JPS6283445A - 鋳造用高力アルミニウム合金 - 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］ 本発明は鋳造用高力アルミニウム合金に関し、さらに詳
しくは、良好な機械的性質を有し、航空、宇宙機器用部
品および車輌用エンジンのインペラー等に好適な鋳造用
高力アルミニウム合金に関する。

［従来技術１ 近年、Ｐｒｅｍｉｎｕｎ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃａｓｔｉ
ｎｇといわれる、鋳物の機械的性質に優れ、がっ、鋳物
品質の高い高品質高力鋳物合金として、Ａｌ　　Ｃｕ系
合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ−Ａｇ系合金が提案され
ている、 これらの合金のうち、Ａ　Ｍ　Ｓ　４２２１３　Ａ　、
　４２２９　Ａ合金に代表されるＡｌ　　Ｃｕ　　Ｍｇ
−Ｍｎ−Ａｇ系合金は、引張強さ４２．４ｋｇｆ／ｍｍ
２、耐力が３５．２ｋｇ４／ｍ＋ｏ２であり、現在の鋳
物規格の中で最も高（・強度を有している。これら合金
の化学組成および機械的性質を以下に示す。

１）特公昭５１−０２８５６２号公報 Ｃｕ　３．５６．０ｗｔ％、Ａｇ　Ｑ、０５−３．０ｗ
ｔ％、Ｍｎ≦１．Ｏ＋ｏｔ％、Ｍｇ　０．１５−０．４
０ｗｔ％、Ｔｉ　００１５−０．７田ｔ％、Ｆｅ≦Ｑ、
ｌ！ｏｕｔ％、Ｓｉ　≦０．１５ｗｔ％、Ｂ≦０．０５
す１％、Ｒ，Ｅ　≦０．３ｗｔ％、Ｏｒ≦０．５ｗｔ％
、残部Ａｌからなるアルミニウム合金。

引張強さ４２　、２　ｋＨｆ　／　ｍｍ２、耐力３５．
２ｋｇｆ／□ｍ２、伸び５％。

２）ＡＭＳ４２２８Ａ Ｃｕ　４．０−５．０ｗｔ％、Ａｇ　０．４０−１，０
ｗｔ％、Ｍｎ　０．２０〜０．４０ｗｔ％、ＭｇＯ１１
，５〜０．３５ｗｔ％、Ｔｉ　Ｏ０］５−０．３ｈｔ％
、ＦｅＳ２．１．０ｗｔ％、Ｓｉ≦Ｑ、Ｑ５ｗｔ％、不
純物１種で≦０．０３＋ｌｌｔ％、合計で≦０．１０ｗ
ｔ％、残部Ａｌからなるアルミニウム合金であり、Ｔ６
処理材である。

引張強さ　指定位置４２　、２　ｋｇｆ／＋ｎ＋ｎ２、
耐力　指定位置３５．２ｋｇｆ／ｍｍ２、伸び　指定位
置５％。

硬さくＨ）１１０ ３）ＡＭＳ４２２９Ａ Ｃｕ　４．０−５．０ｗｔ％、ＡＢ　０．４０−１，０
ｗｔ％、Ｍｎ　０．２０〜０．４０ｗｔ％、　Ｍｇ　Ｏ
９１，５〜０．３５Ｉｌｌｔ％、Ｔｉ　０．１５〜０．
３５ｗｔ％、ＦｅＳ２．１０ｗｔ％、Ｓｉ≦〜０．０５
ｗｔ％、不純物１種で≦〜０．０３ｗｔ％、合計で≦０
．１０ｗｔ％、残部Ａｌからなるアルミニウム合金で、
Ｔ７処理材である。

引張強さ　指定位置４２．２ｋｇｆ／ｌ１Ｉｎ＋２、耐
力　指定位置３５．２ｋｇｆ／ｍｍ２、伸び　指定位置
３％。

４　）Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ｂ　−２６−８２ｂ　２０１．
ＯＣｕ　４，０−５．２ｗｔ、％、Ａｇ０．４０−１，
ｋｔ％、Ｍｎ　０．２０〜０．５０ｗｔ％、ＭＢ　０．
１５−０．５５ｗｔ％、Ｔｉ　（１，１５〜０．３５ｗ
ｔ％、ＦｅＳ２．１５ｗｔ％、３ｉ≦０．１０ｗｔ％、
不純物１種で≦０．０５ｗｔ％、合計で≦０．１０ｉｕ
ｔ％、残部Ａｌからなるアルミニウム合金である。

