JPS6233301B2

JPS6233301B2 -

Info

Publication number: JPS6233301B2
Application number: JP23866784A
Authority: JP
Inventors: Teruo Uno; Hideo Yoshida; Masao Ito; Shinji Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1987-07-20
Also published as: JPS61119643A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、切削性にすぐれ、切削後の歪発生
が小さく、しかも低コストの快削アルミニウム合
金とその製造法に関するものである。従来の技術従来、光学機器や精密機器等に使用されている
切削用アルミニウム合金としては、Al−Cu系の
2011合金、Al−Mg系の5056合金、Al−Mg−Si系
の6262合金等が代表的な合金として知られてい
る。これらの各合金は光学機器等を始め各分野で広
範囲に使用されているが、以下のような特徴や問
題があつた。 2011合金は高強度の快削合金として極めてすぐ
れた切屑処理性を有しているが、Cu量が多く耐
食性に劣るのが欠点である。これに対して、6262合金はAl−Mg−Si系をベ
ースとする合金であるために、2011合金より耐食
性にすぐれている快削アルミニウム合金である。しかし、2011合金や6262合金は熱処理型の合金
であるために、すぐれた切屑処理性や所定の強度
を得るには熱処理（焼入れ、焼戻し）が必要とさ
れる。そして焼入れ時には素材が高温から急冷さ
れるために大きな焼入れ残留応力や焼入れ歪が発
生し、一度発生した応力や歪を完全に除去するこ
とは極めて難しい。したがつて、2011合金や6262合金のような熱処
理型合金は、最終製品にかなり高い応力が残るこ
とは避けられない。そのために、光学機器部品等に精密加工する際
に残留応力に起因して高精度の寸法公差が得られ
ないという問題がある。さらに、これらの合金は熱処理を必要とするた
め、5056合金のような非熱処理型合金に比較して
コスト高になる問題がある。これに対して、5056合金は軟質あるいは半硬質
状態で使用される非熱処理型合金であるので熱処
理型合金にみられるような残留応力に起因する切
削歪の問題はない。しかし、この合金は耐食性や
切削面の仕上り性は良好であるが、切屑処理性が
極めて悪く、自動旋削機で切削する場合には問題
がある。発明が解決すべき問題点この発明は、切屑処理性や切削後の寸法精度に
すぐれ、しかも低コストの快削アルミニウム合金
とその製造法を提供しようとするものである。問題点を解決するための手段上記快削アルミニウム合金とその製造法を提供
するためのこの発明の構成は下記のとおりのもの
である。 (1) Mn0.5〜1.5％、Mg0.2〜0.9％、Cu0.15〜0.9
％、Fe0.10〜0.5％、Si0.05〜0.2％、Pb0.15〜
1.0％、Sn0.6〜1.5％を含み、残りがアルミニ
ウムと不純物よりなる、切削性にすぐれ、しか
も切削後の歪発生の少ない快削アルミニウム合
金。 (2) 上記組成の合金を520〜600℃で均質化処理後
に熱間加工し、15〜70％の冷間加工後に200〜
300℃で焼鈍する切削性にすぐれ、切削後の歪
発生の小さい快削アルミニウム合金の製造法。上記アルミニウム合金の組成を限定した理由
を、各成分の作用に基づいて説明すると、 Pb、Sn：PbとSnがアルミニウム中に共存する
と、切削性を著しく向上させる効果がある。こ
れはPb−Sn系の低融点化合物が切削時の加工
熱により溶融するために切屑が微細に破断する
からである。添加量が下限未満の場合には切削
性が十分でなく、上限を越えると熱間工時に脆
化する問題がある。 Mn：Mnは合金の強度を向上させると共に、
Pb、Snよりも効果は小さいが切削性の向上に
寄与する作用がある。これは、MnがAl−Mn系
やAl−Mn−Fe系の金属間化合物として晶出
し、マトリツクス中に化合物が多量存在する場
合には切屑の破断を容易にするためである。添
加量が下限未満の場合には強度や切削性の改良
効果が少く、上限を越えると巨大な金属間化合
物を晶出する問題がある。 Mg：Mgは合金の強度を向上させる作用があり、
光学機器等に必要な所定の強度も得るために必
須の添加元素である。添加量が下限未満の場合
には強度の向上効果が小さく、上限を越えると
切削性が低下する。これはMgとSnがMg₂Sn金
属間化合物を形成して切削性向上に有効なSn
量が減少するためである。 Cu：Cuは強度を向上させ切削性を向上させる効
果があり、下限未満ではこの効果が小さく、上
限を越えてもその効果は向上せず、耐食性が低
下する。 Fe：Feは結晶粒を微細化させると共に合金の強
度を向上させる作用がある。添加量が下限未満
の場合にはの効果が十分でなく、上限を越える
と結晶粒微細化効果が飽和するばかりでなく、
耐食性、切削面の仕上り性、表面処理性等が低
下する。 Si：Siは合金の強度を向上させ、かつ切削性を向
上させる効果がある。下限未満ではこの効果が
十分でなく、上限を越えるとMg₂Si系の粗大化
合物を形成するためMg添加による強度向上効
果を低下させ、強度や切削性が低下する。製造法における各工程について説明すると、良
好な性能を得るには発明合金を以下の製造条件で
処理する必要がある。均質化処理：発明合金の鋳塊を520〜600℃で均質
化処理し、鋳造時に固溶されたMnを析出さ
せ、熱間加工材や最終製品の結晶粒を微細化さ
せる。均質化処理温度が下限未満の場合には結
晶粒が粗大化し、上限を越えると共晶融解を起
す。なお、均質化処理時間としては２時間以上
が望ましい。熱間加工：通常の熱間押出加工でよい。冷間加工：均質化処理後の鋳塊を熱間加工後に冷
間加工するが加工度は15％以上が望ましい。下
限未満の場合にはその後の焼鈍によつても加工
歪が十分に回復せず残留応力が高くなる問題が
ある。上限を越えた加工を行つても残留応力の
低下の程度は変らない。焼鈍：冷間加工材を焼鈍するが、焼鈍温度が下限
未満の場合には、強度は高くて切削性は良好で
あるが、残留応力の除去が不十分なため、精密
切削加工時に歪を発生する。焼鈍温度が上限を越えると残留応力は著しく
低下し、精密切削加工後にも切削歪は発生しな
いが、強度や切削性が著しく低下する。実施例以下実施例によつて、この発明を具体的に説明
する。試料としては、下記第１表に示した組成のアル
ミニウム合金を用いた。ただし、No.１〜９がこの発明の合金、No.10〜21
は比較例、そのうちNo.20は5056合金−Ｏ材、No.21
は2011合金−T8材である。

