KR20010087232A - Aℓ-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY EXTRUSION FOR DOOR BEAM AND DOOR BEAM - Google Patents

Aℓ-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY EXTRUSION FOR DOOR BEAM AND DOOR BEAM Download PDF

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KR20010087232A
KR20010087232A KR1020010010298A KR20010010298A KR20010087232A KR 20010087232 A KR20010087232 A KR 20010087232A KR 1020010010298 A KR1020010010298 A KR 1020010010298A KR 20010010298 A KR20010010298 A KR 20010010298A KR 20010087232 A KR20010087232 A KR 20010087232A
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가와이히토시
야마시타히로유키
히라노마사카즈
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구마모토 마사히로
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

PURPOSE: To obtain excellent upset workability and high strength by performing aging treatment after press quenching by air cooling in an Al-Mg-Si based aluminum alloy extruded material for a door beam. CONSTITUTION: This extruded material has a composition in which the content of Mg is, by mass, 0.30 to 0.80%, the content of Si is 0.4 to 0.8%, the content of Si more surplus than the balance composition of Mg2Si is 0.10 to 0.50%, the content of Cu is 0.1 to 0.4%, the content of Ti is 0.005 to 0.2%, the total content of one or more kinds among Mn, Cr and Zr is 0.10 to 0.40%, and the balance Al with inevitable impurities, has a fibrous microstructure and has proof stress of >= 200 MPa.

Description

도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재 및 도어빔{Aℓ-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY EXTRUSION FOR DOOR BEAM AND DOOR BEAM}AL-Mg-Si-based aluminum alloy extrusion material for door beam and door beam {Aℓ-Mg-Si BASED ALUMINUM ALLOY EXTRUSION FOR DOOR BEAM AND DOOR BEAM}

본 발명은 자동차의 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재 및 그 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재로 이루어지는 도어빔에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a door beam comprising an Al-Mg-Si-based aluminum alloy extrusion material for a door beam of an automobile and an Al-Mg-Si-based aluminum alloy extrusion material.

자동차의 도어빔으로서, 경량화를 위하여 알루미늄합금 중공(中空)압출재가 적용되는 경향이 있다. 도어빔에는 높은 에너지 흡수성이 필요되기 때문에 압출재는 중 내지 고 강도의 내력(≥ 200 MPa)를 갖는것이 요구되고, 지금까지 도어빔으로서 열처리에 의하여 고강도가 얻어지는 Aℓ-Mg-Si계 (6000계) 및 Aℓ-Mg-Zn계 (7000계) 알루미늄합금압출재가 많이 제안되고 있다(예를들면 일본 특개평 11-71624호 공보, 일본특개평 5-247575호 공보등).As door beams for automobiles, aluminum alloy hollow extrusion materials tend to be applied to reduce weight. Since the door beam requires high energy absorption, the extruded material is required to have a strength of medium to high strength (≥ 200 MPa), and so far, the Al-Mg-Si system (6000 series), which has a high strength by heat treatment as a door beam. And Al-Mg-Zn-based (7000 series) aluminum alloy extrusion materials have been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-71624, Japanese Patent Laid-Open No. 5-247575, etc.).

승객의 안전을 확보하기 위하여 도어빔의 적용차종은 소형차로 확대되는 경향이 있고, 이 경우 비교적 얇은 도어 두께중에 도어빔, 창유리, 모터 등의 부품을 동시에 수납할 필요가 나타나고 있다. 이 때문에 알루미늄합금압출재의 길이방향의 일부에 스퀴즈 가공을 실시하여 수납공간을 확보하는 것이 검토되고 있다. 그러나 스퀴즈 가공을 실시하면, 그 부위에 잔류응력이 발생하고, Aℓ-Mg-Zn계 에서는 SCC (응력부식균열)의 발생이 염려되기때문에 이 경우 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재가 사용되게 된다.In order to secure the safety of passengers, the application model of the door beam tends to be expanded to a compact car, and in this case, it is necessary to simultaneously store parts such as a door beam, a window glass, and a motor in a relatively thin door thickness. For this reason, the squeeze process is given to a part of the longitudinal direction of an aluminum alloy extrusion material, and it is examined to secure a storage space. However, if squeeze processing is performed, residual stresses are generated at the site, and in the case of Aℓ-Mg-Zn system, SCC (stress corrosion cracking) may be generated. .

Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재에 있어서 상기 강도를 내기위하여 일반적으로 온라인에 의한 프레스 담금질 또는 오프라인에 의한 용체화·담금질 처리를 행한후, 시효처리를 실시하고 있다. 이 시효처리에 의하여 압출재의 강도가 향상하고 동시에 조직이 안정화하고, 사용중에 자연시효가 진행하여 강도가 변하는 것을 방지할수가 있다. 상기 스퀴즈 가공은 비용면에서 시효처리후에 실시되는 것이 바람직하지만, 이와같이 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재의 강도를 향상시켰을 경우, 스퀴즈 가공시에 균열등의 좋지않는 상태가 발생하기 쉽다. 만일 균열이 발생해 있으면 충돌시에 균열부를 기점으로하여 좌굴(挫屈)하여 도어빔으로서 필요한 소기의 성능을 발휘할 수가 없다.In the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material, in order to attain the above-mentioned strength, generally, an quenching treatment is performed after online quenching or offline quenching and quenching. This aging treatment improves the strength of the extruded material, at the same time stabilizes the structure, and prevents the change in strength due to the progress of natural aging during use. The squeeze processing is preferably carried out after the aging treatment in terms of cost. However, when the strength of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material is improved in this way, unsatisfactory conditions such as cracks are likely to occur during squeeze processing. If a crack has occurred, it is buckled from the crack part at the time of a collision, and the desired performance required as a door beam cannot be exhibited.

스퀴즈 가공시의 균열성 개선에는 미세조직을 섬유상 조직(압출에 의한 섬유상 조직이 압출공정 이후의 열처리 공정 사이에 있어서도 재결정하는 일없이 그대로 남은 상태의 조직)으로 하는 것이 효과적이라고 고려되지만, 상기 공보등에도 기재되어 있는 바와같이 이 섬유상 조직을 얻는데는 Mn, Cr, Zr등의 전이원소를 첨가할 필요가 있다. 그리고 이들의 전이원소는 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄 합금의 담금질 감수성을 예민하게하여, 담금질성을 저하시킨다.In order to improve the cracking property during squeeze processing, it is considered that it is effective to make the microstructure into a fibrous structure (the structure in which the fibrous structure by extrusion does not recrystallize even during the heat treatment step after the extrusion step), but the above publications As also shown, in order to obtain this fibrous structure, it is necessary to add transition elements such as Mn, Cr, and Zr. And these transition elements are sensitive to the quenching sensitivity of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy, thereby lowering the hardenability.

이 때문에 담금질은 기본적으로 수냉으로 행해지고 있지만, 프레스 담금질 시 또는 압출후 재가열하는 용체화 담금질시에 수냉을 행한 경우, 압출재의 단면형상이나 두께의 차이등에 의하여 단면에서 냉각속도에 차이가 생겨 냉각중에 온도분포가 불균일하게되어 변형이 발생하고, 치수 정밀도가 나빠진다. 이는 특히 도어빔과 같은 얇고 중공인 압출재에 있어서 현저하고, 따라서 도어빔의 단면형상을 얇게하는 것이 어렵고, 또 이와 같은 변형의 발생을 방지하려고 하면 단면형상의 자유도가 작아진다라는 문제가 있었다.For this reason, quenching is basically performed by water cooling, but when water cooling is performed during press quenching or solution quenching reheating after extrusion, a difference in cooling rate occurs at the cross section due to a difference in cross-sectional shape or thickness of the extruded material, and thus the temperature during cooling. Uneven distribution causes deformation and poor dimensional accuracy. This is particularly noticeable in thin hollow hollow extruded materials such as door beams. Therefore, it is difficult to thin the cross-sectional shape of the door beams, and there is a problem that the degree of freedom of the cross-sectional shapes decreases when trying to prevent the occurrence of such deformation.

한편, 담금질을 공냉으로 행하면 변형의 발생이 적고, 특히 프레스 담금질을 공냉으로 행한 경우는 저 비용이라는 이점은 있지만 냉각속도에 한도가 있기때문에(통상은 200℃/min 정도까지), 담금질성이 저하한 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재에서는 높은 강도가 얻어지기 어렵고, 에너지 흡수성도 저하한다라는 문제가 있었다.On the other hand, when quenching is performed by air cooling, there is little deformation, and in particular, when press quenching is performed by air cooling, there is an advantage of low cost, but the cooling rate is limited (usually up to about 200 ° C / min). One Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material has a problem that high strength is hardly obtained and energy absorption is also lowered.

