JPH04147936A - 絞り加工用高強度アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

絞り加工用高強度アルミニウム合金板及びその製造方法

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JPH04147936A
JPH04147936A JP27163090A JP27163090A JPH04147936A JP H04147936 A JPH04147936 A JP H04147936A JP 27163090 A JP27163090 A JP 27163090A JP 27163090 A JP27163090 A JP 27163090A JP H04147936 A JPH04147936 A JP H04147936A
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JP
Japan
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less
aluminum alloy
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ingot
cold rolling
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JP27163090A
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Shoshi Koga
詔司 古賀
Mitsuo Hino
光雄 日野
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel 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】
(産業上の利用分野) 本発明は、絞り加工用高強度アルミニウム合金板に係り
、より詳細には、自動車ボディーパネルやドアーのイン
ナーパネル材、オイルパン等のように絞り成形加工の後
、焼付塗装が行われる製品に適し、絞り加工性に優れ、
焼付塗装後の強度が高い絞り加工用高強度アルミニウム
合金板とその製造方法に関する。 (従来の技術及び解決しようとする課題)一般に、自動
車ボディパネル、ドアーのインナーパネル材、オイルパ
ン等の部品用材料としては冷延鋼板が多用されていたが
、自動車の高級化。 高機能化に伴って車両重量が増加してきており、性能維
持のため、更には、最近の炭酸ガスによる地球温暖化問
題に起因する北米CAFE規制強化に対応するため、車
体の軽量化が行われており。 従来の冷延鋼板に代えて、各種部材にアルミニウム合金
板を使用する要望が高まっている。 このような用途に使用されるアルミニウム合金板におい
ては、絞り加工性が良く、塗装焼付後の強度が高いこと
が要求されている。 ところが、従来、これらの用途にはMgを2.4〜5%
含有するAl−Mg系合金(5052,5154,51
82,5083)などの軟質材が実用化されようとして
いる。 しかし、上述の5052.5154合金等は、比較的絞
り加工性は良好であるものの1強度が十分とは云えず、
強度確保のためには板厚を厚くせざるを得ない。また、
5086.5182.5083合金は、強度は比較的高
いが、絞り加工性が十分とは云えず、最近の成形加工品
の形状の複雑化には対応できず、加工が厳しい場合には
割れが発生すると云う問題がある。 また、加工後の塗装焼付けで加工歪の緩和により強度が
低下したり、更には耐糸錆性も悪くなり易いと云う問題
がある。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決して。 従来材の5052.5154合金と同等以上の絞り加工
性を有し、更に5086.5182,5083合金と同
等以上の強度を有する絞り加工用アルミニウム合金板を
提供し、またその製造方法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) 本発明者は、か)る目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、Mg、Cuを含む成分組成の最適化、及び板
表面及び断面の結晶粒の大きさの最適化、更には鋳塊の
結晶粒度、冷間圧延加工率、最終板厚での熱処理条件等
を規制することにより、可能であることを見い出し、こ
こに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、Mg:4〜8%、Cu:O。 05〜0.7%、Mn:0.01−0.3%及びBe:
0.002〜0.01%を含有し、且つ、Fe:0゜1
%以下、Si:0.1%以下で、Fe+Si:0.15
%以下に規制し、必要に応じて更にCr:0.2%以下
、Zr:0.2%以下及びV:0.2%以下のうちの1
種又は2種以上の合計が0.2%以下で含有し、残部が
Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板で
あって、結晶粒が等軸粒で且つ板表面及び断面の平均結
晶粒径が30〜100μ園の範囲であることを特徴とす
る絞り加工性に優れた高強度アルミニウム合金板を要旨
とするものである。 また、その製造方法は、上記化学成分を有するアルミニ
ウム合金について、結晶粒径が500μ■以下の鋳塊を
用い、均質化処理後、熱間圧延、冷間圧延し、中間焼鈍
を行い1次いで最終の冷間加工率10〜50%を与えて
所定の板厚とし、最終熱処理として450〜540℃の
加熱を行った後、200℃/■in以上で冷却すること
を特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 (作用) まず、本発明における化学成分の限定理由を示す。 Mg: Mgは本発明で対象とする系のアルミニウム合金におい
て必須の基本成分であり1強度及び絞り加工性の向上に
寄与する元素である。しかし、Mg量が4%未満ではそ
の効果が十分に得られず。 また8%を超えると、強度は高くなるものの、圧延加工
性が悪くなり、圧延時に割れが起り易く、通常の工業的
製造が難゛シくなる。したがって、Mg量は4〜8%の
範囲とする。 Cu: Cuは、Mgと同様に、強度、絞り加工性向上に寄与す
る元素であり、特にMgと共存させるとその効果は一層
大きくなる。特に焼付塗装時の軟化を低減する効果が大
きい。しかし、Cu量が0.05%未満ではその効果は
小さく、また0、7%を超えると、強度向上には効果が
あるものの、共晶融解を起し易く、工業的製造が難しく
なる。したがって、Cu量は0.05〜0.7%の範囲
とする。 Mn: Mnは強度向上、再結晶粒微細化に寄与する元素である
が、0.01%未満ではその効果が少なく、一方、0.
