JPS6274044A - 冷間加工性に優れたアルミニウム合金 - Google Patents

冷間加工性に優れたアルミニウム合金

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JPS6274044A
JPS6274044A JP21197485A JP21197485A JPS6274044A JP S6274044 A JPS6274044 A JP S6274044A JP 21197485 A JP21197485 A JP 21197485A JP 21197485 A JP21197485 A JP 21197485A JP S6274044 A JPS6274044 A JP S6274044A
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JP
Japan
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quenching
alloy
cold workability
aging
present
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JP21197485A
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English (en)
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Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は焼入後に冷間(常温)にて加工し、しかるのぜ
に人工時効して使用する構造部材用として好適な高力ア
ルミニウム合金に関するものである。
(従来の技術) 従来構造部材に用いられる高力アルミニウム材料は素材
(板、棒もしくは鍛造ブロック)を熱間で加工(成形加
工もしくは鍛造)するか、素材を完全に焼鈍軟化させた
状態で冷間で強加工し、それらを焼入後、人工時効を施
すか、もしくは施さずに最終的な製品形状に機械加工も
しくは簡単な成形加工して仕上げている。
例えばエアーコンディショナー用コンプレッサーに用い
るピストンあるいはカメラの鏡筒等の部品は素材として
押出棒あるいは鋳造棒を用い、これを完全焼鈍軟化させ
た状態で冷間にて型鍛造を行い、その後溶体化水焼入れ
、人工時効状態をそれぞれ施して、最後に切削加工にて
最終製品形状に什りげている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし従来の構造部材用のアルミニウム材は焼入前に最
終製品形状もしくはそれに近い形状に加工を行っても焼
入時もしくはそれに続く機械加工時に焼入歪が生じ十分
な寸法精度が得られない場合が多い、また高力アルミニ
ウム合金、例えばJIS  2014.2017等は焼
入後に常温に放置すると自然時効硬化を起こし、通常は
焼入後24〜96時間でHv120程度の硬さとなり以
後も漸増する。しかし冷間で十分な加工を施すためには
最高でもHv85以下を満足する必要があり、従来は焼
入後に冷間で加Tを施すためには焼入れ直後にアイスボ
ックス等で0℃以下に冷凍保管を行う以外に手段はなか
った。
したがって本発明の目的は焼入後常温に放としても十分
な冷間加圧性を保持し、それゆ青−従来焼入れ前に実施
していた加1:を焼入れ後に実施することを可能にし、
従来問題とな−っていた焼入歪を解決し、かつ、人工時
効後、の性能は従来合金と回等にした材料を提供するこ
とにある。
(問題点を解決するための−f段) Afl−Cu二元系合金にSn、Cd、I n等の元素
を般U、添加すると、Al−Cu二元合金における焼入
後の自然時効が遅滞し、大王時効が促進することはよく
知られた4シ実であるゆしかしAM−Cu−Mg系の合
金では認められないとされていた。しかし未発明者らは
人文−Cu−Mg系合金においてもM g Qの比較的
少ない領域において1オA文−Cu二元合金における場
合と同様の現象が認められることを見い出し、この現象
をさらに詳細に検討した結果、Cu、Mn、Z、rのい
ずれか−・種以上をSnと同時に所定址を添加すること
により室温での自然時効の抑制と高温での人り時効の促
進がより顕著になるという知見を得た0本発明はかかる
知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、Cu 3.0〜G、8 w t%、
M g 0.20〜0.80w t%、S n 0.0
5〜1.Ow t%を含み、かつ、Cu+10Mg≦1
2wt%の範囲であり、さらにMn 0.2〜1.0w
t%、Cr0.05〜0.4 wt%、Z r 0.0
2〜0.20w t%(以下、wt%を単に%と略記す
る)のうちいずれか1種を含有し残部が実質的にAnか
らなることを特徴とする焼入後の冷間加工性に優れるア
ルミニウム合金(以下第1発明という) 及び Cu  3.0〜6.8%、Mg 0.20 N0.8
0%、Sn0.05〜1.0%を含み、かつ、含有量が
Cu+10Mg≦12%の範囲であり、さらにMn0.
2〜1.0%、Cr 0.05〜0.4%、Z r 0
.02〜0.20%のうちいずれか1種を含有し、さら
にPb0.1〜0.8%、Bio、1〜0.8%のいず
れが1種もしくはその両者を同時に含有し、かつ、含有
量がPb+Bi+Sn≦ 1.5%であることを特徴と
する焼入後の冷間加圧性に優れるアルミニウム合金(以
下第2発明という)を提供するものである。
以下に本発明の第1発明及び:52発明に用いられる各
元素の作用とその含有量を限定した耽義を述べる。
Cuは焼入後においてはG、P、ゾーンを、高温での大
王時効においてはθ′相およびS′相を形成し本発明合
金の強度に最も犬きく寄与する元素である。含有量が3
.5%未満では大王時効後に十分な強度が得られず、ま
た6、8%を越えると焼入後のCu原子固溶呈が多くな
りすぎて硬くなり上方な冷開成形性が得られないばかり
かAl−Cu系の金属間化合物が増し、材料の靭性を低
下させる。
Mgはマトリックスに固溶してマトリックスを強化する
と共に、自然時効状態でG、P、ゾーンを人工時効状態
ではS′相をそれぞれCuと共に形成し本発明合金の強
度に大きく寄与する。Mgは0.20%未満では添加効
果がほとんどなく、0.80%を越えると自然時効状1
.東での強度が高くなりすぎ冷11JI加工性が劣る。