여기서, 본발명자등은 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재에 대하여, 치수정밀도나 비용면에서 유리한 공냉에 의한 프레스 담금질을 염두에 두고, 중 내지 고강도(내력 ≥ 200MPa)를 갖고, 에너지 흡수성에 우수하고, 또한 양호한 스퀴즈 가공성(내균열성)을 나타내는 도어빔용 압출재를 얻는 것을 목적으로하여 연구를 거듭한 결과, 공냉에 의한 프레스 담금질에 최적인 합금조성을 발견하였다.Herein, the present inventors have a medium to high strength (bearing force ≥ 200 MPa), and are excellent in energy absorption, in consideration of press hardening by air cooling, which is advantageous in terms of dimensional accuracy and cost, with respect to the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material. In addition, as a result of repeated studies for the purpose of obtaining an extruded material for a door beam exhibiting good squeeze workability (crack resistance), an optimum alloy composition was found for press quenching by air cooling.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

본발명에 관한 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재는 Mg 함유량이 0.30 내지 0.80%, Si함유량이 0.4 내지 0.8%. Mg2Si의 균형 조성보다도 과잉의 Si함유량이 0.10 내지 0.50%, Cu함유량이 0.1 내지 0.4%, Ti함유량이 0.005 내지 0.2%, Mn, Cr, Zr의 어느것이든 1종 또는 2종이상의 함유량이 합계로 0.10 내지 0.40% 나머지 Aℓ 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 섬유상 조직으로 200Mpa 이상의 내력을 갖는 것을 특징으로 한다. 더욱이, 상기 Aℓ-Mg-Si계 합금은 불가피한 불순물로서 Fe, 그외의 원소를 포함한다.The Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material for door beams according to the present invention has a Mg content of 0.30 to 0.80% and a Si content of 0.4 to 0.8%. Excess Si content is 0.10 to 0.50%, Cu content is 0.1 to 0.4%, Ti content is 0.005 to 0.2%, and the content of any one or two or more of Mn, Cr, and Zr is higher than the balance composition of Mg 2 Si. Furnace consisting of 0.10 to 0.40% of the remaining Al and inevitable impurities, characterized in that the microstructure has a strength of 200Mpa or more into the fibrous tissue. Further, the Al-Mg-Si-based alloy contains Fe and other elements as unavoidable impurities.

또, 본발명에 관한 도어빔은 상기 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재로 이루어지고, 길이방향의 일부에 스퀴즈 가공이 실시되어 있는 것을 특징으로 한다.Moreover, the door beam which concerns on this invention consists of said Al-Mg-Si type aluminum alloy extrusion material, It is characterized by the squeeze process being given to a part of longitudinal direction.

도 1은 실시예의 공시재의 단면형상을 도시하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the cross-sectional shape of the test material of an Example.

도 2는 스퀴즈 시험방법을 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the squeeze test method.

도 3은 3점 굴곡 시험방법을 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a three-point bending test method.

스퀴즈 가공에 있어서, 균열의 발생을 방지하고, 동시에 합금의 강도를 높이기 위하여 압출재는 섬유상 조직으로 하는 것이 바람직하고, 이 때문에 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금에 Mn, Cr, Zr등의 전이원소가 첨가되지만, 이들 전이원소를 첨가하면 합금의 담금질 감수성이 예민하게 된다. 또, Mg 및 과잉의 Si양이 커지면 합금의 강도가 향상되지만, 역시 담금질 감수성이 예민해진다.In the squeeze processing, in order to prevent the occurrence of cracking and to increase the strength of the alloy at the same time, the extruded material is preferably made of a fibrous structure. Therefore, transition elements such as Mn, Cr, and Zr are added to the Al-Mg-Si-based aluminum alloy. Although added, these transition elements make the quenching sensitivity of the alloy sensitive. In addition, when the amount of Mg and excess Si increases, the strength of the alloy is improved, but the quenching sensitivity is also sensitive.

수냉에 의한 프레스 담금질이나 용체화·담금질 처리를 행하는 경우는 다소 담금질 감수성이 예민할지라도 문제없이 담금질이 먹혀 들어가고, 그후의 시효처리에 의하여 높은 강도를 얻을 수가 있다. 그러나, 공냉에 의한 프레스 담금질로서는 담금질 감수성이 예민해지면 그후의 시효처리를 행하더라도 높은 강도를 얻을수 없게 된다. 즉, 강도 향상을 목적으로 합금원소를 첨가하더라도 그것이 역으로 강도를 저하시키는 것이 될 것이다.In the case of press quenching by quenching of water, or solution treatment and quenching, even if the quenching sensitivity is somewhat sensitive, the quenching is fed without problems, and high strength can be obtained by subsequent aging treatment. However, as press hardening by air cooling, if the hardenability becomes sensitive, high strength cannot be obtained even after subsequent aging treatment. That is, even if an alloying element is added for the purpose of strength improvement, it will reverse strength.