Ｔ６処理材　引張強さ４２　、２　ｋｇｆ　７ｍｍ２、
耐力３５．２ｋｇｆ／ｉｍ２、伸び５．０％。

Ｔ７処理材　引張強さ４２　、２　ｋｇｆ　／ｍｈｏ２
、耐力３５　、２　ｋｇｆ　／＋ｎｍ２、伸び３．０％
。

５）Ｉ公昭５８−０１８４１８号公報 Ｃｕ　４．０−５．０ｗｔ％、Ａｇ　００４〜０．８ｗ
ｔ％、Ｍｎ≦０．５社％、Ｍｇ０．２〜０．ｌｕｔ％、
Ｍｇ０．２〜〜０．４ｗｔ％、Ｔｉ≦０．１１ｗｔ％、
ＦｅＳ２．１５ｗｔ％、Ｓ’＋≦０．ｈｔ％、Ｃｒ≦０
．２ｗｔ％、Ｒ，Ｅ≦０．２田ｔ％残部Ａｌからなるア
ルミニウム合金。

引張強さ４０ｋｇｆ／ｍｍ２、耐力３３ｋｇｆ／ｍｍ２
、伸び５％、硬さくＨ）１００゜ これらの高強度アルミニウム合金は、航空、宇宙機器用
部品および車輌用エンジン部品として広く使用されてい
るが、次に示すような要望がある。

（１）軽量化を進める上においてさらに高強度のアルミ
ニウム合金か或いは高靭性のアルミニウム合金。

（２）高温度で使用するために耐熱性をさらに向上させ
たアルミニウム合金。

（３）耐圧性能のより優れたアルミニウム合金。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記に説明したような従来の高強度のＡｌ　　
Ｃｕ　　Ｍｇ−Ｍｎ　　Ａｇ系アルミニウム合金に対す
る要望に鑑み、本発明者が鋭意研究を行なった結果、従
来の上記アルミニウム合金おける強度および靭性がさら
に向上し、かつ、耐熱性および耐圧性をも改善した鋳造
用高力アルミニウム合金を開発したのである。

Ｌ問題点を解決するための手段］ 本発明に係る鋳造用高力アルミニウム合金は、（１）　
　Ｃｕ　４〜５ｗｔ％、Ａｌ２０．４〜１．０ｗｔ％、
Ｍｎ　０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｇ０．１５−０．４ｗ
ｔ％、Ｓ　ｉ　０．０１〜０．０５ｗｔ％、Ｔ　ｉ　０
．０３〜０．３５ｗｔ％を含有し、かつ、 Ｂｅ　０．００５〜０．０２５ｗｔ％、Ｚｒ　００００
５０．０２５ｗｔ％の うちから選んだ１種または２種を 含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなることを特
徴とする鋳造用高力アルミニウム合金を第１の発明とし
、 （２）　　Ｃｕ　４〜５ｗｔ％、Ａｇ０．４〜１．０ｗ
ｔ％、Ｍｎ　０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｇ　０．１５−
０．４＋ｌｌｔ％、Ｓｉ０．０１〜０．０５ｗｔ％、Ｔ
ｉ０．０３〜０．３５田ｔ％を含有し、かつ、 Ｂｅ　０６００５−０．０２’：ｎｕｔ％、Ｚｒ　０１
００５〜０．０２５ｗｔ ％のうちから選んだ１種または２ 種を含有し、さらに、 Ｃｒ　０．００５−０．０２５ｗｔ％、Ｒ，Ｅ、０．０
０５−０．０２ｈｔ％、Ｂ　００００１〜０．０１田ｔ
％ のうちから選んだ１種以上 を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物よりなる鋳造用
高力アルミニウム合金を第２の発明とする２つの発明よ
りなるものである。

本発明に係る鋳造用高力アルミニウム合金について、以
下詳細に説明する。

先ず、本発明に係る鋳造用高力アルミニウム合金の含有
成分および成分割合について説明する。

Ｃｕは含有量が４ｗｔ％未満では熱処理を行なっても高
強度が得られず、また、５ｗｔ％を越えて含有されると
靭性が低下する。よって、Ｃｕ含有量は４〜５田ｔ％と
する。

ＭｇはＡｌ−Ｃｕ−ＭｇおよびＭｇ２Ｓｉを析出して強
度を向上させる元素であり、含有量が０．１５ｗｔ％未
満ではその効果が少なく、また、０．４ｗｔ％を越えて
含有されると脆くなり伸びが低下する。よって、Ｍｇ含
有量は０．１５〜１．０ｗｔ％とする。因に第１図にお
いて、Ｍｇ含有量が０．１５ｗｔ％未満では伸びはある
ものの引張強さおよび耐力が低く、また、０．４ｗｔ％
を越えると引張強さおよび耐力は効果はそれ程向上せず
、かえって、伸びが低下していることがわかる。

