JPH01147039A - 耐摩耗アルミニウム合金及びその製造方法 - Google Patents
耐摩耗アルミニウム合金及びその製造方法Info
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- Continuous Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は高温強度及び高温疲労強度が優れた耐摩耗アル
ミニウム合金及びその製造方法に関する。
ミニウム合金及びその製造方法に関する。
［従来の技術及びその問題点］
ピストン、シリンダー及びローター等の自動車部品並び
にコンプレッサ一部品等の摺動部品には、軽量性と耐摩
耗性が優れた材料を使用する必要がある。また、これら
の部品は使用雰囲気が２００°Ｃという高温になるため
、この種の用途に使用される材料としては高温強度及び
高温疲労強度が高いことが要求される。
にコンプレッサ一部品等の摺動部品には、軽量性と耐摩
耗性が優れた材料を使用する必要がある。また、これら
の部品は使用雰囲気が２００°Ｃという高温になるため
、この種の用途に使用される材料としては高温強度及び
高温疲労強度が高いことが要求される。
従来、この軽量性及び耐摩耗性を満足する材料として、
Ａρ−３ｉ−Ｃｕ系材料が公知である。
Ａρ−３ｉ−Ｃｕ系材料が公知である。
このＡ、Ｃ−３ｉ−Ｃｕ系の材料としては、アルシル及
び４０３２の他に、特公昭６１−５１０１７号にて開示
された合金等があるが、これらのＡ１合金は高温強度が
十分でないという欠点を有する。
び４０３２の他に、特公昭６１−５１０１７号にて開示
された合金等があるが、これらのＡ１合金は高温強度が
十分でないという欠点を有する。
また、疲労強度を高めるためには、晶出物サイズが微細
で均一であることが望ましい。しかしながら、アルシル
の組織は、巨大な初晶Ｓｉが多数偏在するものであり、
アルシルは疲労強度に対しては好ましくない組織を有す
る。
で均一であることが望ましい。しかしながら、アルシル
の組織は、巨大な初晶Ｓｉが多数偏在するものであり、
アルシルは疲労強度に対しては好ましくない組織を有す
る。
このように、従来の耐摩耗Ａｆｆ１合金は、高温強度が
低いと共に、高温における疲労強度が低く、高温で使用
される部品用の材料としては十分な特性を有していると
はいえない。
低いと共に、高温における疲労強度が低く、高温で使用
される部品用の材料としては十分な特性を有していると
はいえない。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
軽量性及び耐摩耗性が優れていると共に、高温における
強度及び疲労強度も優れており、高温において使用され
る部品用材料として十分な特性を有する耐摩耗アルミニ
ウム合金及びその製造方法を提供することを目的とする
。
軽量性及び耐摩耗性が優れていると共に、高温における
強度及び疲労強度も優れており、高温において使用され
る部品用材料として十分な特性を有する耐摩耗アルミニ
ウム合金及びその製造方法を提供することを目的とする
。
［問題点を解決するための手段］
本願の第１発明に係る耐摩耗アルミニウム合金は、１０
．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至、０重量％のＭ
ｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０，１乃至０．２重
量％のＴｉを含有し、残部がＡρ及び不可避的不純物で
ある組成を有し、組織中の晶出物サイズが３０μｍ以下
であることを特徴とする。
．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至、０重量％のＭ
ｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０，１乃至０．２重
量％のＴｉを含有し、残部がＡρ及び不可避的不純物で
ある組成を有し、組織中の晶出物サイズが３０μｍ以下
であることを特徴とする。
また、本願の第２発明に係る耐摩耗アルミニウム合金は
、前記組成に加えて、０．０５乃至０．３重量％のＦ
ｅ 、０．０５乃至０．３重量％のＭ ｎ 、０．０５
乃至０．３重量％のＺｒ及び０，０５乃至０．３重量％
のＣｒから選択された１種又は２種の成分を含有するこ
とを特徴とする。
、前記組成に加えて、０．０５乃至０．３重量％のＦ
ｅ 、０．０５乃至０．３重量％のＭ ｎ 、０．０５
乃至０．３重量％のＺｒ及び０，０５乃至０．３重量％
のＣｒから選択された１種又は２種の成分を含有するこ
とを特徴とする。