本発明品の優れた特性はCuとMgとによる焼入後のG
、P、ゾーンの析出を他の元素により抑制し、一方高温
での人工時効時にはθ′、S′の析出を促進することに
より得られる。それゆえ。
Cu + M g量が高くなると自然時効効果が大きく
なりすぎSn等の添加元素で抑制が困難となる。
そのためCuとMgの含有量はCu + 10 M g
≦12%を満足することが必要であり、好ましくはCu
+10Mg≦10%とする。
Snは焼入時においては焼入過剰空孔を減少させ自然時
効硬化の原因であるG、P、ゾーンの析出を抑制し、そ
れゆえ自然時効硬化を抑制する。
また高温での人工時効時にはθ′相およびS′相の析出
を促進し、人工時効後の強度増大をもたらす。
Snの添加量が0.05%未満では自然時効抑制、人工
時効促進のいずれの効果も十分ではなく、また1%を越
えて添加すると材料中に比較的粗大な低融点の化合物が
生ずる危険性が大きく、特に熱間加工性を劣化させる。
Snの含有量は好ましくは0.05〜0.8%の範囲が
好ましい。
Mn、Cr、Zrを添加するとそれぞれA JJ e 
M n 、A l 7Cr 、 A 413Z rの微
細な析出相を生じ材料の再結晶粒を微細化し、靭性を増
大させる。同時にこれら微細析出相は溶体化、焼入れ時
に安定に存在し、焼入れ後の自然時効を抑制すると共に
、高温での人工時効時にはSnの人工時効促進効果をよ
り増大させる効果を有する。
これら元素をMn 0.2〜1.0%、Cr 0.05
〜0.4%、 Z r 0.02〜0.2%としたのは
それぞれ下限未満では十分な効果が得られず、北限を越
えると鋳造時に粗大な金属間化合物を生じて欠陥となる
危険性が高いためである。
また本発明品を鍛造材もしくは押出材等で使用する場合
は切削加工することが考えられ、その場合は第2発明に
規定する如<Pb、Biをそれぞれ0.1〜0.8%、
ただしPb+Bi+Sn≦1.5%の範囲で添加する。
Pb、Biはそれぞれ微細な低融点の化合物を生じ、切
削性を高める。0.1%未満では十分な効果が得られず
、 0.8%を越えるか、Pb+Bi+Snが1.5%
を越えると低融点化合物が粗大化し、靭性および加工性
、特に熱間での加工性が低下する。Pb+Bf+Snは
1.2%以下とすることが好ましい。
第1図に第1発明及び第2発明におけるCuとMgの含
有量の領域を示す、境界線とも本発明の範囲である。
本発明の合金の製造は常法に従って行うことができる。
(実施例) 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
第1表に示す各組成の合金を金型鋳造して(厚さ)30
X(幅)180X(長さ)180mmの鋳塊を得た。こ
れを450℃にて24時間均質化処理後、片面3mmづ
つ重態し、熱間圧延(420℃)にて4mm厚にし、そ
の後冷間圧延にて2mm厚まで圧延して供試用板材を得
た。
第2表にこの板材を500°Cにて溶体化処理後、水焼
入れを施し、焼入後室温(18〜23℃)に放置した場
合の硬さの変化と30日間室温に放置した後、T6処理
(A−Jlt160”CX15時間、2014と201
7は177℃×10時間)を施した場合の機械的性質と
を示した。
第2表の結果より明らかなように本発明合金は焼入後、
室温に放置しても実質的にほとんど硬化せず、梃来合金
に比べ著しく柔らかく冷間加工が容易であり、かつ1人
工時効処理後は従来合金と同等の機械的性能が得られる
。また、本発明の範囲を外れる比較例においては本発明
品に対し室温放置時の硬さが高いか1人工時効処理後の
強度または延びが低く2特性的に劣ることは明らかであ
る。
(発明の効果) 本発明のアルミニムラ合金は焼入後室部に放置しても時
効硬化せず、焼入れ状態で冷間鍛造、成形等の加工が容
易に可能であり、加工後に人工時効を施すのみで十分な
性能が得られるものである。それゆえ従来加工後に焼入
れを施していたために生じていた焼入歪等の問題が一切
生じなくなる0本発明の合金は板材、押出材、鍛造材の
いずれにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用できるCuとMgの含有量の範囲
を示す。 特許出願人 古河アルミニウム工業株式会社第1図 Mg量(Wt、%)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cu 3.0〜6.8wt%、Mg 0.20〜
    0.80wt%、Sn 0.05〜1.0wt%を含み
    、かつ、Cu+10Mg≦12wt%の範囲であり、さ
    らにMn 0.2〜1.0wt%、Cr 0.05〜0
    .4wt%、Zr 0.02〜0.20wt%のうちい
    ずれか1種を含有し残部が実質的にAlからなることを
    特徴とする焼入後の冷間加工性に優れるアルミニウム合
    金。
  2. (2)Cu 3.0〜6.8wt%、Mg 0.20〜
    0.80wt%、Sn 0.05〜1.0wt%を含み
    、かつ、Cu+10Mg≦12wt%の範囲であり、さ
    らにMn 0.2〜1.0wt%、Cr 0.05〜0
    .4wt%、Zr 0.02〜0.20wt%のうちい
    ずれか1種を含有し、さらにPb 0.1〜0.8wt
    %、Bi 0.1〜0.8wt%のいずれか1種もしく
    はその両者を同時に含有し、かつ、Pb+Bi+Sn≦
    1.5wt%であることを特徴とする焼入後の冷間加工
    性に優れるアルミニウム合金。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113850A (en) * 1993-03-22 2000-09-05 Aluminum Company Of America 2XXX series aluminum alloy
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WO2002020862A3 (en) * 2000-09-04 2002-05-16 Impol Ind Metalnih Polizdelkov Aluminum free cutting alloys, recycling process for the manufacture thereof and their use

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