Ｍｎは耐熱性および耐蝕性を改善する元素であり、含有
量が０．２１Ｉｌｔ％未満ではその効果が少なく、−’
７− また、０．４＋ｎｔ％を越えて含有されると靭性を害す
るようになる。よって、Ｍｎ含有量は０．２〜０．４ｗ
ｔ％とする。

Ａ、は熱処理感受性を増加し、応力腐蝕割れ感受性を鈍
くする元素であり、含有量が０．４ｗｔ％未満では強度
向上効果は少なく、また、１．、Ｑｕｉｔ％を越えて含
有されると効果の向上は望むことができない。よって、
Ａｇ含有量は０．４〜１．０ｗｔ％とする。

また、第２図に示すように、Ａｇ含有量が０．４含有未
満では引張強さおよび耐力が極端に低く、また、１．Ｏ
ｕｔ％を越えても引張強さおよび耐力の向上は期待でき
ず、コストが高くなりる。また、伸びは略一定であるこ
とがわかる。

Ｔｉはマクロ結晶粒を微細にする元素であり、含有量が
０．Ｏｈｔ％未満では結晶粒微細化効果は少なく、また
、０．３５ｗｔ％を越えて含有されるとＴｉＡｌ３の晶
出頻度が著しくなり、靭性が低下する。よって、Ｔｉ含
有量は０．０３〜０．３５ｗｔ％とする。

Ｓｉは鋳造性を改善し、耐圧性を向上させ、ＭｇとＭｇ
２５ｉを析出することにより機械的性質を向＝８− 上させる元素であり、含有量が〜０．０１ｗｔ％未満で
はこのような効果は少なく、また、０．０５ｗｔ％を越
えて含有されると靭性が低下する。よって、Ｓｉ含有量
は０．０１〜０．０５ｗｔ％とする。また、第５図に示
すように、Ｓｉ含有量が０．０ｈｔ％未満では引張強さ
および耐力が低く、また、０．０５ｗｔ％を越えると引
張強さおよび耐力の効果の向上は期待できず、伸びが着
しく低下することがわかる。

Ｂｅは強度を向上させる元素であり、含有量が０．００
５ｗｔ％未満では強度改善の効果は少なく、また、０．
０２５ｗｔ％を越えて含有されると溶湯表面のＢｅ酸化
膜が強固となり脱ガスが困難となる。よって、Ｂｅ含有
量は０．００５−０．０２５ｗｔ％とする。第３図に示
すように、Ｂｅ含有量が０．００ｈｔ％未満では引張強
におよび耐力が低く、また、含有量が０．０２ｗｔ％に
おいて引張強さ、耐力が最高となり、０．０２５ｗｔ％
を越えると引張強さおよび耐力は低下する。なお、伸び
には殆んど影響を与えないことがわかる。

Ｚｒは再結晶温度を高くし、高温強度を増加させる元素
であり、含有量が０．００５ｗｔ％未満ではその効果が
少なく、また、０．０２５ｗｔ％を越えて含有されると
Ｔｉによる結晶粒微細化効果を明害する。

よって、Ｚｒ含有量は０．００５−０．０２５ｗｔ％と
する。

Ｃｒは引張強さを低下させることなく、伸びを改善し、
かつ、耐応力腐蝕割れ性の改善にも効果がある元素であ
り、含有量が０．００５ｗｔ％未満では伸びおよび耐応
力腐蝕割れ性の改善効果が認められず、また、０．０２
５ｗｔ％を越えて含有されると鋳物の冷却速度の遅い部
分に大ぎな晶出物が生成し易くなり、靭性に悪影響をお
よぼす。よって、Ｃｒ含有量は０．００５〜０．０２５
田ｔ％とする。なお、第４図において、Ｃｒ含有量の多
小に関係なく引張強さは略一定であり、耐力はＣｒ含有
量が０．０２５１１Ｉｔ％を越えると低下するようにな
り、また、伸びはＣｒ含有量が〜０．００５ｉｕｔ％で
急に向上し、それ以上の含有量では略一定となっている
ことがわかる。

ＲｏＥ、（レア・アースメタル）はミクロシュリンケー
ジ部の押湯効果が増加上含有量が０．００５１％未満で
はこの効果は少なく、また、０．０２５ｗｔ％を越えて
含有されると強度および伸びが低下する。よって、Ｒ，
Ｅ、含有量は０．００５〜０．０２５田ｔ％とする。

Ｂはマクロ結晶の微細化効果を有する元素であり、Ｔｉ
と共に含有されることにより一層の効果を発揮し、含有
量が０．００１．ｗｔ％未満では結晶粒微細化効果は少
なく、また、〜０．０１．ｗｔ％を越えて含有されると
偏析の悪影響をおよぼす。よって、Ｂ含有量は０．００
１〜０．０１ｕｔ％とする。

