JPH032344A - パワーステアリングシステム部品用アルミニウム合金材 - Google Patents

パワーステアリングシステム部品用アルミニウム合金材

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JPH032344A
JPH032344A JP13283389A JP13283389A JPH032344A JP H032344 A JPH032344 A JP H032344A JP 13283389 A JP13283389 A JP 13283389A JP 13283389 A JP13283389 A JP 13283389A JP H032344 A JPH032344 A JP H032344A
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神尾 一
Yamaji Kitaoka
山治 北岡
Tatsu Yamada
山田 達
Shigeyuki Kobayashi
重幸 小林
Kanji Ueno
上野 完治
Shigeo Tabata
田端 茂夫
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NIKKEI GIKEN KK
Nissan Motor Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
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NIKKEI GIKEN KK
Nissan Motor Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
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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】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明は、押出し鍛造等の塑性加工を施して製造される
パワーステアリングシステム部品用に使用される押出生
産性が高く靭性に優れたアルミニウム合金材に関する。
(従来の技術) 車両等の操舵装置に使用されるパワーステアリングシス
テムは油圧により作動され操舵性と安全性が求められる
ので、該システムに使用される部品は、軽量性ばかりで
なく、過酷な使用に耐えるために、靭性が必要である。
該システムの部品、例えばリアハウジング等は、鉄製か
らアルミニウムダイカスト製(ADC12,Al−11
Si−2Cu合金)又はアルミニウム鋳物製(AC2A
、  Al−5Si−4Cu合金)に替わってきた。
一方本発明者らは、靭性の低いダイカスト又は鋳物に替
わりAA4032合金(/u−Si共晶系合金)展伸材
を用い、切削加工又は鍛造してリアハウジング等のパワ
ーステアリングシステムに使用される部品を製造するこ
とを検討した。また特開昭52−144313号公報の
ように、溶湯の冷却速度を速くして鋳造し、St結晶が
微細な所望の組織を得ることにより強度、靭性を改良し
た合金が提案されている。
(発明が解決しようとする課題) 前記した従来のダイカスト類又はアルミニウム鋳物製の
パワーステアリングシステム部品用アルミニウム合金材
は過酷な使用に耐え得る靭性を備えていない。
また前記した特開昭52−144313号公報によるも
のは鋳造体の大きさに限度があり、水冷式半連続鋳造法
による゛ビレットでは、上限がせいぜい直径100〜1
50龍であって、このように細いビレットでは押出生産
性が低く、またこの方法で得られた鋳造体は冷間鍛造性
に劣り、塑性加工を加えたものにおいても靭性の十分で
ない欠点を有している。
本発明は、上述したような欠点を解決し、押出生産性の
高い靭性に優れたパワーステアリングシステム部品用に
使用されるアルミニウム合金材を提供しようとするもの
である。
「発明の構成」 (課題を解決するための手段) 発明者らは、上述の欠点を解決するため検討した結果、
合金元素含有量が特定範囲の亜共晶系AI −S i合
金にsbを添加した合金溶湯を水冷式半連続鋳造法で鋳
造した場合は、大径のビレットにおいても共晶Siを十
分に微細なものとすることができると共に、上述した急
冷によって共晶Siを微細なものとした鋳造体およびそ
の塑性加工体と較べて靭性および塑性加工性に優れてい
ることを見出し、本発明を完成したものである。
即ち本発明は、Si: 6. O〜8. Owt、χ、
