JPS605862A - 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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JPS605862A
JPS605862A JP11386183A JP11386183A JPS605862A JP S605862 A JPS605862 A JP S605862A JP 11386183 A JP11386183 A JP 11386183A JP 11386183 A JP11386183 A JP 11386183A JP S605862 A JPS605862 A JP S605862A
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corrosion cracking
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Yoshimitsu Miyaki
宮木 義光
Masakazu Hirano
正和 平野
Shoshi Koga
詔司 古賀
Yutaka Kaneda
豊 金田
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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ツノ1良蝕稈jれ1生力C1
襞りすこAt Zn−h輸合金の製造法tこ1装置する
一般に、AI Zn Mビ系合金は、その1蔑(戒[1
!J性質や溶接性が優れて(するた、l/)、鉄道It
屯而面■屯/zの陸上構造物等に非常に広範囲に、力・
つ、多く(重用されている。
しかしなが呟この種高力A1合’rt f土、A ’J
jlxになる【二従って応力腐蝕割れ力1発4−シ易く
な1)、Al−Zn−Mg系合金も例外ではな(、弓並
度を]島めるためにh旬、Zn含有量を増加すると、1
迂4・Aおよび溶接部の耐応力腐蝕割rL性力ζ′Iタ
イヒしてくる。
t まだ、AlZn−Mg系合金(土、l\1合金のう
ちで・溶接か行なえる最高強度の4=J 11で・麦)
る力C,M、、、Zn含有量が増加すると溶接性も劣化
してくる。
このようなことが音強度溶接溝i J11小、l I)
の1)11発ので妨げられている原因ともなってb)る
しかして、応力)齢蝕割れ1.:つ5)て1よ現イ「ま
て1こ、1 含有成分および製造条件等の改良1こよっ
て、m卆オ(k&+2)jX老木オ)の板厚方向を除け
ば応力腐蝕割し発生の可能性はなくなったか、溶接部に
ついては、溶接部(1および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iik計
・施工の合理化のために、厚内材料の使用が増加して外
でおり、溶接部に発生する応力か大きく、溶接部の耐応
力腐蝕割れ性の向上か強く要望されている。
本発明は−に記に説明したような高力l\1今金合金け
る種々の問題点を解決しだらのであり、特に、溶接性お
よび耐応力腐蝕割れ性が1qれたAl−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1′Jが優れ
たl\1−Zn tV1g合金の製造法の1、r徴とす
るところは、Zn 3.0〜8.0田1%、MBo、5
〜3.Ou+j%、1゛i 0.005−0.20u+
L%、B O,0005−(1,05u+L%、CLI
(1,03〜0.5u+1%、]\g0.5・〜1.0
す1%(0,5uuL%は含まず)を含有し、かつ、M
u O,05−0,50u+L%、CrO,05−0,
40u+L%、Zr0105−0.25+u 1%、V
 O,01−0,15u+t%、Mo 0.01−0.
15u+1%のうちから選んだ少なくとも1挿具」二を
含み、残flls A lおよび不純物からなるA1合
金の結晶粒径を1500μVノ、下に微細化した鋳塊を
、400〜550’Cの温度で1〜241Lν間の均質
化処理を行なった後、350〜500 ’Cの温度で6
0%以」二の加工率で熱間打丁■−を行ない、Jυ終熟
熱処理後結晶粒の短径と長径の比を 1:13以−にと
し、かつ、短径の長さをSOμ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ヤ1.が優れ
たAIZn−Mg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上させるものであり、本発明
者は先に溶接性および溶接部の耐応力腐蝕割れ性か優れ
