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 - Google Patents

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 Download PDF

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hot
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hot working
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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
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/065Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes starting from a specific blank, e.g. tailored blank
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy tube and a structural member for an aluminum composite automobile.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-2 2 6 3 3 9 discloses bending and banoli: 3 ⁇ 4 Loe
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 1 1 1 1 0 4 7 5 1 discloses crushing and 3 ⁇ 43 ⁇ 4 £ bulge processing
  • the ladle and misalignment are also cold working, and there is a problem that the material breaks when trying to process it into a dull shape.
  • the present invention is to provide an aluminum alloy tube suitable for manufacturing hot-worked rivets that require a specific shape while securing necessary Si, such as automobile structural talent. Purpose.
  • this aluminum alloy tube is to share a structure for automobiles with high pageability and low variations in bow and fatigue.
  • the present inventors have a correlation between the amount of Cr added and the crystallization of the crystal grains generated during hot working at a given age of Mg.
  • the hatching leads to a decrease in the working bow daughter, and the amount of Si and Fe that are inevitable impurities and the amount of cavity generated during hot working.
  • the cavities have a large variation in the pull, 13 ⁇ 4 decrease in the labor bow daughter, and ⁇ ⁇ increase the fluctuation of the labor bow 3 ⁇ 4, and local wall thickness. Found to bring about a decrease. That is, if the amount of Cr-added calories is too small, crystal grains will hatch during hot working.
  • the amount of Si and Fe, which are inevitable impurities of Cr addition 43 ⁇ 4 is large; ⁇ indicates that the size of the intermetallic compound and its distribution density are high, and the cavity generated during hot working.
  • Mg magnesium
  • 31 caine
  • Fe iron
  • chromium contained 0.25 wt 0/0 over 0.35 mass 0 I below, be an aluminum alloy tube alloy Itometsu consisting unavoidable impurities ⁇ Pi A1 (aluminum), after hot working If the rate of cavity is less than 2.3%
  • Pi A1 aluminum alloy pipe
  • Mg is 2.5 mass% or more and 2.8 mass% or less, 31 is 0.25 mass% or less, and Fe is 0.35 mass 0 /. Below, Cr 0.25 mass 0 /. More than 0.35 mass 0 /. It is an aluminum alloy tube with an alloy thread consisting of inevitably impurities and A 1 that contains the following, and the hot rate is that the rate of cavity after hot working is 1.0% or less.
  • Mg is 2.5 mass% or more and 2.8 mass% or less, 31 is 0.25 mass. /.
  • the Fe 0. 35 mass 0/0 or less. The 0. containing 25 mass% or more 0.35 mass 0/0 or less, Beta3 ⁇ 4 is an alloy ffij some of the aluminum alloy tube consisting of unavoidable impurities ⁇ Pi A 1, after hot working Kiyabi tee A 1-Mg aluminum for hot working, where the rate is 2.3% or less, and the minimum thickness when hot-working is at least 83% of the average thickness. Alloy tubes;
  • Mg is 2.5 mass% or more and 2.8 mass% or less, 31 is 0.25 mass 0 /.
  • the following is an aluminum alloy tube of a spoiled alloy comprising Fe in a range of 0.25 mass% to 0.35 mass%, the balance being inevitable impurities and A1.
  • the rate of cavity after hot working is 1-0% or less, the minimum thickness when machined hot is 90% or more of the average thickness, and hot working of aluminum alloy pipe
  • Mg is 2.5% by mass or more, 2. 8% by mass or less, 31 is 0.25% by mass or less, Fe is 0.35% by mass or less.
  • the 0. containing 25 mass% or more 0.35 mass 0/0 or less, but unavoidable hot Kiyabiti surface factor of after processing the impurities and Aruminiumu alloy tube than made alloy flashing A 1 is 1-0 %,
  • the crystal grain size after hot working of the aluminum alloy tube is 300 ⁇ m or less, and the minimum thickness when expanded with hot processing is 90% or more of the average thickness.
  • the structure of the aluminum joint car for which the fatigue bow daughter of the present is 7 OMP a or more and the variation of the fatigue bow daughter at 1 X 10 7 times is 2 OMP a or less;
  • the A 1 1 Mg based aluminum alloy tube of this hard work secures the necessary bow as in the case of automobiles, and does not cause crystal grain wrinkling after hot working. There are few occurrences.
