JP2003181530A - 曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法 - Google Patents
曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法Info
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- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】曲げ加工性およびエネルギー吸収性に優れたア
ルミニウム合金押出し材を提供する。 【解決手段】質量％で、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍ
ｇ：０．５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｆ
ｅ：０．１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、
Ｂ：０．０００１〜０．００４％を含有し、さらに、Ｍ
ｎ：０．０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％、
Ｚｒ：０．０２〜０．２５％の内の１種または２種以上
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成
を有するアルミニウム合金を、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）
がダイス端より冷却装置までの距離Ｘ（ｍ）によって決
定される押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）が
０≦ｔ≦１２秒の範囲内にあるように調整されているこ
とを特徴とする曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に
優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法。
ルミニウム合金押出し材を提供する。 【解決手段】質量％で、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍ
ｇ：０．５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｆ
ｅ：０．１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、
Ｂ：０．０００１〜０．００４％を含有し、さらに、Ｍ
ｎ：０．０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％、
Ｚｒ：０．０２〜０．２５％の内の１種または２種以上
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成
を有するアルミニウム合金を、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）
がダイス端より冷却装置までの距離Ｘ（ｍ）によって決
定される押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）が
０≦ｔ≦１２秒の範囲内にあるように調整されているこ
とを特徴とする曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に
優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車などの輸
送機において衝突時に外部からの衝撃エネルギーを吸収
するためのバンパー、フレームなどを作製するための素
材として最適な曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に
優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、自動車などの輸送機が衝突した
際に、外部から受ける衝撃エネルギーを緩和し、内部の
乗客を保護する目的でバンパー、フレームなどの補強部
材が装備されていることは知られており、これら補強部
材は、衝突時に変形することで衝突エネルギーを吸収す
る働きをすることも知られている。これら補強部材は、
冷延鋼板をプレス成形して作られていたが、近年、自動
車の排ガス軽減、燃費向上を目的として車体の軽量化要
求が高まっており、この要求を受けて、先に述べた鋼板
品の代わりに、より軽量のアルミニウム押出し材を使用
する動きが活発化しつつある。これら補強部材として使
用されるアルミニウム押出し材は、ＪＩＳ６０６３合金
などのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を温度：４
８０〜５６０℃に１〜１２時間保持することにより均質
化処理したのち、温度：４６０〜５６０℃で押出し速
度：０．１〜０．３ｍ／秒でダイスを通させることによ
り押出し加工し、ダイスを通過した押出し材は４ｍ以上
離れたところで冷却水を押出し材に吹き付けて押出し加
工後焼入れ遅れ時間：３５秒となるように急速冷却し、
その後、１５０〜２５０℃の温度範囲で１〜２４時間保
持の時効処理することにより製造している。しかしなが
ら、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金（例えば、Ｊ
