WO2007029343A1

WO2007029343A1 - アルミニウム合金管およびそれを用いたアルミニウム合金製自動車用構造部材

Info

Publication number: WO2007029343A1
Application number: PCT/JP2005/017083
Authority: WO
Inventors: Kazuhisa Kashiwazaki; Ryo Shoji; Seizo Ueno; Hiroshi Akiyama; Katsuhiko Shiotsuki; Izuru Hori; Toshiyasu Ukena
Original assignee: Furukawa-Sky Aluminum Corp.; Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-15
Also published as: CA2621543A1; EP1935998A4; EP1935998A1; US20080202647A1

Abstract

　Ｍｇを２．５質量％以上２．８質量％以下、Ｓｉを０．２５質量％以下、Ｆｅを０．３５質量％以下、Ｃｒを０．２５質量％以上０．３５質量％以下含有し、残部が不可避不純物及びＡｌよりなる合金組成のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキャビティの面積率が２．３％以下である熱間加工用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金管、並びにそれを用いてなるアルミニウム合金製自動車用構造部材。

Description

明細書アルミニウム合金管およびそれを用、たアルミニウム合錢自動車用構造咅附

技術分野

本発明は、アルミニウム合金管およびそれを用レ、たアルミ二ゥム合自動車用構造部材に関するものである。

背景技術

自動車用部品においては、近年、軽量化が求められている。これらを ¾ ^する手段として、従复数のスチール板或レヽはスチール管をプレス加工や曲げ加工しこれをして組み上げていた部品に替えて、アルミニウム合金の^^やダイキャスト品を使用することが行われている。しかし、この方法では比較的大型の謝勿やダイキャスト品の薄肉品の製造は難しく、軽量化効果は十分ではない。また、 ,やダイキャスト品は押出材ゃ扳のような展伸材に比較して靭性が低く、靭性が求められる部品には: とは言えな、。

一方、展伸材を翻する例としては、ァノレミニゥム合金管を曲げ加工や押し潰し加工やハイド口フォーム加工（赃バルジ加ェ）等を組み合わせて灘な形状の部品にする検討が行われており、例えば特開平 6— 2 2 6 3 3 9号公報には曲げ加工とィ征バノレ、: ¾ロェ、特開平 1 1一 1 0 4 7 5 1号公報には押し潰し加工と ¾¾£バルジ加工を組み合わせて所望の形状の中空アルミニウム咅附を得る:^去が提案されている。しかし、レ、ずれも冷間加工であり、娜な形状に加工しようとすると材料が割れるという問題があった。

そこで年、熱間加工が注目されるようになった。しかし、従来のアルミニウム合金管では結晶粒の化による疲労強度の低下という題があり、またキヤビティの発生による引張強さのばらつきや疲労弓娘のばらつきが大きくなること及び局部的な肉厚の減少という題があった。特にアルミニウム合金管を 3 5 0°C以上の熱間で拡管するような加工ではキヤビティの発生が著しく、材精性を低下させる。

このため自動車用†iit¾¾ "のように、必要な強度を確保しつつ、特定の形状をもつ咅才への加工に適する熱間加工用アルミニウム合金管を樹共すること力強く求められてレ、る。従金のな力では比較的強度と加工性に優れるものとして、 J I S5052や J I S5 154等の A 1—Mg系の合金がある。しかし、熱間加工を行ったには、これらの従金では結晶粒の ffi^ィ匕及びキヤビティの発生による引職虽さや疲労弓 ¾gの低下及び局部的な肉厚の減少という問題が発生してしまレ、+^ではなレ、。発明の開示

本発明は、自動車用構造咅阱才のように、必要な Si を確保しつつ、特定の形状が要求される咅财を熱間加工により製造するのに好適なアルミニウム合金管を»することを目的とする。また、このアルミニウム合金管を用いて、ィ頁性の高い、弓娘や疲労娘ばらつきの少な、自動車用構造咅附を樹共することを目的とする。

本発明者らは、アルミニウム合金管の熱間加工について職を重ねた結果、 Mgを所定有する齢に C r添ロ量と熱間加工の際に発生する結晶粒の化の間に相関があり、丰狀化が引さ及労弓娘の低下をもたらすこと、また、 C r添カロ *¾ぴ不可避的不純物である S i、 F e量と熱間加工の際に発生するキヤビティ量との間に相関があり、キャビティが引さのばらつきを大きくずること及 1¾労弓娘の低下およ ΐ ^労弓 ¾ のばらつきを大きくすることを見出し、更に局部的な肉厚の減少をもたらすことを見出した。すなわち、 Cr添カロ量が少なすぎると、熱間加工の際に結晶粒の默化が発生する。また、 C r添加 4¾ぴ不可避的不純物である S i、 F e量が多い;^には、金属間化合物の大きさ及びその分布密度が高くなって、熱間加工の際に発生するキヤビティの量が多くなる。