たAI−Zn−Mg合金の製造法を開発して出願してい
るが、その後の研究により次のようなことを知見したの
である。
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、応力腐蝕割れカ
弓1張応力に起因するため、結晶粒界に加わる応力、即
ち、結晶粒の形状に太きくz:〉響され、そして、溶接
部近1勇は溶接時の熱影響によって再結晶組織となり、
伸長粒のけ材に比へ結晶粒界に加わる応力配分か大きく
なり、さらに、加熱急冷により累月状態での過時効処理
による耐応力腐1i!It割れ性向」二の効果かなくな
り、このようなことから耐応ノ月Ii!l蝕割れ性が劣
化する。
しかして、CLI、A =、の含有は結晶粒界の優先溶
出を妨げ、曲・1応力腐蝕割れ性を向上させる効果があ
る。しかし、CLI、A8の単独の含有でも耐応力腐蝕
割れ性が向」ニするか大川上光分な効果はイ:1られす
、また、含有量か増加すると溶接性や耐蝕性か劣化する
ようになるので含有量を増加しても耐応力腐蝕割iz性
を向」ニさせることは剥1がしい。従って、CLI、A
Bの2種を同++j7に適量含有させることによって、
溶接性を劣化させることなく単なる相加効果ではなく相
乗効果によυ耐応7J腐蝕割れ性を著しく向−1ニさせ
ることかできる。
また、Al−Zn−Mg系合金は、N・18、Zn含有
量か増加すると結晶粒界の417出物が多くなり溶融温
度か武士するので、溶接時の温度上昇およびi疑固時の
収縮応力により結晶粒界における割れが起り易くなるか
、鋳塊の結晶粒径を15(10μ以下に微細化し、40
0〜550°Cの温度で1〜24時間の均Tj化処理後
に、350〜500’Cの温度で60%以上の熱間加工
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80μ以下とすることにより)
8按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
I−Zn−h録合金の製造法についで説明する。
先ず、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」二さぜるための最も重要な元素であり
、含有量が3.Ou+1%未1−eiでは光分な強度を
1Sることができず、また、8.0すし%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
fi有量ハ3.0=8.0+u1%とrる。
MgはZnと同様に、強度向上に重要な元素であり、含
有量が0.5wL%未満では充分な強度か141られす
、また、3.0LllL%を越えて含有されると応力j
91.蝕、’i’lれか発生し易くなる。よって、Mε
含有量は0.5〜:1.[)+111%とする。
1′1.13はダj塊の組j&微4111化のための重
要な元素であり、i’ i 含有量が0.005u+1
%未+i:l!iおよび13含有”i カ0. (10
05tu 1%未満f 1.t M 品粒1’fA 1
lll 化1.:: 効果かなく1.tだ、T i 0
.20+uL%t; 、k ヒ13 (1,05+uL
%を越えて含有されると巨人化合物が発生する1可能性
かある。、1って、゛「1含有triハ0.005−0
.20wL%13 、J: ヒB含有量ハ0.0005
・−1)、05+u1%トスル。
CLI、A8はこの2Jffiを同時に含有させること
により耐応力腐蝕割れ性を5旨しく向−1ニさせるが、
含有Q カCLl (1,0311%未il:ej 、
 A (HO,5u+1%未h:tj r li同時に
重代含有させてもこのような効果はなく、また、Cu 
O,5田I%、At; 1.Ou〕1%を、凶えて含有
されると効果か飽和し、また、溶4? i91れが起り
易くなる。よッテ、Cu含有量1j: 0.0:I −
0,5u+t%、AB含有量は0.5〜1.01%((
1,5+IIL%は含まない、)とする。
田1、Cr、Zr、\、′、MOは組織安定化ノタメニ
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か、含有?、がM++0.05
u+L%未澗J、 Cr 0.05+uL%未111も
、Zr O,(15u+1%未γ;ei 、\I 09
01u+I%未7:I:i、へ4o fl、o1u+L
%未11テi)ではこの効果はなく、また、八’In 
O,5()田1%、Cr・0.40u+L%、Zr O
,25u+1%、\’ 0.]5u+1%、Mo O,
]5u+1%を越えて含有されると巨大化合物が発生す
るI′i丁能性がある。よって、きり11含有川は0.