 Cu: 2.5〜3.5wt、L Mg: 0.40
〜0.6wtJ、 Sb: 0.05〜0.25wt、
χを含有し、残部AIと不純物とからなり、不純物とし
てのFeを0.1tmt1%以下とし、かつ共晶Siの
平均粒子長さが3〜7!!mで、長さ6!!m以下の共
晶Siが共晶Si全体の75%以上を占有していること
を特徴とするパワーステアリングシステム部品用アルミ
ニウム合金材である。
(作用) まず、合金成分の添加および限定の理由を述べると以下
の如くである。
Si:6.O〜8.Owt、χ Siは、共晶Siを形成し、耐摩耗性を付与するための
もので、その含有量が下限値未満であれば効果が少なく
、上限値を超えると伸びの低下が著しく、靭性を失う。
Cu:2.5〜3.5wt、χ Cuは、T6処理後の強度と伸びを付与するためのもの
で、その含有量が下限値未満であれば効果が少なく、上
限値を超えると伸びが低下し耐蝕性が劣化する。
M:0.40〜0.6wt、χ Mgは、MgzSiの析出物を生成して強度を付与する
ためのもので、その含有量が下限値未満であれば効果が
少なく、上限値を超えると伸びが低下し、鍛造等の塑性
加工性を劣化する。
Sb: 0.05〜0.25wt、χ sbは、共晶Siを微細化し被削性、靭性および塑性加
工性を付与するためのものであって、その含有量が下限
値未満であれば効果が少なく、上限値を超えるとMgz
Sbzの化合物が晶出して靭性を低下、またMgによる
強度向上の効果を低下する。sb添加による上記の効果
は既知の他の共晶sty細化剤即ちNa、 Srでは得
られない性質である。この理由はおそら<sb添加によ
る場合は共晶Siが細かく均一に分布するのに対して、
Nas Sr添加による場合は、鋳造体の場所によって
共晶Siの微細化の程度が異なり、細かな部分とより微
細な部分が生じるので、このような鋳造体を押出加工し
て押出棒とした時に、細かな部分とより微細な部分が顕
著に現れ、この組織の違いが上述の特性の差となるもの
と思われる。
またNa、 Srを添加すると溶湯表面のガス吸収が激
しく、水冷式半連続鋳造に際して、デツプチューブを詰
まらせて鋳込み不可能となる等工程上杆ましくない。
sbを含有することによって、特別に速い速度で溶湯を
凝固させる必要がないので大径のビレットを得ることが
でき、押出生産性を高めることができる。即直径で30
0〜600mmのビレットにおける共晶Siを均一に微
細化できる。
Feは合金の溶製工程で返材等から混入してくる不純物
で、その含有量が多(なると靭性を低下するのでQ、1
wt、%以下とする。Feを除(ZnSCr等の不純物
の含有も靭性を低下するので各々0.05wt、%以下
とする0Mnは冷間鍛造性を低下するので、0.1wt
、1未満、好ましくは0.05wt、%以下とする。
また鋳造割れを防ぐために通常添加される結晶微細化剤
、例えばTiの0.1wt、%以下の添加またはTiの
0.1wt3%以下およびBの0.02wt、%以下の
含有は好ましい。
次に組織について述べると以下の如くである。
共晶Siの平均粒子長さが7jIIR以上となると被削
性と靭性が低下し、また粒子長さが6−以上の共晶Si
の量が面積率で共晶Si全体量の25%以上となる、と
、伸びと靭性が低下するので、共晶Siの平均粒子長さ
は3〜7sの範囲内にあり、かつ6μ以下の共晶Siの
量が面積率で共晶St全体量の75%以上を占有する必
要がある。この共晶Stの平均粒子長さおよび共晶Si
の面積率の測定は、公知の画像解析法により測定した場
合の値であり、共晶Siの平均粒子長さは、粒子の最大
長さの平均値を示すものである。
このような組成および組織を持つ合金材は一般的には、
常法によって上記組成の合金溶湯を溶製したのち、水冷
鋳型を用いる水冷式連続または半連続鋳造法によって、
外径150IIIIs以上、好ましくは300〜600
mmのビレットとし、これを減面率で50%以上加工し
て10〜13抛mの押出加工をなし、あるいはその他の
加工をなすことにより、その押出過程で共晶Stが分断
され、上述の範囲の組織の材料を適切に得ることができ
る。この加工を押出によって行う場合、外径10mm以
下の押出棒に加工すると、塑性加工によって鋳造時に得
られた共晶Siが一層微細化され、上述の範囲の組織が
得られず耐摩耗性を低下する。また外径130mm以上
の押出棒ではビレットの塑性加工によっても容易に微細
化され難く上述の範囲の組織が得られず被削性と靭性を
低下する。ビレットの押出加工は中実棒に限らず、中空
材、形材とすることができる。