ＩＳ６０６３合金）の押出し材は冷延鋼板に比べてコス
トがかかるところから、高強度化することによって肉厚
を薄くする検討がなされている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を薄肉化した押出し材
は、曲げ加工時に外周側表面に割れが発生したり、衝突
時の圧縮変形時に割れが発生しやすく、一旦割れが発生
すると、それ以降の衝撃は吸収されないので、エネルギ
ー吸収効率は極めて低いものになるという問題点があっ
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
曲げ加工の際および衝突時の圧縮変形を受けた際に割れ
が発生することのない曲げ加工性およびエネルギー吸収
性が優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出し
材を得るべく研究を行った。その結果、（イ）質量％で
（以下、％は質量％を示す）、Ｓｉ：０．４〜１．０
％、Ｍｇ：０．５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６
％、Ｆｅ：０．１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．
１％、Ｂ：０．０００１〜０．００４％を含有し、さら
に、Ｍｎ：０．０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．
３％、Ｚｒ：０．０２〜０．２５％の内の１種または２
種以上を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からな
る組成を有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を
均質化処理したのちダイスを通させることにより押出し
加工し、次いで急速冷却するに際し、押出し加工したの
ち急速冷却するまでの時間（以下、押出し加工後焼入れ
遅れ時間という）が短いほど曲げ加工性およびエネルギ
ー吸収特性が向上する、（ロ）この場合、押出し速度を
Ｖ（ｍ／秒）とし、ダイス端より冷却装置までの距離Ｘ
（ｍ）によって決定される押出し加工後焼入れ遅れ時間
をｔ（＝Ｘ／Ｖ）とすると、ｔ＝０であることが最も好
ましいが、遅れ時間の上限は１２秒とするように調整し
て製造したアルミニウム合金押出し材は、曲げ加工性お
よびエネルギー吸収特性に優れており、補強部材として
十分に機能するところから、０≦ｔ≦１２秒であること
が好ましい、などの知見を得たのである。 【０００５】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍｇ：０．
５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｆｅ：０．
１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．
０００１〜０．００４％を含有し、さらに、Ｍｎ：０．
０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％、Ｚｒ：
０．０２〜０．２５％の内の１種または２種以上を含有
し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有す
るアルミニウム合金を、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）がダイ
ス端より冷却装置までの距離Ｘ（ｍ）によって決定され
る押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）が０≦ｔ
≦１２秒の範囲内にあるように調整されている曲げ加工
性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金
押出し材の製造方法、に特徴を有するものである。 【０００６】この発明の方法により製造すると曲げ加工
性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金
押出し材が得られる理由は、この発明の方法は押出し加
工してから水冷により焼入れするまでの時間が極めて短
いために、押出し材の結晶組織が一層微細になり、曲げ
加工時や衝突時に粒界に沿って割れが発生する感受性が
低くなり、したがって、曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性に優れたアルミニウム合金押出し材がえられるも
のと考えられる。 【０００７】この発明の曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性に優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法に
おいてＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出し材の
成分組成およびその冷却条件を上述のごとく限定した理
由を述べる。 【０００８】（ａ）Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合
金押出し材の成分組成 ＳｉおよびＭｇ：これら成分は、共存することによりＭ
ｇ2 Ｓｉを素地中に析出し、合金の強度を向上させる作
