JPS63190148A - 構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法 - Google Patents
構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法Info
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- JPS63190148A JPS63190148A JP1965487A JP1965487A JPS63190148A JP S63190148 A JPS63190148 A JP S63190148A JP 1965487 A JP1965487 A JP 1965487A JP 1965487 A JP1965487 A JP 1965487A JP S63190148 A JPS63190148 A JP S63190148A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、構造用Al −Zn −Mg系合金押出材の
製造方法に関するもので、特に腐食環境下においても高
い疲1労強度を保持する押出材製造方法に関するもので
ある。
製造方法に関するもので、特に腐食環境下においても高
い疲1労強度を保持する押出材製造方法に関するもので
ある。
AJ −Zn −Mg系合金例えば7003 、700
5.7NO1等は、強度と溶接性にすぐれ、溶接構造用
材料として広(使用されているが、そのすぐれた特性の
反面、耐食性あるいは耐応力腐食割れ性に劣るため材料
成分あるいは組織の調整ならびに熱処理方法などについ
て検討が加えられ種々の改良がなされてきた。
5.7NO1等は、強度と溶接性にすぐれ、溶接構造用
材料として広(使用されているが、そのすぐれた特性の
反面、耐食性あるいは耐応力腐食割れ性に劣るため材料
成分あるいは組織の調整ならびに熱処理方法などについ
て検討が加えられ種々の改良がなされてきた。
しかしながら振動による繰返荷重が負荷される構造物と
(に腐食雰囲気下において振動をうける構造物に、本系
合金を使用すると腐食と繰返荷重の重畳作用により著し
く強度すなわち疲労強度が低下するという欠点があり腐
食雰囲気においても高い疲労強度を有する材料の開発が
望まれてきた。
(に腐食雰囲気下において振動をうける構造物に、本系
合金を使用すると腐食と繰返荷重の重畳作用により著し
く強度すなわち疲労強度が低下するという欠点があり腐
食雰囲気においても高い疲労強度を有する材料の開発が
望まれてきた。
本発明の目的は、一般用途はもちろんのこと腐食雰囲気
においてもすぐれた疲労強度を有する押出材を提供する
ことであり、又その製造方法を見出すことである。
においてもすぐれた疲労強度を有する押出材を提供する
ことであり、又その製造方法を見出すことである。
従来本系合金の押出は、工業的には鋳塊を均質化処理後
ストックしておき状況に応じて再加熱して押出加工する
ことが多い、。即ち、一般的に均質化処理後、室温まで
放冷し、その後何らかの手段で再加熱して押出加工され
る。
ストックしておき状況に応じて再加熱して押出加工する
ことが多い、。即ち、一般的に均質化処理後、室温まで
放冷し、その後何らかの手段で再加熱して押出加工され
る。
本発明者はAl −Zn −Mg系合金の耐食性ならび
に耐応力腐食割れ性特に腐食環境下での耐腐食疲労性を
改善するため押出加工に至る熱処理の方法及び条件と押
出後の熱処理さらには材料成分そのものに関する一連の
工程条件について、種々検討を行い、本発明を完成する
にいたった。
に耐応力腐食割れ性特に腐食環境下での耐腐食疲労性を
改善するため押出加工に至る熱処理の方法及び条件と押
出後の熱処理さらには材料成分そのものに関する一連の
工程条件について、種々検討を行い、本発明を完成する
にいたった。
即ち、耐応力腐食割れ性の観点より押出材の金属組織は
再結晶による等軸晶組織よりも繊維状の加工組織とする
方が好ましいことはすでに知られているが、従来技術に
よると押出材の肉厚断面全面に亘って加工組織とするこ
とは難しく、表面層は少からず押出時の加工発熱により
肉厚中央部よりも温度上昇し再結晶する。また仮に再結
晶を抑制しえたとしても、従来法ではMgとZnの化合
物が押出材の粒界に連続的に析出し易く耐食性あるいは
耐応力腐食割れ性において十分でなく腐食雰囲気にさら
されると粒界腐食が発生する。そこを起点として繰返荷
重下において亀裂が発生し疲労強度の低下を招くという
結果となる。
再結晶による等軸晶組織よりも繊維状の加工組織とする
方が好ましいことはすでに知られているが、従来技術に
よると押出材の肉厚断面全面に亘って加工組織とするこ
とは難しく、表面層は少からず押出時の加工発熱により
肉厚中央部よりも温度上昇し再結晶する。また仮に再結
