JPH0413831A

JPH0413831A - 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH0413831A
Application number: JP11600390A
Authority: JP
Inventors: Tomiharu Okita; 富晴沖田; Ken Matsuoka; 松岡　建; Kazumi Kato; 和美加藤; Fujio Murata; 村田　富士夫
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2915489B2

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た溶接用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２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
感受性や溶接割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２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
２接合はボルト締めリヘ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Ａ７Ｎ０１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。

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
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２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９本発明の完成をみた。

即ち５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、Ｚｎ５〜８重量％、　Ｍ
　ｇ１２〜４．０重量％、Ｃｕ１．６〜４．０重量％、
稀土類元素又はミツシュメタル０．０３〜５．０重量％
、　　Ｆ　ｅｏ、０１〜１．０重量％、Ｔｉ０．ＯＯ５
〜０．２重量％、　Ｂ０．０Ｏ０１〜０．０８重量％、
　Ｖｏ、０１〜０．２重量％を含有し、かツ、　Ｍ　ｎ
　０．０１〜１．５重量％、　Ｃｒ　０．０１〜０．６
重量％、　　Ｚ　ｒ　０．０１〜０．２５重量％、Ｍｏ
０．０３〜０．５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
らなるところが要旨である。

すなわち本発明は、Ａ　１−　Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ　−Ｃ
ｕ系合金にＶおよび稀土類元素またはミツシュメタル添
加することにより耐応力腐食割れ性及び耐溶接割れ性を
向上させたものである。

（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５重量％未満ではその効果が
少なく、８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５〜
８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１．２重量％未満では充分な強度が得ら
れず、４．０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１．２〜４．０重量％である。

Ｃｕ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１．６重量％未満では充分な強度が得ら
れず、４．０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、Ｃｕの最も
好ましい含有量は１．６〜４．０重量％である。

稀土類元素又はミノシュメタルは、耐応力腐食割れ性及
び耐溶接割れ性を向上させるものであり。

含有量が０．０３重量％未満では、その効果が少なく。

５．０重量％を越えると合金中に粗大晶出物が生成し２
強度を劣化させる。よって稀土類元素又はミツシュメタ
ルの最も好ましい含有量は０．０３〜５．０重量％であ
る。尚、稀土類元素としては、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ等、又、ミツシュメタルとして
はＣｅ、Ｌａを主成分とする合金で１通常Ｃｃ４５〜５
０重量％、　　Ｌ　ａ　２０〜４０重量％、残部その他
の稀土類元素（Ｎｄ、Ｓｍ、Ｐ’ｒ等）からなり。

稀土類元素、ミツシュメタル何れも同等の効果を示すも
、稀土類元素単体は高価であり、ミツシュメタルとして
添加する方が経済的に有利である。

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。

ＴｉおよびＢは１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Ｔｉ０．００５重量５未満、　
Ｂ０．０ＯＯ１重量％未満ではその効果が少な（、Ｔｉ
０．２重量％、　Ｂｏ、０８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、Ｔｉの最も好ましい含有量はｏ、ｏｏｓ
〜０．２重量％であり、Ｂの最も好ましい含有量は０．
０００１〜０．０８重量％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％未満ではその効果が少なく、０．２
重量％を越えて含有させると靭性を劣化させる。よって
■の最も好ましい含有量は０．０１〜０．２重量％であ
る。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｏは、それぞれ組織安定化のため
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、Ｃｒ
０．０１重量％未満、Ｚｒ０．０１重量％未満、Ｍｏ０
．０３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％、重量０
．２５重重量、　Ｍｏ　０．５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、Ｎｉ０．０３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４
７０°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、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　　　９インチ径（２１
９ｍｍφ）押出温度　　　　４３０°Ｃ（ｂ）押出サイズ：　５ｍｍＸ　１００ｍｍ（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ｘ−Ａ　７０７５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　Ｚ　２２４１に基づき試験する。

（Ｃ）測定値　　：引張強さ、耐力、伸びを測定し１次
の基準で判定する。

０−一引張強さ５５　ｋｇｆ／ｍｍ”以上Δ−引張強さ
５０ｋｇｆ／開２以上５５　ｋｇｆ／ｍｍ”未満 ×−引張強さ５０　ｋｇｆ／ｍｍ”未満（３）応力腐食
割れ試験（ａ）試験片　　：　ＪＩＳ■８７１１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−３，５ｚＮａＣＩ液。

交互浸漬（周期１０分浸漬。

５０分乾燥）３０日間（ｃ、）評価（４）溶接割れ試験（ａ）試験片（ｂ）溶接条件（ｃ）割れ評価：応力腐食割れ発生の有無観察 ×・−割れ発生Ｏ・−割れ発生せず：第１図に示す、フィッシュボーン形試験片：溶接方法−−−−−Ｔ　Ｉ　Ｇ溶加材　　　　使用せず電極　　　　　トリウム入りタングステン棒、　３．２ｍｍφ 溶接電流−−−−−１８０Ａアーク電圧−１９Ｖ溶接速度−一−−−３０ｃｍ／ｍｉｎアルゴンガス流量−４０ｊ２／ｍｉｎ：割れ長さ測定し９次の基準で判定する。

〇−割れ長さ３０ｍｍ未満八−割れ長さ３０ｍｍ以上５０ｍｍ未満 ×−割れ長さ５０１以上第２表表の結果より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、特に■と稀土類
元素またはミツシュメタルが本発明範囲外のもの及び従
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で
ある。１−　フィッシュボーン形割れ試験片１ａ溶接ビードｂ溶接割れＣ割れ長さｄ溶接方向

Claims

【特許請求の範囲】

Ｚｎ５〜８重量％、Ｍｇ１．２〜４．０重量％、Ｃｕ１
．６〜４．０重量％、稀土類元素又はミッシュメタル０
．０３〜５．０重量％、Ｆｅ０．０１〜１．０重量％、
Ｔｉ０．００５〜０．２重量％、Ｂ０．０００１〜０．
０８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％、Ｚｒ０．０１〜０．２５重量％、Ｍｏ０．０３
〜０．５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。