  • This aluminum alloy pipe can secure the necessary tensile strength, proof stress and fatigue strength after hot working, and can improve the pageability of automobile parts by ensuring the attachment of automobile structures with little variation. .
  • Fig. 1 (a) is a front view showing the pipe expansion
  • Fig. 1 (b) is a cross-sectional view along line A–A.
  • 2 (a), 2 (b), 2 (c), and 2 (d) are process explanatory diagrams schematically showing an example of a pipe expansion process.
  • Fig. 3 (a) is a front view schematically showing a round tube (alloy tube) obtained by tube expansion
  • Fig. 3 (b) is a cross-sectional view of the B-BH.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the specimen collection position of the round tube in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • Fig. 5 ⁇ is a schematic view showing the thickness measurement position of the round tube in Figs. 3 (a) and 3 (b).
  • Fig. 6 (a) is a front view of a mold that is processed into a trapezoidal shape, and Fig. 6 (b) is a cross-sectional view of the mold along the line C-C '.
  • Fig. 7 (a) schematically shows a trapezoidal tube hot-worked according to Figs. 6 (a) and 6 (b).
  • Fig. 7 (b) is a cross-sectional view of D_D, ⁇ ,
  • Mg is added to secure the ⁇ bow of the material required for automobile mounting.
  • Cr is Q to suppress the crystallization of the grains that occur during hot working.
  • the Cr, Si, and Fe amounts are determined in order to reduce the size of the ⁇ and the distribution density, which are the starting points for the occurrence of cavity during hot working.
  • Mg improves the bow strength of the alloy due to its solid solution strength.
  • 2.5 mass% or more of rolling motion is required.
  • the Mg content is 2.5% by mass or more and 2.8% by mass or less.
  • Cr is an element that not only improves the genius bow girl, but also suppresses the grain formation that occurs during hot working. In order to suppress the crystal grain hatching that occurs during hot working, a mouth of 2.5% by mass or more is necessary, but 0.35% by mass is added. As a result, A 1— Cr interstitial space ⁇ ) crystallizes, and the toughness of the material greatly decreases the fatigue properties.
  • S i and F e are impurity elements that are inevitably introduced from raw materials such as aluminum ⁇ scraps.
  • a l— F e, A l— F e— S i, Mg— S i It is an element that forms an intergranular compound such as a system and creates the starting point for the occurrence of cavity during hot working. But S i content 0.2 5 mass 0/0 or less, and to limit the F e content 0.3 5 mass 0/0 below, and the size and distribution density forces between compounds, hot It is possible to suppress the occurrence of cavity during processing.
  • T i has the effect of miniaturizing the ancestors and has many advantages such as prevention of cracking, improvement of hot workability, and uniform leakage characteristics of the product. It is an element generally added. If the content of ⁇ i is too small, the effect of miniaturization is insufficient, and if it is too large, the interstitial compound is crystallized and the toughness of the material is greatly reduced. Therefore, tau i ⁇ amount that force S preferably limited to 0.0 0 1 mass% or more 0.2 mass 0/0 or less. B may be added by war worms, but if it is added at the same time as ⁇ i, the effect of refinement of ⁇ ⁇ will be strengthened, so such added calo is preferred. Its content is preferably 0.02% by mass or less.
  • S i as unavoidable impurities ⁇ lambda from raw materials such as aluminum ground scrap than F e, Mn is 0.1 0 Weight 0/0 or less, C u is 0.1 0 Weight 0/0 or less, Z n the 0.1 is 1 0 wt% or less, still other non 3 ⁇ 4 ⁇ avoid impurity element contained in 0.5 0 5 mass 0/0 or less is acceptable. .
  • An aluminum alloy ingot having such a component composition is homogenized and then extruded to a predetermined length to form an extruded tube. Extrude the tube as it is or if necessary.
  • a cold-worked drawn tube is also used as the aluminum alloy tube to be hot-worked. Use this cold drawn pipe as drawn or with glazing if necessary! /
  • the crystal grains are half in the hot and subsequent hot working! In order to achieve ⁇ , the degree of cold working is at least 20%.
  • the mold as hot working of an aluminum alloy tube, the mold is preferably heated to 3800 to 5500 ° C, more preferably 420 to 5300 ° C.
  • the force S can be achieved by the tube expansion method.
  • the special character after hot working: ⁇ is, for example, the example shown in the examples described later.