用を有するが、Ｓｉ含有量が０．４％未満および／また
はＭｇ含有量が０．５％未満では生成する析出物の量が
少なくなって、所望の強度を確保することができず、一
方、Ｓｉ含有量が１．０％および／またはＭｇ含有量が
１．０％を越えると押出し加工性が低下すると共に曲げ
加工時および衝突時に変形による割れが発生しやすくな
るので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量は、
０．４〜１．０％、Ｍｇの含有量は、０．５〜１．０％
に定めた。Ｓｉの含有量の一層好ましい範囲は０．５〜
０．９％、Ｍｇの含有量の一層好ましい範囲は０．５〜
０．８％である。 【０００９】Ｃｕ：Ｃｕは、Ａｌ合金素地に固溶するこ
とによって強度を向上させる作用を有するがその含有量
が０.０５％未満ではその効果が十分でなく、一方、
０．６％を越えて含有すると、耐食性および曲げ加工性
が低下するので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有
量は０．０５〜０．６％（一層好ましくは０．３５〜
０．６０％）に定めた。 【００１０】Ｔｉ、Ｂ：これら成分は鋳造組織を微細化
し、鋳造割れを防止する作用を有するが、ＴｉおよびＢ
のいずれの含有量でもＴｉ：０．００５％未満、Ｂ：
０．０００１％未満では所望の効果が得られず、一方、
ＴｉおよびＢのいずれの含有量でも、Ｔｉ：０．１％お
よびＢ：０．００４％を越えて含有すると、巨大な金属
間化合物が生成するために靭性が低下し、曲げ加工時、
衝突時の変形による割れが発生しやすくなるので好まし
くない。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．１
％（一層好ましくは０．０１〜０．０３％）、Ｂ含有量
は０．０００１〜０．００４％（一層好ましくは０．０
００５〜０．００３％）に定めた。 【００１１】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ：これら成分には、Ａｌ
と金属間化合物を形成して、この金属間化合物が再結晶
の核生成サイトとなり、Ａｌ合金押出し材の金属組織を
微細化する効果があり、その結果、圧潰特性を向上させ
る作用があるが、これら成分の内の少なくとも一種以上
を含有させる必要があるが、いずれの成分もその下限値
である０．０２％未満では上記の効果が十分に得られ
ず、一方、Ｍｎ：０．６％を越え、Ｃｒ：０．３％を越
え、Ｚｒ：０．２５％を越えて含有すると、粗大な金属
間化合物が生成するようになり、機械的性質が低下する
ので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量は０．０
２〜０．６％（一層好ましくは０．０４〜０．３０
％）、Ｃｒの含有量は０．０２〜０．３％（一層好まし
くは０．０３〜０．１５％）、Ｚｒの含有量は０．０２
〜０．２５％（一層好ましくは０．０３〜０．１５％）
に定めた。 【００１２】（ｂ）押出し加工後焼入れ遅れ時間 この発明のアルミニウム合金押出し材の製造方法におい
て、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）がダイス端より冷却装置ま
での距離Ｘ（ｍ）によって決定される押出し加工後焼入
れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）がアルミニウム合金押出し材
の曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に大きく影響を
及ぼし、この押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔは０である
ことが最も好ましいが、１２秒以下であれば補強部材と
して十分な曲げ加工性およびエネルギー吸収特性が得ら
れるので、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔは０≦ｔ≦１
２秒に定めた。 【００１３】 【発明の実施の形態】実施例１〜１３および比較例１〜
３ Ａｌ合金を溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を鋳造して、
Ｓｉ：０．９５％、Ｍｇ：０．５３％、Ｃｕ：０．５７
％、Ｆｅ：０．２４％、Ｔｉ：０．０１％、Ｂ：０．０
０１％、Ｍｎ：０．２５％を含有し、残りがＡｌおよび
不可避不純物からなる組成を有し、直径：２０４ｍｍの
寸法を有するビレットを製造した。このビレットを５４
５℃、４時間保持の条件で均質化処理を行い、この均質
化処理を行ったビレットを１６５０トンの押出し機を用
いて、温度：５００℃、表１に示される押出し速度Ｖの
条件で熱間押出し加工を行い、押出し機のダイス端から
冷却位置までの距離Ｘを表１に示されるように変化させ
ながら、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔを０〜１５秒ま
で変化させ、平均冷却速度：２００℃／秒の水冷を行っ
たのち、引き続いて温度：１８０℃にて８時間保持の時
効処理を施すことにより断面寸法が５４ｍｍ×７０ｍ
ｍ、肉厚：２ｍｍの角パイプ状の押出し形材を作製し
た。この熱間押出し加工は、熱間押出し装置の金型出口
に水冷チャンバーを設置した装置を用意し、前記均質化
処理を行ったビレットを熱間押出し加工した後に水冷す
るまでの距離を変化させることができる装置を用いて行