そこでアルミニウム合金管の Cr、 S i、 Fe量を規制することで熱閒加工の際の結晶粒の ¾Λ化を防止でき、また熱間加工の際に発生するキヤビティの量を少なくすること力 S できることを見出し、本発明をなすに至った。

本発明によれば、以下の手段が提供される：

(1) Mg (マグネシウム）を 2· 5質量％以上 2. 8質量％以下、 31(ケィ素)を0. 25質量％以下、 Fe (鉄）を 0. 35質量％以下、。]：(クロム)を0. 25質量⁰ /₀以上 0. 35質量⁰ん以下含有し、不可避不純物及ぴ A1 (アルミニウム）よりなる合金糸滅のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの率が 2. 3%以下であることを f敷とする熱間加工用 A 1一 Mg系アルミニウム合金管；

(2) Mgを 2. 5質量％以上 2. 8質量％以下、 31を0. 25質量％以下、 Feを 0. 35質量⁰ /。以下、 C rを 0. 25質量⁰ /。以上 0. 35質量⁰ /。以下含有し、鶴が不可避不純物及び A 1よりなる合金糸滅のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの率が 1. 0 %以下であることを榭敫とする熱間加工用 A 1— M g系アルミニゥム合金管；

(3) Mgを 2. 5質量％以上 2. 8質量％以下、 31を0. 25質量。/。以下、 Feを 0. 35質量⁰ /₀以下、。]：を0. 25質量％以上0. 35質量⁰ /₀以下含有し、 Β¾が不可避不純物及ぴ A 1よりなる合金 ffij或のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの率が 2. 3%以下を示し、熱間にて i£t加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 83%以上であることを擀教とする熱間加工用 A 1一 Mg系アルミニウム合金管；

(4) Mgを 2. 5質量％以上 2. 8質量⁰ /₀以下、 31を0. 25質量％以下、 eを 0. 35質量％以下、〇を0. 25質量％以上0. 35質量％以下含有し、残部が不可避不純物及び A 1よりなる合金細或のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの面積率が 1. 0%以下を示し、熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 90 %以上であることを樹敫とする熱間加工用 A 1— M g系アルミニゥム合金管；

(5) Mgを 2. 5質量⁰ /₀以上 2. 8質量％以下、 31を0. 25質量％以下、 Feを 0. 35質量％以下、 C rを 0. 25質量％以上 0. 35質量％以下含有し、が不可避不純物及び A 1よりなる合金 ^のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの菌率が 2. 3%以下を示し、熱間にて ¾ 加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 83 %以上であり、且つァノレミニゥム合金管の熱間加工後の結晶粒径が 300μ m以下であることを糊とする熱間加工用 A 1一 M g系アルミニウム合金管；

(6) Mgを 2. 5質量％以上 2. 8質量％以下、 31を0. 25質量⁰/。以下、 Feを 0. 35質量％以下、じ]：を0. 25質量％以上0. 35質量％以下含有し、残部が不可避不純物及び A 1よりなる合金辛滅のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの率が 1 - 0 %以下を示し、熱間にて機加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 90 %以上であり、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の結晶粒径が 300 μ m以下であることを擀敷とする熱間加工用 A 1—Mg系アルミニウム合金管； (7) (1) 〜（6) のいずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1—Mg系アルミニウム合金管を熱間加工した A 1—Mg系アルミニウム合金管であって、引さ力 175〜23 5MP a、耐力が 70〜95MP aであることを樹敷とする A 1一 Mg系アルミニウム合金管；

(8) Mgを 2. 5質量％以上 2· 8質量％以下、 31を0. 25質量％以下、 Feを 0. 35質量⁰ /₀以下、。1：を0. 25質量％以上0. 35質量⁰ /₀以下含有し、襟が不可避不純物及び A 1よりなる合金のアルミ二ゥム合金管の熱間加工後のキヤビティの面積率が 2 · 3 %以下を示し、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の結晶粒径が 300 μ m以下で、熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 83 %以上であり、且つァノレミニゥム合金管の熱間加工後の引張強さが 175〜235MP a、耐カが 70〜95M P aである A 1— M g系アルミニゥム合金管を熱間加工したことを数とするアルミユウム合自動車用構造謝；

(9) Mgを 2. 5質量％以上 2. 8質羞％以下、 31を0. 25質量％以下、 Feを 0. 35質量％以下、。]：を0. 25質量％以上0. 35質量⁰ /₀以下含有し、が不可避不純物及び A 1よりなる合金滅のアルミニゥム合金管の熱間加工後のキヤビティの面積率が 1 · 0 %以下を示し、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の結晶粒径が 300 μ m以下で、熱間にで拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 90 %以上であり、且つァルミニゥム合金管の熱間加工後の引張強さが 175〜235MP a、而す力が 70〜95M P aである A 1—Mg系アルミニウム合金管を熱間加工したことを糊敷とするアルミニゥム合錢自動車用構造謝；