본 발명에서는 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재를 섬유상 조직으로하고 또 공냉에 의한 프레스 담금질을 행한후, 시효처리에 의하여 높은 강도를 얻는데는 상기 각 원소를 첨가함으로서 플러스의 작용효과는 필요하지만, 동시에 상기의 마이너스의 작용을 억제하는 것이 필수라는 관점에서 최적의 합금조성을 정한 것이다. 더욱이, 본 발명에 관한 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재에 대하여 수냉에 의한 프레스 담금질을 행한 경우, 보다 확실히 담금질이 먹혀 들어가고 필요한 강도를 얻을 수 있다.In the present invention, the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material is formed into a fibrous structure and press quenched by air cooling, and then, in order to obtain high strength by aging treatment, the positive effect is required by adding the above elements. At the same time, the optimum alloy composition is determined in view of the necessity of suppressing the above negative action. Moreover, when press hardening by water cooling is performed with respect to the A-Mg-Si type aluminum alloy extruded material which concerns on this invention, hardening can be fed more reliably and a required strength can be obtained.

이하, 본 발명에 관한 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재의 조성등에 대하여 설명한다.Hereinafter, the composition etc. of the Al-Mg-Si type aluminum alloy extrusion material for door beams which concern on this invention are demonstrated.

Mg, SiMg, Si

Mg와 Si는 결합하여 Mg2Si를 형성하고, 합금강도를 향상시킨다. 도어빔재로서 필요한 강도를 얻기위해서는 Mg는 0.30% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나 0.80%를 초과하여 첨가되면 담금질 감수성이 예민하게 되고, 공냉에 의한 프레스 담금질로 담금질이 먹혀 들어가지 않고, 필요한 강도가 나오지 않는다. 따라서 Mg함유량은 0.30 내지 0.80%로 한다. 보다 바람직한 범위는 0.3 내지 0.7%, 더욱더 0.40 내지 0.60%, 더욱더 바람직하게는 0.45 내지 0.55%이다.Mg and Si combine to form Mg 2 Si, improving alloy strength. To obtain the strength required as the door beam material, Mg needs to be added at least 0.30%. However, when added in excess of 0.80%, the quenching sensitivity is sensitive, the quenching is not eaten into the press quenching by air cooling, and the required strength does not come out. Therefore, Mg content is made into 0.30 to 0.80%. More preferred range is 0.3 to 0.7%, even more 0.40 to 0.60%, even more preferably 0.45 to 0.55%.

한편, 과잉 Si량(Mg2Si의 균형 조성보다도 과잉의 Si이고,「과잉 Si량(%) =총 Si량 - Mg량/1.73」로 정의됨)이 0.10% 보다 적으면 필요한 강도를 얻을수 없고, 이것이 0.50%를 초과하면 담금질 감수성이 예민하게 되고, 공냉에 의한 프레스 담금질로 담금질이 먹혀 들어가지 않고 필요한 강도가 나오지 않게 된다. 따라서 과잉 Si의 함유량은 0.10 내지 0.50%로 한다. 0.22% 이상으로 내력이 더욱더 향상하고 0.40%이하에서는 입계 석출물이 감소하며 스퀴즈 가공성이 더욱더 향상하기 때문에 보다 바람직한 범위는 0.22 내지 0.40%이다.On the other hand, if the amount of excess Si (excess Si is more than the balance composition of Mg 2 Si and defined as "excess Si amount (%) = total Si amount-Mg amount / 1.73") is less than 0.10%, the required strength cannot be obtained. When this exceeds 0.50%, the quenching sensitivity is sensitive, and the quenching is not fed into the press quenching by air cooling and the required strength is not obtained. Therefore, content of excess Si is made into 0.10 to 0.50%. The more preferable range is 0.22 to 0.40% because the yield strength is further improved to 0.22% or more, the grain boundary precipitates are reduced below 0.40% and the squeeze workability is further improved.

이 Mg량 및 과잉 Si의 범위내에서 높은 강도가 얻어지고 담금질 감수성이 그다지 예민하지 않는 범위로서, 총 Si량은 0.4 내지 0.8%로 한다. 보다 바람직한 범위는 0.5 내지 0.8%, 더욱 더 바람직하게는 0.5 내지 0.7%이다.Within the range of the Mg amount and the excess Si, a high strength is obtained and the quenching sensitivity is not so sensitive. The total Si amount is made 0.4 to 0.8%. More preferred range is 0.5 to 0.8%, even more preferably 0.5 to 0.7%.