なわれた。 【００１４】このようにして得られた角パイプ状の押出
し形材について下記の条件の試験を行うことにより実施
例１〜１３および比較例１〜３を行ない、その結果を表
１に示した。 引張り試験 角パイプ状の押出し形材からＪＩＳ Ｚ ２２０１で規
定される引張り試験片（４号試験片）を作製し、引張り
速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ（歪速度：３．３×１０
-3Ｓ-1）の条件で引張り試験を行ない、引張り強度、耐
力および伸びを求め、その結果を表１に示した。 【００１５】曲げ加工試験 角パイプ状の押出し形材からＪＩＳ Ｂ ２２４８−１
９７５に規定される曲げ試験片を作製し、この試験片を
曲げ半径１１ｍｍのＵ字曲げ試験を行い、試験片の外側
面に割れが生じたか否かを調査し、その結果を表１に示
した。 【００１６】静的圧縮試験 角パイプ状の押出し形材を長さ：３００ｍｍに切り出し
て圧潰用角パイプを作製し、この圧潰用角パイプの両端
を縦：１５０ｍｍ、横：１５０ｍｍの寸法を有するフラ
ンジにＭＩＧ溶接することにより圧潰試験片を作製し、
この圧潰試験片の両端から圧潰速度：５０ｍｍ／分、圧
潰ストローク：１８０ｍｍの条件で押し潰し、その時の
割れの有無および吸収エネルギーを測定し、その結果を
表１に示した。 【００１７】 【表１】 【００１８】表１に示される結果から、押出し加工後焼
入れ遅れ時間ｔを０〜１２秒の範囲内にある条件で行っ
た実施例１〜１３は曲げ加工性およびエネルギー吸収特
性が優れているが、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔが１
２秒を越えると曲げ加工性およびエネルギー吸収特性の
内の少なくとも一つが劣るようになるので好ましくない
ことが分かる。 【００１９】実施例１４〜３０および比較例４〜１２ Ａｌ合金を溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を鋳造して直
径：２０４ｍｍの寸法を有するビレットを製造した。こ
のビレットを５４５℃、４時間保持の条件で均質化処理
を行い、この均質化処理を行ったビレットを１６５０ト
ンの押出し機を用いて、温度：５００℃、押出し速度
Ｖ：０．２５ｍ／秒の条件で熱間押出し加工を行い、押
出し機のダイス端から冷却位置までの距離Ｘを１．５ｍ
に保持し、押出し加工後の焼入れ遅れ時間ｔ：６秒が経
過したのち水冷し、引き続いて温度：１８０℃にて８時
間保持の時効処理を施すことにより、表２に示される成
分組成を有し、断面寸法が５４ｍｍ×７０ｍｍ、肉厚：
２ｍｍの角パイプ状の押出し形材ａ〜ｚを作製した。 【００２０】得られた角パイプ状の押出し形材ａ〜ｚを
実施例１〜１３および比較例１〜３と同じ条件で引張り
試験、曲げ試験および圧潰試験を行うことにより実施例
１４〜３０および比較例４〜１２を実施し、その結果を
表３に示した。 【００２１】 【表２】【００２２】 【表３】 【００２３】表２〜３に示される結果から、実施例１４
〜３０で作製した成分組成がこの発明の範囲内にある角
パイプ状の押出し形材は曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性が優れているが、比較例４〜１２で作製したこの
発明の範囲から外れた成分組成を有する角パイプ状の押
出し形材は曲げ加工性およびエネルギー吸収特性の内の
少なくとも一つが劣るようになるので好ましくないこと
が分かる。 【００２４】 【発明の効果】上述のように、この発明の方法で作製し
た押出し材は曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に優
れているのでこの発明の方法で作製した押出し材を用い
てバンパー、フレームなど自動車の補強材として最適な
ものであり、コストを下げ、さらに軽量化して省エネル
ギーに寄与するなど、産業上優れた効果をもたらすもの
である。
送機において衝突時に外部からの衝撃エネルギーを吸収
するためのバンパー、フレームなどを作製するための素
材として最適な曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に
優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、自動車などの輸送機が衝突した
際に、外部から受ける衝撃エネルギーを緩和し、内部の
乗客を保護する目的でバンパー、フレームなどの補強部
材が装備されていることは知られており、これら補強部
材は、衝突時に変形することで衝突エネルギーを吸収す
る働きをすることも知られている。これら補強部材は、
冷延鋼板をプレス成形して作られていたが、近年、自動
車の排ガス軽減、燃費向上を目的として車体の軽量化要
求が高まっており、この要求を受けて、先に述べた鋼板
品の代わりに、より軽量のアルミニウム押出し材を使用
する動きが活発化しつつある。これら補強部材として使
用されるアルミニウム押出し材は、ＪＩＳ６０６３合金
などのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を温度：４
８０〜５６０℃に１〜１２時間保持することにより均質
化処理したのち、温度：４６０〜５６０℃で押出し速
度：０．１〜０．３ｍ／秒でダイスを通させることによ
り押出し加工し、ダイスを通過した押出し材は４ｍ以上
離れたところで冷却水を押出し材に吹き付けて押出し加
工後焼入れ遅れ時間：３５秒となるように急速冷却し、