(10) (1) 〜（6) のレ、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1 -M g系アルミニゥム合金管を熱間加工して用いた自動車用†ffit§附であって、熱間加工後の引張強さが 175 〜235MPa、耐力が 70〜95MP aであり、引張強さ及ひ ¾"力のばらつきが 10M P a以下であることを樹敫とするアルミニウム合^ 自動車用構鶴财；

(11) ( 1 ) 〜（ 6 ) のレ、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1—M g系アルミニウム合金管を押出後熱間加工して用いた自動車用構造部材であって、熱間加工後の 1 X 10⁷ 回での疲労強度が 7 OMP a以上であり、 1X 10⁷回での疲労弓のばらつきが 20M P a以下であることを街敷とするアルミニウム合 ^^自動車用構凝附； (12) (1) 〜（6) のレ、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1— M g系アルミニゥム合金管を熱間加工して用いた自動車用ネ ¾ 附であって、熱間加工後の引張強さが 1 Ί 5 〜235MPa、耐力が 70〜95MP aであり、引張強さ及ひ ¾f力のばらつきが 10M P a以下であり、熱間加工後の 1X10⁷回での疲労弓娘が 7 OMP a以上であり、 1 X 10⁷回での疲労弓娘のばらつきが 2 OMP a以下であることを樹敫とするアルミニウム合機自動車用構造き附；及び

(13) (10) 〜（12) のいずれか 1項に記載のアルミニウム合^ 自動二輪車及ぴ自動四輪車用 ffi咅才。

本努明の A 1一 M g系アルミニゥム合金管は、自動車用†髓き附のように、必要な弓艘を確保しつつ、熱間加工後の結晶粒の匕が起こらず、さらにキヤビティの発生が少ない。このアルミニウム合金管は熱間加工後において必要な引張強さと耐力と疲労強度を確保しつつ、各々のばらつきの小さい自動車構造咅附をすることができ、自動車部材の頁'性を向上できる。

本発明の上記及確の顿¾¾ひ利点は、謝の図面とともに考慮することにより、下記の記載からより明らかになるであろう。図面の簡単な説明

図 1 (a) は拡管用を;^的に示す正面図であり、図 1 (b) はその A— A線断面図である。

図 2 (a) 、図 2 (b) 、図 2 (c) 、図 2 (d) はパイプの拡管工程の一例を概略的に示す工程説明図である。

図 3 (a) は拡管加工して得られた丸管（合金管）をネ^:的に示す正面図であり、図 3 ( b ) はその B— BH断面図である。

図 4は、図 3 (a) 及ぴ 3 (b) の丸管の試験片採取位置を模式的に示す説明図である。図 5·は、図 3 (a) 及び 3 (b) の丸管の肉厚測定位置を模式的に示す 1見図である。図 6 (a) は台形形状に加工する金型の正面図であり、図 6 (b) はその金型の C一 C '線断面図である。

図 7 (a) は図 6 (a) 及び 6 (b) により熱間加工された台形形状管を模式的に示す正面図であり、図 7 (b) はその D_D,镍断面図である,

発明を実施するための最良の形態

以下に本発明を詳細に説明する。

自動車用咅附に必要な材料の «弓嫉を確保するために特定量の Mgを添カロする。また、熱間加工の際に発生する結晶粒の ffi^化を抑制するために C rを Qする。この際熱間加工の際のキヤビティ発生の起点となる間化^^の大きさ及びその分布密度を低減するために C r、 S i、 F e量を定める。 '

このようにして、自動車用構造咅财に必要な材料の弓艘を確保しつつ、擁な形状が要求される音附を熱間加工により製造するのに好適なアルミニウム合金押出管を Hi共することができる。以下に本発明の合金管に用いられる合金の糸滅等についてさらに詳しく説明を行う。

M gは固溶強ィ匕により合金弓虽度を向上させるが、自動車用構造部材に必要な材料の弓娘を確保するには、 2. 5質量％以上の¾动ロが必要でぁる。しかし、 2. 8質量％を超えて添カロされると、熱間変开氐抗が高くなり、加工しにくくなるだけでなく、応力腐食割れが発生しやすくなる。従って、 Mg含有量は 2. 5質量％以上、 2. 8質量％以下とする。

C rは餅才弓娘を向上させるだけでなく、熱間加工の際に発生する結晶粒の»化を抑制する元素である。熱間加工の際に発生する結晶粒の丰狀化を抑制するには、 2. 5質量％以上の' )口が必要であるが、 0. 3 5質量％を超ぇて添加されると、 A 1— C r系の默間化^)が晶出し、材料の靭性ゃ疲労特性が大きく低下する。

S i及び F eは主にアルミニゥム地 ^^スクラップなどの原料から不可避的に入つてくる不純物元素であり、 A l— F e系、 A l— F e— S i系、 Mg— S i系等の^ g間ィ匕合物を形成し、熱間加工の際のキヤビティ発生の起点を作る元素である。しかし S i含有量を 0. 2 5質量⁰ /₀以下、且つ F _e含有量を 0. 3 5質量⁰ /₀以下に制限すると、間化合物の大きさ及びその分布密度力し、熱間加工の際のキヤビティの発生を抑えることができる。

