JPH0413836A - 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た溶接用Ａｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ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、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金やＡ　
Ｉ−’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、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、＠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、＠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２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３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、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２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
ｇ１．２〜４．０重量％、Ｃｕ１．５〜４．０重量％、
　Ｍ　ｎ　０．０１〜１．５重量％、　Ｔ　ｉｏ、００
５〜０．２重量％、　Ｂ０．０ＯＯ１〜０．０８重量％
、Ｆｅ十Ｓｉ　　０．２〜１．５重量％でかつＦｅ／Ｓ
ｔ＞２を必須成分とし、さらに、　Ｃｒ　０．０１〜０
．６重量％、　　Ｚｒ０．０１〜０．２５重量％、　Ｍ
　ｏ　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、
　ＡＩ−Ｚｎ−Ｍｇ−ＣＵ系合金のＦｅとＳｔの量と割
合を調整し、Ｍｎ。

Ｂを添加することにより耐溶接割れ性、耐応力腐食割れ
性を向上し９強度を高めたものである。

（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１．５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１．５〜４．０重量％である。

Ｍｎ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０．０１重量％未満ではその効果が少な
く、１．５重量％を越えて含有させると溶接性が劣化す
る。よってＭｎの最も好ましい含有量は０．０１〜１．
５重量％である。

ＦｅとＳｉは、溶接性を向上させる元素であるが、含有
量がＦｅ＋Ｓｉとして０．２重量％未満ではその効果が
少なく、１．５重量％を越えて含有させると靭性、加工
性が劣化する。また、Ｆｅ／Ｓｉ比が２未満では溶接性
を向上させる効果が少ない。よって、ＦｅとＳｔの最も
好ましい含有量はＦ　ｅ　＋Ｓ　ｉ　０．２〜１．５重
畳％、かつＦ　ｅ　／　Ｓ　ｉ〉２である。

Ｔｉ、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、各々単独で添加するよりは両方を同時に添加
した方が効果が大きい。しかし。

含有量がＴｉ０．００５重量％未満、　Ｂ０．０ＯＯ１
重量％未満ではその効果が少な（、Ｔｉ０．２重量％、
ＢＯ６０８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　Ｔ
ｉの最も好ましい含有量は０．００５〜０．２重量％で
あり、Ｂの最も好ましい含有量は０．０００１〜０．０
８重量％である。

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Ｃｒ０．０１重量％未満、Ｚｒ０．０
１重量％未満、　Ｂ０．０ＯＯ１重量％未満。

Ｍｏ０．０３重重景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％、Ｃｒ０．６重量％、
Ｚｒ０．２５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。

（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１０Ｑｒ
ｒ＋ｍ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。

〇−引張強さ５５　ｋｇｆ／ｍｍ”以上△−引張強さ５
０１ｉｇｆ／ｍｍｔ以上５５ｋｇｆ／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　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−３，５ｚＮａＣ１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 ×−割れ発生 〇−割れ発生せず （ｃ）評価 （４）溶接割れ試験 （ａ）試験片　　：第１図に示す、フィッシュポーン形
試験片 （ｂ）溶接条件　：溶接方法 溶加材 電極 タングステン棒。

溶接電流　−・−−−−− アーク電圧 溶接速度 アルゴンガス流量 ＩＧ 使用せず トリウム入り ３．２ｍｍ　φ Ｂ０Ａ ９Ｖ ３０ｃｍ／ｍ１ｎ １０　！／ｍｉｎ （ｃ）割れ評価 ：割れ長さ測定し１次の基準 で判定する。

〇−割れ長さ３０問未満 Δ−割れ長さ３０ｍｍ以上５０ ｍｍ未満 ×−割れ長さ５０ｍｍ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５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Ｆｅ、Ｓｔ
、Ｂ、Ｍｎ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。 ■　−フィッシュポーン形割れ試験片 １ａ　−ン容接ビード １ｂ−・溶接割れ １Ｃ 割れ長さ ｄ 溶接方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｎ５〜８重量％、Ｍｇ１．２〜４．０重量％、Ｃｕ１
   ．５〜４．０重量％、Ｍｎ０．０１〜１．５重量％、Ｔ
   ｉ０．００５〜０．２重量％、Ｂ０．０００１〜０．０
   ８重量％、Ｆｅ＋Ｓｉ０．２〜１．５重量％でかつＦｅ
   ／Ｓｉ＞２を必須成分とし、さらに、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。