JPH03122243A - 耐応力腐食割れ性に優れる溶接用高力アルミニウム合金板材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶接構造材に用いられる高力アルミニウム合金
板材に関し、さらに詳しくは、耐応力腐食割れ性に優れ
る溶接用Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系高力アルミニウム合金板材
に関する。

〔従来の技術〕

近年、建築、車両、船舶、航空機等においては、益々薄
肉軽量化が進み、溶接可能な高力アルミニウム合金の要
求が高まって来ている。従来、これらの用途に対するア
ルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金やＡ
　Ｉ　−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ　−Ｃｕ合金が考えられてき
た。この種の高力アルミニウム合金は、Ｚｎ、Ｍｇ量を
増加するに従って高強度になるが、それに伴って応力腐
食割れ感受性や溶接割れ感受性が高くなる傾向があり、
又、圧延等の熱間加工性も劣化してくる。

圧延等の成形が可能で、構造材に用いられる高力アルミ
ニウム合金として代表的なものにＡ７０７５合金がある
。該合金の強度をアルミニウム合金の中でも最高に属す
るが、Ｃｕを含むため溶接性が著しく劣り、接合はボル
ト締め、リベット等の機械的接合によらなければならな
い、また、該合金は応力腐食割れ感受性が高いため、従
来は本来最高強度が得られる熱処理であるＴ６処理では
、応力腐食割れが起こる危険があるため、それよりさら
に高い温度又は長い時間の焼き戻しを行い組織を安定化
させたＴ７処理で使用することが多い。

しかしＴ７処理材はＴ６処理材に比べ強度は低下する。

７０００系アルミニウム合金の中で、圧延等の成形が可
能で、しかも溶接性、耐応力腐食割れ性に優れたアルミ
ニウム合金としてはＡ７ＮＯ１、Ａ７００３が知られて
いる。しかしながらこれらの合金では強度が比較的低い
ため、更に強度を要する用途には適さなかった。上記の
ごと〈従来の技術では強度、耐応力腐食割れ性、溶接性
の全ての面で満足が得られ、しかも圧延等の成形性にも
優れたアルミニウム合金を得ることは甚だ困難であった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の技術では解決できなかった、強度、耐
応力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満足が得られ、し
かも圧延等の成形性にも優れた板材を提供することを目
的とするものである。

〔課題を解決するため手段〕

本発明者らは、前述の様な事情に着目し、上記したごと
き、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満足
が得られ、しかも、圧延等の成形性にも優れたアルミニ
ウム合金の開発を期して、合金成分の種類、含有率を変
えて、種々検討した。

その結果、下記のごと（合金成分の種類、含有率を特定
してやれば上記の目的を達成できることを見出し、本発
明の完成をみた。即ち、本発明は、Ｚｎ５．０〜８ｗｔ
％（但し５．０％は含まない）、Ｍｇ０．３〜３．Ｏｗ
ｔ％、Ｆ、　ｅ　０．０１〜１　ｗｔ％、Ｃｕ０．０１
〜１ｗｔ％、Ｔ　ｉ０．００５〜０．２ｗｔ％を含有し
、さらにＭ　ｎｏ、０１〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ０．０１
〜０．６　ｗｔ％、Ｚｒ　０．０１〜０．２５ｗｔ％、
８０．０００１〜０．０８ｗｔ％のうちの１種又は２種
以上を含み、残りアルミニウム及び不可避不純物とから
なることを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れる溶接用
高力アルミニウム合金板材である。

〔作用〕

本発明に係る上記アルミニウム合金板材の成分の添加理
由とその限定理由について以下に述べる。

ＺｎはＭｇと共にＺｎ−Ｍｇ系の微細な析出物を形成し
、素材の強度に寄与する。含有率が５．０ｗｔ％以下で
はその効果が充分でなく、８ｉ＋ｔ％を超えると耐応力
腐食割れ性、溶接性、加工性が劣化する。

ＭｇはＺｎと同様に強度向上に不可欠な元素であり、含
有量が０．３　ｗｔ％未満では充分な強度が得られず、
３．０　ｗｔ％を超えて含有されると耐応力腐食割れ性
、溶接性、加工性が劣化する。

Ｆｅは、溶接性を向上させると共に、材料の組織を微細
化して耐応力腐食割れ性を改善す名効果を有する。その
含有量が０．０１ｗｔ％未満では充分な効果が得られず
、１．０　ｗｔ％を超えて含有させると靭性、加工性が
劣化する。