本発明において A 1合 ^！滅には、 T i及び Bから選ばれる少なくとも 1種を微量添ロするのが好ましい。 T iは^ 祖襯を微細化する効果があり、割れの防止、熱間加工性の向上、製品の漏的性質の均一ィ匕など观々の利点があるため、工業的なビレツトの麟に際し一般的に添口される元素である。 τ i含有量が少なすぎると微細化の効果が不十分であり、多すぎると丰狀間化合物が晶出して材料の靭性ゃ疲労特性が大きく低下する。このため、 τ i添口量は 0. 0 0 1質量％以上0. 2質量⁰ /₀以下に制限すること力 S好ましい。なお、 B は戦虫で添加してもよいが τ iと同時に添カロすると^ ϋΐϋの微細化効果をより強めるのでこのような添カロがより好ましレヽ。その含有量は 0. 0 2質量％以下が好ましレ、。

なお、 S i、 F e以外のアルミニウム地スクラップなどの原料から^ Λする不可避不純物として、 Mnは 0. 1 0質量⁰ /₀以下、 C uは 0. 1 0質量⁰ /₀以下、 Z nは 0. 1 0 質量％以下であり、さらにその他の不 ¾Γ避不純物元素は 0. 0 5質量⁰ /₀以下の含有は許容される。 .

このような成分組成を有するアルミニゥム合金の鐯塊は均質化処理を施したのち、所定の^?去まで押出加工され、押出管とされる。押出管はそのまま、または必要に応じて, を施す。また、本発明においては、熱間加工処理するアルミニウム合金管としては、冷間加工した引き抜き管も用いられる。この冷間加工による引き抜き管は、引き抜きのまま、または必要に応じて纖を施して用！/、られる。

冷間加工の加工率が少な！ヽとその後熱間加工にぉレ、て結晶粒が半！^化するために、冷間加工の加工度は、少なくとも、 2 0 %以上とする。

本発明にお!/、てアルミニウム合金管の熱間加工としては、金型を好ましくは 3 8 0〜 5 5 0 °C、より好ましくは 4 2 0〜 5 3 0 °Cに加熱し、通常の拡管加工法により行うこと力 S できる。熱間加工後の特を規定する:^は、例えば、後述の実施例に示した去などが挙げられる。

この拡管加工法によれば、空^ ffi入により、丸管、断面が四角形、台形などの角管、またはこれらを部分的に組み合わせたようなネ^!な形状にアルミニウム合金管を成形することが可能であり、様々.な立# ^ターン形状の合金管とすることができる。したがって、自動車用構造き附だけでなく、その用途は†#5tき阱才に限定されることなく、このような加工を必要とするその他の二輪用及ぴ四輪用咅附などにも適用が可能である。

アルミニウム合金管を熱間にて體加ェする際に生じる肉厚のばらつきは、キヤビティの比率に関係し、キヤビティの量が多レヽ箇所の肉厚は小さくなる。とくにキヤビティの率が大きい:^、その部分の弓被は局部的に低下する。このため拡管の際、キヤビティの趣率が高い部分に応力集中がおこり、その部分の肉厚が急激に減少する。その結果、肉厚のばらつきが大きくなる。肉厚が減少した部分は、疲労破壊の起点ともなり、疲労破壊に至ることも考えられる。そのほか、キヤビティの偏在は、それ自体が材料娘や疲労弓のばらつきの原因ともなる。

したがってキヤビティの量を低く抑えること力 S好ましレ、。本発明の合金管にぉレ、ては、前述のとおり C r、 F e、 S iなどの含有量を規定することによりキヤビティ率を 2 · 3 %以下（0ましくは 1 . 0 %以下）に抑えている。その結果、肉厚のばらつきを小さくし、最小肉厚を平均肉厚の 8 3 %以上 ½子ましくは 9 0 %以上）とすることができる。さらには、材料继ゃ疲労強度のばらつきも抑え、好適な熱間加工用アルミニウム A l—M g合金管、アルミニウム合^ ¾自動車用構造咅附などとすることが可能となる。

アルミニウム合金管の熱間加工後の結晶; ^圣は（本発明において、特に断らない限り、結晶とは管の肉厚方向及び円周方向の 2方向を、 ¾|泉法を用レヽて測定した平均値を!/ヽう。）、大きすぎると極端に疲労弓艘カ S低下し、自動車用構造部材に使用する際に支障をきたす。結晶 ¾¾圣を 3 0 0 μ m以下にすることにより、自動車用構造眘财に要求される疲労強度を満足することができる。

アルミニウム合金管の熱間加工後の弓艘は、主として M g量により決定されるが、強度と熱間加工十生の両者を考慮して、引張強さ 1 7 5〜2 3 5MP a (好ましくは 1 8 5〜 2 2 5MP a ) 、耐カ 7 0〜9 5MP a ft子ましくは 7 5〜9 OMP a ) の範囲に設定される。引張強さが 1 Ί 5MP a未満或いは f力力 OMP a未満では自動車用構造咅附に使用するには強度が不足し、引張強さが 2 3 5MP aを超えると或いは耐カが 9 5MP aを超えると熱間加工性が劣る。