Mn, Cr, Zr,Mn, Cr, Zr,

Mn, Cr, Zr 의 전이원소는 빌릿의 균열처리의 경우, 미세하게 석출하고, 결정립계를 속박(pinning)함으로써 결정립의 성장을 저해하고, 압출재에 섬유상 조직을 형성하여 굽힘가공시의 내균열성을 향상시키는 작용이 있고, 이들중에서 1종 또는 2종 이상이 합계로 0.10 내지 0.40%의 범위로 첨가된다. 이들의 전이원소의 첨가량이 0.10%미만에서는 섬유상 조직으로 되지 않든가 표면재결정층이 두껍게 나와 스퀴즈 가공시의 내균열성이 열화하고, 더욱더 용접성이 나빠진다. 또, 0.40%로 초과하면 공냉에 의한 프레스 담금질로 담금질이 먹혀 들어가지 않고, 도어빔재로서 필요한 강도가 나타나지 않게 된다.Transition elements of Mn, Cr, and Zr precipitate finely in the case of billet cracking, inhibit the growth of grains by pinning the grain boundaries, and form fibrous structures in the extruded material to prevent cracking during bending. There is an effect of improving, and one or two or more of them are added in a range of 0.10 to 0.40% in total. When the addition amount of these transition elements is less than 0.10%, the fibrous structure or the surface recrystallization layer is thick and the crack resistance at the time of squeeze deteriorates and the weldability is further deteriorated. Moreover, when it exceeds 0.40%, hardening will not take in by press hardening by air cooling, and the intensity | strength required as a door beam material will not appear.

따라서, Mn, Cr, Zr의 어느것인가 1종 또는 2종 이상의 함유량은 합계로 0.10 내지 0.40%로 한다. Mn, Cr, Zr중에서는, Zr이 비교적 담금질 감수성이 예민해 지는 것을 억제함으로, 담금질이 먹혀 들어가기 쉽게하여 고강도를 얻으려면, 우선 Zr를 참가하고 더욱더 필요하면 Mn, Cr을 첨가하도록하면 좋다. 또 Mn, Cr, Zr의 바람직한 범위는 Mn: 0.001 내지 0.35%, Cr: 0.001 내지 0.20%, Zr: 0.001 내지 0.20%이다.Therefore, the content of any one or two or more of Mn, Cr and Zr is 0.10 to 0.40% in total. In Mn, Cr, and Zr, Zr suppresses the quenching sensitivity relatively relatively, so that the quenching is easily absorbed, and Zr is first added, and Mn and Cr may be added if necessary. The preferred ranges of Mn, Cr, and Zr are Mn: 0.001 to 0.35%, Cr: 0.001 to 0.20%, and Zr: 0.001 to 0.20%.

더욱이, 이들 전이원소의 합계첨가량의 보다 바람직한 범위는 0.20 내지 0.30%, 이때 각 원소의 바람직한 범위는 Mn: 0.05 내지 0.25%, Cr: 0.001 내지 0.15%, Zr: 0.05 내지 0.18%, 전이원소의 합계 첨가량의 더욱더 바람직한 범위는 0.22 내지 0.28%, 이때 각 원소의 바람직한 범위는 Mn: 0.10 내지 0.20%, Cr:0.001 내지 0.10%, Zr: 0.07 내지 0.14% 이다.Moreover, the more preferable range of the total addition amount of these transition elements is 0.20 to 0.30%, wherein the preferred range of each element is Mn: 0.05 to 0.25%, Cr: 0.001 to 0.15%, Zr: 0.05 to 0.18%, the sum of transition elements The more preferable range of addition amount is 0.22 to 0.28%, wherein the preferred range of each element is Mn: 0.10 to 0.20%, Cr: 0.001 to 0.10%, Zr: 0.07 to 0.14%.

본 발명 합금에서는 담금질 감수성을 예민하게 하지 않기 위하여, 이들의 전이원소의 첨가량은 공냉에 의한 프레스 담금질로 압출재에 섬유상 조직이 유지될수 있는 한계점의 양으로 하고 있다. 이 때문에 만일 프레스 담금질이 아니고 오프라인에서의 용체화·담금질 처리를 행한 경우는 용체화 처리시의 가열에 의하여 재결정화가 진행할 가능성이 높아진다. 더욱이 공냉의 냉각속도는 150∼ 300℃/min이 바람직하다.In the alloy of the present invention, in order not to sensitize the quenching sensitivity, the addition amount of these transition elements is an amount of the limit point at which the fibrous structure can be maintained in the extruded material by press quenching by air cooling. For this reason, if the solution is quenched and quenched off-line rather than press hardening, the possibility of recrystallization advances by heating at the time of solution treatment. Furthermore, the cooling rate of air cooling is preferably 150 to 300 ° C / min.

