなく、強度を高める
ためにＭＢ、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。

［発明が解決しようとする問題点１ 本発ＩＴＪｌｉよこのような高力アルミニウム合金、特
に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金の耐応力腐蝕割れ性を改善
したものである。

１問題点を解決するための手段１ 本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡｌ−Ｚｎ−λ
４ｇ合金の製造方法は、 （］、　）　Ｚｎ　３．Ｌ８．Ｏｕ＋ｔ％、へ匂０．３
−３．Ｏｕ＋ｔ％、Ｓｉ　０．２＝］、５ＩＩＩｔ％、
Ｔｉ　Ｏ，００５〜０．２０＋ＩＩｔ％、Ｂ　Ｏ，００
０５〜０．０５ｕ＋Ｌ％ を含有し、かつ、 Ｍｎ　０．０５−１．ｏｕ＋ｔ％、Ｃｒ　Ｏ，０５−０
，４０＋ｕ１％、Ｚｒ　０．０５−０．２５ｉｕ１％、
〜’　０．０５−０．２０＋ｌｌｔ％のうちから選んだ
１種以上 を合有し、残部Ａ１および不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊を、４５０〜５８０　’Ｃの温度でソーキング
処理を行ない、続いて熱間加工或いは熱間加工後冷間加
工を行ない、４　Ｓ　Ｏ〜５８０　’Ｃの温度で溶体化
処理を行なった後、焼入れ処理を行ない、その後時効処
理を行なうことを特徴とする耐応力腐蝕割れ性の優れた
Ａｌ−Ｚｎ　−Ｍｇ合金の製造方法を第１の発明とし、 （２）　Ｚｎ　３．Ｏ〜８．ｏ１１ｔ％、Ｍｇ　Ｏ，３
−３，０＋ｕｔ％、Ｓｉ　０．２−１．５ｗｔ％、Ｔ　
ｉ　０．００５−０．２０ｗｔ％、Ｂ　Ｏ，０００５−
０，０５ｗｔ％ を含有し、かつ、 Ｍｎ　０．０５−１，０ｗｔ％、Ｃｒ　Ｏ，０５−０，
４０ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０５−０．２５＋ｕｔ％、Ｖ
　Ｏ，０５−０，２０＋ＩＩｔ％、のうちから選んだ１
種以上 を含有量　さらに、 ＣＬｌ　０．０３＝０．５１１１１％、Ａｇ０．０３−
・０．５＋ｕ１％、Ｎｉ　０．２＝１．５１％ のうちから選んだ１種以上 を含有し、残部Ａ）および不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊を、４５０〜５″８　ｔ’）　’Ｃの温度でソ
ーキング処理を行ない、続いて熱間加工或いは熱間加丁
後冷間加Ｉを行ない、４５０〜５″、３０℃の温度で溶
体化処理を行なった後、焼入れ処理を行ない、その後時
効処理を行なうことを特徴とする耐応力腐蝕割れ性の優
れたＡＩ　Ｚｎ　Ｍｇ合金の製造方法を第２の発明とす
る２つの発明よりなるものである。

本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れた！＼１−Ｚｎ−
ｈ旬合金の製造方法は、犬のことに着１−Ｊシてなされ
たものである。

即ち、ＡｌＺｎ−Ｍｇ系合金は、一般に溶体化焼入れに
よりλ４８、Ｚｎを固溶させた後、時効処理を行なって
ＭｇＺｎ系粒子を析出させることによって高い強度を得
るのであるが、粒界に析出したＭ　Ｂ　Ｚ　ｎ系の析出
物は、マトリックスに比べて電位が卑であるため、優先
的に粒界か゛溶失することを主な原因として応力腐蝕割
れが発生するといわれている。

従って、本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ合金の製造方法においては、Ｍ　ｇ　Ｚ　ｎ
系の析出物よ１）電位が貴であるＭｇＳｉ系の析出物を
粒界に析出させ、粒界の優先溶失を抑制することにより
、耐応力腐蝕割れ性を向上さぜたものであり、このため
に、製造工程において、比較的高温のソーキングおよび
比較的高温の溶体化処理を行なうことが必要であり、Ｓ
ｉ含有量が少ない場合および充分長い時間の溶体化処理
を行なう場合には、必ずしも高温ソーキングを行なわな
くともよく、高温溶体化処理だけで目的とする性能を祷
ることができる。

以下、本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡＩＺｎ
−ＭＢ金合金製造方法について詳細に説明する。

先ず、本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡＩＺｎ
−ＩＶ録今金の製造方法において使用するアルミニラｌ
、合金の含有成分および成分割合について説明する。

７．１１は強度を向−１−さ・ＩＪ−る元素として重要
であり、含有量か３．０ｔｕ１％未１１ちでは充分な強
度をイＳることかで゛きず、また、８．０＋ｕ１％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・〜８．０１ｌｌＩ％とする。

