JPS62127455A - 熱処理型アルミニウム合金圧延板の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明はＪＩＳ２０００番系、６０００番系あるいは
７０００番系等で代表される熱処理型アルミニウム合金
圧延板を製造する方法に関するものである。

従来の技術 周知のようにＪＩＳｙＡ格の２０１４合金、２０１７合
金、２２１９合金等の２０００番系合金や６０６１合金
等の６０００番系合金、あるいは１０７５合金、７ＮＯ
１合金等の７ＱＱＱＩ系合金で代表される熱処理型アル
ミニウム合金圧延板の製造方法としては、熱間圧延を行
なった後、必要に応じて冷間圧延を施し、その後溶体化
処理を行なった後、常温時効あるいは１００〜２００℃
の加熱処理により人工時効するのが一般的である。

ここで）ｄ体化処理は、強化に奇与する元素を一旦充分
に固溶させ、これを急冷により常温に持ち来たらすこと
により過飽和固溶体とするのが目的でおり、その後の常
温時効あるいは人工時効によって過飽和固溶体が分解さ
れ、微細なＧＰゾーンもしくは析出物を析出させること
により強靭化が達成される。

このように溶体化処理後の析出によって強靭化を達成す
るためには、ＶＩ造時あるいは鋳塊の予備加熱等におい
て粗大に析出した強化奇与元素の析１１物もしくは晶出
物を、溶１へ化込埋において充分に固溶させることか必
要で市ろ。この溶体化処理のｇ＋＋熱温度は、対架とす
る合金のα相領域における周柑保温度と？ｄ解度直線と
の間の温度とされ、具体的な最適）品用域は合金キ［１
成によって異なるが典型的にｌよＭＩＬＬ規格あるいは
ＪＩＳ現格に代表的４丁合金の溶体化処理温度が示され
ている。例えば？０１４合金においては４９５〜５０５
°Ｃ，２０１７合金は４９５−５１０’Ｃ１２０２４合
金手反材は４９０〜５００°Ｃ１６０６１合企ＬＪ５１
ｂ〜５５０°Ｃ１７０７５合金板材は４６０〜５００’
Ｃ１７Ｎ０１合金は杓４５０　’Ｃがそれぞれ最適とさ
れている。

ところで溶体化処理は従来は一般には塩浴炉、窄気炉等
のバッチ炉で１１なうのが通常であり、このようなバッ
チ炉において前述のような溶体化込理温ｔＱ　＋Ｆ２−
Ｃ光分に均熱して粗大な析出物を充分に固溶させるため
に（ま、板厚によっても異なるが、例えば板厚１０瓜宥
の場合塩浴炉で２０分以上、空気炉で３０分以上の保持
が望まれる。

一方最近で１よ板厚３＃以下の薄板の場合、連続的にコ
イルを巻き戻しながら連続的１こ溶体１トー晩入れを施
づ方法か実施されるよう（こなっている。

そのための連続炉は、一般（こは胃温帯と保１）帯と冷
却帯とからなり、薄板材料は保持帯を通過中ｌこ溶体化
処理される。このような連続かを用いた場合には、パッ
チ炉方式の場合と比較りれぼｉ８体化処理時間はかなり
短縮されるが、それでも少なくとも４〜５分間の保持が
必要とされている。

発明が解決すべき問題点 前述のように連続炉方式の溶体化−・暁入れにおいても
溶体化のための保持時間（よ少なくとも４〜５分は必要
とされ、このような保持時間を確保するためには連続炉
のライン速度をある程度以上高くすることはできず、こ
れが生産性向上のためのネックとなっていた。また上述
のような保持り、１間を確保覆るためには連続炉の保持
帯の長さをある程度以上短くすることはできず、したが
って設備コスト低減のためのネックともなっていた。さ
らに一般の連続焼鈍炉としては保持帯のないものもある
が、このような連続炉を溶体化処理に利用しようとした
場合、前述の温度域での４〜５分以上の１）［１熱を１
１なうためにはライン速度を著しく遅くｌざる８１ワず
、経済性を著しく損う問題が生じていた。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、連
、訟炉を用いて溶体化−焼入れを行なうにあたって、連
続炉のライン速度を従来よりも格段に高めて生産性を向
上させ１ｑるようにするとともに、連続炉の保持帯の長
さを短縮して設備コストを引下げ、かつまた保持帯を持
たない連続炉においても経済的なライン速度で溶体化を
行ない１ｑるようにした方法を提供することを目的とす
るものでおる。すなわちこの発明は１．惨り短時間の）
容体化処理温度域保持で溶体化を完了させるようにして
上述の目的を連成しようとするものである。

