JPH03122247A - 耐応力腐食割れ性に優れた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、圧延材、押出材、鍛造材として溶接構造材に
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。

（従来の技術とその課題） 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Ａｌ−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れ感
受性や溶接剤れ感受性が高くなる傾向があり、又、圧延
。

押出、鍛造等の熱間加工性も劣化してくる。

圧延、押出、鍛造等の成形が可能で、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Ａ７０７
５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。

７０００系アルミニウム合金の中で、圧延、押出、鍛造
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が良く知ら
れている。また、押出性の良好なＡ７００３も溶接性、
耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金である。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、しかも押出、圧延、鍛造等の成形性
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１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、押出、圧延、！２造等の成形性にも優れた材料を
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の手段） 本発明者らは、前述の様な事情に着目し、上記したごと
き５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、押出、圧延。

鍛造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１合金成分の種類、含有率を変えて。

種々検討した。その結果１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１本発明の完成をみた。

即ち１本発明に係る耐応力腐食割れに優れる溶接用高力
アルミニウム合金の構成とは、Ｚｎ４〜７重景％、Ｍｇ
０．３〜３．０重量％、Ａｇ０．０３〜０゜４重量％、
Ｆｅ０．０１〜１重量％、　　Ｃｕ０．０１〜１重量％
、　Ｔ　ｉ０．００５〜０，２重量％、　　Ｖ０．０１
〜０．２重量％を含有し、かつ、Ｍｎ０．０１〜１．５
重量％Ｃｒ　０．０１＝０．６重量％　Ｚ　ｒ　　０．
０１〜０．２５重重景。

８０．０００１〜０．０８重重景のうちの少なくとも１
種または２種以上を含み、残りアルミニウム及び不可避
不純物からなるところが要旨である。

（作用） 本発明に係る上記アルミニウム合金の成分の種類と含有
率の限定理由について説明すると次のとおりである。

Ｚｎは、硬化要素として合金の強度の増大のために不可
欠の元素であり、含有量が４重量％未満ではその効果が
少なく、７重量％を越えると耐応力腐食割れ性、溶接性
、加工性が劣化する。Ｚｎの最も好ましい含有量は４〜
７重量％である。

Ｍｇは、これも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重量％未満では充分な強度が得ら
れず、３．０重量％を越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。よって、Ｍｇの最も
好ましい含有量は０．３〜３．０重量％である。

Ａｇは、耐応力腐食割れ性及び強度を向上させる元素で
あり、含有量が０．０３重量％未満ではその効果が少な
く、０．４重量％を越えて含有させると溶接性が劣化す
る危険がある。よって、ＡｇＯ最も好ましい含有量は０
．０３〜０．４重量％である。

Ｆｅは、溶接性を向上させる元素であり、含有量が０．
０１重量％未満ではそのヰ効果が少なく１．０重量％を
越えて含有させると靭性、加工性が劣化する。よって、
Ｆｅの最も好ましい含有量は０．０１〜１．０重量％で
ある。

Ｃｕは５耐応力腐食割れ性を改善する元素であり、含有
量が０．０１重量％未満ではそのキ効果が少なく、１重
量％を越えて含有させると溶接割れ性を劣化させる。よ
って、Ｃｕの最も好ましい含有量は０．０１−１重量％
である。

Ｔｉは３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重量％未満ではその本効果が
少なく、０．２重量％を越えて含有させると巨大化合物
が発生し靭性、加工性が劣化する危険性がある。よって
５Ｔｉの最も好ましい含有量は０．００５〜０．２重量
％である。

■は、耐応力腐食割れ性を向上させる元素であり、含有
量が０．０１重量％未満ではその本効果が少なく、０．
２重量％を越えて含有させると靭性劣化させる。よって
、■の最も好ましい含を量は０．０１〜０．２重量％で
ある。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂは、いずれも組織安定化のために
含有させる元素であり、１種または２種以上添加するも
のであるが、含有量がＭｎ０．０１重量％未満、Ｃｒ０
．０１重景％未満、Ｚｒ０．０１重量％未満、　８０．
０００１重量％未満では結晶粒微細化の効果が少なくな
り、また、Ｍｎ３．０重量％、Ｃｒ０１６重量％、Ｚｒ
０．２５重量％、　Ｂ０．０８重量％を越えて含有され
ると巨大化合物が発生し、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、Ｓｉ、’Ｎｉは、不純物として
、Ｓｉ０．２重量％未満、Ｎｊ０．０３重重量未満に制
限することが必要である。それぞれ制限値を越えて含有
されると溶接性を低下させる。

