JPH0514021B2

JPH0514021B2 -

Info

Publication number: JPH0514021B2
Application number: JP30648489A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Watanabe; Teruo Uno; Kazuyoshi Oka; Masato Shirotani
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1993-02-24
Also published as: JPH03170636A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、冷間鍛造後に溶体化処理や時効処理
等の熱処理を必要としないで、高強度と良好な切
削性を有し、しかも優れた耐食性、溶接性を備え
た冷間鍛造用アルミニウム合金に関するものであ
る。［従来の技術］アルミニウム合金の鍛造は、一般に熱間鍛造と
冷間鍛造に大きく分けられ、一般に素材に求めら
れる鍛造性は冷間鍛造の方が厳しい。しかし、冷
間鍛造は熱間鍛造と比べて寸法精度や表面性状が
良好で、コスト面でも有利であるため、冷間鍛造
が多くなつている。展伸用アルミニウム合金の多くは、鍛造用合金
としても使用可能であるが、合金ごとに強度、鍛
造用、耐食性、切削性、溶接性等の諸性質が異な
るため、用途に応じて適当な合金を選択して使用
しているのが現状である。6000（Al−Mg−Si系）
合金は、強度的には7000系（Al−Zn−Mg、Al
−Zn−Cu−Mg系）や2000系（Al−Cu、Al−Cu
−Mg系）の合金には及ばないものの、鍛造性、
耐食性、切削性、溶接性等全般にわたり優れた特
性を有するため、自動車部品等様々な用途に広く
使用されている。しかし、6000系と7000系との溶
接性に問題があり、これを解決するため、Cu：
0.2〜0.5％、Fe：0.3〜0.8％、Mn：0.5〜1.5％、
Mg：1.3〜2.0％に調整したAl合金が提案されて
いる（特開昭62−218540号公報参照）。［課題を解決するための手段］本発明者等は、上記の課題に関し、種々の検討
を行つた結果、本発明を完成した。すなわち、本発明は、 Mg：1.2〜2.0wt％ Mn：0.5〜1.3wt％ Fe：0.2〜0.7wt％ Cu：0.05〜0.20wt％ Zn：0.02〜0.30wt％を含み、あるいは更に Cr：0.02〜0.25wt％ Zr：0.02〜0.20wt％のうち１種又は２種を含み、残りAlと不可避的
不純物からなることを特徴とする冷間鍛造用アル
ミニウム合金。［作用］以下に本発明における合金組成の限定理由を述
べる。 Mg：Mgは冷間鍛造時の加工硬化を促進して冷
間鍛造後の強度を高める作用があり、少なく
とも1.2wt％以上添加する必要がある。しか
し、添加量が多くなると冷間鍛造中の加工硬
化が著しくなつて変形能が低下し、冷間鍛造
が困難になる。したがつて、添加量は2.0wt
％以下にする必要がある。 Mn：Mnも冷間鍛造時の加工硬化を促進して冷
間鍛造後の強度を高める作用があり、少なく
とも0.5wt％以上添加する必要がある。しか
し、添加量が1.3wt％を超えると鋳造時に粗
大なAl−Mn系化合物が晶出し、冷間鍛造性
が著しく損なわれる。したがつて、0.5〜
1.3wt％の範囲とする。 Fe：Feの添加も強度を高めるために行われ、少
なくとも0.2wt％以上添加しないと十分な効
果が得られない。しかし、添加量が0.7wt％を超えると鍛造
時に粗大なAl−Fe系化合物が晶出し、冷間
鍛造性が著しく損なわれるとともに、耐食性
も悪化する。したがつて、0.2〜0.7wt％の範
囲とする。 Cu：Cuも強度を高めるために添加されるが、
0.05wt％以上添加しないと十分な効果が得ら
れない。しかし、0.20wt％を超えると、耐食
性や溶接性が低下し、又、割れ感受性が高く
なり好ましくない。 Zn：Znは他の諸性質に悪影響を及ぼすことなく
耐食性のみを向上させる作用があるが、
0.02wt％未満ではその効果が小さく、0.30wt
％を超えると逆に耐食性が悪化する。したが
つて、0.02〜0.30wt％の範囲とする。 Cr、Zr：CrとZrは強度を高める作用と、冷間鍛
造後に溶接される用途に対して、冷間鍛造品
の再結晶温度を高め、溶接熱影響部の再結晶
による強度低下領域を小さくする作用があ
る。しかし、Cr、Zrいずれも0.02wt％未満
ではその効果が小さく、又、Crの場合は
0.25wt％、Zrの場合は0.20wt％を超えると鍛
造時にAl−Cr系あるいはAl−Zr系の粗大な
化合物が晶出し、冷間鍛造性が著しく損なわ
れる。したがつて、Crは0.02〜0.25wt％、Zr
は0.02〜0.20wt％の範囲とする。［実施例］第１表及び第２表に示した組成の合金を常法に
より溶解、鍛造して合金ごとに径８インチビレツ
トと径65mm鋳造棒を作成し、520℃で16時間均質
化処理した後、径８インチビレツトは熱間押出し
により径65mmの押出し棒とした。この押出し棒と
鋳造棒を400℃に１時間加熱した後、徐冷してＯ
材とし、以下に示した方法で諸性質を調査した。
又、代表的な6000系合金であるJIS6061合金（No.
23、24）と比較した。 (1) 冷間鍛造性：Ｏ材とした押出し棒と鋳造棒か
ら径40mm、高さ20mmの鍛造用試験片を採取し
て、高さ方向にエアハンマーで冷間圧縮試験を
行い、試験片の円周面に割れが発生する圧縮率
（限界圧縮率）で評価した。 (2) 切削性：上記の方法で40％圧縮した試験片の
底面を精密切削加工して、切削面の粗さで評価
した。 (3) 強度：上記切削面のビツカース硬度（荷重５
Kg）で評価した。 (4) 耐食性：上記40％圧縮加工した試験片を用い
て、JIS H8601に基づくCASS試験を500時間
行い、最大孔食深さで耐食性を評価した。又、Ｏ材とした押出棒と鋳造棒から厚さ40
mm、幅40mm、長さ150mmの試験片を採取して厚
さ方向に40％圧縮した後、小野式回転曲げ疲労
試験片を成形し、3.5％食塩水を常時噴霧した
状態で回転曲げ疲労試験を行い、腐食疲労強度
を測定した。 (5) 溶接性：Ｏ材の押出棒と鋳造棒から厚さ10
mm、幅50mm、長さ80mmの試験片を採取して厚さ
方向に40％圧縮した後、第１図に示すように切
込み深さを段階的に変化させたフイツシユボー
ン試験片を成形して溶接を行つた。このとき端
部から発生する割れの伝播を拘束緩和によつて
停止させ、試験片の長さに対する割れの長さの
比率で溶接性を評価した。なお、溶接条件は、
溶接ワイヤーJIS A5356、電圧18V、電流
110A、溶接速度18cm／minであつた。以上の試験結果も第１表及び第２表に示す。ただし、第１表は押出棒の試験結果、第２表の
鋳造棒の試験結果を示す。

