JPS63243245A - 鍛造性に優れたアルミニウム合金部材 - Google Patents

鍛造性に優れたアルミニウム合金部材

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JPS63243245A
JPS63243245A JP62077144A JP7714487A JPS63243245A JP S63243245 A JPS63243245 A JP S63243245A JP 62077144 A JP62077144 A JP 62077144A JP 7714487 A JP7714487 A JP 7714487A JP S63243245 A JPS63243245 A JP S63243245A
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Shigenori Mae
前　繁則
Yasuo Iwata
岩田　泰男
Takayuki Tsunoda
隆之 角田
Tamamizu Urai
浦井　玉水
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    • F02F3/00—Pistons 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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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］ 本発明は鍛造性に優れたアルミニウム合金部材に関する
。
［従来の技術］ 近年、エンジン部品等アルミニウム合金部材の分野では
、鋳造法に代えて、添加元素の選択において大きな自由
度を有する粉末冶金法が注目されている。この粉末冶金
法では急冷凝固アルミニウム合金粉末を使用することが
望ましい。急冷凝固アルミニウム合金粉末は、通常冷却
速度１０３〜１０？℃／ｓｅｃの条件下で急速冷？２３
　Ｌ、、この急速冷却により合金元素を過飽和に固溶し
たものである。この急冷凝固アルミニウム合金粉末を用
いたアルミニウム合金部材は優れた機械的性質を示す。
この１例としては特開昭６０−１３１９４５号公報にか
かるものが近年提供されている。
ところで上記した急冷凝固アルミニウム合金粉末を用い
てピストン等のアルミニウム合金部材を鍛造で形成した
ときには、変形能の不足により削れが生じることが往々
にしである。
［発明が解決しようとする問題点１ 本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、鍛造する場合の割れ性を改善した鍛造性に優れ
たアルミニウム合金部材を提供するにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る鍛造性に優れたアルミニウム合金素材は、
急冷凝固アルミニウム合金粉末を固結して形成され、 重量％で、シリコン３０％以下、鉄８％以下、銅７％以
下を主要成分とし、酸素が０．２％以下に設定されたこ
とを特徴とするものである。
本発明に係るアルミニウム合金部材は、急冷凝固アルミ
ニウム合金粉末を粉末冶金法により圧縮成形した圧粉体
を形成し、その後その圧粉体を被覆部材で被覆して、熱
間押出して形成できる。上記のように押出して形成した
アルミニウム合金部材は熱間鍛造または冷間鍛造される
。熱間鍛造の温度は一般に４００〜５００℃とする。
急冷凝固アルミニウム合金粉末は、アトマイズ法で製造
したものを使用できる。この場合は、平均粒径が２９７
μｍ以下のものを９０重量％以上含むものを用いること
ができる。
以下組成の限定理由について説明する。
鉄は、アルミニウム合金部材の高温強度、断熱性および
ヤング率を向上させる上に必要な元素であるが８％を上
回ると比重が大きくなってアルミニウム合金の特性であ
る軽分化が損われ、又、熱間鍛造における成形性が悪化
する。
シリコンは鉄単独添加による耐摩耗性の不足を補い、又
、ヤング率の向上を図る上に有効であるが、３０％を上
回ると押出加工時、クラックを生じ、良質な部材を得る
ことができなくなる。ヤング率は、鉄量様にシリコンの
添加層にも比例して向上するが、熱間押出加工などを考
慮してシリコンの添加層は前記上限値に制限される。な
おシリコンは１０％を下回ると耐摩耗性が低下するので
、１０％を越えて含有することが好ましい。
銅は、主として鉄やシリコン添加による焼結性の低下を
補うために添加されるものであるが、銅が７％を上回る
と高温強度が阻害される。
酸素は鍛造性を阻害するため０．２％以下である必要が
ある。０．２％を越えると、限界圧縮率、絞り率が低下
する。そのため酸素含有量は０．２％以下である必要が
ある。
本発明に係るアルミニウム合金部材では、酸素は前記の
如く０．２％以下とする必要がある。この場合、酸素含
有量は、大気中で加熱押出すると、０．４％弱となり、
又、不活性ガス雰囲気中で加熱押出を行うと、０．２％
弱となり、パイプ等の被覆部材で覆って加熱押出すると
０．１％弱となる。そのため、加熱押出は、不活性ガス
雰囲気中で行ったり、パイプに入れて行うのが望ましい
。
パイプとしては、鉄バイブ、アルミニウムパイプを用い
ることができる。被覆部材で覆った場合には、切削加工
などで被覆部材を除去することができる。
［実施例］ 本発明に係るアルミニウム合金部材の１実施例について
説明する。
まず本実施例では、急冷凝固アルミニウム合金粉末を準