  • this tube expansion method by forming a hollow tube, a round tube, a square tube with a square cross section, a trapezoidal shape, or a partially combined aluminum alloy tube is formed. It is possible to make various kinds of vertical-shaped alloy tubes. Therefore, not only the structure for automobiles but also its application is not limited to # 5t, but it is also used for other motorcycles and automobiles that require such processing. Applicable.
  • the thickness variation that occurs when the aluminum alloy tube is heated is In relation to the ratio of the ratio, the thickness of the portion with a large amount of cavity becomes small. In particular, the rate of cavity is large: ⁇ , the bow of that part is locally reduced. For this reason, during pipe expansion, stress concentration occurs in the part where the ratio of the cavity is high, and the thickness of that part decreases rapidly. As a result, the variation in wall thickness increases. The part where the wall thickness has decreased is the starting point of fatigue failure and may lead to fatigue failure. In addition, the uneven distribution of cavities itself causes variations in material daughters and fatigue bows.
  • the alloy pipe of the present invention has a cavity ratio of 2.3% or less (0 or 1.0% or less) by prescribing the contents of Cr, Fe, Si, etc. as described above. ).
  • the variation in the wall thickness can be reduced, and the minimum wall thickness can be set to 83% or more or 90% or more of the average wall thickness).
  • it is possible to suppress variations in fatigue strength of the material and to provide a suitable aluminum Al-Mg alloy tube for hot working, an aluminum alloy, and a structure for an automobile.
  • a crystal after hot working of an aluminum alloy tube unless otherwise specified, in the present invention, crystal is measured in two directions, the thickness direction and the circumferential direction of the tube, using the 3 ⁇ 4
  • the bow of the aluminum alloy tube after hot working is mainly determined by the amount of Mg, but taking into account both strength and hot working life, tensile strength of 1 75 to 2 3 5 MPa (preferably Is set in the range of 1 85 to 2 25 MPa a), 70 to 9 to 5 MPa ft or 7 5 to 9 OMP a). If the tensile strength is less than 1-5MPa or less than fMP force OMPa, the strength is insufficient for use in mounting automobile structures, and if the tensile strength exceeds 2 3 5MPa or the strength is 95MP Above a, hot workability is poor.
  • the variation in yield strength or tensile strength due to hot working is related to the ratio of wrinkles in the cavity, and the smaller the amount of the cavity, the smaller the variation (in the present invention, unless otherwise noted, the variation is at least This is the difference between the minimum and maximum values of four or more measured values. For this reason, the materials within the scope of the present invention can reduce the variation in pulling by 1 OM by reducing the amount of cavity.
  • FIG. 1 (a) is a front view of the mold 1, and a knock insertion part 2 is provided. In the figure, l a indicates the split position.
  • Figure 1 (b) is a cross-sectional view of the mold.
  • the fatigue strength decreases. Furthermore, if the crystal grain size exceeds 300 ⁇ m, the aluminum alloy tube after hot working may be damaged, which may damage the product and reduce the fatigue bow daughter or processed product. Reduces the two-way nature.
  • J I S 1 2 ⁇ specimens were cut out in the longitudinal direction from position 6b shown in FIG. 4 after hot working, and were put into J I S Z 2 2 4 1 for a jail test. The results are shown in Table 2.
  • the tensile strength is less than 1 75 MPa or the proof stress is less than 7 OMPa, the workability during hot working will vary and the reliability of ⁇ as an aluminum alloy tube for hot working will be increased. Decrease.
  • test piece was cut out from position 6b shown in Fig. 4 after hot working, and subjected to stress corrosion test using J I S H 8 7 1 1. Alternating immersion was carried out for 30 days to cause cracks.
  • the drawn round tube ( ⁇ 95mm, wall thickness 3.5mm) cut in this way was cut to a length of 300mm, heated to 500 ° C, and heated to 500 ° C. It was inserted into the insertion part 11 of the mold 10 shown in b), and the separation 15 was sealed in the same process as: ⁇ in the self-relief diagrams 2 (a) to 2 (d).
  • 10a indicates split standing.
  • the air pressure of 1.5 MPa was increased in the tube, and the outer shape was hot-worked into a shape tube (pipe added to a trapezoidal shape) 12 in the same process as in Fig. 2 (a) to 2 (d). Processing time was about 5 seconds.