前記押出しによる加工はその一部または全部を圧延その
他の加工として採用することができる。
上述した本発明に係る材料は、所要の寸法に切断後、固
剤加工して製品としたり、鍛造加工して各種部品とする
素材として使用されるものである。
(実施例) 実施例1 常法に従い溶製したのち、水冷鋳型を用いた水冷式半連
続鋳造法によって外径325o+mのビレットを得、こ
のビレットに均質化処理(510℃×6時間)を施し、
間接押出機にて外径45m5+の押出棒とし、これを試
料とした0組成は次の第1表に示す通りである。
次に第1表に示す各試料の共晶Siの平均粒子長さと、
6111以下の共晶Si量を測定した。ここにおいて測
定は画像解析法により測定し、共晶Stの平均粒子長さ
は、粒子の最大長さの平均値とした。
又各試料にT6処理(510℃×4時間の容体化処理を
なし水焼入れしてから170℃XIO時間の焼戻処理)
を施したのち、機械的性質、切欠靭性を測定した。この
測定において切欠靭性は試料の押出棒軸方向に50%の
圧縮鍛造加工を施し、軸方向に直角に角度45@の切欠
を入れ、静的引張荷重をかけて測定した。
以上の測定結果は次の第2表に示す如くである。
即ち上記した第2表の結果から本発明合金押出棒は、共
晶Siの平均粒子長さが小さく、しかも粒子長さ6虜以
下のSilが多く存在しているので、靭性に優れている
ことが判る。一方共品Siの平均粒子長さおよび粒子長
さ6IIIIt以下のSi量が本発明の範囲から外れる
押出棒(試料番号6.8)のものは靭性に劣り、Naの
添加で共晶Stが微細化した押出棒(試料番号8)は靭
性に劣っていることが判る。
実施例2 次に実施例1で得られた試料番号5の押出棒について、
軸方向に厚さで80%の冷間鍛造を施した結果は第1図
(alに示す如くであった。この第1図(a)の結果か
ら本発明に係る押出材は外面が凹凸にならず、また割れ
も発生せず冷間鍛造性に優れていることが判る。
このような本発明のものに対し比較材としてMnを含有
する押出棒(試料番号7)を同様に冷間鍛造したところ
、変形抵抗が大きく所要荷重が増加し冷間鍛造性に劣る
ものであった。
次に試料番号60合金溶湯を冷却速度が5〜bこれを軸
方向に厚さで80%の冷間鍛造を施した結果は第1図(
b)に示す通りである。即ち第1図(b)の結果から急
速凝固させたものは外面が凹凸で割れも発生し冷間鍛造
性に劣ることが判る。
また上記の外径80鶴のビレットを400℃の温度で、
軸方向の厚さにおいて50%の圧縮鍛造を施したものを
500℃の温度で焼入れし、時効処理して切欠靭性を測
定した。ここにおいて測定方法は実施例1に記載した方
法に準じたものでσ(mmx) は9、6 kg/mm
”であった。この結果から急速凝固によるものは冷間鍛
造性および靭性に劣ることが判る。
「発明の効果」 以上述べたように本発明合金材は、大径ビレットから製
造できるため被生産性が良く、靭性、鍛造性に優れてい
るから加工度の高い塑性加工を施しても割れることなく
加工できるので、車両等のパワーステアリングシステム
に用いられる部品、例えばリアハウジング等の素材とし
て有効に使用でき、被削性もよいから寸法精度良く加工
でき、安全性の高い部品を製造できる等の効果を有して
おり、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すもので、第1図は冷間
鍛造したもののスケッチ図であって、その(alは本発
明の押出材を冷間鍛造したもの、また山)はsbが含ま
れていない急速凝固させたものを冷間鍛造した場合を示
すものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Si:6.0〜8.0wt.%,Cu:2.5〜
    3.5wt.%,Mg:0.40〜0.6wt.%,S
    b:0.05〜0.25wt.%,を含有し、残部Al
    と不純物とからなり、不純物としてのFeを0.1wt
    .%以下とし、かつ共晶Siの平均粒子長さが3〜7μ
    mで、長さ6μm以下の共晶Siが共晶Si全体の75
    %以上を占有していることを特徴とするパワーステアリ
    ングシステム部品用アルミニウム合金材。
  2. (2)さらにTi:0.1wt.%以下、又はTi:0
    .1wt.%以下及びB:0.02wt.%以下を含有
    することを特徴とする請求項(1)に記載のパワーステ
    アリングシステム部品用アルミニウム合金材。
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