JPS6389649A - 張り出し成形加工用Ａｌ―Ｍｇ―Ｚｎ合金材の製造方法 - 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］ 本発明は成形加工性に優れた人文−Ｍ　ｇ　−Ｚ　ｎ系
合金材の製造方法に関し、特に、自動車車体等の複雑な
形状への加工用に好適なＡ交−Ｍｇ−Ｚｎ系合金材に係
る。

［従来技術］ 従来、プレス成形加工用アルミニウム合金材に関する技
術としては次の技術が開示されている。

■強度、耐食性に優れる５０５２（Ｍｇ：２．２〜２．
８、Ｃｒ：０．１５〜０．３５．残ＡＭ）、５１５４　
（Ｍｇ：　３．１〜３．９、Ｃｒ：０．１５〜０．３５
．残Ａ文）、５１８２（Ｍｇ　：　４．０〜５　、　Ｏ
ｌＭｎ：０．２０〜０．５０．残Ａ文）合金板（ＪＩＳ
Ｈ４０００）。

■上記■で述べた合金材においてＭｇｆｆ１を多くした
合金材。

この合金材は、Ｍｇ量を多くすることにより成形加工性
を評価する因子である伸び（一般的に。

伸びが大きいと成形加工性は高い）を向上できることが
知られているため、Ｍｇ量を多くすることにより成形加
工性の向上を図ったものである。

■Ｍｇ：３．５〜５．５％、Ｚｎ：０．５〜２．０％、
Ｃｕ：０．３〜１．２％を含み、残部はＡｆＬと不純物
とからなるアルミニウム合金よりなり。

インゴットの状態で４００〜５００℃で２〜４８時間、
−段または多段ソーキングで行なうインゴットの均質化
処理を行ない、 ソーキング後３５０〜５００℃での熱間加工を行ない。

熱間圧延後、所定の肉厚までの冷間加工を行ない、 冷間加工後Ｔ４処理を行なう方法。

（特公昭５６−３１８５８号公報） ■「重量％で、３．６〜５．４％のマグネシウムと、０
．６〜２．０の亜鉛と、０．０３〜０．２８の銅と、（
１０３〜０．２５％の鉄と、０．０３〜０．２０％のケ
イ素と、０．０１〜０．１５％のチタンと、１〜５００
ｐｐｍのホウ素と、１１−１Ｏ０ｐｐのベリリウムとを
含み（但し、鉄／ケイ素の含有量比は０．２〜８の範囲
内にある）、残りがアルミニウムおよび不純物よりなる
アルミニウム合金鋳塊を製造する工程と、 該アルミニウム合金鋳塊に対して、３８０〜５２０℃の
温度で２〜４８時間の１段または多段ソーキングを施す
工程と、 該ソーキング終了後、３８０〜５００℃の温度で９７〜
９９．８％の加工度の熱間圧延を行なう工程と、 かかる熱間圧延の後に、４０〜９０％の加工度にて冷間
圧延を行なう工程と、 その後、４６０〜５４０℃の温度に１００℃／分以上の
加熱速度で加熱し、５〜６０秒間保持した後、１０００
℃／秒乃至２℃／秒の冷却速度で焼入れする工程とを、
含むことを特徴とする曲げ加工性に優れた成形加工用ア
ルミニウム合金材料の製造法、」 （特公昭６０−５０８６４号公報） ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記した技術には次のような問題点がある。

■ＪＩＳＨ４０００に開示されている合金材は、自動車
車体などのような複雑な形状に成形加工したり、あるい
は厳しい条件で成形加工すると割れやしわが発生してし
まう。

すなわち、成形加工性がよくないという問題点がある。

■Ｍｇ量を多くした上記合金材においては、０Ｍｇが多
くなると熱間圧延時あるいは冷間圧延時に割れが発生す
る。

■使用条件によっては応力腐食割れが発生する。

■特公昭５６−３１８５８号公報に開示されている技術
及び特公昭６０−５０８６４号公報に開千六名−でいス
枯山においで１士　障形力ｎ丁性が必ずしも良くないと
いう問題点がある。