3%を超えると、強度は高くなるものの、再結晶粒が微
細化しすぎ、更に粗大な晶出物を生成し、絞り加工性を
劣化させるため好ましくない。したがって、Mn量は0
.01〜0.3%の範囲とする。 Be: Beは溶解鋳造時の溶湯の酸化防止に寄与する元素であ
り、特にMg量が多くなるほどその効果は大きい。しか
し、0.002%未満ではその効果は小さく、また0、
01%を超えるとその効果が飽和し、絞り加工性が劣化
する傾向になり好ましくない。したがって、BeJiは
0.OQ 2〜0゜01%の範囲とする。 Fe、Si: Fe、Siは強度を付与する元素であるが、含有量が増
加するにつれて粗大な晶出物が生し、絞り加工性を低下
させるようになる。特に各々0.1%を超えて含有する
と、絞り加工性の低下が大きくなる。したがって、Fe
、Si量がそれぞれ0゜1%以下で、かつFe十Si量
を0.15%以下に規制する。 Cr、 Zr、V : Cr、Zr、Vは強度向上及び再結晶粒微細化に有効な
元素であるので、必要に応じて、それらの1種以上を適
量で添加できる。各々の単独添加では0.2%以下でそ
の効果が得られるが、2種以上の合計含有量が0.2%
以下では絞り加工性に影響を及ぼさないものの、0.2
%を超えると粗大な晶出物を生成し、絞り加工性を劣化
させるため好ましくない。 次に、上記化学成分を有するアルミニウム合金板の組織
(結晶粒径)について説明する6結晶粒径は成形性、特
に絞り加工性に影響を及ぼす因子である。本発明では、
板表面及び板断面で等軸粒であり、且つその平均結晶粒
径が30〜100μ腸の範囲である必要がある。平均結
晶粒径が30μm未満では絞り加工性が悪く、また高M
g特有のストレッチャーストレインマーク(ssマーク
)が発生し易くなる。一方、100μmを超えると絞り
加工性の改善効果は飽和するし、逆に絞り加工後の表面
に肌荒れを生じ好ましくない。 このため、平均結晶粒径は30〜100μmの範囲とし
、好ましくは40〜80μ■の範囲である。 更に、本発明の製造プロセスについて説明する。 まず、上記化学成分を有するアルミニウム合金は、常法
により溶製し、鋳造して鋳塊を得る。 但し、鋳塊の結晶粒径は、製品の結晶粒微細化に大きく
影響を及ぼすので、500μI以下とする必要がある。 これは、上記組成のアルミニウム合金鋳塊を均質化処理
し、熱間圧延、冷間圧延をして所定の板厚にする時、鋳
塊の結晶粒径が5゜Oμ量を超えるものでは、その後の
工程によっても製品の結晶粒の微細化の効果が少なく、
絞り加工性を悪くするためである。 この鋳塊に対する均質化処理、熱間圧延までは、通常の
方法を用いれば良い。例えば、上記鋳塊に必要に応じて
400〜520℃で2〜48時間の1段或いは2段の均
質化処理を施し、常法に従って熱間圧延を行う。なお、
その後、必要に応じて350〜b ても良い。 次いで冷間圧延を行う。但し、冷間圧延は再私有の冷間
加工率10〜50%の範囲で圧延し、所定の板厚とする
。冷間加工率が10%未満ではその後の熱処理により均
一な結晶粒のものが得られず、絞り加工性が不均一にな
ったり、肌荒れ等を起し易くなる。また50%を超える
と再結晶粒径が微細化されすぎ、絞り加工性が劣るよう
になる。 なお、この場合、冷間圧延の途中で、中間焼鈍を常法の
条件(330〜b 行っても良い。 次に最終熱処理として450〜540℃の温度範囲で溶
体化処理し、200℃/+++in以上の冷却速度で冷
却する。この熱処理は、絞り加工性1強度への寄与が大
きく、結晶粒径の均一化、並びにMg、Cuの固溶化に
より焼付塗装時の強度軟化を少なくすることを目的とす
るものである。 溶体化温度が450℃未満では、Mg、Cu等の固溶体
化や、再結晶粒径微細化が不十分となり、絞り加工性が
悪くなると共に、強度が低下する。 また540℃を超えると、共晶融解を生しる恐れがある
ので避けるべきである。 溶体化処理後の冷却では、Mg、Cu等の固溶体化を図
り、絞り加工性の向上、強度軟化の防止のために、20
0℃/+min以上の冷却速度とする必要がある。20
0℃/min未満では、Mg、Cuの化合物が粒界及び
粒内に析出し、絞り加工性を低下させると共に強度軟化
防止の効果が少なくなるので好ましくない。なお、この
ような冷却速度を得るための方法としては、強制空冷や
水冷等があるが、焼入れ時の歪低減の観点からすると強
制空冷を適用するのが望ましい。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 夫庭貫↓ 第1表及び第2表に示す化学成分及び結晶粒径を有する
アルミニウム合金の500mm厚の鋳塊に480℃X4
時間の均質化処理を施した後、500〜280℃間で板
厚3.5mmまで熱間圧延し、続いて板厚1.5+am
まで冷間圧延を行い、その後中間焼鈍として400〜5
00℃に急速加熱し30秒以下保持後、400℃/wi
nの平均冷却速度で急冷した。次いで板厚1smまで冷
間圧延(最終冷間加工率30%)を行った。 この1n+m厚のアルミニウム合金板を530℃に急速
加熱し、その温度に30秒間保持した後、6oO℃/w
inの平均冷却速度で急冷する最終熱処理を施し、供試
材とした。 得られた供試材について、素材の機械的性質及び小型試
験片による絞り加工性を調べると共に、5%ストレッチ
後の強度、この加工後で焼付塗装に相当する加熱(17
5℃×20分)後の強度について調べた。その結果を第
2表に併記する。 なお、絞り加工性は、エリクセン試験機を使用して以下
の条件で絞り加工を行い、絞り深さ(mm)にて評価し