その池不純物として、Ｆｅは靭性に悪影響をおよぼすの
で、含有量は０．１０ｗｔ％未満に抑制する必要がある
。

［実　施　例１ 次に、本発明に係る鋳造用高力アルミニウム合金の実施
例を説明する。

実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のアルミニウム合
金を溶製し、航空機部品のフレームおよび自動車用エン
ジンのインペラーを鋳造した。

鋳造された鋳物を５３５°Ｃの温度で６時間の溶体化処
理を行なった後、水焼入れを行ない、１６０℃の温度で
１０時間の人工時効処理を行なった後、テストピースを
切出して引張試験を行なった。

その結果を第１表に示す。

この第１表より、本発明に係る鋳造用高力アルミニウム
合金は比較例に比べて、耐熱性は略同じであるが、機械
的性質において格段に優れていることがわかる。

＝１２〜 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る鋳造用高力アルミニ
ウム合金は上記の構成であるから、機械的性質、特に、
引張強さおよび耐力が着しく向上し、かつ、耐熱性にお
いても優れているから、軽量化を一層進めることができ
るという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｇ含有量と引張強さ、耐力および伸びの関係
を示す図、第２図はＡｇ含有量と引張強さ、耐力および
伸びの関係を示す図、第３図はＢｅ含有量と引張強さ、
耐力および伸びの関係を示す図、第４図はＣｒ含有量と
引張強さ、耐力および伸びの関係を示す図、第５図はＳ
ｉ含有量と引張強さ、耐力および伸びの関係を示す図で
ある。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代理人　弁理士　　丸　木　良　久 第１　図 Ｍバ萌量（ｒｗｔ％） 手続補正書（自発） 昭和６０年１１月１４日 昭和６０年特許願第２２３３００号 ２、発明の名称 鋳造用高力アルミニウム合金 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号名称　（１
，１９）　　株式会社　神戸製鋼所藤和束陽町コープ９
０１号 ５、補正命令の日付　（自発） ６、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 別紙の通り （１）明細書第１２頁１６行〜同第１４頁の「実施例・
・・第１表４を次の通り補正する。 ［実施例 第１表に示す含有成分および成分割合のアルミニウム合
金を溶製し、航空機部品のフレームおよび自動卓用エン
ジンのインペラーを鋳造した。 鋳造後Ｔ６処理およびＴ７処理を行なった材料より試験
片を切出し引張試験を行なった。第１表にその結果を示
す。 また、第１表に示したＮｏ、１〜４．９〜１２の上記し
た溶湯上り別取りした試験片を採取（鋳造後Ｔ７処理）
して、高温引張試験片の加工後、２５０℃で一定時間保
持後高温引張試験を行なった。第２表にその結果を示す
。 なお、Ｔ６処理は、５１５°Ｃの温度で２時間および５
２７℃の温度で１４時間の二段加熱溶体化処理後、水焼
入れを行ない、１５４℃の温度で２０時間加熱の加熱の
時効処理であり、また、Ｔ７処理は５１５℃の温度で２
時間および５２７℃の温度で１４時間の二段加熱溶体化
処理後、水焼入れを行ない、１８８℃の温度で５時間加
熱の過時効処理である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ４〜５ｗｔ％、Ａｇ０．４〜１．０ｗｔ％、
   Ｍｎ０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｇ０．１５〜０．４ｗｔ
   ％、Ｓｉ０．０１〜０．０５ｗｔ％、Ｔｉ０．０３〜０
   ．３５ｗｔ％を含有し、かつ、 Ｂｅ０．００５〜０．０２５ｗｔ％、 Ｚｒ０．００５〜０．０２５ｗｔ％ のうちから選んだ１種または２種 を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなることを
   特徴とする鋳造用高力アルミニウム合金。
2. （２）Ｃｕ４〜５ｗｔ％、Ａｇ０．４〜１．０ｗｔ％、
   Ｍｎ０．２〜０．４ｗｔ％、Ｍｇ０．１５〜０．４ｗｔ
   ％、Ｓｉ０．０１〜０．０５ｗｔ％、Ｔｉ０．０３〜０
   ．３５ｗｔ％を含有し、かつ、 Ｂｅ０．００５〜０．０２５ｗｔ％、 Ｚｒ０．００５〜０．０２５ｗｔ％ のうちから選んだ１種または２種 を含有し、さらに、 Ｃｒ０．００５〜０．０２５ｗｔ％、 Ｒ．Ｅ．０．００５〜０．０２５ｗｔ％、 Ｂ０．００１〜０．０１ｗｔ％ のうちから選んだ１種以上 を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物よりなる鋳造用
   高力アルミニウム合金。