問題点を解決するための手段 圧延後の）ｄ体化処理において溶体化処理温度域での保
１）晴間８短くしてしかも強化に奇与する元素の晶出物
、析出物を光分に固ｊｄさせるためには、溶体化処理ま
での過程におけるそれらの元素の析出を可及的に抑制し
、また析出しでもそのサイズを可及的に小さくする必要
がおる。そこでこの発明では、先ず鋳塊中の強化に奇与
する金属間化合物を、熱間圧延前の鋳塊加熱時において
光分に固溶させ、がつ鋳塊加熱から熱間圧延までの間、
熱間圧延中、および熱間圧延後の冷却過程における析出
を可及的に抑制し、また析出してもそのサイズが小さく
なるようにし、これにより圧延後の溶体化処理において
短時間で光分な溶体化が行なえるようにしたのである。

具体的には、この発明は、熱処理型アルミニ・クム合金
鋳塊を熱間圧延し、さらに必要に応じて冷間圧延し、そ
の後コイルを連続的に巻戻しながら溶体化処理して熱処
理型アルミニウム合金圧延板を製造するにあたり、前記
熱間圧延直前の鋳塊加熱を、溶体化処理温度の９割以上
の温度において０．５時間以上の保持で行ない、引続き
その溶体化処理温度の９割の温度よりも低温まで冷却づ
ることなく直ちに熱間圧延を開始し、３００°Ｃ以下の
温度で熱間圧延を終了させ、前記溶体化処理の保持時間
を１８０秒以トとすることを特徴とするものでおる。

作　　　用 熱間圧延前の鋳塊）ノ１熱において溶体化処理温度の９
９１以上の温度（イロしここでは摂氏温度で９　ｉ！１
ｊ以−七を意味する）で０．５時間以上り日熱保持覆る
ことにより、鋳塊中の強化に奇与すべき金属間化合物か
大部分α−Ａ１基地中に固溶される。また同時に、その
温度て鋳塊加熱を１１なうことによって鋳塊り１１熱時
に組人な析出物か生成されることが防ＩＦされ、引続き
直ちにその温Ｉ！！　（溶体化処理温度の９！１１以上
の温度）で熱間圧延を開始することにより、鋳塊７Ｊ［
］　！！！かう熱間圧延開始までの間で粗大な析出物か
生成されることか防止される。すなわら、従来−，役に
熱間圧延直前の加熱温度は例えば７０７５合金の場合４
００　’Ｃ前後で必って溶体化処理温度（通常は前述の
ように４６０〜５００℃）より相当に低く、この場合は
その鋳塊加熱により鋳塊中の晶出物を充分に固溶させる
ことが困難なことはもちろん、逆に粗大な析出物が生成
されてしまう傾向にあり、また熱間圧延直前の鋳塊１）
［１熱と（よ）］１１に、その前に鋳塊均質化のための
７Ｊ［１熱をより高温て１１なうこともあるが、この場
合（よ均？１化熱迅埋中に鋳塊中の晶出物を固溶させろ
こと（よ必ずしし不（」能ではないものの、均で１化熱
迅ｌＩＩ！後の冷！４０過稈ぐ粗大な析出物が生じてし
まうのであり、これにλ・ｔしこの発明の方法では）ｄ
体化思理温度の９刈以トの温度での鋳ｌ鬼加熱と引続く
その温度での熱間圧延の開始とによって、鋳塊中の金属
間化合物の固溶と熱間圧延開始までの間の粗大析出防止
とをｌｉｊ’１時に達成することができるのである。

ここで、熱間圧延直前の鋳塊１す［１熱温度が溶体化処
理温度の９υＪｌ−、：満だない温度では鋳塊中の金属
間化合物を充分に固溶させることが困難であり、また粗
大な析出物が生じてしまうおそれかあるから、その鋳塊
７Ｊｕ熱温度は溶体化処理温度の９υ１以上の温度とす
る必要がある。１０し実際には既に）小べたようなそれ
ぞれの合金に最適な溶体化処理温度範囲内で鋳塊加熱を
行なうことが最も望ましい。