備する。急冷凝固アルミニウム粉末を形成する際の冷却
速度は１０３〜１０７℃、’ｓｅｃである。この急冷凝
固アルミニウム合金粉末の組成は、重量％でシリコンが
２０．９％、鉄が４゜８％、銅が２．２％、マグネシウ
ムが１．２％、マンガンが１．１％である。この急冷凝
固アルミニウム合金粉末の平均粒径は８ｏ〜１００ｕ程
度である。
次に、上記した急冷凝固アルミニウム合金粉末を圧縮型
を用いて円柱状に圧縮成形し、これにより圧粉体を形成
する。この時の加圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２〜２０ｋＱ／
Ｃｍ’である。圧粉体の大きさは約φ２５０Ｘ８００で
ある。
次に上記した圧粉体を４００〜５００℃に加熱して１０
〜３０分間加熱保持する。
次に、被覆部材としてのＡ、２合金製の管で圧粉体を覆
い、ダイスにより押出し、これにより細い丸棒状の押出
体を形成する。押出体の大きさはφ７５である。
次に押出体を所定の大きさに切断し、４００〜５００℃
に１０〜３０分間加熱保持する。
次に、加熱した押出体を＠造型で熱間鍛造し、鍛造体を
形成する。鍛造時のプレス圧は６０ｋｇ／ｍｍｚ〜１０
０ｋｇ／ｍｍ２とした。
上記のように形成した鍛造体からテストピースを切出し
て、それらのデス１〜ピースについてａ遡性を調べるた
めに、限界圧縮率、絞り率を調べる試験を行った。この
試験結果を第１図に示す。第１図の特性曲線εｆは酸素
含有間と限界圧縮率とのＩＩＩ係を示し、さらに特性曲
線φは酸素含有間と絞り率との関係を示す。第１図の特
性曲線εｆに示すように、酸素含有量が０．２％を越え
ると、限界圧縮率は４０％以下となり、又、絞り率は２
４％以下となる。そのため、酸素含有量は０．２％以下
とする必要がある。
ここで、限界圧縮率が４３％以上で、絞り率が２４％以
上であれば、アルミニウム合金部材は熱間ｗｉ造しても
割れることなく鍛造可能である。なお、上記した試験の
条件を示すと、限界圧縮試験では、塑性加工学会の鍛造
分科会で定めた限界圧縮試験方法に従って行った。即ち
、テストピースは焼鈍（０）で処理した１号試験片であ
り、その長さは４５１層ｍであり、直径はφ３０である
。そして良さと直径の比Ｌ／ｄは１．５であり、圧縮工
具は端面拘束板を用いた。テストピースの温度は、加熱
炉内の温度で４５０〜４８０℃であり、鍛造型の型温度
は１５０〜２００℃であり、歪速度εｆは０．１１〜０
．１６である。又、絞り試験では、テス］−ピース温度
は４５０℃であり、この場合４５０℃に１５分間加熱保
持後絞り試験を行う。
引張り速度は１秒１ｍ当り２１１層である。
又、Ｔ６処理後のテストピースについて引張り強度と絞
り率を調べる試験を行った。この試験結果を第２図に示
す。この試験では、溶体化処理として４７５℃で２時間
加熱保持した後、６０℃の温水に焼入れ、１７０℃で６
時間時効処理を行い、そのテストピースを２５０℃で１
５分間加熱保持後、１秒間当り２１１１１１の引張り速
度で引張ることにより試験を行った。第２図の特性曲線
σβは酸素含有量と引張り強さとの関係を示し、更に特
性曲線φは酸素含有間と絞り率との関係を示す。第２図
に示すように、酸素含有量が０．２％を越えると引張り
強さは２３ｋａ以下となり、又、絞り率は１０％以下と
なる。そのため、引張り強さおよび絞り率を確保するた
めには酸素含有量が０．２％以下であることが好ましい
。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るアルミニウム合金部材
によれば、限界圧縮率、絞り率を良好な値に確保でき、
さらには一般に引張り強さおよび絞り率も良好な値に確
保できるので、鍛造性に優れている。従って、内燃ｅｒ
ａのピストンを製造するに適する。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明に係る１実施例の特性（灯
を示し、第１図は酸素含有量と限界圧縮率との関係、酸
素含有量と絞り率との関係を示すグラフである。第２図
は酸素含有量と引張り強さとの関係を示すグラフ、又酸
素含有量と絞り率との関係を示すグラフである。 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社代理人　　　　
弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫 り　　　　第２図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）急冷凝固アルミニウム合金粉末を固結して形成さ
    れ、 重量％で、シリコン３０％以下、鉄８％以下、銅７％以
    下を主要成分とし、酸素が０．２％以下に設定されたこ
    とを特徴とする鍛造性に優れたアルミニウム合金部材。
  2. （２）内燃機関のピストンに用いられる特許請求の範囲
    第１項記載の鍛造性に優れたアルミニウム合金部材。
  3. （３）限界圧縮率は４３％以上、絞り率は２２％以上で
    ある特許請求の範囲第１項記載の鍛造性に優れたアルミ
    ニウム合金部材。
  4. （４）固結は、急冷凝固アルミニウム合金粉末を圧縮成
    形した圧粉体を、被覆部材で被覆して熱間押出しするこ
    とにより行われる特許請求の範囲第１項記載の鍛造性に
    優れたアルミニウム合金部材。
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