JPH03122245A - 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 - 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
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、Ａ１−Ｚｎ−Ｍｇ系合金やＡ
ｌ−Ｚｎ　　Ｍｇ−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
。該合金の強度は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、下記のごとく合金成分の種類、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、Ｚｎ４〜８ｗｔ％、Ｍｇ０．３〜３．
０ｗｔ％、Ｆ　ｅ　０．０１〜１　ｗｔ％、Ｃｕ　０．
０１〜１　ｗｔ％、Ｔ　ｉ　０．００５〜０．２ｗＬ％
、Ｖ０．１〜０．２ｗｔ％を含有し、さらにＭ　ｎ０．
０１〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ０．０１〜０．６−ｔ％、Ｚ
　ｒ　０．０１〜０．２５ｗｔ％、Ｂ　０．０００１〜
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
合金である。

〔作用〕

本発明に係る上記アルミニウム合金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。含有量が４．０ｗｔ％以下で
はその効果が充分でなく、８ｈｔ％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．ＯｗＬ％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る効果を有する。その
含有量が０．０１ｗｔ％未満では充分な効果が得られず
、１．Ｏｗｔ％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
１１ｔ％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、含有量が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品
出物が生成し靭性、加工性が劣化する危険性が高くなる
。

■は、耐応力腐食割れ性を向上させる元素であり、含有
量が０．０１ｗｔ％未満では充分な効果が得られず、０
．１　ｗｔ％を超えて含有させると加工性および靭性が
低下する。

Ｍｎ、Ｃｒ５Ｚｒ、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品出物が発生し、靭性、
加工性を劣化させる危険がある。

尚本発明合金において含有される不純物はＳｉ＜０．２
　ｗｔ％、Ｎ　ｉ　＜Ｑ、Ｑ３貨ｔ％、Ａ　ｇ　＜０．
０３ｗｔ％、その他元素は単独で０．０５ｗｔ％未満で
あれば、本発明合金の特性を劣化させない。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例について説明する。第１表に示
す本発明合金、比較合金、及び従来合金の組成の合金を
ＤＣ鋳造により厚さ３００＋＋ｕｕ、幅８００ｍｍ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５ａｍの板材とした。各々の材料は圧延後、４８０
°Ｃ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に基づく。

応力負荷・・４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％ＮａＣ１液、交互浸漬（周
期１０分浸漬、５０分 乾燥）３０日間 ：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 （Ｃ）評価 ［有］）溶接条件　：溶接方法・・・ＴｉＧ溶加材・・
・使用せず 電極・・・トリウム入りタングステ ン棒、３．２賦φ 溶接電流・・・１８０　Ａ アーク電圧・・・１９Ｖ 溶接速度・・・３０ＣＩｎ／ｍｉｎ アルゴンガス流量・・・ｌＯｊ！／ｃＡｉｎ（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３０ｆｆｌｌＢ未満 △・・・割れ長さ３０ｆｆｉ１１以上５０ｔｒｍ未満×
・・・割れ長さ５０ｍｍ以上 第２表から明らかな如く、本発明合金Ｎα１〜４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Ｎα５〜７、従来合金８
〜ＩＯ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
るも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図はフィンシュボーン形割れ試験片を示す平面図を
示す。 １・・・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、　　ｌｃ・・
・割れ長さ、　　１ｄ・・・溶接方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｚｎ４〜８ｗｔ％、Ｍｇ０．３〜３．０ｗｔ％、Ｆｅ
   ０．０１〜１ｗｔ％、Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｔｉ０
   ．００５〜０．２ｗｔ％、Ｖ０．１〜０．２ｗｔ％を含
   有し、さらにＭｎ０．０１〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ０．０
   １〜０．６ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．２５ｗｔ％、Ｂ
   ０．０００１〜０．０８ｗｔ％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。