그리고, 이 섬유상 조직은 압출재의 단면전체에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 표면재결정층이 형성된 경우에도 섬유상 조직의 두께가 전체 두께의 1/2 정도이상이 되도록 할 필요가 있다. 도어 빔재와 같이 두께 1 내지 5mm의 압출재이면, 표면재결정층은 압출재표면에서 깊이 500μm 정도(바람직하게는 300μm) 이하로 하는 것이 바람직하다. 이는 재결정립은 섬유상 조직에 비하여 결정립경이 큰것과 특히 공냉에 의한 프레스 담금질의 경우는 냉각속도가 수냉에 비하여 작고, 냉각 과정에서 결정립계에 석출하는 석출물이 많아지는 것으로 표면재결정립의 입계에 변형이 집중하여 균열이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 더욱이 Mn등의 전이원소의 첨가량이 상기 범위보다 적으면, 공냉에 의한 프레스 담금질에서는 표면재결정층의 생성을 상기와 같이 규제하는 것이 어렵게 된다.The fibrous structure is preferably formed in the whole cross section of the extruded material, and even when the surface recrystallization layer is formed, the thickness of the fibrous structure needs to be about 1/2 or more of the total thickness. If it is an extrusion material with a thickness of 1-5 mm like a door beam material, it is preferable to make surface recrystallization layer about 500 micrometers deep (preferably 300 micrometers) or less in the surface of an extrusion material. This means that the recrystallized grain has a larger grain size than the fibrous structure, and in particular, in the case of press quenching by air cooling, the cooling rate is smaller than that of water cooling, and more precipitates precipitate at the grain boundary during the cooling process. This is because cracking tends to occur. Furthermore, if the amount of transition elements such as Mn is less than the above range, it is difficult to regulate the formation of the surface recrystallization layer as described above in press quenching by air cooling.

Cu,Cu,

Cu는 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금의 강도를 높이고, 내응력 부식 균열성을 개선하는 작용이 있다. 그러나, 0.10% 미만에서는 작용이 불충분하고, 0.40%를 초과하면, 담금질성이 저하하여 강도가 나오지 않기 때문에 함유량은 0.10 내지 0.40%가 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 0.15 내지 0.35% 더욱더 바람직하게는 0.18 내지 0.30%이다.Cu has the effect of increasing the strength of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy and improving stress corrosion cracking resistance. However, if the content is less than 0.10%, the action is insufficient. If the content exceeds 0.40%, the hardenability is lowered and the strength does not come out, so the content is preferably 0.10 to 0.40%. More preferred range is 0.15 to 0.35%, still more preferably 0.18 to 0.30%.

TiTi

Ti는 주괴조직을 미세화하는 작용이 있다. 그러나, 0.005% 보다 적으면 미세화의 효과가 충분하지 않고 0.2% 보다 많으면 포화하여 거대화합물이 발생한다. 따라서 Ti의 함유량은 0.005 내지 0.2%로 한다. 보다 바람직한 범위는 0.01 내지 0.10%, 더욱더 바람직한 범위는 0.015 내지 0.050%이다.Ti has a function to refine the ingot tissue. However, if it is less than 0.005%, the effect of miniaturization is not sufficient, and if it is more than 0.2%, a large compound is generated. Therefore, content of Ti is made into 0.005 to 0.2%. The more preferable range is 0.01 to 0.10%, and still more preferable range is 0.015 to 0.050%.

불가피한 불순물Inevitable impurities

불가피한 불순물중 Fe는 알루미늄 기질금속에 가장 많이 포함되는 불순물이고, 0.35%를 초과하여 합금중에 존재하면 주조시에 조대한 금속간 화합물이 정출하고, 합금의 기계적 성질을 손상시킨다. 따라서 Fe의 함유량은 0.35% 이하로 규제한다. 바람직하게는 0.30% 이하이고, 더욱더 0.25% 이하가 바람직하다. 또, 알루미늄합금을 주조하는 경우에는 기질금속, 첨가원소의 중간합금등 여러가지 경로로부터 불순물이 혼입한다. 혼입하는 원소는 여러가지이지만, Fe이외의 불순물은 단체로서 0.05%이하, 총량으로 0.15% 이하이면 합금의 특성에 거의 영향을 미치치 않는다. 따라서 이들의 불순물은 단체로 0.05% 이하, 총량으로 0.15% 이하로 한다. 더욱이 불순물중 B에 대해서는 Ti의 첨가에 동반하여 합금중에 Ti함유량의 1/5 정도의 양으로 혼입하지만, 보다 바람직한 범위는 0.02%이하, 더욱더 0.01% 이하가 바람직하다.Among the unavoidable impurities, Fe is the most included impurity in the aluminum substrate metal, and when present in the alloy in excess of 0.35%, coarse intermetallic compounds are crystallized during casting and impair the mechanical properties of the alloy. Therefore, the Fe content is regulated to 0.35% or less. Preferably it is 0.30% or less, and still more preferably 0.25% or less. In the case of casting an aluminum alloy, impurities are mixed from various paths such as substrate metal and intermediate alloy of additional elements. Although there are various elements to be mixed, impurities other than Fe alone have 0.05% or less, and total amounts of 0.15% or less have little effect on the properties of the alloy. Therefore, these impurities are individually 0.05% or less and 0.15% or less in total amount. In addition, the impurity B is mixed with the addition of Ti in an amount of about 1/5 of the Ti content in the alloy, but more preferably in the range of 0.02% or less, even more preferably 0.01% or less.