【表】

【表】押出棒の場合、本発明のNo.１〜10では、限界圧
縮率が70〜80％の範囲にあり、JIS6061合金のＯ
材（No.23）の75％と同等又はそれ以上である。
又、最大孔食深さが250〜340μｍの範囲にあり、
6061合金のＯ材の630μｍに比し少く、耐食性が
大幅に改善されていることが判る。溶接割れ率は
２〜６％に対し、6061合金のＯ材の10％よりも優
れ、又、硬さ、切削性は6061合金のT6材（No.24）
とほぼ同等であり、熱影響部の硬さも63〜84と硬
さの低下が少い。これに対し、比較例のNo.11はMg含有量が2.4％
と多いため限界圧縮率が55％と低く、冷間鍛造性
に劣るものである。 No.12は、Mg含有量が0.8％と少いため硬さが69
と低く、切削面の仕上げ面粗さが0.15μｍと大き
く、切削性に劣るものである。No.13はMn含有量
が1.8％と多いため限界圧縮率が50％と低く、冷
間鍛造性に劣るものである。 No.14は、Mg含有量が0.8％と少なく、又、Mn
含有量も0.3％と少いため硬さが63と低く、切削
面の仕上げ面粗さが0.18μｍと大きく、切削性に
劣るものである。 No.15は、Fe含有量が1.1％と多いため限界圧縮
率が55％と低く、冷間鍛造性に劣るものである。 No.16は、Fe含有量が0.1％と少いため硬さが75
と低く、切削面の仕上げ面粗さが0.16μｍと大き
く、切削性に劣るものである。 No.17は、Cu含有量が0.25％と多いため、最大孔
食深さが680μｍと大きく、腐食疲労強度2.2Kg
ｆ／mm²と低く、又、溶接割れ率が15％と多く、溶
接性に劣るものである。 No.18はCu含有量が0.02％と少いため硬さが76と
低く、切削面の仕上げ面粗さが0.10μｍと大きく、
切削性に劣るものである。 No.19は、Zn含有量が0.01％と少いため、最大孔
食深さが570μｍと大きく、腐食疲労強度2.0Kg
ｆ／mm²と低いものであつた。 No.20は、Zn含有量が0.35％と多いため、最大孔
食深さが610μｍと大きく、腐食疲労強度3.0Kg
ｆ／mm²と低いものであつた。 No.21は、Cr含有量が0.35％と多いため限界圧縮
率が50％と低く、冷間鍛造性に劣るものである。 No.22は、Zr含有量が0.27％と多いため限界圧縮
率が40％と低く、冷間鍛造性に劣るものである。鋳造棒は、冷間鍛造性と腐食疲労強度で押出棒
に比し、やや劣るがほぼ同等の性能を有し、
Mg、Mn、Fe、Cr、Zr含有量が多いものは冷間
鍛造性が劣り、これら元素及びCuの含有量が少
いものは切削性に劣るものである。又、Cu及び
Zn含有量が多いと耐食性に劣るものである。［発明の効果］以上のように、本発明合金はJIS6061合金Ｏ材
並の冷間鍛造性、耐食性、溶接性を有し、しかも
冷間鍛造ままの状態で6061合金T6材とほぼ同等
の強度、切削性を有するため、冷間鍛造後に強度
を向上させるための熱処理工程が省略でき、生産
性の向上やコストの低下を可能にするという効果
をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金の溶接性試験に用いるフイ
シユボーン試験片の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg：1.2〜2.0wt％ Mn：0.5〜1.3wt％ Fe：0.2〜0.7wt％ Cu：0.05〜0.20wt％ Zn：0.02〜0.30wt％を含み、残りAlと不可避的不純物からなること
を特徴とする冷間鍛造用アルミニウム合金。２ Mg：1.2〜2.0wt％ Mn：0.5〜1.3wt％ Fe：0.2〜0.7wt％ Cu：0.05〜0.20wt％ Zn：0.02〜0.30wt％を含み、更に Cr：0.02〜0.25wt％ Zr：0.02〜0.20wt％のうち１種又は２種を含み、残りAlと不可避的
不純物からなることを特徴とする冷間鍛造用Al
合金。