JPH03193841A - 加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミニウム合金 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミニウ
ム合金に関し、さらに詳しくは、主に自動車ボディ用ア
ルミニウム合金として、強度および延性のバランスが良
好な加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミニウム合
金に関するものである。

［従来技術］ 従来より、自動車ボディ用アルミニウム合金としては、
例えば、特公昭５６−０３１８５８号公報および特公昭
５６−０３１８６０号公報により提案されている。

そして、特公昭５６−０３１８５８号号公報に提案され
ているアルミニウム合金は、Ｍｇ　１５〜５．５ｗｔ％
、Ｚｎ　ＯＪ　〜１．２ｗｔ％、Ｃｕ　０．３〜１．２
ｗｔ％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる
ものである。

また、特公昭５６−０３１８６０号公報に提案されてい
るアルミニウム合金は、Ｍｇ　３４〜５．５ｗｔ％、Ｚ
ｎ　０．５〜２．Ｏｗｔ％、Ｃｕ　０．：３−１．２ｗ
ｔ％を必須成分として含有し、さらに、Ｍｎ　０．０５
〜０．４ｖｔ％、Ｏｒ　０．０５〜０．２５ｗｔ％、Ｚ
ｒ　０．０５〜０．２５ｗｔ％、ＶＯ１Ｏ１〜０．１５
ｗｔ％の内から選んだ１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌおよび不可避不純物からなるものである。

しかしながら、上記に説明したアルミニウム合金は、強
度−延性バランスに優れた性質を有するものの、冷間圧
延鋼板と比較すると成形性が劣っているという問題があ
る。そして、成形性は引張試験における伸び率と強い相
関関係があることは良く知られている。

上記に説明した従来技術としての各公報に提案されてい
るアルミニウム合金は、伸び率は３０％程度であり、冷
間圧延鋼板の伸び率３６〜５０％と比較しても可なり劣
っており、このことが成形性において劣っている原因と
なっている。

従って、成形性の優れたアルミニウム合金が要望されて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明した従来技術におけるアルミニウム
合金を自動車ボディに適用するためには、成形性をさら
に向上させることが必要であり、それには冷間圧延鋼板
に匹敵する伸び率を有するものとすることが必要である
ことに鑑み、本発明者は鋭意研究を行なった結果、アル
ミニウム合金の延性の機構について、ＡｌにＭｇとＣｕ
を同時に含有させることによって、アルミニウム合金の
加工硬化能が大幅に増大し、冷間圧延鋼板に匹敵する伸
び率を示すことを知見し、本発明に係る加工硬化能が優
れた冷間成形加工用アルミニウム合金を開発したのであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る加工硬化能が優れた冷開成形加工用アルミ
ニウム合金は、 （１）　Ｍｇ＋　Ｃｕ　７〜１０ｗｔ％を含有し、残部
Ａｌおよび不可避不純物からなり、冷間成形加工後、セ
ル組織を含まず、転位が直線状に配列された組織を有す
ることを特徴とする加工硬化能が優れた冷開成形加工用
アルミニウム合金を第１の発明とし、 （２）　Ｍｇ＋ｃｕ　７〜１０ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｚｎ　０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ　０．０５〜０．５
ｗｔ％、Ｃｒ　０．０５〜ＯＪｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０
５〜０．３ｖｔ％の内から選んだ１種または２種以上 を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなり、冷間
成形加工後、セル組織を含まず、転位が直線状に配列さ
れた組織を有することを特徴とする加工硬化能が優れた
冷間成形加工用アルミニウム合金を第２の発明とする２
つの発明よりなるものである。

本発明に係る加工硬化能が優れた冷開成形加工用アルミ
ニウム合金について、以下詳細に説明する。

一般的に、Ｍｇを４，５ｗｔ％程度含有するアルミニウ
ム合金は、積層欠陥エネルギーが大きく低下しないため
、例えば、自動車ボディの冷開成形加工を行なうと第１
図（ａ）の顕微鏡写真に示すようにセル組織になるので
、冷間成形加工における鋼板並の延性向上を期待するこ
とはできない。

