JPS6252025B2 - - Google Patents
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- JPS6252025B2 JPS6252025B2 JP20913983A JP20913983A JPS6252025B2 JP S6252025 B2 JPS6252025 B2 JP S6252025B2 JP 20913983 A JP20913983 A JP 20913983A JP 20913983 A JP20913983 A JP 20913983A JP S6252025 B2 JPS6252025 B2 JP S6252025B2
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- casting
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- Expired
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Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Description
本発明は耐熱性および耐摩耗性に優れた鋳物用
アルミニウム合金に関する。 近年アルミニウム合金はピストンやエンジンブ
ロツクのライナーの如く耐摩耗性に加え耐熱性即
ち高温強度を要求される部材の素材として多用さ
れるようになつてきた。 耐摩耗性に優れている従来公知のダイカスト用
アルミニウム合金としてはAA規格390合金に示
される如く、Siを16.0〜18.0重量％、Cuを4.0〜
5.0重量％、Mgを0.50〜0.65重量％およびFeを0.6
〜1.0重量％含有するアルミニウム合金である
が、この合金によつて製造された鋳物製品は耐熱
性に劣り、また耐熱性に優れている従来公知の鋳
物用アルミニウム合金としてはJIS規格AC8A合
金に示される如く、Siを11.0〜13.0重量％、Cuを
0.8〜1.3重量％、Mgを0.7〜1.3重量％、Niを1.0
〜2.5重量％およびFeを0.8重量％以下含有するア
ルミニウム合金であるが、この合金によつて製造
された鋳物製品は耐摩耗性に劣つていた。またこ
のAC8A合金は高価格のNiを含有しているために
製品の価格を高め、更に使用後スクラツプとした
時に他種合金の製品と区別が困難となり、必要の
ない合金にNiを混入させてしまうこととなつ
て、安定した合金組成のものを製造しにくくする
欠点もあつた。従つて、ピストンやエンジンブロ
ツクライナーの如く耐摩耗性および耐熱性を要求
される部材を従来公知のアルミニウム合金を用い
て製造した場合には摺動面に著しい摩耗を生じ、
あるいはまた作動中部材が高温になつたときに強
度不足から偏よつた変形をする等好ましい作動の
得られない欠点があつた。 本発明は上述の欠点を解決し、高温となる場合
においては勿論のこと、激しい摺動摩耗を受ける
ような場合においても十分好ましい作動状態を要
求される部材に適した組成をもつ合金を提供する
ものである。即ち、本発明はSiを16.5〜22.5重量
％、Cuを5.5〜8.0重量％、Mnを0.5〜4.5重量％含
有し、残部Alおよび通常の不可避的不純物とか
らなり、かつ前記不可避的不純物のうちFeの含
有量の上限が1.3重量％である耐熱性および耐摩
耗性に優れた鋳物用アルミニウム合金である。 以下に本発明合金の含有成分の限定理由を述べ
る。 Siは耐摩耗性を付与する初晶珪素を形成させる
ためのもので、その含有量が16.5重量％以下の場
合は十分な耐摩耗性を付与することができなくな
ると同時に摺動中に焼付が発生しやすくなる。ま
たそれが22.5重量％以上となると初晶珪素が粗大
となり、マトリツクスに対して粗大珪素の占める
割合が多くなつて機械的強度を低下させるので好
ましくない。 Cuはマトツリクスを強化し、摺動中に初晶珪
素の浮き上るのを防止して、相手部材と均一な面
接触をもたらし、好ましい耐摩耗性を付与するも
のであつて、その含有量が5.5重量％以下の場合
はマトリツクスの強化が不充分で初晶珪素の浮き
上りを防止しきれずに好ましい耐摩耗性を付与で
きない。またそれが8.0重量％以上の場合は耐熱
性を損なうので好ましくない。 MnはAl−Mn−Fe系またはAl−Mn−Fe−Si系
