JPH05140687A

JPH05140687A - 自動車部品用アルミ板材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05140687A
Application number: JP32659591A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inaba; 隆稲葉; Shoshi Koga; 古賀詔司
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】【目的】強度と成形性の優れた自動車部品用アルミ板
材を提供する。【構成】このアルミ板材は、Ｍg:４〜５％及びＭn:
０.１〜０.５％を必須成分として含有し、更にＣu:０.
０５〜０.５％、Ｆe:０.１〜０.３％及びＺn:０.１〜
０.５％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＡl及
び不純物からなり、亜結晶粒の存在率が２０％以上であ
ることを特徴としている。前記化学成分のアルミニウム
合金鋳塊に４８０〜５４０℃の均質化熱処理を施し、熱
間圧延し、冷間圧延及び仕上げ焼鈍を施すに際して、仕
上げ焼鈍において再結晶とならない２３０〜２８０℃の
範囲にて熱処理して、亜結晶粒の存在率を２０％以上と
する。これり、高い局部伸びが得られ、優れた成形性を
もたらす。フード、フェンダ、ドアなどの自動車部品に
適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車部品、例えばフー
ド、フェンダ、ドアなどの自動車部品に適した半硬質ア
ルミ板材及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
地球環境問題を背景としてＣＡＦＥ規制法案に見られる
ような燃費規制が審議され、それに応えるため、自動車
の軽量化、特にアルミ化が積極的に進められている。こ
のアルミ化では、鋼板との互換性が要求され、鋼板並み
の強度と成形性が要望されている。

【０００３】このような要望から、例えば、５０００系
のアルミニウム合金では、５１８２(Ａl−４.５Ｍg)を
ベースとして開発が進められてきた。特に最近の開発傾
向は高Ｍg化による高延性化であり、従来の伸び率３０
％(特開昭５３−１０３９１４号)から、３５〜４０％へ
と鋼板の伸び率に近づいている(特公昭６２−５４８５
５号など)。

【０００４】これらのアルミ板材料は、通常の均質化熱
処理、熱間圧延、冷間圧延(必要に応じて中間焼鈍)及び
仕上げ焼鈍の工程及び条件で製造され、仕上げ焼鈍には
急速加熱冷却のＣＡＬ(連続焼鈍)が採用されている。し
かし、得られるアルミ板材料は、確かに高延性を示す
が、鋼板に比較すると成形性に劣っている欠点があっ
た。

【０００５】本発明は、上記技術技術の問題点を解決
し、成形性に優れたアルミニウム合金板材を提供し、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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、従
来技術の問題点の発生原因を究明するために、鋼板とア
ルミニウム合金板の特性比較を実施した。その結果は、
図１に示すように、成形性の差異は局部伸びにあること
が明らかとなった。すなわち、一様(均一)伸びは鋼板と
アルミニウム合金で大きな差はなく、しかし、最高荷重
点からの局部伸びに差があること、及びこの局部伸びが
成形時に変形の局所化を招き、局部伸びの少ないアルミ
ニウム合金では急激なくびれ現象を起こし、成形性が低
下することが判明した。

【０００７】この原因究明の結果に基づき、本発明者ら
は、局部伸びに対する合金元素の影響並びに製造工程及
び条件の影響について鋭意検討を重ねた。その結果、局
部伸び向上には亜結晶粒の形成が重要であること、更に
その形成には特に仕上げ焼鈍条件が重要であることを見
い出し、ここに本発明を完成したものである。

【０００８】すなわち、本発明は、Ｍg:４〜５％及びＭ
n:０.１〜０.５％を必須成分として含有し、更にＣu:
０.０５〜０.５％、Ｆe:０.１〜０.３％及びＺn:０.１
〜０.５％のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＡl
及び不純物からなるアルミ板材において、亜結晶粒の存
在率が２０％以上であることを特徴とする自動車部品用
アルミ板材を要旨とするものである。

【０００９】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鋳塊に４８０〜５４０℃の均質化
熱処理を施し、熱間圧延し、その後必要に応じて中間焼
鈍を行い、冷間圧延及び仕上げ焼鈍を施すに際して、仕
上げ焼鈍において再結晶とならない２３０〜２８０℃の
範囲にて熱処理して、亜結晶粒の存在率を２０％以上と
することを特徴とするものである。

【００１０】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００１１】

【作用】

【００１２】まず、本発明における化学成分の限定理由
を示す。

【００１３】Ｍg：Ｍgは強度を付与する元素である。し
かし、４％未満では強度が不足し、また５％を超えると
鋳造時及び熱延時に割れの発生を招くので、Ｍg量は４
〜５％の範囲とする。