しかし、積層欠陥エネルギーが低下すると、加工を行な
った時の転位の交差滑りが困難となるため、転位が一つ
の滑り面のみを滑るようになって、セル組織を形成し難
くなり、転位が直線状に流れる組織となって、加工硬化
能が増大することになる。

なお、本発明に係る加工硬化能が優れた冷間成形加工用
アルミニウム合金における合金組織は、即ち、冷間成形
加工後、セル組織を含まず、転位が直線状に配列された
組織であり、例えば、自動車ボディ等の最終用途におけ
る製品および部品へのプレス等の冷間成形加工を行なう
際に発現するものであり、通常のアルミニウム合金の鍛
造−熱間加工あるいはこれに伴う冷間側ニー熱処理の段
階においては発現しない。これは、熱的に活性化された
転位が、回復もしくは再結晶によって消滅するためであ
る。

本発明に係る加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミ
ニウム合金の含有成分および成分割合について説明する
。

Ｍｇは積層欠陥エネルギーを低くし、加工硬化能を増大
させることにより、強度および伸び率を高くする元素で
あり、また、Ｃｕは積層欠陥エネルギーを低くし、加工
硬化能を増大させることによって、強度および伸び率を
高くする元素であり、また、Ｃｕはプレス成形後の焼付
塗装処理において時効硬化させる効果を育しており、さ
らに、ＣｕはＡｌ−Ｍｇ系合金において問題となる応力
腐蝕割れを防止する効果を育し、Ｍｇ十Ｃｕの含有量が
７ｗｔ％未満では上記に説明したＭｇとＣｕの効果が充
分に発揮されず、また、ＩＫｔ％を越えて含有させると
熱間加工性および冷間加工性が悪化する。

よって、Ｍｇ十Ｃｕ含育量は　７〜１０ｗｔ％とする。

Ｚｎは応力腐蝕割れを防止する効果と、焼入れ後の室温
時効により強度を増加させる効果を有する元素であり、
含有量が０．５ｗｔ％未満ではこのような効果は充分で
はなく、また、１．５ｗｔ％を越えて含有させると伸び
率が低下し、成形性が悪化する。よって、Ｚｎ含有量は
０．５〜１　、５ｗｔ％とする。

Ｍｎ、Ｏｒは応力腐蝕割れを防止する効果と、結晶粒を
微細化し、成形性を向上させる効果を有する元素であり
、Ｍｎ含有量が０．０５ｗｔ％未満、Ｃｒ含有量がｏ、
ｏｓｗｔ％未満では上記の効果は不充分であり、また、
Ｍｎ含有量が０．５ｗｔ％、Ｃｒ含有量が０．３ｗｔ％
をそれぞれ越えると粗大な金属間化合物が晶出し易くな
り、成形性が悪化する。よって、Ｍｎ含有量は０．０５
〜０．５ｗｔ％、Ｃｒ含有量は０．０５〜ＯＪｗｔ％と
する。

Ｚｒは結晶粒を微細化し、成形性を向上させる元素であ
り、含有量が０．０５ｗｔ％未満ではこのような効果は
不充分であり、また、０．３ｖｔ％を越えて含有させる
と粗大な金属間化合物が晶出し易くなり、成形性が悪く
なる。よって、Ｚｒ含有量は０．０５〜０．３ｗｔ％と
する。

本発明に係る加工硬化能が優れた冷開成形加工用アルミ
ニウム合金は、通常の溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧
延、冷間圧延を行なった後、Ｔ４処理の最終調質処理を
行なうことにより製造される。なお、溶体化処理の最適
温度条件は、Ｍｇ含有量およびＣｕ含有量が変化すると
、それにつれて変化するが、ＭｇとＣｕを充分に固溶さ
せるためには、４５０〜５００℃の範囲とするのがよい
。