またその鋳塊加熱温度の上限は特に規定しないが、高過
ぎれば共晶融解や高温酸化が生じることから、それぞれ
の合金の溶体化処理温度範囲の上限以下とすることが好
ましい。一方上記温度での鋳塊加熱の保持時間は、０．
５時間未満では鋳塊中の晶出１カを充分に固溶させるこ
とが困難であり、したがってその保持時間は０．５時間
以上とした。また保持時間の上限は特に規定しないが、
通常は経済性の点から２４時間程度以下とすることが好
ましい。

さらに、前述のように溶体化処理温度の９割以上の温度
で開始した熱間圧延は、３００℃以下の低温で終了させ
て巻取るから、熱間圧延侵の熱延上リコイルの冷却過程
ではもはや粗大な析出物の生成は殆どみられず、また仮
に析出してもそのサイズは微細となる。また前記温度で
熱間圧延を開始して３００℃以下の低温で熱間圧延を終
了させることは、粗大な析出物が比較的生成され易い温
度域で熱間圧延することを意味するが、熱間圧延に要す
る時間は、熱間圧延を高温で終了させた場合の熱延上り
コイルの冷却に要する時間よりも格段に短く、したがっ
て熱延中および熱延後の冷却過程でのトータルとしての
粗大析出物の析出程度（Ｊ、高温で熱間圧延を終了させ
た場合よりし格段に少なくなり、また析出してもそのナ
イスは微１［Ｂ（ヒされる。但し、実際には前記温度域
での熱間圧延を可及的にすみやかに終了させるべく、熱
延中の冷却を強めることが望ましい。

ここで、熱間圧延終了温度が３００’Ｃを越える高温で
は上記の効果が得られないから、熱間圧延終了温度は３
００℃以下に限定した。

以上のように溶体化処理温度の９割以上の温度で０．５
時間以上のｌ塊加熱を行なって引続きその温度で熱間圧
延を開始し、３００’Ｃ以下の温度で熱間圧延を終了さ
せることにより、溶体化辺埋前までの過程での粗大な析
出物の析出が抑ｆｌｉ１１され、また析出してもそのサ
イズが微細となる。したがって連続炉による溶体化処理
の保持時間が１８０秒以下の短時間でも充分に析出物、
晶出物を固溶させることが可能となり、ひいては最終的
に常温時効あるいは人工時効により充分に強靭化を達成
することが可能となる。

ここで溶体化処理の保持時間が１８０秒を越える場合は
ライン速度を高くして生産性を向上させる効果が充分に
得られないから、その保持時間は１８０秒以下と規定し
た。但し実際には６０秒以下の保持とすることが好まし
く、このような６０秒以下の極短時間保持でもこの発明
の方法では相当程度まで析出物を固溶化させ、その後の
常温時効もしくは人工時効により相当程度の強靭化を達
成することができる。

なお溶体化処理における加熱速度は、結晶粒の粗大化を
防止するために５℃／ｓｅｃ以上とすることが望ましい
。また溶体化処理の加熱保持後の冷却（焼入れ）におけ
る冷却速度は少なくとも５℃／ＳｅＣ以上が好ましいが
、合金種類によって焼入れ感受性は異なるから、合金の
種類に応じて適切な冷却方法を選択することが望ましい
。例えば６０６１°合金や７Ｎ０１合金においては強制
空冷で焼入れが可能であるが、２０２４合金や７０７５
合金においてはスプレー水冷による焼入れが必要である
。また溶体化処理温度、すなわち溶体化処理における保
持温度は、既に述べたような合金種類に応じた最適範囲
内に設定すれば良い。

このようにして溶体化−焼入れした後には、通常は必要
に応じてスキンパスロール、レベリング、ストレッチ等
により歪を矯正し、あるい（さ残留応力を除去し、常温
時効させて所謂Ｔ４テンパー材とするか、あるいは人工
時効処理を施して所謂Ｔ６テンパー材とし、製品板とす
る。ここで人工時効処理は各合金種類に応じて常法に従
って行なえは良い。

なお熱間圧延終了俊、溶体化処理までの間に必要に応じ
て冷間圧延を施しても良いことは勿論である。また薄板
の製造過程においては、冷間圧延の間において中間焼鈍
を施したり、また熱間圧延後の熱延コイルに対して焼鈍
を施すことがあるが、この発明の方法の場合は溶体化処
理前までの粗大析出物の析出を抑制する観点から、これ
らの焼鈍は避けることが望ましく、またやむを得ずこれ
らの焼鈍を施す場合でも可及的に低温（例えば３００℃
以下）で短時間保持とし、かつ焼鈍後の冷却速度を高め
ることが望ましい。