の金属間化合物を形成して耐摩耗性を付与すると
同時に耐熱性即ち高温強度を付与するためのもの
であつて、その含有量が0.5重量％以下の場合は
十分な耐摩耗性および耐熱性を付与できず、また
それが4.5重量％以上の場合は上記のAl−Mn−
Fe系またはAl−Mn−Fe−Si系の金属間化合物が
大きく形成され、常温強度を低下させるので好ま
しくない。 Feは主に合金の製造過程でスクラツプあるい
は工具等から不可避的に混入する不純物元素で、
その0.1重量％以上の含有は鋳造体の鋳型への焼
付を防止するのに効果があるが、1.3重量％以上
となると耐食性および靭性を損なうので、1.3重
量％以下が好ましい。また、ダイカスト鋳造の如
く金型と焼付のおこしやすい鋳造法で部材を製造
する場合は、その含有量を0.5重量％以上とする
ことが好ましい。 また主にアルミニウム合金を溶製する時に原料
として使用するスクラツプから不可避的に混入す
るMgは鋳造性を損なうので、その含有量は0.5重
量％以下に留めることが好ましい。また、0.3重
量％までのＶ、0.3重量％までのTiおよび0.3重量
％までのZnも本発明の効果を損なうものでない
から差支えない。 上記本発明合金の金型鋳造体は、溶湯の鋳造に
際して特にTi、ＢあるいはZrのような結晶粒微
細化効果のある元素を添加しなくても極めて良好
な結晶組織をもつた鋳造体を得ることができる。
しかし、例えば、特に大型の鋳造体を鋳造するよ
うな場合に、本発明の合金溶湯に結晶組織の微細
化のために0.3重量％程度までのTi、0.5重量％程
度までのＢあるいは0.1重量％程度までのZrの一
種または二種以上を添加しても、本発明合金の他
の特性を損なうことはないから差支えない。 また、本発明合金の鋳造に際して、過共晶Al
−Si系合金鋳物の初晶珪素の微細化のための接種
剤として知られている0.025重量％程度までの極
微量のＰを合金溶湯に添加して鋳造することは望
ましいことである。 本発明合金の製造方法および鋳造方法は従来公
知の方法を使用することができるが、低速ダイカ
スト法、酸素置換ダイカスト法等の無孔性ダイカ
スト法を使用すると、普通ダイカスト法に較べ
て、高温強度が増す傾向にある。これは無孔性ダ
イカスト法は普通ダイカスト法に較べて、製品内
に巻き込まれるガスによる気泡が少ないので、部
材が高温になつたときに気泡の膨張による強度低
下が少なくなるためと思われる。 つぎに、本発明の実施例を比較例と共に示す。 第１表に示すアルミニウム合金を通常の方法で
溶製し、ダイカスト鋳造および金型鋳造して、試
験片を製作した。この試験片を用いて耐熱性およ
び耐摩耗性の試験を行つた。結果を同じく第１表
に示す。試験条件は下記の通りである。 耐熱性試験条件 引張試験機 アムスラー万能試験機 試験片の規格 金型鋳物 JIS Z2001 ４号試験片 ダイカスト鋳物 ASTM85−52T Ｅ−８テス
トバー 加熱温度 250℃（加熱温度で100時間予備加熱し
た） 耐摩耗性試験条件 摩耗試験機 大越式迅速摩耗試験機 試験片寸法 30mm角×５mm厚さ 試験片面 エメリー＃1000仕上 最大荷重 2.1Kg 摩擦距離 600ｍ 摩擦速度 2.24ｍ／sec 相手材 FC−20
アルミニウム合金に関する。 近年アルミニウム合金はピストンやエンジンブ
ロツクのライナーの如く耐摩耗性に加え耐熱性即
ち高温強度を要求される部材の素材として多用さ
れるようになつてきた。 耐摩耗性に優れている従来公知のダイカスト用
アルミニウム合金としてはAA規格390合金に示
される如く、Siを16.0〜18.0重量％、Cuを4.0〜
5.0重量％、Mgを0.50〜0.65重量％およびFeを0.6
〜1.0重量％含有するアルミニウム合金である
が、この合金によつて製造された鋳物製品は耐熱
性に劣り、また耐熱性に優れている従来公知の鋳
物用アルミニウム合金としてはJIS規格AC8A合
金に示される如く、Siを11.0〜13.0重量％、Cuを
0.8〜1.3重量％、Mgを0.7〜1.3重量％、Niを1.0
〜2.5重量％およびFeを0.8重量％以下含有するア
ルミニウム合金であるが、この合金によつて製造
された鋳物製品は耐摩耗性に劣つていた。またこ
のAC8A合金は高価格のNiを含有しているために
製品の価格を高め、更に使用後スクラツプとした
時に他種合金の製品と区別が困難となり、必要の