晶を抑制しえたとしても、従来法ではMgとZnの化合
物が押出材の粒界に連続的に析出し易く耐食性あるいは
耐応力腐食割れ性において十分でなく腐食雰囲気にさら
されると粒界腐食が発生する。そこを起点として繰返荷
重下において亀裂が発生し疲労強度の低下を招くという
結果となる。
アルミニウム合金の疲労強度は材料の結晶粒の大きさに
は依存しないことが従来より指摘されているが、種々調
査した結果、Al −Zn −Mg系合金押出材の疲労
強度は材料組織に依存し押出時の再結晶を抑制し繊維状
の加工組織とすることにより高くなることがわかった。
は依存しないことが従来より指摘されているが、種々調
査した結果、Al −Zn −Mg系合金押出材の疲労
強度は材料組織に依存し押出時の再結晶を抑制し繊維状
の加工組織とすることにより高くなることがわかった。
また、Mgと2口の化合物が押出材の結晶粒界に連続的
に析出するのを抑制することにより腐食に対する抵抗値
が高まり繊維状の加工組織とする効果と重畳して腐食雰
囲気下での疲労強度が著しく向上するとの知見が得られ
た。
に析出するのを抑制することにより腐食に対する抵抗値
が高まり繊維状の加工組織とする効果と重畳して腐食雰
囲気下での疲労強度が著しく向上するとの知見が得られ
た。
すなわち適当な条件の下に、鋳塊を均質化処理すること
によってAJI −Z r系の化合物を微細にかつ均一
に分布させることができ、押出時の再結晶を抑制し、加
工組織が得られる。また鋳塊を均質化処理後、急速冷却
することによりMgとZnの化合物が押出層の押出材の
粒界に連続的に偏析するのを防止できる。さらに鋳塊を
押出しするに当り再加熱するが、昇温速度が小さいとM
gとZnの化合物が押出材の粒界に析出し急冷の効果が
失われてしまうが、昇温速度を選択することにより粒界
析出が抑制される。さらに押出時の鋳塊加熱温度。
によってAJI −Z r系の化合物を微細にかつ均一
に分布させることができ、押出時の再結晶を抑制し、加
工組織が得られる。また鋳塊を均質化処理後、急速冷却
することによりMgとZnの化合物が押出層の押出材の
粒界に連続的に偏析するのを防止できる。さらに鋳塊を
押出しするに当り再加熱するが、昇温速度が小さいとM
gとZnの化合物が押出材の粒界に析出し急冷の効果が
失われてしまうが、昇温速度を選択することにより粒界
析出が抑制される。さらに押出時の鋳塊加熱温度。
押出時の鋳塊温度を選択することにより均質化処理効果
と相まって押出材の再結晶が抑制され表層から肉厚中心
部に亘り加工組織が得られる。
と相まって押出材の再結晶が抑制され表層から肉厚中心
部に亘り加工組織が得られる。
これらの効果により、耐食性、耐応力腐食割れ性が改善
されると同時に、疲労強度も向上し、総合効果として、
腐食疲労強度が著しく向上するとの知見が得られたもの
である。
されると同時に、疲労強度も向上し、総合効果として、
腐食疲労強度が著しく向上するとの知見が得られたもの
である。
押出後の冷却条件はMgとZnの化合物の析出状態に影
響するが、鋳塊の均質化処理操作の影響と比較するとそ
れほど顕著でないこともわかった。
響するが、鋳塊の均質化処理操作の影響と比較するとそ
れほど顕著でないこともわかった。
本発明は以上の検討の結果による知見にもとづいてなさ
れたものである。
れたものである。
〔問題点を解決するだめの手段及びその作用〕本発明は
、Zn 3〜7 wt%2Mg0.5〜3Wtチ、Zr
O,05〜0.3wt%を含有するAl −Zn −M
g系合金な押出加工するにあたり、鋳塊を400〜55
0℃の温度で2〜48時間均質化処理したのち、50℃
/秒の冷却速度で室温まで冷却し、その後20℃/秒以
上の昇温速度で650〜500℃まで加熱して、その温
度で押出すことを特徴とする腐食疲労強度のすぐれた構
造用AJI −Zn −Mg系合金押出材の製造方法で
ある。
、Zn 3〜7 wt%2Mg0.5〜3Wtチ、Zr
O,05〜0.3wt%を含有するAl −Zn −M
g系合金な押出加工するにあたり、鋳塊を400〜55
0℃の温度で2〜48時間均質化処理したのち、50℃
/秒の冷却速度で室温まで冷却し、その後20℃/秒以
上の昇温速度で650〜500℃まで加熱して、その温
度で押出すことを特徴とする腐食疲労強度のすぐれた構
造用AJI −Zn −Mg系合金押出材の製造方法で
ある。
本発明において、AJj −Zn −Mg系合金の添加
元素の作用及びその限定理由は、次のとおりである。
元素の作用及びその限定理由は、次のとおりである。
即ち、Znは硬化要素の一つであり、3〜7 wt%(
以下wL%は単にチと記す)添加する。6チ未満では硬
化するに十分ではな(7%を越えると耐食性ならびに耐
応力腐食割れを劣化させるとともに加工性を損う。Mg
も硬化要素の一つであり、0.5〜6チ添加する。0.