Ｍεは上記に説明したＺｎと同じように強度を向−トさ
せるのに寄与する元素であり、０．３ｕ＋ｔ％未満では
この効果は不光分であり、また、３．０＋ｕｔ％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０．３〜３．０ｗｔ％とする。

Ｓｉは高温ソーキンおよび高温における溶体化処理によ
り、その後の時効処理で粒界中にＭｇ５ｉ系析出物を析
出させることによりＭｇＺｎ系析出物との電位差を少な
くすることが可能となり、Ａ１−Ｚｎ−Ｍｇ合金の耐応
力腐蝕割れ性を向上させる元素であり、含有量が０．２
ｗｔ％未満ではこのような効果が少なく、また、］、５
＋ｕ１％を越えて含有されるとこの効果は飽和しそれ以
」二の含有は無駄である。よって、Ｓ１含有量は０．２
〜１．５ｗｔ、％とする。

ＴｉおよびＢは結晶粒微細化に寄与する元素であり、含
有量がＴｉ　Ｏ，００５ｕ＋ｔ％未満、Ｂ　Ｏ，０００
５ｕｔ％未満ではこのような効果はなく、また、ＴｉＯ
，２０ｗｔ％、Ｂ　Ｏ，０５ｕｔ％を越える含有量では
巨大化合物が発生する可能性がある。よって、Ｔ１含有
量は０．００５〜０，２０ｕ＋ｔ％、Ｂ含有量は０．０
００５〜０．０５ｕ＋ｔ％とする。

Ｍｎ、　Ｏｒ、　Ｚｒ、■は組織安定化のために含有さ
せる元素であり、含有量がＭｎ　Ｏ，０５ｕ＋ｔ％未満
、Ｃｒ　０．０５ｕ＋ｔ％未満、Ｚｒ、　０．０５ｗｔ
％未満、Ｖ　Ｏ，０５ｕ＋１％木１１１１では結晶粒微
細化の効果が少なくなり、また、Ｍｎ　１．Ｏｕ：１％
、（ｌｒ　０．４０ｗ１％、７．ｒ　Ｏ，２５ｔｌＩｊ
％、＼’　０．２０＋ｕ１％を越えて含有されると巨大
化合物か発生する可能性がある。よって、Ｍｎ含有量は
０．０５　＝　１．Ｏｕ＋１％、Ｃｒ含有鼠は０．０５
−０．４０＋ｕ１％、Ｚｒ含有量は０．０５−０．２５
ｕ＋Ｌ％、＼１含有量は０．０５〜０．２０ｗ１％とす
る。

Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉは耐応力腐蝕割れ性に寄与する元素で
あり、含有量がＣｕ　Ｏ，０３＋ｕｔ％未満、Ａｇ００
０３…［％未満、Ｎｉ　Ｏ，２ｕ＋ｔ％未満ではこの効
果は少なく、また、ＣＬＩ　Ｏ，５ｕ＋ｔ％、Ａｇ　Ｏ
，５＋ｌｌｔ％、Ｎｉ１．５ｗｔ％を越えて含有される
と溶接性が悪くなる。

よって、Ｃｕ含有量は０．０３−０．５ｕ＋ｔ％、Ａｇ
含有量は０．０３−０．５ｗｔ％、Ｎｉ　Ｏ，２−１，
５ｕ１％とする。

次に、本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｇ合金の製造方法における熱処理について説明す
る。

上記に説明した含有成分および成分割合のアルミニウム
合金鋳塊を、４５０〜５８０℃の温度でソーキング処理
を行なうのであるが、４５０℃未満の温度ではＳｌが充
分に固溶しなく、また、５８０℃を越える温度では部分
的な溶融が起り実用的でなくなる。よって、ソーキング
処理は４５０〜５８０℃の温度で行なうのである。

このソーキング処理に続いて、熱間加工或いは熱間加工
後の冷間加工によって所定の形状や板厚に加工する。

この加工後に、４５０〜５８０°Ｃの温度において溶体
化処理を行なうのであり、そして、４５０℃未満の温度
ではＳｉの固溶は不充分であり、また、５８０℃の温度
を越えると部分的に溶融が起り好ましくない。よって、
溶体化処理は４５０〜５８０℃の温度において行なうの
である。

溶体化処理後焼入れ処理を行ない、続いて行なう時効処
理によって、ＭｇＺｎ系析出物およびＭｓＳｉ系析出初
析出物させて、粒界の優先溶失を抑制することにより耐
応力腐蝕割れ性を向上させるのである。

［実施例１ 本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の優れたＡＩ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ合金の製造方法の実施例を説明する。

実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のアルミニウム合
金を溶製して、厚さ３　（１）　Ｏｔの鋳塊とし１、二
の鋳塊に対して、 Ａ：５５０°Ｃ×２４時間 Ｂ　：　４２０°Ｃ×２４時間　（合金Ｎｏ、ｉのみ）
の２つの条件のソーキングを行なった後、熱間圧延およ
び冷開圧延を行なって、厚さ１２ｔの板とし、この板に
対して、 Ｃ：　５２（１’ｃＸ３０分 １’）：　４３１）’ＣＸ３０分　（合金Ｎｏ、１のみ
）の２つの条件の溶体化処理を行なった後、水焼入れを
した。