成形性が必ずしも良くないという点について以下に詳し
く説明する。

■Ｔ４処理において焼入れを行なうと、焼入れ後に歪が
生じ、そのために寸法精度にくるいを生じる。そこで、
工業的には焼入れ後、プレス加工前に、材料の寸法精度
を向上させるため、歪取り矯正を行なわなければならな
い、かかる歪取り矯正には、通常、ストレッチャーやレ
ベラーが使用されている。

しかるに、歪取り矯正を行なうと、材料は冷間加工を受
け、外部歪は内部歪となり、加工硬化が生じ（その結果
伸びは低下する）、プレス成形時における成形性が劣化
してしまう。

■　Ｔ４処理における焼入れ後の常温時効によるＭ　ｇ
　、　Ｚ　ｎ　、　Ｃｕ系の析出物の析出は均一には析
出しない。

そのため、加工を受けた場合、転位は、均−にはすべら
ず、従って、プレス成形時に均一な変形が生ぜず、割れ
やしわが発生する。

このように、特公昭５６−３１８５８号公報に開示され
ている技術及び特公昭６０−５０８６４号公報に開示さ
れている技術は、歪取り矯正時に受ける冷間加工と、不
均一な析出のために、全伸び、局部伸び張出し性は必ず
しも良好ではなく、従って、プレス成形時における成形
性も必ずしも良好ではない。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点は、 Ｍｇ：２．５〜７重量％ Ｚｎ：０．５〜３重量％ Ｃｕ：０．１〜１重量％ Ｔｉ：０．０１〜ｏ−ｉ重量％ を主成分として含有し、残部ＡｆＬ及び不純物からなる
Ａｌ合金鋳塊を製造する工程、 該鋳塊を常用条件で均質化処理する工程、均質化処理後
、該鋳塊を熱間圧廷及び冷間圧延を行なって所望の板厚
の圧延材とする工程、該圧延材を４５０〜５５０℃で３
分以下加熱し、加熱後、少なくとも１００℃までを１℃
／分以上の速度で冷却する工程。

歪取り矯正を行なう工程、 歪取り矯正後、１００〜２５０℃にて０．５〜１２時間
の加熱を行なう工程を含むことを特徴とする成形性の優
れたＡ！Ｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材の製造方法によって解
決される。

（成分限定理由） Ｍｇ Ｍｇは、高い強度を確保するために重要な主成分であり
、含有量が２．５重量％未満では十分な強度が得られず
、７重量％を越えて含有されると、割れが発生し、工業
的な圧延ができない。

従って、Ｍｇ：２．５〜７重量％とする。

Ｚｎ Ｚｎは、強度及び伸びを向上させるために重要な成分で
あり、０．５重量％未満ではこの効果が小さく、Ｓｉ量
％を越えて含有されると伸びは逆に低下する傾向になる
。

従って、Ｚｎ：０．５〜３重量％とする。

Ｃｕ Ｃｕは、強度を向上させ、リューダースマークの発生を
防止する効果がある。０．１ｆｉ量％未満ではこの効果
は小さく、０．４重量％を越えれば起こりやすい傾向に
なるが、本発明の製造方法によれば１重量％まで許容で
き、強度向上に寄与する。１重量％を越えれば応力腐食
割れ及び耐食性が劣る。

従って、Ｃｕ：０．１〜１重量％とする。

Ｔｉ Ｔｉは、組織を微細均一化とし、伸びを向上させるが、
含有量が０．０１重量％未満ではこの効果が小さく、０
．１重量％を超えて含有されると粗大な品出物が生成す
るため伸びが低下する。

従って、Ｔｉ：Ｏ，Ｏ１〜０．１重量％とする。

なお、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｔは不純物として含有
されることがある。この場合、Ｍｎ：０．１％以下 Ｃｒ：Ｏ，１％以下 Ｚｒ：０．１％以下 Ｖ：０．１％以下 Ｆｅ：０．３％以下 Ｓｉ：０．３％以下 とすることが、再結晶粒を微細にし、伸びを一層向上さ
せる上で好ましい。