更に、本発明に係る耐摩耗アルミニウム合金の製造方法
は、１０．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至、０重
量％のＭｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０．１乃至
０．２重量％のＴｉを含有し、残部がＡρ及び不可避的
不純物である溶湯を溶製し、鋳込断面の直径が４０ｍｍ
以下の鋳型を使用して、１０℃／秒以上の冷却速度で冷
却しつつ連続鋳造することを特徴とする。
は、１０．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至、０重
量％のＭｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０．１乃至
０．２重量％のＴｉを含有し、残部がＡρ及び不可避的
不純物である溶湯を溶製し、鋳込断面の直径が４０ｍｍ
以下の鋳型を使用して、１０℃／秒以上の冷却速度で冷
却しつつ連続鋳造することを特徴とする。
次に、本発明について具体的に説明する。先ず、本願の
第１発明及び第２発明に係る耐摩耗Ａｆｆ１合金の成分
添加理由及び組成限定理由について説明する。
第１発明及び第２発明に係る耐摩耗Ａｆｆ１合金の成分
添加理由及び組成限定理由について説明する。
旦ｊ−
３ｉはＡρ金合金耐摩耗性を向上させると共に、機械的
強度を向上させる。Ｓｉの含有量が１０．５重量％未満
の場合にはその効果は小さい。またＳｉを１３重量％を
超えて含有した場合は、粒径が３０μｍを超える初晶Ｓ
ｉが晶出するため、高温強度及び高温疲労強度が低下す
る。従って、ＳＬ含有量は１０．５乃至１３重量％とす
る。
強度を向上させる。Ｓｉの含有量が１０．５重量％未満
の場合にはその効果は小さい。またＳｉを１３重量％を
超えて含有した場合は、粒径が３０μｍを超える初晶Ｓ
ｉが晶出するため、高温強度及び高温疲労強度が低下す
る。従って、ＳＬ含有量は１０．５乃至１３重量％とす
る。
処」−
Ｍｇは機械的強度を向上させる元素である。
Ｍｇの含有量が０．４重量％未満ではその効果は小さく
、また、Ｍｇを、０重量％を超えて含有すると、逆に、
機械的強度を低下させてしまう。従って、Ｍｇ含有量は
０．４乃至、０重量％とする。
、また、Ｍｇを、０重量％を超えて含有すると、逆に、
機械的強度を低下させてしまう。従って、Ｍｇ含有量は
０．４乃至、０重量％とする。
更生
Ｃｕは機械的強度を向上させる主要な元素である。Ｃｕ
の含有量が３．５重量％未満の場合にはその効果が小さ
く、６．０重量％を超えてＣｕを含有した場合は、変形
抵抗が増加して鍛造加工性を阻害する。このため、Ｃｕ
の含有量は３．５乃至６．０重量％にする。
の含有量が３．５重量％未満の場合にはその効果が小さ
く、６．０重量％を超えてＣｕを含有した場合は、変形
抵抗が増加して鍛造加工性を阻害する。このため、Ｃｕ
の含有量は３．５乃至６．０重量％にする。
Ｔｉ
Ｔｉは高温強度及び高温疲労強度を向上させる元素であ
る。Ｔｉの含有量が０．１重量％未満の場合はその効果
が小さい。一方、Ｔｉ含有量が０．２重量％を超えると
、巨大晶出物が晶出して逆に高温疲労強度を低下させて
しまう。従って、Ｔｉ含有量は０．１乃至０．２重量％
とする。
る。Ｔｉの含有量が０．１重量％未満の場合はその効果
が小さい。一方、Ｔｉ含有量が０．２重量％を超えると
、巨大晶出物が晶出して逆に高温疲労強度を低下させて
しまう。従って、Ｔｉ含有量は０．１乃至０．２重量％
とする。
Ｆｅ Ｍｎ Ｚｒ Ｃｒ
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒはいずれも機械的強度を向上さ
せる元素である。そこで、これらの元素を１種又は２種
以上添加することにより、Ａ１合金の機械的強度を一層
高めることができる。Ｆｅ。
せる元素である。そこで、これらの元素を１種又は２種
以上添加することにより、Ａ１合金の機械的強度を一層
高めることができる。Ｆｅ。
Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒは夫々０．０５重量％未満ではその添
加効果が小さい。また、これらの元素から２種を選択し
て含有した場合は、その２種の元素の総合有量が０．６
重量％を超えると、巨大晶出物が晶出して高温疲労強度
を低下させる。従って、Ｆｅ。
加効果が小さい。また、これらの元素から２種を選択し
て含有した場合は、その２種の元素の総合有量が０．６
重量％を超えると、巨大晶出物が晶出して高温疲労強度
を低下させる。従って、Ｆｅ。
Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの含有量は夫々０．０５乃至０．３重
量％とする。
量％とする。
この他に、Ａη−８ｉ晶出物を微細化するために、Ｓｒ
、Ｎａ、Ｐ等の成分を０．０１乃至０．１重量％だけ添
加してもよい。
、Ｎａ、Ｐ等の成分を０．０１乃至０．１重量％だけ添
加してもよい。
この組成を有する耐摩耗アルミニウム合金は、その組織
中の晶出物の粒径が３０μｍ以下であることが必要であ
る。晶出物サイズが３０μｍを超えると、高温疲労強度
が低下するからである。従って、高温で使用される材料
として十分な高温特性を確保するために、晶出物サイズ
は３０μｍ以下とする。
中の晶出物の粒径が３０μｍ以下であることが必要であ
る。晶出物サイズが３０μｍを超えると、高温疲労強度
が低下するからである。従って、高温で使用される材料
として十分な高温特性を確保するために、晶出物サイズ
は３０μｍ以下とする。
次に、本発明に係る耐摩耗アルミニウム合金の製造方法
について説明する。先ず、上記成分を上記範囲で含有す
る組成のＡｆｆ１合金溶湯を溶製する。
について説明する。先ず、上記成分を上記範囲で含有す
る組成のＡｆｆ１合金溶湯を溶製する。
次いで、この溶湯を連続鋳造してビレットを造塊する。
この場合に、鋳込断面が４０本以下の鋳型を使用して断
面直径が４０ｆｆｌＩ１１以下の小径ビレットを造塊す
る。これは、ビレットの鋳造時の冷却速度を速くするた
めである。また、この場合の冷却速度は、１０℃／秒以
上にする。これにより、晶出物の粒径サイズを３０μｍ
以下にすることができる。
面直径が４０ｆｆｌＩ１１以下の小径ビレットを造塊す
る。これは、ビレットの鋳造時の冷却速度を速くするた
めである。また、この場合の冷却速度は、１０℃／秒以
上にする。これにより、晶出物の粒径サイズを３０μｍ
以下にすることができる。
［実施例］
次に、本願の特許請求の範囲にて規定した組成を有する
Ａ１合金を実際に製造した実施例１乃至５について、そ
の組成範囲から外れる組成を有する比較例１乃至３と共
に比較して説明する。
Ａ１合金を実際に製造した実施例１乃至５について、そ
の組成範囲から外れる組成を有する比較例１乃至３と共
に比較して説明する。
下記第１表に示す実施例１乃至５及び比較例１の組成を
有する材料を鋳込断面直径が３２ｍｍの連続鋳造機を使
用して、この３２關径の棒材に造塊した。
有する材料を鋳込断面直径が３２ｍｍの連続鋳造機を使
用して、この３２關径の棒材に造塊した。
なお、連続鋳造時の冷却速度は１０℃／秒以上である。
次いで、４７５℃に８時間加熱して均質処理した後、外
皮を切削し、直径が２８ＩＩＩｒＡ、長さが８０開の丸
棒を作製した。その後、４００℃の熱間加工温度にて、
直径が１７ｍｍ、長さが２００ ｍｍの丸棒に押出加工
し、この丸棒から特性調査用の試験片を採取した。
皮を切削し、直径が２８ＩＩＩｒＡ、長さが８０開の丸
棒を作製した。その後、４００℃の熱間加工温度にて、
直径が１７ｍｍ、長さが２００ ｍｍの丸棒に押出加工
し、この丸棒から特性調査用の試験片を採取した。
また、第１表に示す比較例２．３の組成の材料は、直径
１５５龍のビレットに造塊した後、４７５℃に８時間加
熱して均質処理し、次いで、４００℃の熱間加工温度に
て直径が２８ｍｍの丸棒に押出加工し、この丸棒から特
性調査用の試験片を採取した。
１５５龍のビレットに造塊した後、４７５℃に８時間加
熱して均質処理し、次いで、４００℃の熱間加工温度に
て直径が２８ｍｍの丸棒に押出加工し、この丸棒から特
性調査用の試験片を採取した。
各試験片は所定の熱処理条件にて熱処理し、その特性を
調査した。
調査した。
以下に、この熱処理条件及び試験条件を示す。
耐摩耗性 ：大越式摩耗試験機により、摩耗度、０ｍ
／秒、荷重３．２ｋｇ で試験し、比京耗量により比較 した。
／秒、荷重３．２ｋｇ で試験し、比京耗量により比較 した。
引張り強さ ：溶体化処理した後、１７０℃に９時間加
熱し、次いで２３０°Ｃ に０．５時間加熱する熱処理を 実施した試料により比較した。
熱し、次いで２３０°Ｃ に０．５時間加熱する熱処理を 実施した試料により比較した。
高温強度は、更に１５０℃に
１００時間保持した後、１５０
℃の高温における強度を測定し
て、これにより比較した。
高温疲労強度：溶体化処理した後、１７０℃に９時間加
熱し、２３０℃に ０．５時間加熱する熱処理を実 施した試料により比較した。
熱し、２３０℃に ０．５時間加熱する熱処理を実 施した試料により比較した。
なお、比較例１は４０３２合金、比較例２はアルシルで
ある。
ある。
この特性の調査結果を前記第１表に併せて記載した。