5チ未満ではその効果が小さく、6チを越えると耐応力
腐食割れ性を劣化させる。
以下wL%は単にチと記す)添加する。6チ未満では硬
化するに十分ではな(7%を越えると耐食性ならびに耐
応力腐食割れを劣化させるとともに加工性を損う。Mg
も硬化要素の一つであり、0.5〜6チ添加する。0.
5チ未満ではその効果が小さく、6チを越えると耐応力
腐食割れ性を劣化させる。
Zrは0.05〜0.3%添加して、−塊の結晶粒を微
細化するとともに鋳塊の均質化処理により、Al−Zr
の微細な金属間化合物を析出させることによって押出時
の再結晶を抑制し、押出材を繊維組織とする効果がある
が、0.05%未満ではその効果がな(,0,3チを越
えると粗大な金属間化合物が形成され材料の靭性を損う
からである。
細化するとともに鋳塊の均質化処理により、Al−Zr
の微細な金属間化合物を析出させることによって押出時
の再結晶を抑制し、押出材を繊維組織とする効果がある
が、0.05%未満ではその効果がな(,0,3チを越
えると粗大な金属間化合物が形成され材料の靭性を損う
からである。
次に本発明における各製造条件の作用及びその限定理由
について述べる。鋳塊を400〜550℃で均質化処理
するのは、合金中のZn 、 Mgを鋳塊の結晶粒内に
均一に固溶させ、又Al−Zrの微細な金属間化合物を
析出させるためであり、400℃未満の温度では効果が
なく、550℃を越えるとAlとZrの粗大な金属間化
合物が形成され、押出加工時の再結晶抑制効果が失われ
るからである。均質化処理時間を2〜48時間としたの
は2時間未満ではZn 、 Mgの溶質元素を均一に固
溶させ、かつAlとZ「の化合物を微細て析出させる効
果がない。又48時間を越えるとMとZrの金属間化合
物が粗大化し、押出加工時の再結晶抑制効果がなくなる
からである。
について述べる。鋳塊を400〜550℃で均質化処理
するのは、合金中のZn 、 Mgを鋳塊の結晶粒内に
均一に固溶させ、又Al−Zrの微細な金属間化合物を
析出させるためであり、400℃未満の温度では効果が
なく、550℃を越えるとAlとZrの粗大な金属間化
合物が形成され、押出加工時の再結晶抑制効果が失われ
るからである。均質化処理時間を2〜48時間としたの
は2時間未満ではZn 、 Mgの溶質元素を均一に固
溶させ、かつAlとZ「の化合物を微細て析出させる効
果がない。又48時間を越えるとMとZrの金属間化合
物が粗大化し、押出加工時の再結晶抑制効果がなくなる
からである。
均質化処理後、鋳塊を急冷するのは、MgとZnの化合
物が鋳塊の粒界及び押出層の押出材の粒界に析出するの
を防止するためであり、50℃/秒未満の冷却速度では
その効果が小さい。又、押出加工するに当って鋳塊を再
加熱する場合その昇温速度を20℃/秒以上とするのは
、20’C/秒未満の昇温速度ではMgとZnの化合物
が鋳塊の粒界及び押出層の押出材の粒界に析出するのを
抑制する効果がないからであ゛る。
物が鋳塊の粒界及び押出層の押出材の粒界に析出するの
を防止するためであり、50℃/秒未満の冷却速度では
その効果が小さい。又、押出加工するに当って鋳塊を再
加熱する場合その昇温速度を20℃/秒以上とするのは
、20’C/秒未満の昇温速度ではMgとZnの化合物
が鋳塊の粒界及び押出層の押出材の粒界に析出するのを
抑制する効果がないからであ゛る。
鋳塊の再加熱時及び押出時の鋳塊温度を350〜500
℃とするのは350℃未満では加工性に劣り押出材の寸
法精度が悪(なる。又500℃を越えると押出材表面が
再結晶し加工組織が得られないからである。
℃とするのは350℃未満では加工性に劣り押出材の寸
法精度が悪(なる。又500℃を越えると押出材表面が
再結晶し加工組織が得られないからである。
なお、本発明において、Al−Zn−Mg系合金は、Z
n 、 Mg 、 Zrが上記範囲で含有されている合
金であれば適用可能である。即ちAl −Zn −Mg
−Zr合金、例えば7003合金(Al−5,0〜6
.54Zn−0,50〜1.0%Mg−0,05〜0.
