JPS6058298B2 - 均一な成形性を有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金材の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は均一な成形性を有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ一Ｃ
ｕ系合金材の製造法に関し、さらに詳しくは、裏方アル
ミニウム合金として代表的な７０７５系合金材の成形加
工率が異なつても均一な成形性を有するような改良され
たアルミニウム合金の製造法に関する。

一般に、７０００系の裏方アルミニウム合金は、成形
加工性が劣るため軟質材にて予備の加工を行ない、続い
て溶体化・焼入処理を行ない、焼入直後の強度が低い短
時間の間に本加工を行なつた後、時効処理を行なう（Ｔ
６処理）製造方法が採用されている。

しかしながら、このような製造方法では軟質材で加工
率１０〜２０％の予備加工を受けた部分はその後の溶体
化・焼入処理で著しく粗大な再結晶組織となり、本加工
において肌荒れ、或いは、微小な割れが発生し、成形加
工を不可能にしたり、又は、製品の性能を低下させると
いう大きな問題を有している。

本発明は上記した従来における７００系裏方アルミニ
ウム合金の製造方法の問題点に鑑みなされたものであつ
て、即ち、軟質材の状態においても結晶粒が微細であり
、板材、管材、及び、棒材等の軟質材に施される圧延、
抽伸、スウエージ加工、冷間鍛造等の全べての冷間加工
率の部分でその後の溶体化・焼入処理後の再結晶粒が粗
大にならない均一な成形性を有するＡ］−Ｚｎ−Ｍｇ−
Ｃｕ系合金材の製造法を提供するものである。

本発明に係る均一な成形性を有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
−Ｃｕ系合金材の製造法の特徴とするところは、Ｚｎ３
〜８％、Ｍｇ１〜３％、Ｃｕ０．５〜３％を必須成分と
して含有し、Ｍｎ０．０５％〜０．８％、Ｃｒ０．０５
〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％、Ｔｉ０．０１〜
０．１５％、Ｖ０．０１〜０．１５％の１種、又は、２
種以上を含有し、残部Ｎと不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊を均質化処理後、熱間加工、或いは、さらに冷
間加工を施した後、３５００〜５００℃に加熱保持し、
冷却速度１０℃／分以上て冷却し、次いで、２０００〜
４００℃に２４時間以内加熱保持して析出処理を行なう
ことにある。

本発明に係る均一な成形性を有するＡｌ−Ｚｎ一Ｍｇ
−Ｃｕ系合金材の製造法においては、上記したように一
定割合のＣｕ，Ｍｇ，Ｚｎを必須成分とし、Ｍｎ，Ｃｒ
，Ｚｒ，Ｖ，Ｔｉの１種、或いは、２種以上を含有する
残部Ａｌと不純物からなるアルミニウム合金を、通常の
溶製法により製造した鋳塊を４５０を〜５０００Ｃの温
度で４〜２峙間、又は、３００〜４５０℃の温度で２〜
２４１ｉ１１間加熱後、４５００〜５００℃の温度で２
〜Ｕ時間加熱して均質化処理を行ないＣｕ，Ｍｇ，Ｚｎ
を充分に拡散固溶させてミクロ偏析を無くし同時に組織
安定化に効果があるＭｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉを微細均一
に析出させ、次いで、熱間加工を行ない、或いは、さら
に冷間加工を行なつて所要形状寸法に加工する。

この冷間加工を行なう前に熱間加工材を３５０。〜５０
０℃で軟化処理を行ない再結晶組織としておく。その後
、３５０化〜５００℃の温度てＭｇ，Ｚｎを固溶させる
のに充分な時間保持した後１０℃／分以上の冷却速度で
室温まで冷却し、続いて２００分〜４００℃の温度で２
Ｓｆ間以内の時間加熱保持して析出処理をし、Ｍｇ，Ｚ
ｎの化合物を均一に析出させるのである。この析出処理
においては、加熱速度１５０℃／Ｈｒ以下、及び冷却速
度１５０゜Ｃ／Ｈｒ以下で処理を行なうのがよい。この
ように、本発明に係る均一な成形性を有するＮ−Ｚｎ−
Ｍｇ−Ｃｕ系合金材の製造法により得られたアルミニウ
ム合金材を冷間成形加工すると、マトリックスに均一に
析出したＭｇ，Ｚｎ化合物の粒子によつて、冷間加工て
導入された転位が微細均一なセル組織として分布され、
引続く溶体化・焼入処理によつて微細均一に分布された
セル組織を核として再結晶が起るため微細な再結晶組織
が．得られらる。このため、加工率の異なる成形加工を
施した予備加工材てあつても溶体化・焼入処理後の本成
形加工において、割れや肌荒れも発生することなく均一
な成形加工が可能になり、加工後の時効処理！により所
望の特性を確保することができるものである。