また、４５０〜５００℃の温度において１時間の溶体化
処理を行なった後、水焼入れを行なう通常の処理を行な
う以外にも、連続焼鈍炉を使用して短時間急速加熱後、
空冷処理を行なうことによっても、高い強度および伸び
率を得る゛ことができる。

第１図（ａ）にＭｇ含有量４．５ｗｔ％の、従来技術に
よる合金の５％ストレッチ材の顕微鏡写Ｘ（Ｔ　ＥＭ像
、室温３０，０００倍）を示すが、セル組織が顕著に形
成されていることが認められ、第１図（ｂ）は本発明に
係る加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミニウム合
金、即ち、Ｍｇ含有量８ｗｔ％の５％ストレッチ材の顕
微鏡写真（ＴＥＭ像、室温７５．０００倍）を示してあ
り、転位が直線状に流れていることが認められる。

［実　施　例コ 本発明に係る加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミ
ニウム合金の実施例を比較例と共に説明する。

実施例 第１表（こ示す含有成分および成分割合のアルミニウム
合金を溶解、鋳造して鋳塊を製造した。

４８０℃×２４時間の均質化処理を行なった後、熱間圧
延により５ｍｍの厚さとし、４００Ｘ１時間の中間焼鈍
を行ない、ソーダ洗浄を行なった後、冷間圧延により２
ｍｍの厚さとなし、４００℃×１時間の中間焼鈍を経て
、再び冷間圧延を行なってＩｎｏｎ厚さのアルミニウム
合金板を製作した。

最終調質を ■　４８０℃×１時間保持−水冷 ■　４８０℃×３０秒間保持−強制空冷の２つの条件で
溶体化処理を行なった後、１週間以上室温に放置し、自
然時効させるＴ４処理を行なった。

このようにして製作されたＴ４材に対して、弓張試験を
実施し、機械的特性を調査した。

第２表にその結果を示す。

第 １ 表 Ｎ０１５ ＮＯ１６は比較例 Ｎｏ、５．Ｎｏ、６は比較例、Ｎｏ、８は熱間圧延割れ
で測定不能この第２表から明らかなように、本発明に係
る加工硬化能が優れた冷間成形加工用アルミニウム合金
は、伸びが３３〜３８％であり、比較例のアルミニウム
合金の伸び３０％程度を大きく上回っていることがわか
る。

また、Ｍｇ＋Ｃｕ含有量が７ｗｔ％を下回ると、充分な
特性を発揮できず、１０ｗｔ％を越えると熱間圧延にお
いて割れが発生して加工を行なうことが不可能であった
。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る加工硬化能が優れた
冷間成形加工用アルミニウム合金は上記の構成であるか
ら、主として自動車ボディ用アルミニウム合金として強
度−延性バランスに優れた特性を有するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来のアルミニウム合金の５％ストレッ
チ材の顕微鏡写真（ＴＥＭ像、室温３０．０００倍）、
第１図（ｂ）は本発明に係る加工硬化能が優れた冷間成
形加工用アルミニウム合金の５％ストレッチ材の顕微鏡
写真（ＴＥＭ像、室温７５，０００倍）である。 ５、補正命令の日付 平成０２年０３月２７日　（発送臼） ６、補正の対象 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄 （２）第１図（ａＸｂ） ７、補正の内容 別紙の通り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ＋Ｃｕ７〜１０ｗｔ％ を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなり、冷間
   成形加工後、セル組織を含まず、転位が直線状に配列さ
   れた組織を有することを特徴とする加工硬化能が優れた
   冷間成形加工用アルミニウム合金。
2. （２）Ｍｇ＋Ｃｕ７〜１０ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｚｎ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．５ｗｔ
   ％、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ０．０５〜０．
   ３ｗｔ％の内から選んだ１種または２種以上 を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなり、冷間
   成形加工後、セル組織を含まず、転位が直線状に配列さ
   れた組織を有することを特徴とする加工硬化能が優れた
   冷間成形加工用アルミニウム合金。