25%Zr)はもちろん、Al −Zn −Mg−zr
金合金、結晶粒の微細化・耐食性等を目的としてMn
(0,7%以下)Cr(0,25%以下)等を添加した
合金例えばJ I87 NO1合金(Al−4,0〜5
,0チZn−1,0〜2.0 % Mg−0,25%以
下Zr−0,20〜0.71〜石)7005合金(Al
−4,0〜5.0%Zn −1,0〜1.8 % M
g −0,08〜0.204 Zr−0,20〜0.7
0%Mn−0,06〜0.20 %Cr)等も含むもの
である。
n 、 Mg 、 Zrが上記範囲で含有されている合
金であれば適用可能である。即ちAl −Zn −Mg
−Zr合金、例えば7003合金(Al−5,0〜6
.54Zn−0,50〜1.0%Mg−0,05〜0.
25%Zr)はもちろん、Al −Zn −Mg−zr
金合金、結晶粒の微細化・耐食性等を目的としてMn
(0,7%以下)Cr(0,25%以下)等を添加した
合金例えばJ I87 NO1合金(Al−4,0〜5
,0チZn−1,0〜2.0 % Mg−0,25%以
下Zr−0,20〜0.71〜石)7005合金(Al
−4,0〜5.0%Zn −1,0〜1.8 % M
g −0,08〜0.204 Zr−0,20〜0.7
0%Mn−0,06〜0.20 %Cr)等も含むもの
である。
又本発明において、Al −Zn −Mg系合金中に含
まれるSi、Fe、Cu等の不純物は、Si0.30%
以下、Fe0655%以下、Cu0.20%以下、その
他の元素釜々0゜05%以下の範囲であれば、本発明に
影響はない。
まれるSi、Fe、Cu等の不純物は、Si0.30%
以下、Fe0655%以下、Cu0.20%以下、その
他の元素釜々0゜05%以下の範囲であれば、本発明に
影響はない。
更にTi、Bは結晶粒の微細化を目的とし、必要に応じ
てTi0120チ以下、80.1%以下の範囲で添加さ
れても本発明に影響はない。
てTi0120チ以下、80.1%以下の範囲で添加さ
れても本発明に影響はない。
本発明に係る構造用Al −Zn −Mg系合金押出材
の製造法を前述のごと(行うことにより、腐食環境下に
おける押出材の疲労強度を大巾に改善することができる
。
の製造法を前述のごと(行うことにより、腐食環境下に
おける押出材の疲労強度を大巾に改善することができる
。
以下本発明に関する具体的実施例について述べる。
(実施例1)
直径9′り、長さ500mmの成分の異る鋳塊を、それ
ぞれ第1表に示す条件にて夫々処理し、厚さ6mm 、
幅120mmの平角形状に押出し、その後室温まで放冷
しさらに人工時効処理したのち5チ食塩水中にて引張応
力を負荷して疲労試験(引張荷重−零荷重の繰返し試験
)した。その結果を第1表に示す。
ぞれ第1表に示す条件にて夫々処理し、厚さ6mm 、
幅120mmの平角形状に押出し、その後室温まで放冷
しさらに人工時効処理したのち5チ食塩水中にて引張応
力を負荷して疲労試験(引張荷重−零荷重の繰返し試験
)した。その結果を第1表に示す。
第1表から明らかなどと(、本発明の範囲の合金組成及
び条件にて製造した宛1と猶2は、比較法として示した
一5〜遅7に比して高い腐食疲労強度(107回の繰返
応力を負荷したときの破断に至る強度)を示しているこ
とがわかる。
び条件にて製造した宛1と猶2は、比較法として示した
一5〜遅7に比して高い腐食疲労強度(107回の繰返
応力を負荷したときの破断に至る強度)を示しているこ
とがわかる。
(実施例2)
また、直径11“X、長さ600mmの実施例1で使用
した7NOI相当合金鋳塊を、均質化処理条件を変えて
厚さ6mm、幅150mmの平角形状に押出し、その後
室温まで放冷して人工時効処理し、実施例1と同様の方
法にて腐食疲労試験した結果を第2表に示す。
した7NOI相当合金鋳塊を、均質化処理条件を変えて
厚さ6mm、幅150mmの平角形状に押出し、その後
室温まで放冷して人工時効処理し、実施例1と同様の方
法にて腐食疲労試験した結果を第2表に示す。
第2表から明らかなごとく、鋳塊の均質化処理条件が、
本発明法により、製造した押出材(1’h8〜16)は
、本発明の範囲外であるN117及びN1118に比し
て高い腐食疲労強度を示すことがわかる。
本発明法により、製造した押出材(1’h8〜16)は
、本発明の範囲外であるN117及びN1118に比し
て高い腐食疲労強度を示すことがわかる。
(実施例5)
第3表は、11“グ、長さ600mmの実施例1で使用
した7N01相当合金鋳塊を470℃にて12時間均質
化処理したのち、冷却速度あるいは昇温速度ならびに押
出時の加熱温度を変化させて、厚さ6mm 、幅150
画の平角形状に押出したのち室温まで冷却し、その後人
工時効処理して実施例1と同様に腐食疲労試験した結果
を示している。
した7N01相当合金鋳塊を470℃にて12時間均質
化処理したのち、冷却速度あるいは昇温速度ならびに押
出時の加熱温度を変化させて、厚さ6mm 、幅150
画の平角形状に押出したのち室温まで冷却し、その後人
工時効処理して実施例1と同様に腐食疲労試験した結果
を示している。