  • a structural member for an automobile was formed from the alloys A to D, K, or L (Example), and an alloy for comparison was formed from the alloys E to J, M, or N (Comparative Example).
  • the frontal shape of the trapezoidal tube (viewed from the P side) and its cross-sectional shape are as shown in Figs. 7 (a) and 7 (b).
  • the actual cross-section of the structural structure for automobiles is not necessarily trapezoidal, but has various shapes.
  • a mold that processes the cross-sectional shape of a processed product into a trapezoid was used.
  • the area ratio of the cavity is measured for all of the P, Q, R, and S planes according to the method described below.
  • the crystal grain size is most likely to be 3 ⁇ 4 ⁇ for crystal males.
  • the surface and the fatigue characteristics were measured only on the P surface, which is the most stress-concentrated part of the part.
  • the specimen for Mikuguchi paper weave observation (20 mm X 20 mm) is measured in the thickness direction and from the position 12a on the P surface shown in Figs. 7 (a) and 7 (b). Cut out in two circumferential directions and photographed with an optical microscope at a magnification of 100 times to obtain a crystal; Table 5 shows the average value of the observation results of these five fields of view.
  • a JIS No. 1 test piece is cut out from the position 12b on the P surface in Fig. 7 (a) and 7 (b) from the material hot-worked on the automobile parts, and converted to JISZ 2275 to obtain a plane bending fatigue test.
  • the fatigue bows at IX 10 7 times were calculated and the results are shown in Table 6.
  • the fatigue strength is less than 7 OMpa or the variation exceeds 2 OMPa, there will be a problem in terms of parts and sexuality, and the mechanical structure genius and the reliability as an automatic product will be reduced.
  • table In Fig. 4 the fatigue strength is 70MPa or more and the variation is 2OMPa or less is indicated as "OJ", and those outside the range are indicated as "X”.
  • test specimens were cut out from the P surface position 1 2 b shown in Fig. 7 (a) and 7 (b), and subjected to stress corrosion cracking test as JISH 8 7 1 1. It was. Alternating soaking was performed for 30 days and cracking occurred.
  • stress corrosion cracking may occur during use if the cracking occurs in less than 30 days after alternate testing.
  • indicates that cracks did not occur in the Kashimori case
  • X indicates that cracks occurred.
  • alloys A to D, K, and L For alloys A to D, K, and L, the cavity ratio is 2.3% or less and the wall thickness ratio is 83% or more. In addition, no crystal defects occur, ensuring the necessary pulling strength for automotive aluminum alloy tubes and no stress corrosion cracking (general statement “ ⁇ ” in Table 2). In particular, alloys A to D have a cavity fiber ratio of 1.0 or less and a thickness ratio of 90% or more (overall evaluation “ ⁇ ” in Table 2).
  • alloy E the cavity B3 ⁇ 4 ratio, crystal habit, tensile strength, resistance to moisture, and local thickness reduction (thickness ratio) are all satisfied, but the Mg content is high and stress corrosion cracking occurs. It has occurred.
  • alloy I the amount of Mg is small and it does not satisfy the pull required for an aluminum alloy tube for structural use for automobiles.
  • Alloy J has a small amount of Cr and crystals ;!
  • alloys M and N have high fe and si amounts, respectively, so there is a lot of cavity generation, and local thickness reduction (thickness ratio reduction) has occurred.
  • "X") the cavity B3 ⁇ 4 ratio, crystal habit, tensile strength, resistance to moisture, and local thickness reduction (thickness ratio) has occurred, but the Mg content is high and stress corrosion cracking occurs. It has occurred.
  • alloy I the amount of Mg is small and it does not satisfy the pull required for an aluminum alloy tube for structural use for automobiles.
  • Alloy J has a small amount of Cr and crystals ;
  • the aluminum alloy tube of the present invention is suitable for processing to a metal that requires a relatively neat shape while securing a necessary thickness, such as a car wall attachment, for example.

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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%)
Figure imgf000015_0001
表 2 アルミニウ の 果
Figure imgf000015_0002
アルミニウム押出管の評価結果 (管の肉厚デ
Figure imgf000016_0001
自動車構造部材の評価結果
Figure imgf000017_0001
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)
Figure imgf000018_0001
表 6 自動車構造部材の評価結果 (疲労強度のデータ)
Figure imgf000019_0001
(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。
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