また、熱間加工による引張強さゃ耐力のばらつきは、キヤビティの雜比率に関係し、キヤビティ量が少なレ、方がばらつきは小さくなる（本発明において、ばらつきとは、特に断らない限り、少なくとも 4点以上の測定値の、最小値と最大値の差をいう。 ) 。そのために、本発明範囲の材料は、キヤビティ量を抑えることで、引弼さのばらつきを 1 OM

P a以下、耐力のばらつきを 1 OMP a以下、疲労弓のばらつきを 2 OMP a以下に抑えることができる。 ·

以下、本発明を実施例に基いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例

くアルミニウム押出管の製造および試験〉

(製造例）

表 1に示す糸城の合金を、直径 260 mmのビレットに溶解^ tし、 530 °Cにて 4時間の均質化処理を行つた。このビレットを 480 °Cに加熱し、押出 ¾ 5 m/分にて押出し、舰 95mm、肉厚 3. 5 mmの丸管形状にした。この丸管（圣 95mm、肉厚 3. 5mm) を 30 Omm長さに切断したものを &! 500°Cに加熱し、 500°Cに加熱した図 1 (a) 、 1 (b) に示す金型に挿入した。図 1 (a) は金型 1の正面図であり、ノィプ揷入部 2が設けられている。図中、 l aは割り位置を示す。図 1 (b) は金型の断面図である。

次に図 1 (a) 及ぴ 1 (b) の鍾に合金管（丸管）を挿入して、図 2 (a) 、 2

(b) 、 2 (c) 、 2 (d) の説明図に示す工程で拡管加工した。まず図 2 (a) のようにして、合金 A〜D、 K、または Lからなるパイプ 3を挿入したのち、図 2 (b) のように金型 1で麟した。この両¾¾をシール型 4でシールした後、空気導入穴 5より管内に 1. 5MP aの空 MEを加えることにより、図 2 (c) に示すようにパイプ 3を熱間にて拡管加工して、合金管（丸管） 6を成形した（実施例）。一方、合金 E〜J、 M、または Nにより比較のための合金管を成形した（比較例）。

拡管加工した円筒部より各霞験片を採取するが、各禾獻験取位置の加工歪み量は約 27 %である。このように熱間にて fe 加工すると高温での一軸引働ロ工等に比べてキャビティが多く発生し、キヤビティの影響をより明確にできる。なお、例示した熱間加工後の合金管の各^の寸法は図 3 (a) 、 3 (b) (図 3 (a) は正面図、図 3 (b) は断面図である。）に示す通りであり、加工に要する時間は約 5秒であった。

(キヤビティの率の根 lj定）

熱間加工して得た合金管 6の図 4で示す位置 6 aより押出管又は引抜管の押出もしくは引抜方向に対して垂直面から、ミクロ組織観察用試験片 ( 2 0 mmX 2 0 mm) を切出し研磨後、光学顕! ^にて倍率 1 0 0倍で 5視野を鱭$した写真を蘭绩淅し、キヤビティの率を測定し、その平均値を表 2にキヤビティ議率（％)'として示した。

キヤビティの麵率については、その面積率が 2. 3 %を超えると、局部的な肉厚減少が生じ、肉厚ばらつきが大きくなる。

(結晶粒径の測定）

熱間加工後の材料の図 4で示す位置 6 aよりミク口糸且織観察用試験片 ( 2 O mm X 2 0 mm) を切出し、光学顕«にて麟 1 0 0倍で 5視野を ί驟した写真で結晶粒径の測定を実施した。結晶粒径の測定は、泉法を用いて、管の肉厚方向及ぴ円周方向の²方向で実施してその平均値を求めた。それら 5視野の平均値を表 2に示した。

結晶粒径が 3 0 0 _mを超えると疲労強度が低下する。さらには、結晶粒径が 3 0 0 μ mを超えると、熱間加工後のアルミ二ゥム合金管に肌あれが生じ、製品の舰を損なうとともに、疲労弓娘の低下や加工した製品の 2 口ェ性を低下させる。

(引獄駒

熱間加工後の図 4に示す位置 6 bより長手方向に J I S 1 2 ^験片を切り出し、 J I S Z 2 2 4 1に職して引獄験を行った。その結果を表 2に示した。

引蹈虽さが 1 7 5 MP a未満又は耐力が 7 OMP a未満であると、熱間加工時の加工性にばらつきが生じるとともに、熱間加工用アルミニウム合金管とした^^の信頼性を低下させる。

力腐食割れ画

熱間加工後の図 4に示す位置 6 bより試験片を切出し、 J I S H 8 7 1 1に綱処して応力腐食参 Jれ試験を行った。交互浸漬を 3 0日間行い割れの発生をした。