た。 絞り加工条件 ブランク径:90++uo口 ポンチ径:40+c++ロ ダイス径:42゜4)口 rP:4.5mm rd:3.0mm しわ押え力=2.0tOn 第2表より明らかなように、本発明例はいずれも、絞り
深さが深く、且つ加工後の加熱による強度低下が少なく
、絞り加工性及び強度が優れている。 一方、比較例は、絞り深さ、強度、加工後の加熱による
強度低下のいずれかが劣っていることがわかる。
【以下余白】
失】1引圀 第1表に示した化学成分を有するアルミニウム合金NQ
2(本発明範囲内)の鋳塊を使用し、実施例1と同一条
件で均質化処理、熱間圧延し、冷間圧延の最終加工率と
最終熱処理条件を変えて各々平均結晶粒径の異なる板を
製造し、絞り加工性、SSマーク等の影響を調査した。 その結果を第3表に示す。 第3表より明らかなように、本発明例はいずれも、絞り
深さが深く優れた絞り加工性を示すと共に、SSマーク
、肌あれとも良好である。 一方、比較例は、絞り加工性に劣っているが、或いは絞
り深さが深くとも肌あれが発生し、強度も低い。
【以下余白】
去】1(去 第1表に示した化学成分を有するアルミニウム合金Na
 2 (本発明範囲内)について、第4表に示す種々の
条件(鋳塊結晶粒径、最終冷間加工率、溶体化処理温度
、冷却速度)にてアルミニウム合金板を製造し、それら
の条件の及ぼす影響について調査した。なお、他の条件
は実施例1と同様とした。 その結果を第5表に示す。 第5表より明らかなように、本発明例は強度及び絞り加
工性とも優れているのに対し、第4表の製造条件のうち
いずれかが本発明範囲外である比較例の場合は、強度や
絞り加工性が劣っている。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、絞り加工性、塗
装焼付後の高強度が要求される成形加工品に使用される
アルミニウム合金板として、従来材の5052.515
4等々よりも優れた絞り加工性を有し、しかも塗装焼付
後の強度低下も少ないため、自動車のボディパネルやそ
の他の部品に適しており、自動車の軽量化に寄与すると
ころが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は絞り深さを説明する図である。 特許出願人  株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中  村   尚

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で(以下、同じ)、Mg:4〜8%、Cu
    :0.05〜0.7%、Mn:0.01〜0.3%及び
    Be:0.002〜0.01%を含有し、且つ、Fe:
    0.1%以下、Si:0.1%以下で、Fe+Si:0
    .15%以下に規制し、残部がAl及び不可避的不純物
    からなるアルミニウム合金板であって、結晶粒が等軸粒
    で且つ板表面及び断面の平均結晶粒径が30〜100μ
    mの範囲であることを特徴とする絞り加工性に優れた高
    強度アルミニウム合金板。
  2. (2)前記アルミニウム合金が更にCr:0.2%以下
    、Zr:0.2%以下及びV:0.2%以下のうちの1
    種又は2種以上の合計が0.2%以下で含有する請求項
    1に記載のアルミニウム合金板。
  3. (3)請求項1又は2に記載の化学成分を有するアルミ
    ニウム合金について、結晶粒径が500μm以下の鋳塊
    を用い、均質化処理後、熱間圧延、冷間圧延し、中間焼
    鈍を行い、次いで最終の冷間加工率10〜50%を与え
    て所定の板厚とし、最終熱処理として450〜540℃
    の加熱を行った後、200℃/min以上で冷却するこ
    とを特徴とする絞り加工性に優れた高強度アルミニウム
    合金板の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0594509A1 (en) * 1992-10-23 1994-04-27 The Furukawa Electric Co., Ltd. Process for manufacturing Al-Mg alloy sheets for press forming
EP0681034A1 (en) * 1994-05-06 1995-11-08 The Furukawa Electric Co., Ltd. A method of manufacturing an aluminum alloy sheet for body panel and the alloy sheet manufactured thereby
US5516374A (en) * 1992-11-12 1996-05-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing an aluminum alloy sheet for body panel and the alloy sheet manufactured thereby
JP2008025957A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Showa Denko Kk 圧延素板
CN102453821A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 株式会社神户制钢所 铝合金板

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