【表】上記組成の合金を直径250mmの押出用鋳塊と
し、以下に説明する実施例に記載の条件で加工、
処理し、その性質を試験した。実施例１上記鋳塊を580℃で10時間均質化処理した後、
440℃に加熱し、押出し成形によつて55φ×65φ
×5.0tの管にした。この管を47％冷間抽押して50
φ×56φ×3.0tとした後に250℃で１時間焼鈍し
た。こうした材料の性質は下記第２表に示すとおり
であつた。

【表】上記結果から各合金について、下記のような特
性あるいは問題点が認められる。 No.１〜９の発明合金は結晶粒が微細で強度と切
削性にすぐれ、しかも切削後の寸法精度が良好で
あり、すぐれた特性を有している。 No.10〜11合金は切削性が悪い。 No.12合金とNo.13合金は強度が低い。 No.14合金は結晶粒が粗大なため切削面の仕上り
が悪い。 No.15合金は強度が低い。 No.16合金は切削性が悪い。 No.17合金は強度が低い。 No.18合金は切削性が悪く強度も低い。 No.19合金は切削性が悪い。 No.20の5056合金は切削性が悪い。 No.21の2011合金は切削後の寸法精度が悪い。実施例２上記第１表に示した組成の合金（250mmφ鋳
壊）のうちいくつかを下記第３表に示した各製造
条件のもとに加工して管にした。

【表】上記第３表に示した各条件で製造した管の性質
を下記第４表に示す。

【表】

【表】上記第４表の結果から各管について下記の特性
が認められる。 No.１〜９の本発明の製造条件によれば、結晶粒
が微細で強度、切削性、切削面の仕上り性質にす
ぐれ、しかも残留応力が低くて切削後の寸法精度
の良好な快削アルミニウム合金を得ることが可能
となる。 No.10は結晶粒が粗大で表面の仕上り性が悪い。 No.12、No.13は残留応力が大きく、切削後の寸法
精度が悪い。 No.14とNo.15は切削性が悪い。 No.16は結晶粒が粗大で表面の仕上り性が悪く、
しかも残留応力が高いため切削後の寸法精度が悪
い。発明の効果以上の説明から明らかなように、この発明によ
ると切削性にすぐれ、切削歪が小さく、しかも低
コストの快削アルミニウム合金が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】１ Mn0.5〜1.5％、Mg0.2〜0.9％、Cu0.15〜0.9
％、Fe0.10〜0.5％、Si0.05〜0.2％、Pb0.15〜1.0
％、Sn0.6〜1.5％を含み、残りがアルミニウムと
不純物よりなる、切削性にすぐれ、しかも切削後
の歪発生の小さいことを特徴とする快削アルミニ
ウム合金。２ Mn0.5〜1.5％、Mg0.2〜0.9％、Cu0.15〜0.9
％、Fe0.10〜0.5％、Si0.05〜0.2％、Pb0.15〜1.0
％、Sn0.6〜1.5％を含み、残りがアルミニウムと
不純物よりなる合金鋳塊を、520〜600℃で均質化
処理後に熱間加工し、15〜70％の冷間加工後に
200〜300℃で焼鈍することを特徴とする切削性に
すぐれ、しかも切削後の歪発生の小さい快削アル
ミニウム合金の製造法。