〔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、比較材、及び従来合金の組成
の合金を半連続水冷鋳造装置を用いて押出用鋳塊（９イ
ンチ径）に鋳造した。この９インチ径の棒状鋳塊を４７
０°Ｃで１２時間均質化処理した後、４３０　’Ｃに加
熱して押出機によって　それぞれ厚さ５ｍｍ、幅１００
ｍｍの平角材に押出した。押出加工するに際して５前記
平角材が表面欠陥や割れ発生が無く押出し得る最高押出
速度をもって、各合金の押出性の良否を評価した。その
結果を第２表に示す。各々の材料は押出後、４６０°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
に併記した。なお、試験方法を下記に示す。

〔試験方法］ （１）加工性（押出性） （ａ）押出条件　：鋳塊サイズー−−−−−−−・９イ
ンチ径（２１９ＩＩ＋ａ＋φ） 押出温度−−−一−−−・・−４３０”Ｃ（ｂ）押出サ
イズ：　５ｎｍＸ　１００ｍｇｍ（ｃ）評価方法　：押
出速度がＡ７０７５と同等か否かにより判定した。

○・−Ａ　７０７５の限界押出速度以上×・−・Ａ７０
７５の限界押出速度未満（２）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９次
の基準で判定する。

０−一引張強さ５０　ｋｇ４／ｍｍ”以上Δ−引張強さ
４０ｋｇｆ／−以上５０ｋｇｆ／−未満×−引張強さ４
０ｋｇｆ／ｌ１ｌ１１”未満（３）応力腐食割れ試験 （ａ）試験片　　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１の１号試験片
（ｂ）試験方法　：　ＪＩＳ　Ｈ８７１１に基づく。

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ズＮａＣ５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 〇−割れ発生せず Ｘ・・・割れ発生。

（４）溶接割れ試験 （ｂ）溶接条件　：溶接方法・・−−−Ｔ　Ｉ　Ｇ溶加
材　　　　使用せず 電極−・−・・−・−・・・−・トリウム人すタンゲス
テン棒、　３．２ｍｎ＋　φ溶接電流−・−１８０Ａ アーク電圧−・−１９■ 溶接速度−・−−−−３０ｃｍ／ｆｆ１ｉｎアルゴンガ
ス流！　−−−１０１Ａ／ｌ１ｉｎ（ｃ）割れ評価　：
割れ長さ測定し９次の基準で判定する。

○・−・割れ長さ３０ｍｍ未満 Δ−・−割れ長さ３０ｍｍ以上 ５０ｍｍ未満 ×・・・−割れ長さ５０１以上 表の結果より１本発明例によるものはいずれも。

押出加工性１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、従来合金はいず
れかの特性で劣っていた。

（発明の効果） 本発明においては、上述したところから既に理解しうる
ように、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てお
り、しかも押出加工、圧延加工、鍛造加工等の熱間加工
性を保有した溶接構造用アルミニウム合金を提供しうる
ものであり。

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で
ある。 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、　　ｌｄ・・・溶接方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｚｎ４〜７重量％、Ｍｇ０．３〜３．０重量％、Ａｇ
   ０．０３〜０．４重量％、Ｆｅ０．０１〜１重量％、Ｃ
   ｕ０．０１〜１重量％、Ｔｉ０．００５〜０．２重量％
   、Ｖ０．０１〜０．２重量％を含有し、かつ、Ｍｎ０．
   ０１〜１．５重量％、Ｃｒ０．０１〜０．６重量％、Ｚ
   ｒ０．０１〜０．２５重量％、Ｂ０．０００１〜０．０
   ８重量％のうちの少なくとも１種または２種以上を含み
   、残りアルミニウム及び不可避不純物からなることを特
   徴とする耐応力腐食割れ性に優れた溶接用高力アルミニ
   ウム合金。