ない合金にNiを混入させてしまうこととなつ
て、安定した合金組成のものを製造しにくくする
欠点もあつた。従つて、ピストンやエンジンブロ
ツクライナーの如く耐摩耗性および耐熱性を要求
される部材を従来公知のアルミニウム合金を用い
て製造した場合には摺動面に著しい摩耗を生じ、
あるいはまた作動中部材が高温になつたときに強
度不足から偏よつた変形をする等好ましい作動の
得られない欠点があつた。 本発明は上述の欠点を解決し、高温となる場合
においては勿論のこと、激しい摺動摩耗を受ける
ような場合においても十分好ましい作動状態を要
求される部材に適した組成をもつ合金を提供する
ものである。即ち、本発明はSiを16.5〜22.5重量
％、Cuを5.5〜8.0重量％、Mnを0.5〜4.5重量％含
有し、残部Alおよび通常の不可避的不純物とか
らなり、かつ前記不可避的不純物のうちFeの含
有量の上限が1.3重量％である耐熱性および耐摩
耗性に優れた鋳物用アルミニウム合金である。 以下に本発明合金の含有成分の限定理由を述べ
る。 Siは耐摩耗性を付与する初晶珪素を形成させる
ためのもので、その含有量が16.5重量％以下の場
合は十分な耐摩耗性を付与することができなくな
ると同時に摺動中に焼付が発生しやすくなる。ま
たそれが22.5重量％以上となると初晶珪素が粗大
となり、マトリツクスに対して粗大珪素の占める
割合が多くなつて機械的強度を低下させるので好
ましくない。 Cuはマトツリクスを強化し、摺動中に初晶珪
素の浮き上るのを防止して、相手部材と均一な面
接触をもたらし、好ましい耐摩耗性を付与するも
のであつて、その含有量が5.5重量％以下の場合
はマトリツクスの強化が不充分で初晶珪素の浮き
上りを防止しきれずに好ましい耐摩耗性を付与で
きない。またそれが8.0重量％以上の場合は耐熱
性を損なうので好ましくない。 MnはAl−Mn−Fe系またはAl−Mn−Fe−Si系
の金属間化合物を形成して耐摩耗性を付与すると
同時に耐熱性即ち高温強度を付与するためのもの
であつて、その含有量が0.5重量％以下の場合は
十分な耐摩耗性および耐熱性を付与できず、また
それが4.5重量％以上の場合は上記のAl−Mn−
Fe系またはAl−Mn−Fe−Si系の金属間化合物が
大きく形成され、常温強度を低下させるので好ま
しくない。 Feは主に合金の製造過程でスクラツプあるい
は工具等から不可避的に混入する不純物元素で、
その0.1重量％以上の含有は鋳造体の鋳型への焼
付を防止するのに効果があるが、1.3重量％以上
となると耐食性および靭性を損なうので、1.3重
量％以下が好ましい。また、ダイカスト鋳造の如
く金型と焼付のおこしやすい鋳造法で部材を製造
する場合は、その含有量を0.5重量％以上とする
ことが好ましい。 また主にアルミニウム合金を溶製する時に原料
として使用するスクラツプから不可避的に混入す
るMgは鋳造性を損なうので、その含有量は0.5重
量％以下に留めることが好ましい。また、0.3重
量％までのＶ、0.3重量％までのTiおよび0.3重量
％までのZnも本発明の効果を損なうものでない
から差支えない。 上記本発明合金の金型鋳造体は、溶湯の鋳造に
際して特にTi、ＢあるいはZrのような結晶粒微
細化効果のある元素を添加しなくても極めて良好
な結晶組織をもつた鋳造体を得ることができる。
しかし、例えば、特に大型の鋳造体を鋳造するよ
うな場合に、本発明の合金溶湯に結晶組織の微細
化のために0.3重量％程度までのTi、0.5重量％程
度までのＢあるいは0.1重量％程度までのZrの一
種または二種以上を添加しても、本発明合金の他
の特性を損なうことはないから差支えない。 また、本発明合金の鋳造に際して、過共晶Al
−Si系合金鋳物の初晶珪素の微細化のための接種
剤として知られている0.025重量％程度までの極
微量のＰを合金溶湯に添加して鋳造することは望
ましいことである。 本発明合金の製造方法および鋳造方法は従来公
知の方法を使用することができるが、低速ダイカ
スト法、酸素置換ダイカスト法等の無孔性ダイカ
スト法を使用すると、普通ダイカスト法に較べ
て、高温強度が増す傾向にある。これは無孔性ダ
イカスト法は普通ダイカスト法に較べて、製品内
に巻き込まれるガスによる気泡が少ないので、部
材が高温になつたときに気泡の膨張による強度低