05〜0.5lll%、Cr含有量は0.050.40
 u+1%、Zr含有敵は0.05−0.25u+L%
、\’ 0.0]、−0,]5u+L%、Mo 0.0
]〜0.15u+L%とする。
なお、不純物としては主として、Fe、Siを不可避不
純物として含有している。
このような含有成分および成分割合のノ\I−χ11−
Mg合金を溶解して鈷造した′+)j塊の結晶粒径は1
゛1、Bの含有によす1500μ以下に微細化するので
あり、結晶粒径が1500μより火トいと製品の粒径か
肥大して溶接性を劣化させるので、シJ塊の結晶粒径は
1500μ以下としなければならない。
次に熱処理について説明する。
」二記の2)j塊を4(10−550’C)温度で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、八4n、Cr、 Zr、\・′、Mo
の析出が充分でなく、製品の結晶粒が゛j肥大し、また
、550’Cを越える温度では田1、Cr・、Zr、’
 V、Moの析出物が再固溶し始めて、鋳塊の結晶粒が
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。
この均質比処理後、;(5o−500’C(望ましくは
4oO〜450℃)の温度で60%以上(¥!ましくは
8n%以上)の熱間打丁[後溶体化・焼入れを行なうこ
とにより、へ4n、 Cr、 Z、r、\I′、1Vl
oとl\1の化合物が再結晶粒の成長をl!It止して
微細なファイバー組織となり、結果的に短径と長径の比
を1:5以上とし、がっ、短径の長さを80μ以下に制
御する。
し劣化て、熱間圧延、熱間押出、熱間鍛造等の熱開加]
二は、350’C未1角の低温度では加工が困5!11
、となり、500°Cを越える高jji1度では熱11
旧17Q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
短径と長径の比が1ニ5未満および短径か80μ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か優れた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−M
g合金を通常の方法により:8製しSJJ造したダミ塊
を下記の条件により処理した。
(1)本発明に係る溶接性および耐応力腐蝕割れ性が優
れたAI Zn M8合金の製造法の条件450℃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、25m+nLの板4・
1を製作した。
(2)比較条件 570℃の温度で24時間の均質化処理後、450〜5
00’Cの温度で90%の熱間圧延を行なって、25m
+nLの板拐を製作した。
これらの板祠な450’Cの温度で30分間の溶体化処
理を行なった後、水冷し、+20’cの温度で2・1時
間の時効を行なった。
第2表にこの根4・]の性質を調査した結果を示す。
1)氷111品粒仔:板および形イ・イのに毛方向に平
行断面視ぢく。
2)11il応ノ月昌蝕111すれ性:C−R1世試験
片を用いて厚さ方向に応力を負荷し、l Otl ’C
のj匂;/lNaCl 、’((i3/1KHcrr(
L、−:NIH;/l(二r Ol:iA合水lf:ン
(姶こ浸)ず[した。OG:0分で割れなし、Xα:0
分で111りれ発生。
:()スワント型1’tiれ試験:厚さ] 2 mml
のスリ7ト型溶接割れ試験片を用いた。
割れ%= 割れ長さ/溶接全員X ] (tlO;d加
#4’ 535 G 電 流 280A 電圧 3()\゛ 4)ミクロフィンシャー:突合ぜ溶接4・4の78接部
近傍を観察。
厚さ G inn L 溶加4’A’ !’i :856 電iit 26+1 ノ\ 電圧3oV第2表にJ3け
る溶接部の銅応ノ月911蝕割れ性:4)と同し試片の
突合ぜ溶接部を用い、添イτj図面に示すように ピン
5を有する支持金具3に溶接ビード2のある仮相1を支
持する3点支持法にて15KPi/nun2の応力を加
えた。
試験条件 ] (10”Cの3g/ 1Nacl 368/ I(
、:t・0 、−30 g/ l K 2 Cr 20
7混合水溶液に没潰して割れを観察した。
この第2表から明らかなように、本発明に係る製造法の
条件により製造した仮相は、比較柔性により製造した板
材に比して、溶接性に優れ、さらに、耐応〕月晶蝕割れ
性に1愛れていることかわかる。
【図面の簡単な説明】
添4=I図面は溶接部の耐応力腐蝕割れ性の試験法を示
す41!X略図である。 1〜板4・、l、2〜溶接ビード′、;(へ・支持金具
1、・1〜割れ発生部、5〜ピン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Zu 3.0−8,0+uL%、M60.5−3,0w
    t%、T i O,005−0,2(buL%、B 0
    00005−0.05wt%、Cu O,03−0,5
    wL%、AgO,5−1,O+u1%(0,5u+L%
    は含まず)を含有し、かつ、Mu O,05〜0.50
    田1%、Cr O,05−0,40uL%、χr O,
    05−(1,25u+t%、V 0.01−0.15w
    L%、Mo O,01−0,15u+L%のうちから選
    んだ少なくとも1挿具−(、を含み、残部Al少よび不
    純物からなるA1合金の結晶粒径を1500A以下に微
    +l:+11化した鋳塊を、400・〜550°Cの温
    度で1〜24時間の均質化処理を行なった後、:(50
    〜500’(の温/Aで60%以上の加工(・ζで熱間
    加工を11ない最終熱処理後の結晶粒の短径と長径の比
    を に5以上とし、かつ、短径の長さを80μ以下とす
    ることを1、′i徴とする溶接性す;よび耐応力腐蝕割
    れヤシ)$優れr、−A l−7,n M R合金のり
    12「迂7
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