【００１４】Ｍn：Ｍnも強度を付与する元素である。し
かし、０.１％未満では強度が不足し、また０.５％を超
えると化合物の粗大化を招き、成形性の低下を促す。し
たがって、Ｍn量は０.１〜０.５％の範囲とする。

【００１５】本発明では、上記元素を必須成分とする
が、更に、以下の元素Ｃu、Ｆe及びＺnの１種又は２種
以上を適量にて含有させる。

【００１６】Ｃu：Ｃuは強度及び耐ＳＣＣ性を付与する
元素である。また、Ｃuは成形後のベーキングによる軟
化を防止すると共に、Ｍgの拡散を抑制して耐ＳＣＣ性
を向上させる効果もある。しかし、０.０５％未満では
いずれの効果もなく、また０.５％を超えると、その効
果が飽和すると共に、耐糸錆性が低下する傾向となる。
したがって、Ｃu量は０.０５〜０.５％の範囲とする。

【００１７】Ｆe：Ｆeは均質化熱処理、熱延工程及び仕
上げ焼鈍において析出物の生成を促進し、板内の結晶粒
の均一微細化(成形性向上)に効果がある。しかし、０.
１％未満ではその効果が少なく、また０.３％を超える
と比較的大きな化合物を形成し、延性不足による成形性
低下を招く。したがって、Ｆe量は０.１〜０.３％の範
囲とする。

【００１８】Ｚn：Ｚnは強度に影響を与えずに、化合物
を均一分散させ、成形性の向上に効果がある。しかし、
０.１％未満ではその効果がなく、また０.５％を超える
とその効果が飽和し無駄な添加となる。したがって、Ｚ
n量は０.１〜０.５％の範囲とする。

【００１９】その他：Ｓi、Ｔi、Ｚr、Ｖはそれぞれ不
純物程度であれば、本発明の効果を損なうものではな
い。すなわち、Ｓiは０.２％以下、Ｔi、Ｚr、Ｖはそれ
ぞれ０.１％以下の範囲であれば許容できる。

【００２０】次に製造方法について説明する。

【００２１】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、鋳造する。鋳造後の均質化熱処
理は、製造時の偏析を改善すると共に、その後の熱間圧
延を容易にするために行われる。本発明では高Ｍg量を
含有させるので、均質化条件を規制する必要がある。す
なわち、４８０℃未満では、偏析の改善効果が得られな
いほか、熱間圧延加工性が悪く、耳割れ等が発生し易い
るまた、添加元素の固溶度が少なく、所定の性能が得ら
れない。また５４０℃を超えると表面層が溶解するバー
ニングが発生し、表面欠陥を招くので、均質化熱処理温
度は４８０〜５４０℃の範囲に規制する。なお、保持時
間としては１時間以上が好ましい。

【００２２】均質化熱処理後、熱間圧延を行う。熱間圧
延は通常粗圧延と仕上げ圧延からなり、粗圧延は均質化
熱処理直後に行われる。例えば、粗圧延機により、大型
鋳塊(５００mm)は５０mm以下に圧延され、引き続き仕上
げ圧延機により、１０mm以下の熱延板に巻き取られる
(ホットコイル)。その際、熱延板厚は薄いほど生産性に
優れるが、この板厚は製品厚及び工程の関係から決ま
り、一般的には２〜８mmである。熱延板は、その後、冷
間圧延(必要に応じて、冷間圧延前又は冷間圧延中に中
間焼鈍を施す)し、仕上げ焼鈍が施される。

【００２３】本発明においては、この仕上げ焼鈍が重要
である。これまでの自動車部品用材料では全伸びの向上
を目的として完全焼鈍(再結晶)が行われていた。その方
法はバッチ式とＣＡＬの２種類があるが、いずれも完全
焼鈍である。これに対して、本発明では再結晶しない温
度条件にて亜結晶粒を形成し、局部伸びを向上させるも
のである。

【００２４】亜結晶粒は、再結晶粒の前段階に生じるも
ので、すなわち、加工硬化により増加した転位がその後
の加熱により転位の再配列が起こり、ほぼ等軸の微細に
形成される結晶粒である。その結晶粒サイズは約１μm
程度で、通常の再結晶粒(粒径２０〜５０μm程度)の１
／１０以下である。

【００２５】図２に示すように、この亜結晶粒の存在が
多いほど、局部伸びが上昇し、したがって、成形性が向
上する。具体的には、２０％未満では冷間圧延による組
織の全伸びに対する影響が大きく、成形性の向上につな
がらない。また、再結晶粒に至っては局部伸びの減少に
つながる。したがって、亜結晶粒の存在率を２０％以上
とする必要がある。