応力腐食割れ性にっレ、て、交互浸獄験にぉレ、て 3 0日未満で割れが発生するものは、使用時に応力腐食割れが発生する可能性が有る。表 2において難条件でも割れが発生しないものを「〇」、割れが発生したものを「X」とした。

(管の肉厚の測定）

熱間加工後の合金管 6の#耀図（図 5 ) における円周の最小肉厚部（肉厚測定位置 6 c ) を基準に均等に 4 5° 間隔で 8箇所について、各 3個肉厚測定を実施し、表 3に測定結果を示した。また、肉厚の最小値および肉厚の平均値を求め、その結果を表 2に示す。平均肉厚に ¾H "る最小肉厚の割合（％) を肉厚比と定義する。この肉厚比が 83%以下の齢は、引蘅虽さや疲労娘ばらつきが大きくなる。く自動車用構造誠才の製造およひ纖〉表 1に示す胡成の合金を、直径 260 mmのビレットに溶解鑤豈し、 530 °Cにて 4時間の均質化処理を行った。このビレットを 480。Cに加熱し、押出 ¾g5mZ分にて所定寸法の押出管に押出後、さらに冷間加工率 35%の引き抜きを行い、舰 95mm、肉厚 3. 5 mmの丸管を製造した。

このように製造した引抜丸管 (^ 95mm, 肉厚 3. 5mm) を 300mm長さに切断したものを離 500°Cに加熱し、 500°Cに加熱した図 6 (a) 、 6 (b) に示す金型 10の揷入部 11に挿入し、嫌己図 2 (a) 〜 2 (d) の:^と同様の工程で両離 15をシールした。図中、 10 aは割りィ立置を示す。その後、管内に 1. 5MPaの空気圧をカロえることにより、図 2 (a) 〜2 (d) と同様の工程で外形を形状管（台形形状に加ェしたパイプ） 12に熱間加工した。加工に要する時間は約 5秒であった。このとき合金 A〜D、 K、または Lにより自動車用構造部材を成形し（実施例）、合金 E〜J、 M、または Nにより比較のための眘才を成形した（比較例）。

台形形状管の正面形状（P面からみた図）とその断面形状は図 7 (a) 、 7 (b) に示す通りである。実際の自動車用構造咅财め断面は台形とは限らなく、様々な形状があるが、ここでは代表例として加工品の断面形状を台形に加工する金型を用いた。なお、キヤビティの面積率の測定は、下記で述べる方法に従って P面、 Q面、 R面、 S面の全ての面ついて行い、結晶粒径の観察は最も結晶雄が ¾λになりやすい P面のみについて行い、引生と疲労特 !·生の測定は、部品として最も応力が集中する箇所である P面のみについて行った。

(キヤビティの面積率の測定）

自動車部品に熱間加工した材料から図 7 (b) の P、 Q、 R、 Sの各面における、図 7 (a) に示す 12 a位置より素管の押出 '引¾ ^向に対して垂直面から、ミクロ組織観察用試 ¾j† (2 Omm X 20mm) を切出し、研顧麦、光学顕にて倍率 100倍で各々 5視野を »した。その写真から観 έ置 P、 Q、 R、 Sについて各 5視野ずつ爾晰装置により、キヤビティの面積率を測定し、その平均値を表 4に示す。

キヤビィティの発生面積率が mm P Q、 R、 sの I箇所でも） 2. 3%を超えると肉厚ばらつき力 s大きくなり、局部的な肉厚減少が生じ、弓 I張り強さや疲労弓娘の低下を招く。

(結晶粒径の測定）

自動車部品に熱間加工した材料から、図 7 (a) 、 7 (b) に示した P面の位置 12 a よりミク口紙織観察用試験片（ 20 mm X 20 mm) を肉厚方向及び円周方向の 2方向に切出し、光学顕^にて倍率 100倍で写真し、結晶； ¾を求めた。それらの 5視野の観察結果の平均値測 ¾^果として表 5に示した。

結晶粒径が 300 μ mを超えると疲労強度力氐下する。表 4において、結晶) |&t圣が 30 O/im以下のものを「〇」、 300^mを越えるもの「X」で示した。

(引獄駒

自動車部品に熱間加工した材料から、図 7 (a) 、 7 (b) に示す P面の位置 12bより各 4本長手方向に J I S 5号試験片を切り出し、 J I S Z 2241に準拠して弓 |張試験を行った。その結果を表 5に示した。

引さが 175〜235MP a、 l^^S70〜95MPa、またはそれらのばらつきが 1 OMP a以下の範囲を外れると、熱間加工時の加工性にばらつきが生じるとともに、自動車咅附として使用した齢のィ纖性を低下させる。表 4において、引張強さが 175 〜235MPa、而ォ力が 70〜95MP a、力つそれらのばらつきが 1 OMP a以下のものを「〇」、その範囲以外のものを「X」で示した。