この第１表から明らかなように、実施例１乃至５のＡＪ
金合金、常温及び１５０℃における機械的強度、１５０
℃疲労強度及び耐串耗性のいずれの特性も優れており、
晶出物も最大で３０μｍであった。これに対し、比較例
１乃至３はこれらの特性が劣り、特に高温特性が劣化し
ている。
金合金、常温及び１５０℃における機械的強度、１５０
℃疲労強度及び耐串耗性のいずれの特性も優れており、
晶出物も最大で３０μｍであった。これに対し、比較例
１乃至３はこれらの特性が劣り、特に高温特性が劣化し
ている。
［発明の効果コ
本発明によれば、耐摩耗性が優れていると共に、常温及
び高温における機械的強度が優れており、更に、高温疲
労強度も優れたアルミニウム合金が得られる。
び高温における機械的強度が優れており、更に、高温疲
労強度も優れたアルミニウム合金が得られる。
Claims (4)
- （１）１０．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至１．
０重量％のＭｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０．１
乃至０．２重量％のＴｉを含有し、残部がＡｌ及び不可
避的不純物である組成を有し、組織中の晶出物サイズが
３０μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗アルミニウ
ム合金。 - （２）１０．５乃至１３重量％のＳｉ，０．４乃至１．
０重量％のＭｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０．１
乃至０．２重量％のＴｉを含有し、更に、０．０５乃至
０．３重量％のＦｅ、０．０５乃至０．３重量％のＭｎ
、０．０５乃至０．３重量％のＺｒ及び０．０５乃至０
．３重量％のＣｒから選択された１種又は２種の成分を
含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物である組成を有
し、組織中の晶出物サイズが３０μｍ以下であることを
特徴とする耐摩耗アルミニウム合金。 - （３）１０．５乃至１３重量％のＳｉ、０．４乃至１．
０重量％のＭｇ、３．５乃至６重量％のＣｕ及び０．１
乃至０．２重量％のＴｉを含有し、残部がＡｌ及び不可
避的不純物である溶湯を溶製し、鋳込断面の直径が４０
ｍｍ以下の鋳型を使用して、１０℃／秒以上の冷却速度
で冷却しつつ連続鋳造することを特徴とする耐摩耗アル
ミニウム合金の製造方法。 - （４）前記溶湯は、更に、０．０５乃至０．３重量％の
Ｆｅ、０．０５乃至０．３重量％Ｍｎ，０．０５乃至０
．３重量％のＺｒ及び０．０５乃至０．３重量％のＣｒ
から選択された１種又２種の成分を含有することを特徴
とする特許請求の範囲第３項に記載の耐摩耗アルミニウ
ム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30472587A JPH01147039A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 耐摩耗アルミニウム合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30472587A JPH01147039A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 耐摩耗アルミニウム合金及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01147039A true JPH01147039A (ja) | 1989-06-08 |
Family
ID=17936463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30472587A Pending JPH01147039A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 耐摩耗アルミニウム合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01147039A (ja) |
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-
1987
- 1987-12-02 JP JP30472587A patent/JPH01147039A/ja active Pending
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