（製造条件） ■均質化処理 鋳塊の均質化処理は、Ａｌ　−Ｍｇ−Ｚｎ合金について
常用されている条件で行なえばよい、すなわち、鋳造後
、の冷却時に晶出する晶出物あるいは析出する析出物を
マトリックスに固溶させうる条件ならば特に限定されな
い。

たとえば、４５０〜５１５℃の範囲で行なうが、この温
度範囲が最も伸びが高く、４５０℃未満では効果がなく
、５１５℃を越えると局部的な溶融が起こる。処理時間
は０．５〜４８時間が最も効果的である。

■熱間圧廷及び冷間圧延 均質化処理後、熱間圧廷及び冷間圧延により所定の板厚
とする。

なお、冷間圧延時には必要に応じて中間焼鈍を行なって
もよい。

■溶体化処理 熱間圧廷及び冷間圧延により所定の板厚とした後、４５
０〜５５０℃にて３分以下望ましくは１０〜９０秒の加
熱を行なう。

４５０℃未満では伸びが低く、５５０℃を越えると結晶
粒が粗大化し、伸びの低下及びプレス加工時に肌荒れが
起こる。加熱時間が３分を越えると結晶粒が粗大化し、
伸びの低下をまねく。

加熱終了後少なくとも１００℃までを１”０７分以上の
速度で冷却するが１℃／分より遅いと伸びが劣る。望ま
しくは１〜ｂ であるが水焼入を行なってもよい。

（１０００℃／分冷却速度が大きい、）■歪取り矯正 歪取り矯正は、たとえば、ストレッチャーやレベラーを
使用して行なえばよい。

■最終熱処理 本発明においては、歪取り矯正後、最終的に、１００〜
２５０℃の温度において０．５〜１２時間の加熱を行な
う。

１００℃未満では伸びが低く、２５０℃を越えると伸び
は低下する。

処理時間は、０．５時間未満では効果がなく、１２時間
を越えると効果が飽和する。

以上のように、４５０〜５５０℃に加熱し、１℃／秒以
上の速度で冷却することによりＭｇ。

Ｚｎ、Ｃｕを固溶させ、さらに、１００〜２５０℃の加
熱を行なうことにより。

０Ｍ　ｇ　、　Ｚ　ｎ　、　Ｃｕ系の析出化合物粒子を
マトリックスに均一に分散させることができる。均一に
分散した粒子は、成形加工時、転位のすべりを均一に、
かつ、微細に分散させるため、局部手金な変形が阻止さ
れ、材料全体が均一に変形する。

従って、大きな全伸び、局部伸び、張り出し性が得られ
る。

また、 ■歪取り矯正時に生じた内部歪も取れる。すなわち、最
終熱処理である１００〜２５０℃を歪取り矯正した材料
に適用すると、上記の析出粒子の均一分散効果に加えて
、加工歪もとれて、成形性の向上がさらに大きくなる。

［発明の実施例］ ｆ５１表に示す化学成分の鋳塊を常法に従って。

鋳造した。

この鋳塊につき以下の工程を経て供試材を製造した。

■５００℃×８時間の均質化処理 ０２５０℃以上での熱間圧廷及び１０５以上の冷間圧延
による０　、　８　ｍ　ｔの板材の製造（このの圧延時
に割れは発生しなかった） ■第２表に示す条件の溶体化処理 ■冷却後、レベラーによる歪取り矯正 ■第２表に示す条件の最終熱処理 なお、第１表において、比較例１は、熱処理条件は本発
明の範囲内にあるが、化学成分が本発明の範囲外である
（Ｃｕ、Ｔｉを含有しない）比較例である。