(疲労強度）

自動車部品に熱間加工した材料から、図 7 (a) 、 7 (b) の P面の位置 12bより長手方向に J I S 1号試験片を切出し、 J I S Z 2275に,して平面曲げ疲れ試験を行い、 I X 10⁷回での疲労弓嫉を求め、その結果を表 6に示した。

疲労強度が 7 OMp a未満又はそのばらつきが 2 OMP aを超えるものは、部品や性の観で問題が生じ、自動車構造音才や自動載 15品としてのィ誦性が低下する。表 4において、疲労強度が 7 0 MP a以上で、そのばらつきが 2 OMP a以下のものを「〇J 、その範囲外のものを「X」で示した。

力腐食割れ試験）

自動車部品に熱間加工した材料から、図 7 ( a ) 、 7 ( b ) に示す P面の位置 1 2 bより試験片を切出し、 J I S H 8 7 1 1にして応力腐食割れ試験を行った。交互浸漬を 3 0日間行ヽ、割れの発生を、した。

応力腐食割れ性にっ、ては、交互浸験にぉレ、て 3 0日未満で割れが発生するものは、使用時に応力腐食割れが発生する可能性がある。表 4において、廳森件においても割れが発生しないものを「〇」、割れが発生したものを「X」で示した。

表 1 金成分 ('質量％)

表 2 アルミニウの果

アルミニウム押出管の評価結果（管の肉厚デ

自動車構造部材の評価結果

自動車構造部材の評価結果（結晶粒径、引張強さ及び耐力のデータ)

表 6 自動車構造部材の評価結果（疲労強度のデータ)

(総合W面一押出管）

上記の表 1〜 3に示すアルミニゥム押出管の言式験とその結果を次にまとめる。

合金 A〜D、 K、 Lのものに関しては、キヤビティ率が 2. 3 %以下であり、肉厚比が 8 3 %以上である。また結晶雖の匕がおこっておらず、自動車用 « 咅才用ァルミニゥム合金管として必要な引虽さを確保し、応力腐食割れも生じていない（表 2の総合言鞭「〇」 ) 。なかでも合金 A〜Dのものに関しては、さらにキヤビティ繊率が 1 · 0以下であり、肉厚比が 9 0 %以上である（表 2の総合評価「◎」 ) 。

合金 Eのものに関しては、キヤビティ B¾率、結晶圣、引虽さ、耐カ、局部的な肉厚の減少（肉厚比）は全て満足しているが、 M g量が高く応力腐食割れが発生している。合金 Iのものに関しては、 M g量が少なく自動車用構造き阱才用アルミニウム合金管として必要な引さを満足しない。合金 Jのものは C r量が少なく結晶;! ^圣の默化が起こつている。また合金 M、 Nのものはそれぞれ F e量、 S i量が高いためキヤビティの発生が多く、局部的な肉厚の減少（肉厚比の低下）が起こっている（表 2の総合言鞭「X」 ) 。

(総合翻—自動車用構造謝） .

上記の表 4〜 6に示す自動車用構造咅附の試驗結果を次にまとめる。合金 A〜D、 K、 Lのものに関しては、キヤビティ謹率が 2. 3 %以下であり、肉厚比が 8 3 %以上である。また結晶圣の丰状化がおこっておらず、自動車用構造寄附に必要な引張強さと耐カを有し、それらのばらつきも小さく、疲労娘も確保している（表 4 の総合評価「〇」 ) 。

合金 Eのものはキヤビティ ®¾率、結晶圣、引張強さの平均 {紐ぴそのばらつき、耐力の平均紐びそのばらつき、疲労娘の平均舰ぴそのばらつきは全て満足しているが、 M _g量が高く応力腐食割れが発生する。合金 Ϊのものは M _g量が少なく自動車用構造部材に必要な弓 ί張娘を満足してレ、な！/、。合金 Jのものは C r量が少なく結晶粒径の半狀化が起こっている。合^ M、 Nのものはそれぞれ F e量、 S i量が高いためにキヤビティの発生が多く、引彌虽さと耐力と疲労弓艘のばらつきが大きい。合金 Nのものについては、 M gの量が多く応力腐食割れも発生した（表 4の総合諮面「XJ ) 。産業上の利用の可能性

本発明のアルミニウム合金管は、例えば自動車用†髓咅附のように、必要な ¾ を確保しつつ、比較的ネ灘な形状が要求される咅才への加工に好適なものである。

このァノレミユウム合金管を熱間加工することにより、冷間或ヽは温間加工では不可能なネ纖な形状を有する «的特 14ばらつきの少なレヽ信 H个生の髙レヽ音财、例えば自動車用ネ ®t 音附、アルミユウム合錢自動二輪車及び自動四輪車用構造杳附の製造を可能する。本発明をその実とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部にぉレヽても限定しようとするものではなく、寸の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く角释尺されるべきであると考える。