상기의 조성을 갖는 압출재이면, 공냉에 의한 프레스 담금질후 시효처리를 행하는 것으로 도어빔재로서 필요한 강도(내력)인 200MPa 이상을 나타낼 수가 있다. 그러나 상기 조성을 벗어나면 그 강도는 나타낼 수 없든가, 섬유상 조직이 형성되지 않고 또는 형성되더라도 스퀴즈 가공성이 떨어지게 된다. 내력의 바람직한 범위는 220MPa 이상이다.In the case of the extruded material having the above-mentioned composition, it is possible to exhibit 200 MPa or more, which is the strength (bearing capacity) required as the door beam material by performing aging treatment after press quenching by air cooling. However, if it deviates from the said composition, the strength cannot be exhibited or squeeze processability will fall even if fibrous structure is not formed or formed. The preferable range of the yield strength is 220 MPa or more.

더욱이 본 발명에 관한 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금압출재의 단면형상은 중공이고, 전형적으로 하중방향에 수직으로 면하는 평행한 양 플랜지와 그들을 수직으로 연결하는 양 웹으로 이루어진다. 또, 스퀴즈 가공은 시효처리후에 통상 하중 방향으로 (도어의 두께방향) 실시되지만, 이는 시효처리전에 실시할 수도 있다.Furthermore, the cross-sectional shape of the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material for door beams according to the present invention is hollow, and typically consists of both parallel flanges facing perpendicular to the load direction and both webs connecting them vertically. In addition, although squeeze processing is normally performed in the load direction (the thickness direction of a door) after an aging process, it can also be performed before an aging process.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described.

DC 주조에 의하여, 표 1에 표시하는 성분조성의 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금 빌릿을 용제하고, 470℃에서 4hr의 균열처리를 행하였다. 계속하여 압출온도 500℃, 압축속도 5m/분의 조건으로 압출가공을 행하고, 압출직후 위치에서 공냉에 의한 프레스 담금질(팬공냉 (냉각속도 : 약 200℃/min))을 행하고, 도 1에 도시하는 중공단면의 압출재(좌우대칭형상)을 얻었다. 뒤이어 이 중공 압출재에 대하여 190℃에서 3시간의 시효처리를 실시하고, 공시재로 하였다. 이 공시재의 단면의 평행한 양 플랜지 A,B의 중앙부의 외측 표면 및 내측 표면으로부터의 재결정층 두께를 측정하여 8개소의 평균값을 구하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다.By DC casting, the Al-Mg-Si type aluminum alloy billet of the component composition shown in Table 1 was melted, and the crack process of 4hr was performed at 470 degreeC. Subsequently, extrusion processing is performed under the conditions of an extrusion temperature of 500 ° C. and a compression rate of 5 m / min, and press quenching (fan air cooling (cooling rate: about 200 ° C./min)) is performed by air cooling at a position immediately after extrusion, and is shown in FIG. 1. The extruded material (left and right symmetrical shape) of the hollow cross section was obtained. Subsequently, this hollow extruded material was subjected to an aging treatment at 190 ° C. for 3 hours to obtain a test material. The thickness of the recrystallized layer from the outer surface and inner surface of the center part of both parallel flanges A and B of the cross section of this specimen was measured, and the average value of 8 places was calculated | required. The results are shown in Table 1.

공시재를 사용하여 이하의 시험을 행하여, 그 결과를 표 2에 표시한다.The following test is done using a test material, and the result is shown in Table 2.

인장시험: 공시재의 플랜지부 A의 중앙으로부터 압출방향으로 JIS 13B호 시험편을 채취하고, JIS Z 2241에 준거하여 인장시험을 행하였다.Tensile Test: A JIS 13B test piece was taken from the center of the flange portion A of the specimen in the extrusion direction, and subjected to a tensile test in accordance with JIS Z 2241.