本発明に係る均一な成形性を有するＡ１−Ｚｎ−Ｍｇ−
Ｃｕ系合金材の製造法について詳細に説明する。

先づ、使用するアルミニウム合金の含有成分、成分割合
について説明する。

Ｚｎは強度を付与する元素であり、含有量が３％未満で
はＴ６処理成形加工材の強度が低下し、また、８％を越
えて含有されると不溶性化合物が多くなり靭性が劣化し
、かつ、応力腐蝕割れを生じる恐れがある。

よつて、Ｚｎ含有量は３〜８％とする。ＭｇはＺｎと同
様に強度を付与する元素であり、含有量が１％未満では
Ｔ６処理成形加工材の強度が低下し、また、３％を越え
て含有されると冷間加工性を悪くし、靭性を劣化させる
。

よつて、Ｍｇ含有量は１〜３％とする。ＣＵは強度を付
与する元素であり、含有量が０．５％未満ではＴ６処理
成形加工材の強度が低下し、また、３％を越えて含有さ
れると不溶性化合物が多くなつて靭性が劣化する。

よつて、Ｃｕ含有量は０．５〜３％とする。Ｍｎ，Ｃｒ
，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｖは組織を安定化する元素であり、Ｍｎ
Ｏ．Ｏ５％未満、ＣｒＯ．Ｏ５％未満、ＺｒＯ．Ｏ５％
未満、ＴｉＯ．Ｏｌ％、ＶＯ．Ｏｌ％未満では組織安定
化には効果がなく、また、ＭｎＯ．８％、ＣｒＯ．３％
、ＺｒＯ．３％、ＴｉＯ．ｌ５％、ＶＯ．ｌ５％を夫々
越えて含有されると組織安定化の効果が飽和してしまい
、さらに、巨大晶出物を晶出する。よつて、Ｍｎ含有量
０．０５〜０．８％、Ｃｒ含有量０．５〜３％、ＺｒＯ
．Ｏ５〜０．３％、ＴｌＯ．Ｏｌ〜０．１５％、ＶＯ．
Ｏｌ〜０．１５％とする。そして、これらの成分は１種
、或いは２種以上を含有させるのである。不純物として
は、ＦｅＯ．５％以下、ＳｉＯ．４％以下の含有は許容
される。

次に、熱処理について説明する。

鋳塊の均質化処理は、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎの固溶、及びＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉの析出させるのであるが、均質化
処理温度が４００℃未満ではこの効果が充分でなく、ま
た５００℃を越えると局部溶解が発生し、また、均質化
処理時間は４時間以上を必要とするが、２＠間を越えて
も効果は飽和して不経済である。

この場合の加熱速度は１００℃／Ｈｒ以下とする。二段
で行なう場合は加熱速度の制限は特になく、一段目では
Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ，■の析出核の生成を促進させ
、二段目の加熱では局部溶融防止が目的で、最適温度範
囲は３００は〜４５０℃とする。そして、保持時間は何
れの場合でも、２〜２榊間とするのがよく、２時間より
短かい場合は効果が少なく、２柵間より長い場合は効果
が飽和して不経済である。次いで、均質化処理後の熱間
加工、或いはさらに、冷間加工を行なつて所望形状寸法
に加工してから、２段の熱処理を行なうことについて説
明すると、１段目の熱処理は３５０と〜５００℃に加熱
保持してから、１０熱／分以上の冷却速度で冷却するの
であるが、３５０℃未満の温度では充分軟化されず冷間
加工で割れが発生する可能性があり、また、５００℃を
越える温度では局部溶解が発生する。