実施例 第１表に示す５種類の合金について、ＤＣ鋳造にて５０
０ｍ　Ｘ　１０００ｓ　Ｘ　４０００ｍのスラブ鋳塊を
鋳造し、次いで第２表中に示す条件で鋳塊を均熱し、熱
間圧延を施して板厚３！’ＩＩの熱延板とした。但しこ
こで第２表中における６０６１合金の比較法、および７
０７５合金の比較法では、鋳塊を均熱後、表中の再加熱
保持欄に示すように加熱保持してから熱間圧延を開始し
、それ以外ではすべて均熱後、直ちに熱間圧延を開始し
た。

その後、第２表の本発明法による熱延板および比較法に
よる熱延板について、中間焼鈍なしで板厚１．５ｍまで
冷間圧延し、連続炉を用いてコイルを連続的に巻戻しな
がら第３表中に示す条件で溶体化−焼入れを行ない、さ
らに７ＮＯ１合金、６０６１合金、２０１７合金につい
ては１ケ月の常温時効によつ−（Ｔ　４テンパー材とし
、２２１９合金および７０７５合金についてはそれぞれ
１７７℃×１８時間、１２０℃Ｘ２４時間の人工時効処
理を施してＴ６テンバー材とした。

一方、第１表の各合金について第２表の本発明法の条件
と同じ条件で板厚３．０ｍの熱延板とし、さらに前記同
様に中間焼鈍なしで板厚１．５ｍまで冷間圧延した後、
ｌ従来法」としてバッチ式溶体化焼入れを第４表に示す
条件で施し、さらに前記同様にＴ４テンパー材もしくは
Ｔ６テンパー材とした。

これらにより得られた各合金の本発明法、比較法、従来
法によるＴ４テンパー材もしくはＴ６テンパー材につい
て機械的特性および耐粒界腐食性について調べた結果を
第５表に示す。

第　　１　　表 第　２　表　：！！塊均熱−熱延条件 第３表：本発明法および比較法による連続炉での溶体化
−焼入れおよびテンパー 第４表：従来法によるバッチ式溶体化−焼入れ第５表：
結果 第５表から明らかなように、本発明法の場合には、いず
れも連続炉において溶体化処理の保持を１０〜３０秒と
いう短時間としたにもかかわらず、Ｔ４テンパー材、Ｔ
６テンバー材において従来法のバッチ式溶体化−焼入れ
の場合と同程度の強度が得られ、また耐粒界腐食性も良
好であった。これに対し熱延開始直前の加熱が溶体化処
理温度の９割未満の温度であってその温度で熱延を開始
した比較例（６０６１合金の比較例および７０７５合金
の比較例）、および熱延終了温度が３００℃を越える３
５０℃とされ比較例（２０１７合金の比較例）では、い
ずれも充分な強度が得られなかった。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、熱処理型アルミニウム合金圧延板の溶体化処理
を連続炉で行なうにあたって、溶体化処理温度での保持
時間を著しく短縮してしかも従来のバッチ炉による溶体
化処理の場合と同程度の強度（時効後強度）を得ること
が可能となった。したがってこの発明の方法を適用すれ
ば、溶体化−焼入れの連続ラインのライン速度を高めて
、生産性を著しく向上させることができるとともに、連
続炉の保持帯の長さを短縮して設備コストを著しく低減
することができ、さらには保持帯を持たない連続焼鈍炉
でも経済的なライン速度での溶体化処理が可能となる等
、各種の効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱処理型アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延し、さらに必
   要に応じて冷間圧延し、その後コイルを連続的に巻戻し
   ながら溶体化処理して熱処理型アルミニウム合金圧延板
   を製造するにあたり、前記熱間圧延直前の鋳塊加熱を、
   溶体化処理温度の９割以上の温度において０．５時間以
   上の保持で行ない、引続きその溶体化処理温度の９割の
   温度よりも低温まで冷却することなく直ちに熱間圧延を
   開始し、３００℃以下の温度で熱間圧延を終了させ、前
   記溶体化処理の保持時間を１８０秒以下とすることを特
   徴とする熱処理型アルミニウム合金圧延板の製造方法。