第6表から明らかなどと(、本発明の方法によったNa
19〜洩24の押出材は、本発明法によらない崗25〜
隘28と比較して、腐食疲労強度もしくは板厚の精度に
おいてすぐれていることがわかる。
19〜洩24の押出材は、本発明法によらない崗25〜
隘28と比較して、腐食疲労強度もしくは板厚の精度に
おいてすぐれていることがわかる。
上述のように、本発明の製造方法によってっ(られたA
l −Zn −Mg系合金押出材は、腐食環境下におい
て、高い腐食疲労強度を有するため、腐食環境下での構
造物への適用が可能となり、その軽量化に大いに役立つ
ものである。
l −Zn −Mg系合金押出材は、腐食環境下におい
て、高い腐食疲労強度を有するため、腐食環境下での構
造物への適用が可能となり、その軽量化に大いに役立つ
ものである。
従って、本発明は、従来限定されていたAJ −Zn−
Mg系合金押出材の用途範囲を拡大する効果を有するも
のである。
Mg系合金押出材の用途範囲を拡大する効果を有するも
のである。
Claims (1)
- Zn3〜7wt%、Mg0.5〜3wt%、Zr0.0
5〜0.3wt%を含有するAl−Zn−Mg系合金を
押出加工するにあたり、鋳塊を400〜550℃の温度
で2〜48時間均質化処理したのち、50℃/秒の冷却
速度で室温まで冷却し、その後20℃/秒以上の昇温速
度で350〜500℃まで加熱して、その温度で押出す
ことを特徴とする腐食疲労強度のすぐれた構造用Al−
Zn−Mg系合金押出材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1965487A JPS63190148A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1965487A JPS63190148A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63190148A true JPS63190148A (ja) | 1988-08-05 |
Family
ID=12005232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1965487A Pending JPS63190148A (ja) | 1987-01-31 | 1987-01-31 | 構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63190148A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003525347A (ja) * | 1999-09-10 | 2003-08-26 | カール クラマー | 金属プレスボルトを熱処理する方法 |
WO2010126085A1 (ja) | 2009-04-30 | 2010-11-04 | 昭和電工株式会社 | Al合金鋳造部材の製造方法 |
JP2014105389A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-09 | Aisin Keikinzoku Co Ltd | 7000系アルミニウム合金の押出成形用ビレット及びそれを用いた押出形材 |
CN115369337A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-22 | 核兴航材(天津)科技有限公司 | 一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法 |
-
1987
- 1987-01-31 JP JP1965487A patent/JPS63190148A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003525347A (ja) * | 1999-09-10 | 2003-08-26 | カール クラマー | 金属プレスボルトを熱処理する方法 |
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US9194029B2 (en) | 2009-04-30 | 2015-11-24 | Showa Denko K.K. | Process for producing cast aluminum alloy member |
JP2014105389A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-09 | Aisin Keikinzoku Co Ltd | 7000系アルミニウム合金の押出成形用ビレット及びそれを用いた押出形材 |
CN115369337A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-22 | 核兴航材(天津)科技有限公司 | 一种含锆Al-Mg合金型材的制备方法 |
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