その後、１５０〜２５０℃の温度範囲で１〜２４時間保
持の時効処理することにより製造している。しかしなが
ら、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金（例えば、Ｊ
ＩＳ６０６３合金）の押出し材は冷延鋼板に比べてコス
トがかかるところから、高強度化することによって肉厚
を薄くする検討がなされている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を薄肉化した押出し材
は、曲げ加工時に外周側表面に割れが発生したり、衝突
時の圧縮変形時に割れが発生しやすく、一旦割れが発生
すると、それ以降の衝撃は吸収されないので、エネルギ
ー吸収効率は極めて低いものになるという問題点があっ
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
曲げ加工の際および衝突時の圧縮変形を受けた際に割れ
が発生することのない曲げ加工性およびエネルギー吸収
性が優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出し
材を得るべく研究を行った。その結果、（イ）質量％で
（以下、％は質量％を示す）、Ｓｉ：０．４〜１．０
％、Ｍｇ：０．５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６
％、Ｆｅ：０．１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．
１％、Ｂ：０．０００１〜０．００４％を含有し、さら
に、Ｍｎ：０．０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．
３％、Ｚｒ：０．０２〜０．２５％の内の１種または２
種以上を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からな
る組成を有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金を
均質化処理したのちダイスを通させることにより押出し
加工し、次いで急速冷却するに際し、押出し加工したの
ち急速冷却するまでの時間（以下、押出し加工後焼入れ
遅れ時間という）が短いほど曲げ加工性およびエネルギ
ー吸収特性が向上する、（ロ）この場合、押出し速度を
Ｖ（ｍ／秒）とし、ダイス端より冷却装置までの距離Ｘ
（ｍ）によって決定される押出し加工後焼入れ遅れ時間
をｔ（＝Ｘ／Ｖ）とすると、ｔ＝０であることが最も好
ましいが、遅れ時間の上限は１２秒とするように調整し
て製造したアルミニウム合金押出し材は、曲げ加工性お
よびエネルギー吸収特性に優れており、補強部材として
十分に機能するところから、０≦ｔ≦１２秒であること
が好ましい、などの知見を得たのである。 【０００５】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍｇ：０．
５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．６％、Ｆｅ：０．
１〜０．４％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．
０００１〜０．００４％を含有し、さらに、Ｍｎ：０．
０２〜０．６％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％、Ｚｒ：
０．０２〜０．２５％の内の１種または２種以上を含有
し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有す
るアルミニウム合金を、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）がダイ
ス端より冷却装置までの距離Ｘ（ｍ）によって決定され
る押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）が０≦ｔ
≦１２秒の範囲内にあるように調整されている曲げ加工
性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金
押出し材の製造方法、に特徴を有するものである。 【０００６】この発明の方法により製造すると曲げ加工
性およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金
押出し材が得られる理由は、この発明の方法は押出し加
工してから水冷により焼入れするまでの時間が極めて短
いために、押出し材の結晶組織が一層微細になり、曲げ
加工時や衝突時に粒界に沿って割れが発生する感受性が
低くなり、したがって、曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性に優れたアルミニウム合金押出し材がえられるも
のと考えられる。 【０００７】この発明の曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性に優れたアルミニウム合金押出し材の製造方法に
おいてＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出し材の
成分組成およびその冷却条件を上述のごとく限定した理
由を述べる。 【０００８】（ａ）Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合