その後、５日間の室温時効後、 Ｅ　：　１７（’）’ＣＸ１２時間 の条件の人］二時効処理を行なった。

その結果を第２表に示す。

※１　：　Ｃ−Ｒｉｎｇ試料片を用い、厚さ方向に応力
１５　Ｋｇ／ｍｍ：ｌを負荷。

ｊｏｏｏＣの３ｓ／ｌ　ＮａＣ１−３０ｇ／ＩＫ＝Ｃｒ
２０７３６ｇ／ｌ　Ｃｒ０ｙ混合水溶液に浸漬。

Ｏａ：０分で割れなし。

×ａ：α分で割れ発生。

×２　；　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＋＋＋ｍｔ 溶加材　５３８６ 電流　２６　ＯＡ 電圧　３０Ｖ 試験条件 １００°Ｃの３ｓ／ｌ　ＮａＣｌ−３６ｇ／１ＣｒＯ３
３０ｇ／ｌ　Ｋ２Ｃｒ２（Ｌの混合水溶液に浸漬して割
れを観察。

○　；　ミクロ割れなし。

△　：　ミクロ割れあ！ン。

第２表から明らかなように、本発明に係る耐応力腐蝕割
れ性の優れたＡｌＺｎ−Ｍｇ合金の製造方法により作ら
れたアルミニウム合金は、比較例に比し機械的□性質お
よび溶接性において同等以上であり、さらに、格段に優
れた耐応力腐蝕割れ性を示していることがわかる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明に係る耐応力腐蝕割れ性の
優れたＡｌ−Ｚｎ−’Ｍｇ合金の製造方法は上記の構成
を有しているものであるが呟従来のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合
金に比して、溶接性は勿論機械的性質にも優れ、さらに
耐応力腐蝕割れ性も一段と優れたアルミニウム合金を製
造することができるという効果を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］　）　２．ｎ　３，０−８．Ｏｕ＋１％、Ｎ匂０．
   ３−３．０ｗｔ、％、５ｉＯ１２−１，５ｕ＋ｔ％、Ｔ
   ｉ　０１Ｏ０５＝０．２０ｕ＋Ｌ％、Ｉう０．０００５
   ・・・０．０５＋＋＋１％を含有し、かつ、 Ｍ　ｎ　０．０５−　］、Ｏ＋ａ１％、Ｃｒ　Ｏ，０５
   −０，４０ｕ＋Ｉ％、Ｚｒ　０．０５−　（１，２５＋
   ｕ１％、Ｖ　０００５〜０．２０＋＋＋１％のうちから
   選んだ１種以上 を含有し、残部Ａ１および不純物からなるアルミニウム
   合金鋳塊を、４５０〜５８０　”Ｃの温度でソーキング
   処理を行ない、続いて熱間加工或いは熱間加工後冷間加
   工を行ない、４５０〜５８０℃の温度で溶体化処理を行
   なった後、焼入れ処理を行ない、その後時効処理を行な
   うことを特徴とする耐応力腐蝕割れ性の優れたＡｌ−Ｚ
   ｎ−Ｍｇ合金の製造方法。 （２）　Ｚｎ　３．０−８．０＋ｕｔ％、ＭｇＯ，３−
   ３，０ｕｌＬ％、Ｓｉ０．２〜１．５ｕ＋ｔ、％、Ｔｉ
   　０．００５〜０．２０ｕ＋Ｌ％、Ｂ　０００００５〜
   ０．０５ｕ＋ｔ％ を含有し、かつ、 Ｍｎ　０．０５−１．０ｗｔ％、Ｃｒ　Ｏ，０５−０，
   ４０ｕｔ％、Ｚｒ　Ｏ，０５−０，２５ｕｌｔ％、Ｖ　
   Ｏ，０５−０，２０ａ＋ｔ％、のうちから選んだ１種以
   上 を含有しさらに、 Ｃｕ　Ｏ，０３−０，５ｗｔ％、Ａｇ０．０３−０．５
   ＋ｌｌＬ％、Ｎ　ｉ　Ｏ，２−１，５ｗｔ％ のうちから選んだ１種以上 を含有し、残部Ａ１および不純物からなるアルミニウム
   合金鋳塊を、４５０〜５８０℃の温度でソーキング処理
   を行ない、続いて熱間加工或いは熱間加工後冷間加工を
   行ない、４５０〜５８０℃の温度で溶体化処理を行なっ
   た後、焼入れ処理を行ない、その後時効処理を行なうこ
   とを特徴とする耐応力腐蝕割れ性の優れたＡＩ＝Ｚｎ−
   ｈ匂合金の製造方法。