Ｃｕは、耐応力腐食割れ性を改善する元素であり、含有
量が０．０１ｗｔ％未満では充分な効果が得られず、１
ｗｔ％を超えて含有させると溶接割れが生じやすくなる
。

Ｔｉは、組織を微細化し、溶接性を向上させる元素であ
るが、含を量が０．００５　ｗｔ％未満では充分な効果
が得られず、０．２ｗｔ％を超えて含有させると巨大晶
出物が生成し靭性、加工性が劣化する危険性が高くなる
。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂは、何れも組織を微細化し強度と
耐応力腐食割れ性を向上させる効果を奏する。含有量が
それぞれ下限未満であるとこれら効果が充分ではなく、
上限を超えて含有されると巨大晶出物が発生し、靭性、
加工性を劣化させる危険がある。

尚本発明合金板材において含有される不純物はＳ　ｉ　
＜０．２　ｗｔ％、Ｎ　＋　＜０．０３ｗｔ％、Ａ　ｇ
　＜０．０３ｗｔ％、その他元素は単独で０．０５ｗｔ
％未満であれば、本発明合金板材の特性を劣化させない
。

〔実施例〕

組成の合金をＤＣ鋳造により厚さ３００１、幅８００閣
の鋳塊とした。この鋳塊を４９０°ｃ×１２時間均質化
処理した後、熱間圧延（４５０″Ｃ）および冷間圧延に
より厚さ５閣の板材とした。各々の材料は圧延後、４８
０℃で１時間の溶体化処理後焼入し、１２０°Ｃで２４
時間の焼戻し処理を行った。

このようにして製造した材料について、引張試験、応力
腐食割れ試験、及び溶接割れ試験を行った結果を第２表
に記した。

試験方法 （１）引張試験 （ａ）試験片　　：　ＪＩＳ　Ｚ　２２０１の５号試験
片（ｂ）試験方法　：アムスラー万能試験機、ＪＩＳ　
Ｚ２２４１に基づき試験する。

（Ｃ）測定値　　：引張強さ、耐力、伸びを測定し、次
の基準で判定する。

Ｏ・・・引張強さ５０ｋｇｆ　／−以上Δ・・・引張強
さ４０ｋｇｆ　／−以上５０ｋｇｆ／−未満×・・・引
張強さ４０ｋｇｆ　／−未満（２）　　応力腐食割れ試
験 （ａ）試験片　　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１の１号試験片
（ハ）試験方法　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１に基マく。

応力負荷・・・１号試験片用ジグを 用いて耐力の７５％を負荷 試験液、浸漬・・・３．５％ＮａＣｌ液、交互浸漬（周
期１０分浸漬、５０分 乾燥）３０日間 （Ｃ）評価　　　：応力腐食割れ発生の有無観察Ｏ・・
・割れ発生、×・・・割れ発生せず（３）溶接割れ試験 （ａ）試験片　　：第１図に示す、フィッシュボーン形
試験片 （ｂ）溶接条件　：溶接方法・・・ＴｉＧ熔加材・・・
使用せず 電極・・・トリウム入りタングステ ン棒、３．２　ｒｒｎφ 溶接電流・・・１８０　Ａ アーク電圧・・・１９Ｖ 溶接速度・・・３０ｃｍ　／　ｗｉｎ アルゴンガス流量・・・ｌＯｆ／５ｉｎ（Ｃ）割れ評価
　：割れ長さ測定し、次の基準で判定する。

Ｏ・・・割れ長さ３０ａｍ未満 Δ・・・割れ長さ３０ｍｍ以上５０ｎｎａ未満×・・・
割れ長さ５０ＩＩＩ１１以上 第２表から明らかな如く、本発明合金板材Ｎｏ、　１〜
４はいずれも、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全て
において優れていたのに対し、比較合金板材Ｎα５〜７
、従来合金板材８〜１０はいずれかの特性で劣っていた
。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、溶接構造用アルミニウ
ム合金板材として、従来合金を凌ぐ高強度を有し、かつ
耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造用アルミニウム合金
を提供しうるちのであり、従来合金による場合に比べ、
更に溶接構造材としての薄肉軽量化の要請に好適に対応
しうるちのであり工業上顕著な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィッシュボーン形割れ試験片を示す平面図を
示す。 ■・・・フィッシュボーン形割れ試験片、　　１ａ・・
・溶接ビード、　　１ｂ・・・溶接割れ、　　ＩＣ・・
・割れ長さ、　　１ｄ・・・溶接方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｚｎ５．０〜８ｗｔ％（但し５．０％は含まない）、
   Ｍｇ０．３〜３．０ｗｔ％、Ｆｅ０．０１〜１ｗｔ％、
   Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｔｉ０．００５〜０．２ｗｔ
   ％を含有し、さらにＭｎ０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ
   ０．０１〜０．６ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．２５ｗｔ
   ％、Ｂ０．０００１〜０．０８ｗｔ％のうちの１種又は
   ２種以上を含み、残りアルミニウム及び不可避不純物と
   からなることを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れる溶
   接用高力アルミニウム合金板材。