Claims

請求の範囲

1 . M gを 2. 5質量⁰/。以上 2. 8質量％以下、 1を0. 2 5質量⁰/。以下、？6を0. 3 5質量％以下、 C rを 0. 2 5質量⁰ん以上 0.. 3 5質量⁰ /₀以下含有し、 ¾¾5が不可避不純物及ぴ A 1よりなる合金のアルミニウム合金管であって、熱間加工後のキヤビティの ®¾率が 2. 3 %以下であることを榭敕とする熱間加工用 A 1—Mg系アルミニウム合金管。

2. 熱間加工後のキヤビティの率が 1 . 0 %以下であることを糊敖とする請求項 1 記載の熱間加工用 A 1一 M g系アルミ二ゥム合金管。

3 . 熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 8 3 %以上であることを顿敷とする請求項 1記載の熱間加工用 A 1一 Mg系アルミニウム合金管。

4 · 熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 9 0 %以上であることを稱敷とする請求項 2記載の熱間加工用 A 1 -M g系アルミニゥム合金管。

5 . アルミニウム合金管の熱間加工後の結晶 if圣が 3 0 0 μ m以下であることを赚とする請求項 3記載の熱間加工用 A 1—Mg系アルミニウム合金管。

6 . アルミ-ゥム合金管の熱間加工後の結晶 if圣が 3 0 0 μ m以下であることを擀敷とする請求項 4記載の熱間加工用 A 1一 Mg系アルミニウム合金管。

7. 請求項 1〜 6のヽずれか 1項にの熱間加工用 A 1— M g系アルミ二ゥム合金管を熱間加工した A 1—M g系アルミニウム合金管であって、引張強さが 1 7 5〜2 3 5M

P a、耐力が 7 0〜9 5MP aであることを擀敫とする A 1— M g系アルミニウム合金管。

8. M gを 2. 5質量⁰/。以上 2. 8質量⁰/。以下、 3 ][を0. 2 5質量％以下、 F eを 0. 3 5質量⁰/。以下、 C rを 0. 2 5質量⁰/。以上 0. 3 5質量％以下含有し、 Β¾が不可避不純物及び A 1よりなる合金御或のアルミニウム合金管の熱間加工後のキヤビティの面積率が 2. 3 %以下を示し、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の結晶粒径が 3 0 0 m以下で、熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 8 3 %以上であり、且つアルミニゥム合金管の熱間カロェ後の引張強さが 1 7 5〜2 3 5MP a、耐カが 7 0〜9 5MP a である A 1—Mg系アルミニウム合金管を熱間加工したことを樹敫とするアルミニウム合自動車用離

9. Mgを 2 · 5質量％以上 2. 8質量％以下、 3 1を0. 2 5質量％以下、 6を0. 3 5質量％以下、 C rを 0. 2 5質量％以上 0. 3 5質量⁰ /₀以下含有し、 ¾¾5が不可避不純物及ぴ A 1よりなる合金 ¾¾¾のアルミニウム合金管の熱間加工後のキヤビティの面積率が 1 · 0 %以下を示し、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の結晶、¾圣が 3 0 0 m以下で、熱間にて拡管加工したときの最小肉厚が平均肉厚の 9 0 %以上であり、且つアルミニゥム合金管の熱間加工後の引張強さが 1 7 5〜 2 3 5 MP a、耐カカ 7 0〜9 5 MP a である A 1—M g系アルミニゥム合金管を熱間加工したことを擀教とするアルミニウム合據嶋車用灘き附。

1 0 · 請求項 1〜 6のレ、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1— M g系アルミニゥム合金管を熱間加工して用いた自動車用構造咅附であって、熱間加工後の引張強さが 1 7 5〜2 3 5MP a、耐力が 7 0〜9 5MP aであり、引張強さ及ひ W力のばらつきが 1 OMP a以下であることを樹敦とするアルミ二ゥム合自動車用構造音！^才。

1 1 . 請求項 1〜 6の、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1— M g系アルミニゥム合金管を押出後熱間加工して用いた自動車用構造部材であって、熱間加工後の 1 X 1 0⁷回での疲労弓娘が 7 OMP a以上であり、 1 X 1 0⁷回での疲労弓艘のばらつきが 2 OMP a以下であることを糊敷とするアルミニウム合自動車用構造咅才。

1 2. 請求項 1〜 6のレ、ずれか 1項に記載の熱間加工用 A 1 -M g系アルミニゥム合金管を熱間加工して用いた自動車用構造奋财であって、熱間加工後の引 ¾¾ さが 1 7 5〜2 3 5MP a、耐カが 7 0〜9 5MP aであり、引張強さ及び耐カのばらつきが 1 OMP a以下であり、熱間加工後の 1 X 1 0⁷回での疲労鍍が 7 0 MP a以上であり、 1 X 1 0⁷回での疲労^ のばらつきが 2 OMP a以下であることを糊敷とするアルミニウム合自動車用構造謝。

1 3 . 請求項 1 0〜1 2のレヽずれか 1項に記載のアルミニウム合錢自動二輪車及ぴ自動四輪車用鶴餅才。