下が少なくなるためと思われる。 つぎに、本発明の実施例を比較例と共に示す。 第１表に示すアルミニウム合金を通常の方法で
溶製し、ダイカスト鋳造および金型鋳造して、試
験片を製作した。この試験片を用いて耐熱性およ
び耐摩耗性の試験を行つた。結果を同じく第１表
に示す。試験条件は下記の通りである。 耐熱性試験条件 引張試験機 アムスラー万能試験機 試験片の規格 金型鋳物 JIS Z2001 ４号試験片 ダイカスト鋳物 ASTM85−52T Ｅ−８テス
トバー 加熱温度 250℃（加熱温度で100時間予備加熱し
た） 耐摩耗性試験条件 摩耗試験機 大越式迅速摩耗試験機 試験片寸法 30mm角×５mm厚さ 試験片面 エメリー＃1000仕上 最大荷重 2.1Kg 摩擦距離 600ｍ 摩擦速度 2.24ｍ／sec 相手材 FC−20
【表】
第１表の結果から、本発明合金（合金番号５−
19）は従来公知の合金（合金番号１−４）に比較
し、優れた耐熱性および耐摩耗性を示しているこ
とが判る。 上述のように、本発明合金は、従来のこの種の
合金に比べ優れた耐熱性をもち、かつ耐摩耗性を
有する合金であるから、ピストンやエンジンブロ
ツクライナー等の用途に多用できる工業的に優れ
た合金である。
19）は従来公知の合金（合金番号１−４）に比較
し、優れた耐熱性および耐摩耗性を示しているこ
とが判る。 上述のように、本発明合金は、従来のこの種の
合金に比べ優れた耐熱性をもち、かつ耐摩耗性を
有する合金であるから、ピストンやエンジンブロ
ツクライナー等の用途に多用できる工業的に優れ
た合金である。
Claims (1)
- １ Siを16.5〜22.5重量％、Cuを5.5〜8.0重量
％、Mnを0.5〜4.5重量％、Feを0.1〜1.3重量％を
含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなる
耐熱性および耐摩耗性に優れたアルミニウム合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913983A JPS60103145A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 耐熱性および耐摩耗性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20913983A JPS60103145A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 耐熱性および耐摩耗性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103145A JPS60103145A (ja) | 1985-06-07 |
| JPS6252025B2 true JPS6252025B2 (ja) | 1987-11-02 |
Family
ID=16567941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20913983A Granted JPS60103145A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 耐熱性および耐摩耗性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103145A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186443A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Alum Funmatsu Yakin Gijutsu Kenkyu Kumiai | 高力耐熱耐摩耗性ａ１合金 |
| JPS61291941A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | Ｓｉ含有量が高いＡｌ鋳造合金 |
-
1983
- 1983-11-09 JP JP20913983A patent/JPS60103145A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103145A (ja) | 1985-06-07 |
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