【００２６】この亜結晶粒の存在率を２０％以上にする
ためには、再結晶とならない温度で仕上げ焼鈍を行う。
具体的には、２８０℃以下である。しかし、焼鈍時間に
もよるが、２３０℃未満では長時間要するため、生産性
に劣る。また２８０℃を超えると極短時間であれば再結
晶粒を形成することができるものの、安全性に欠ける。
したがって、仕上げ焼鈍は、２３０〜２８０℃の温度範
囲で行う必要がある。なお、焼鈍時間は３０秒〜３時間
が望ましい。

【００２７】次に本発明の実施例を示す。

【００２８】

【実施例１】

【表１】に示す化学成分のアルミニウム合金鋳塊に均質化熱処理
として５１０℃×４hを施して３mm厚まで熱間圧延し、
その後３５０℃×２hrの中間焼鈍を行った。更に１mm厚
まで冷間圧延し、次いで２６０℃×２hrの仕上げ焼鈍を
施した。

【表２】に機械的性質及び成形性の評価結果を示す。なお、比較
のため、一部の供試材については仕上げ焼鈍条件を３５
０℃×２hrとした。

【００２９】なお、伸び率はチャートにより測定し、局
部伸びは最高荷重点から破断までの伸びである。角頭絞
り性は、エリクセン試験機を用い、４０mm角ポンチにて
限界の絞り高さにて評価した。張出性(張出し高さ)は、
エリクセン試験Ｂ法にて求めた。また、亜結晶粒の存在
率は、試料を研磨後、ＴＥＭにて１０００〜２０００倍
程度の組織写真を撮影し、単位面積当りの量にて求め
た。

【００３０】表２より、本発明材Ｎo.１〜Ｎo.４は、従
来の仕上げ焼鈍を施した比較材Ｎo.８及びＮo.９に比較
し、優れた局部伸び(成形性)を有すると共に、強度(特
に耐力)が高く、製品での剛性に優れていることがわか
る。特に本発明材Ｎo.１は成形性に優れている。これ
は、亜結晶粒が均一微細に形成され、局部伸びが高いた
めである。

【００３１】

【実施例２】実施例１の試験Ｎo.１の材料(仕上げ焼鈍
前のもの)を用いて、

【表３】に示すように仕上げ焼鈍温度を５６０℃までの範囲で変
化させて仕上げ焼鈍を施した。また均質化温度も変化さ
せた。表３に機械的性質及び成形性の評価結果を示す。

【００３２】表３より、本発明材Ｎo.４(焼鈍温度２６
０℃)は、局部伸びが高く、成形性に優れることがわか
る。これに対し、焼鈍温度が２３０℃より低い比較材及
び従来材は局部伸びが低い。また、均質化温度が低い比
較材も局部伸びが低い。均質化温度が５６０℃と過度に
高いとバーニングが生じる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルミニウム合金の成分調整と共に所定量の亜結晶粒を
存在させたので、従来のアルミ合金材に比較して、高強
度と高成形性を備えたアルミ板材を提供でき、自動車部
品のアルミ化に充分応えることができる。したがって、
自動車部品の軽量化につながり、環境問題の改善に貢献
するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】応力−歪み曲線を示す図である。

【図２】局部伸びと亜結晶粒の存在率の関係を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％(以下、同じ)で、Ｍg:４〜５％及
びＭn:０.１〜０.５％を必須成分として含有し、更にＣ
u:０.０５〜０.５％、Ｆe:０.１〜０.３％及びＺn:０.
１〜０.５％のうち１種又は２種以上を含有し、残部が
Ａl及び不純物からなるアルミ板材において、亜結晶粒
の存在率が２０％以上であることを特徴とする自動車部
品用アルミ板材。
【請求項２】Ｍg:４〜５％及びＭn:０.１〜０.５％を
必須成分として含有し、更にＣu:０.０５〜０.５％、Ｆ
e:０.１〜０.３％及びＺn:０.１〜０.５％のうち１種又
は２種以上を含有し、残部がＡl及び不純物からなるア
ルミニウム合金鋳塊に４８０〜５４０℃の均質化熱処理
を施し、熱間圧延し、冷間圧延及び仕上げ焼鈍を施すに
際して、仕上げ焼鈍において再結晶とならない２３０〜
２８０℃の範囲にて熱処理して、亜結晶粒の存在率を２
０％以上とすることを特徴とする自動車部品用アルミ板
材の製造方法。