金押出し材の成分組成 ＳｉおよびＭｇ：これら成分は、共存することによりＭ
ｇ2 Ｓｉを素地中に析出し、合金の強度を向上させる作
用を有するが、Ｓｉ含有量が０．４％未満および／また
はＭｇ含有量が０．５％未満では生成する析出物の量が
少なくなって、所望の強度を確保することができず、一
方、Ｓｉ含有量が１．０％および／またはＭｇ含有量が
１．０％を越えると押出し加工性が低下すると共に曲げ
加工時および衝突時に変形による割れが発生しやすくな
るので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量は、
０．４〜１．０％、Ｍｇの含有量は、０．５〜１．０％
に定めた。Ｓｉの含有量の一層好ましい範囲は０．５〜
０．９％、Ｍｇの含有量の一層好ましい範囲は０．５〜
０．８％である。 【０００９】Ｃｕ：Ｃｕは、Ａｌ合金素地に固溶するこ
とによって強度を向上させる作用を有するがその含有量
が０.０５％未満ではその効果が十分でなく、一方、
０．６％を越えて含有すると、耐食性および曲げ加工性
が低下するので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有
量は０．０５〜０．６％（一層好ましくは０．３５〜
０．６０％）に定めた。 【００１０】Ｔｉ、Ｂ：これら成分は鋳造組織を微細化
し、鋳造割れを防止する作用を有するが、ＴｉおよびＢ
のいずれの含有量でもＴｉ：０．００５％未満、Ｂ：
０．０００１％未満では所望の効果が得られず、一方、
ＴｉおよびＢのいずれの含有量でも、Ｔｉ：０．１％お
よびＢ：０．００４％を越えて含有すると、巨大な金属
間化合物が生成するために靭性が低下し、曲げ加工時、
衝突時の変形による割れが発生しやすくなるので好まし
くない。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．１
％（一層好ましくは０．０１〜０．０３％）、Ｂ含有量
は０．０００１〜０．００４％（一層好ましくは０．０
００５〜０．００３％）に定めた。 【００１１】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ：これら成分には、Ａｌ
と金属間化合物を形成して、この金属間化合物が再結晶
の核生成サイトとなり、Ａｌ合金押出し材の金属組織を
微細化する効果があり、その結果、圧潰特性を向上させ
る作用があるが、これら成分の内の少なくとも一種以上
を含有させる必要があるが、いずれの成分もその下限値
である０．０２％未満では上記の効果が十分に得られ
ず、一方、Ｍｎ：０．６％を越え、Ｃｒ：０．３％を越
え、Ｚｒ：０．２５％を越えて含有すると、粗大な金属
間化合物が生成するようになり、機械的性質が低下する
ので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量は０．０
２〜０．６％（一層好ましくは０．０４〜０．３０
％）、Ｃｒの含有量は０．０２〜０．３％（一層好まし
くは０．０３〜０．１５％）、Ｚｒの含有量は０．０２
〜０．２５％（一層好ましくは０．０３〜０．１５％）
に定めた。 【００１２】（ｂ）押出し加工後焼入れ遅れ時間 この発明のアルミニウム合金押出し材の製造方法におい
て、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）がダイス端より冷却装置ま
での距離Ｘ（ｍ）によって決定される押出し加工後焼入
れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）がアルミニウム合金押出し材
の曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に大きく影響を
及ぼし、この押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔは０である
ことが最も好ましいが、１２秒以下であれば補強部材と
して十分な曲げ加工性およびエネルギー吸収特性が得ら
れるので、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔは０≦ｔ≦１
２秒に定めた。 【００１３】 【発明の実施の形態】実施例１〜１３および比較例１〜
３ Ａｌ合金を溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を鋳造して、
Ｓｉ：０．９５％、Ｍｇ：０．５３％、Ｃｕ：０．５７
％、Ｆｅ：０．２４％、Ｔｉ：０．０１％、Ｂ：０．０
０１％、Ｍｎ：０．２５％を含有し、残りがＡｌおよび
不可避不純物からなる組成を有し、直径：２０４ｍｍの
寸法を有するビレットを製造した。このビレットを５４
５℃、４時間保持の条件で均質化処理を行い、この均質
化処理を行ったビレットを１６５０トンの押出し機を用
いて、温度：５００℃、表１に示される押出し速度Ｖの
条件で熱間押出し加工を行い、押出し機のダイス端から
冷却位置までの距離Ｘを表１に示されるように変化させ
ながら、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔを０〜１５秒ま
で変化させ、平均冷却速度：２００℃／秒の水冷を行っ
たのち、引き続いて温度：１８０℃にて８時間保持の時
効処理を施すことにより断面寸法が５４ｍｍ×７０ｍ
ｍ、肉厚：２ｍｍの角パイプ状の押出し形材を作製し
た。この熱間押出し加工は、熱間押出し装置の金型出口