この加熱時間は５００℃近くの高温では数分間でよく、
しかし４００℃程度の低い温度では数時間を必要とする
が、加熱速度は影響はないが、冷却速度は１０℃／分よ
り速くしないとＭｇ，Ｚｎを充分固溶することができず
、次の２段目の熱処理は２０００〜４００℃の温度に２
柵間以内加熱保持して析出処理するのであるが、２００
℃未満の温度では強度が高くなり成形加工性が劣化し、
また、４００℃を越える温度ではＭｇ，Ｚｎが溶体化さ
れるため微細効果が失なわれ、加熱保持時間は４００℃
近くの高温側では数分間でもよく、２００℃近くの低温
側ではＭｇ，Ｚｎ化合物の析出のため長い保持時間を必
要とするが、２４Ｂ！ｆ間程度まで保持すれば充分であ
る。本発明に係る均一な成形性を有するＡ１−Ｚｎ−Ｍ
ｇ−Ｃｕ系合金材の製造法の実施例を比較例とともに説
明する。

実施例 第１表に示す７０７袷金相当の含有成分、成分割合の鋳
塊を通常の溶製により鋳造し、この鋳塊を４５０℃の温
度で２橋間均質処理を行ない、４５０℃から３００℃の
間で熱間圧延し、８ｗ０ｎｔの板を作り、続いて４６０
′Ｃの温度で４時間の軟化処理を行なつた後冷間圧延で
３７ＴｒＩｎｔの板とした。

この板を使用して、第２表に示す熱処理を施した。この
第２表において、試料板ＮＯ．ｌ〜ＮＯ．６は本発明に
係る均一な成形性を有するＡＩ−Ｚｎ−Ｍｇ一Ｃｕ系合
金材の製造法によるもので、ＮＯ．７〜ＮＯ．ｌ２は比
較のための熱処理法によるもので、ＮＯ．ｌ３は従来法
の熱処理によるもの（０材）である。これらの試料板を
、さらに加工率３０％（破庫２．１ｗ！ｎ）、２０％（
板厚２．４ＴｎＩｎ）で冷間圧延し、冷間圧延しないも
のを含めて、溶体化・焼入処理（４８０℃Ｘ３紛水焼入
れ）し、直ちに９０（Ｌ方向、４Ｔ０ｎＲ９０）曲げ）
を行ない、さらに、時効処理（１２０゜Ｃ×２４ｈｒ）
を行なつた。

第３表には、第２表に示した条件で熱処理された各試料
板の機械的性質、さらに、冷間圧延して溶体化・焼入処
理した試料板の再結晶粒度、９００曲げ加工性、また、
時効処理したＴ６処理板の機械的性質を示してある。こ
の第３表から明らかなように、冷間圧延材を本発明に係
る均一な成形性を有するＡ１−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金
の製造法によれば、後の冷問成形加工工程で加工率が異
なつても曲げ加工で肌荒れ、及び、割れが発生しない。

また、３０％までの加工率て冷間圧延して溶体化・焼入
処理した試料板の再結晶粒度は２０μ以下、３０％加工
率で１０μ以下となり加工率を高めると微細になつてい
る。この点から観察すると試料板ＮＯ．９，ＮＯ．ｌ２
は同様のことがいえるが、曲げ加工で割れが発生してい
る。

このことは、第２段の熱処理で低温加熱や冷却速度を高
くしたため第３表に示すように強度が高くなり加工性劣
化したことを示している。他の試料板ＮＯ．７，ＮＯ．
８，ＮＯ．ｌＯ，ＮＯｌｌ，ＮＯ．ｌ３においては加工
率によつて再結晶粒度は３０μ以上となり曲げ加工て肌
荒れ、及び割れを発生している。以上説明したように、
７０７袷金に相当するＡ１−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金材
の製造法は上記の構成を有しているものであるから、Ａ
ｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金材の冷間成形加工素材を二
段熱処理により、冷間成形加工において、加工率が異な
つても均一な成形加工ができるという効果を奏するもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｚｎ３〜８％、Ｍｇ１〜３％、Ｃｕ０．５〜３％を
   必須成分として含有し、Ｍｎ０．０５％〜０．８％、Ｃ
   ｒ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％、Ｔｉ
   ０．０１〜０．１５％、Ｖ０．０１〜０．１５％の１種
   、又は、２種以上を含有し、残部Ａｌと不純物からなる
   アルミニウム合金鋳塊を均質化処理後、熱間加工、或い
   は、さらに冷間加工を施した後、３５０゜〜５００℃に
   加熱保持し、冷却速度１０℃／分以上で冷却し、次いで
   、２００°〜４００℃に２４時間以内加熱保持して析出
   処理を行なうことを特徴とする成形加工率が異なつても
   均一な成形性を有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金材
   の製造法。