比較例２は、熱処理条件は本発明の範囲内にあるが、化
学成分が本発明の範囲外である（Ｃｕが本発明範囲より
多い）比較例である。

比較例３は、熱処理条件は本発明の範囲内にあるが、化
学成分は５１８２に該当する比較例である。

比較例４及び比較例５は、化学成分は本発明の範囲内で
あるが、熱処理条件が本発明の範囲外である（溶体化処
理温度が本発明範囲より低い）比較例である。

比較例６は、化学成分は本発明の範囲内であるが、熱処
理条件が本発明の範囲外である（焼入れ時の冷却速度が
本発明範囲より速い）比較例である。

比較例７は、化学成分は本発明の範囲内であるが、熱処
理条件が本発明の範囲外である（最終熱処理温度が本発
明範囲より高い）比較例である。

比較例８は、化学成分は本発明の範囲内であるが、熱処
理条件が本発明の範囲外である（最終なる処理を行なわ
ず）比較例である。

このようにして製造した供試材につき以下の特性を調査
した。

■成形加工性 成形加工性は次の試験を行なうことにより調査した。

■引張試験 前述したように、成形加工性は、伸びが高いと良好であ
るので、引張試験における全伸びδ。及び局部伸びδ、
　（最大荷重から破断までの伸び）により成形加工性を
評価した。

引張試験の結果を第３表に示す。

第２表に示すように、実施例１〜実施例４はいずれも、
その全伸びは３３％以上と高い値を示し、また、局部伸
びも６．２％以上と高い値を示した。

それに対し、比較例４〜比較例８は、最も高いもので、
全伸びで３０％、局部伸びで３．５％であった。

従って、本発明の実施例は成形加工性に優れていること
がわかる。

■リューダースマーク発生試験 ３０　ｍ　ｍ幅のタンザク試験片を作り、５ｍ　ｍ　７
分の引張速度で０．５〜２％の引張歪を与え、板表面を
肉眼で観察し、リューダースマークの発生有無を確認判
定した。

なお、リューダースマークの存在は、成形加工時の変形
が大きいと、リューダースマークに沿って割れを生じつ
いには破壊することを意味するので、リューダースマー
ク発生試験により、成形加工時の割れの発生有無を評価
する。

試験結果を第３表に示す。

本発明の実施例においてはいずれもリューダースマーク
は発生しなかった。

■エリクセン試験 エリクセン試験は、張出し性を評価するために行なった
（エリクセン値大きいほど張出し性は良好である）。

試験方法は、Ｊ　Ｉ　５２２２４７に準拠して行なった
争 試験結果を第３表に示す。

第３表に示すように、比較例のエリクセン値は９．２〜
９．９３（ｍｍ）であるのに対し、実施例１〜実施例５
は１０．３〜１０．５　（ｍｍ）と非常に優れている。

■応力腐食割れ性 １５ｍｍ幅Ｘ１００ｍｍのタンザク試験片を作り、＋３
２０のエメリーペーパーで研磨し、ｉ駒片の中心を内側
曲げ半径８ｔで１８０°に曲げ、一方を拘束した状態で
、ＡＳＴＭ法に準じ、室温において、３．５％ＮａＣ文
水溶液中に浸漬し、試験片を陽極に、鉛板を陰極に接続
し、４０ｍｍＡ／（インチｘインチ）の電流を９００分
まで通電した。

試験結果を第３表に示す。

実施例１においてはいずれも応力腐食割れは発生しなか
った。

［発明の効果］ 本発明は、全伸び、局部伸び、張出し性が高く、従って
、成形加工性に優れ、また、高い強度を有し、かつ、応
力腐食割れの発生しない成形加工性に優れたＡ　ｌ−Ｍ
　ｇ　−Ｚ　ｎ合金材が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｍｇ：２．５〜７重量％ Ｚｎ：０．５〜３重量％ Ｃｕ：０．１〜１重量％ Ｔｉ：０．０１〜０．１重量％ を主成分として含有し、残部Ａｌ及び不純物からなるＡ
   ｌ合金鋳塊を製造する工程、 該鋳塊を常用条件で均質化処理する工程、 均質化処理後、該鋳塊を熱間圧廷及び冷間圧延を行なっ
   て所望の板厚の圧延材とする工程、該圧延材を４５０〜
   ５５０℃で３分以下加熱し、加熱後、少なくとも１００
   ℃までを１℃／分以上の速度で冷却する工程、 歪取り矯正を行なう工程、 歪取り矯正後、１００〜２５０℃にて０．５〜１２時間
   の加熱を行なう工程を含むことを特徴とする成形性の優
   れたＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材の製造方法。