に水冷チャンバーを設置した装置を用意し、前記均質化
処理を行ったビレットを熱間押出し加工した後に水冷す
るまでの距離を変化させることができる装置を用いて行
なわれた。 【００１４】このようにして得られた角パイプ状の押出
し形材について下記の条件の試験を行うことにより実施
例１〜１３および比較例１〜３を行ない、その結果を表
１に示した。 引張り試験 角パイプ状の押出し形材からＪＩＳ Ｚ ２２０１で規
定される引張り試験片（４号試験片）を作製し、引張り
速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ（歪速度：３．３×１０
-3Ｓ-1）の条件で引張り試験を行ない、引張り強度、耐
力および伸びを求め、その結果を表１に示した。 【００１５】曲げ加工試験 角パイプ状の押出し形材からＪＩＳ Ｂ ２２４８−１
９７５に規定される曲げ試験片を作製し、この試験片を
曲げ半径１１ｍｍのＵ字曲げ試験を行い、試験片の外側
面に割れが生じたか否かを調査し、その結果を表１に示
した。 【００１６】静的圧縮試験 角パイプ状の押出し形材を長さ：３００ｍｍに切り出し
て圧潰用角パイプを作製し、この圧潰用角パイプの両端
を縦：１５０ｍｍ、横：１５０ｍｍの寸法を有するフラ
ンジにＭＩＧ溶接することにより圧潰試験片を作製し、
この圧潰試験片の両端から圧潰速度：５０ｍｍ／分、圧
潰ストローク：１８０ｍｍの条件で押し潰し、その時の
割れの有無および吸収エネルギーを測定し、その結果を
表１に示した。 【００１７】 【表１】 【００１８】表１に示される結果から、押出し加工後焼
入れ遅れ時間ｔを０〜１２秒の範囲内にある条件で行っ
た実施例１〜１３は曲げ加工性およびエネルギー吸収特
性が優れているが、押出し加工後焼入れ遅れ時間ｔが１
２秒を越えると曲げ加工性およびエネルギー吸収特性の
内の少なくとも一つが劣るようになるので好ましくない
ことが分かる。 【００１９】実施例１４〜３０および比較例４〜１２ Ａｌ合金を溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を鋳造して直
径：２０４ｍｍの寸法を有するビレットを製造した。こ
のビレットを５４５℃、４時間保持の条件で均質化処理
を行い、この均質化処理を行ったビレットを１６５０ト
ンの押出し機を用いて、温度：５００℃、押出し速度
Ｖ：０．２５ｍ／秒の条件で熱間押出し加工を行い、押
出し機のダイス端から冷却位置までの距離Ｘを１．５ｍ
に保持し、押出し加工後の焼入れ遅れ時間ｔ：６秒が経
過したのち水冷し、引き続いて温度：１８０℃にて８時
間保持の時効処理を施すことにより、表２に示される成
分組成を有し、断面寸法が５４ｍｍ×７０ｍｍ、肉厚：
２ｍｍの角パイプ状の押出し形材ａ〜ｚを作製した。 【００２０】得られた角パイプ状の押出し形材ａ〜ｚを
実施例１〜１３および比較例１〜３と同じ条件で引張り
試験、曲げ試験および圧潰試験を行うことにより実施例
１４〜３０および比較例４〜１２を実施し、その結果を
表３に示した。 【００２１】 【表２】【００２２】 【表３】 【００２３】表２〜３に示される結果から、実施例１４
〜３０で作製した成分組成がこの発明の範囲内にある角
パイプ状の押出し形材は曲げ加工性およびエネルギー吸
収特性が優れているが、比較例４〜１２で作製したこの
発明の範囲から外れた成分組成を有する角パイプ状の押
出し形材は曲げ加工性およびエネルギー吸収特性の内の
少なくとも一つが劣るようになるので好ましくないこと
が分かる。 【００２４】 【発明の効果】上述のように、この発明の方法で作製し
た押出し材は曲げ加工性およびエネルギー吸収特性に優
れているのでこの発明の方法で作製した押出し材を用い
てバンパー、フレームなど自動車の補強材として最適な
ものであり、コストを下げ、さらに軽量化して省エネル
ギーに寄与するなど、産業上優れた効果をもたらすもの
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０４ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０４
６１２ ６１２
６３０ ６３０Ｂ
６３０Ｋ
６９２ ６９２Ｚ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｓ
ｉ：０．４〜１．０％、Ｍｇ：０．５〜１．０％、Ｃ
ｕ：０．０５〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．４％、Ｔ
ｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００１〜０．０
０４％を含有し、さらに、Ｍｎ：０．０２〜０．６％、
Ｃｒ：０．０２〜０．３％、Ｚｒ：０．０２〜０．２５
％の内の１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよ
び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金
を、押出し速度Ｖ（ｍ／秒）がダイス端より冷却装置ま
での距離Ｘ（ｍ）によって決定される押出し加工後焼入
れ遅れ時間ｔ（＝Ｘ／Ｖ）が０≦ｔ≦１２秒の範囲内に
あるように調整されていることを特徴とする曲げ加工性
およびエネルギー吸収特性に優れたアルミニウム合金押
出し材の製造方法。
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