스퀴즈시험: 공시재를 길이 200mm로 절단하고, 30Ton 만능시험기를 사용하여, 도 2에 도시하는 바와같이 플랜지부 A측에서 50×50mm 각의 치구(1)를 20mm 압입했을때 공시재의 표면상태 및 균열의 유무를 관찰하였다.Squeeze test: When the specimen was cut to 200 mm in length, and pressed with a 20 mm jig (1) of 50 × 50 mm angle on the flange A side as shown in Fig. 2 using a 30 Ton universal testing machine, the surface state of the specimen and The presence of cracks was observed.

3점 굴곡시험: 공시재를 도 3에 도시하는 바와같이 스팬 600mm로 지지하고, 반경 6인치(152.4mm)의 누름금구(2)로 변위량 δ=300mm 까지의 에너지 흡수량을 측정하였다.Three-point bend test: The specimen was supported at a span of 600 mm as shown in FIG. 3, and the energy absorption amount up to a displacement amount of δ = 300 mm was measured with a pressing tool 2 having a radius of 6 inches (152.4 mm).

표 2에 표시하는 바와 같이 본 발명에 규정하는 조성범위내의 합금(No. 1∼7)은 공냉에 의한 프레스 담금질일지라도 높은 내력 우수한 스퀴즈 가공성(내균열성) 및 에너지 흡수성을 나타냄.As shown in Table 2, the alloys (Nos. 1 to 7) within the composition range specified in the present invention exhibit high squeeze resistance (crack resistance) and energy absorbency even with press hardening by air cooling.

한편, 조성이 본 발명의 규정을 만족시키지 않는 합금(No. 8∼16)은 내력이 도어빔재로서 필요한 강도인 200MPa에 도달하지 못하든가 (동시에 에너지 흡수성이 뒤떨어짐), 도달한것(No. 14,15)은 스퀴즈 가공시의 내균열성이 뒤떨어진다.On the other hand, alloys whose compositions do not satisfy the requirements of the present invention (Nos. 8 to 16) have reached (200 at the same time inferior in energy absorption) or have reached a strength of 200 MPa, which is required as a door beam material. 14 and 15) are inferior in crack resistance at the time of squeeze processing.

본 발명에 의하면, Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금 압출재에 대하여 공냉에 의한 프레스 담금질후 시효처리를 행한 경우에도 고강도(내력)로 우수한 스퀴즈 가공성 및 에너지 흡수성을 나타내는 도어빔재를 얻을 수 있다. 더욱이 공냉에 의한 프레스 담금질을 행한 경우, 수냉에 비하여 치수 정밀도나 비용면에서 유리한 도어빔재를 얻을 수 있다.According to the present invention, a door beam material exhibiting excellent squeeze workability and energy absorption property with high strength (bearing strength) can be obtained even when the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material is subjected to aging treatment after press quenching by air cooling. Moreover, when press hardening by air cooling is performed, the door beam material which is advantageous in terms of dimensional accuracy and cost compared with water cooling can be obtained.

Claims (3)

Mg 함유량이 0.30 내지 0.80% (질량%, 이하 동일함), Si함유량이 0.4 내지 0.8%. Mg2Si의 균형 조성보다도 과잉의 Si함유량이 0.10 내지 0.50%, Cu함유량이 0.1 내지 0.4%, Ti함유량이 0.005 내지 0.2%, Mn, Cr, Zr의 어느것이든 1종 또는 2종이상의 함유량이 합계로 0.10 내지 0.40%, 나머지 Aℓ 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 섬유상 조직으로 200MPa 이상의 내력을 갖는 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금 압출재.Mg content is 0.30 to 0.80% (mass% or less is the same), and Si content is 0.4 to 0.8%. Excess Si content is 0.10 to 0.50%, Cu content is 0.1 to 0.4%, Ti content is 0.005 to 0.2%, and the content of any one or two or more of Mn, Cr, and Zr is higher than the balance composition of Mg 2 Si. Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material for a door beam consisting of 0.10 to 0.40%, the remaining AL and inevitable impurities, the microstructure has a strength of 200MPa or more as a fibrous structure. 제 1 항에 있어서, Mn, Cr, Zr중 적어도 Zr을 포함하고, 그 함유량이 0.001 내지 0.20% 인 것을 특징으로 하는 도어빔용 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금 압출재.The Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material for a door beam according to claim 1, wherein at least Zr of Mn, Cr, and Zr is included, and the content thereof is 0.001 to 0.20%. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 Aℓ-Mg-Si계 알루미늄합금 압출재로 이루어지고, 길이방향의 일부에 스퀴즈 가공이 행해진 도어빔.A door beam comprising the Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded material according to claim 1 or 2, wherein a part of the longitudinal direction is squeezed.
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