JPH05230583A - 成形加工性のすぐれた高強度Al合金板材 - Google Patents
成形加工性のすぐれた高強度Al合金板材Info
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- JPH05230583A JPH05230583A JP4073333A JP7333392A JPH05230583A JP H05230583 A JPH05230583 A JP H05230583A JP 4073333 A JP4073333 A JP 4073333A JP 7333392 A JP7333392 A JP 7333392A JP H05230583 A JPH05230583 A JP H05230583A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度Al合金板材の成形加工性を向上させ
る。 【構成】 Al合金板材が、重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.
2%、 Cu:0.05〜0.3%、 のうちの1種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純
物からなる組成を有する。
る。 【構成】 Al合金板材が、重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.
2%、 Cu:0.05〜0.3%、 のうちの1種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純
物からなる組成を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた成形加工性
を有し、かつ高強度も具備したAl合金板材に関するも
のである。
を有し、かつ高強度も具備したAl合金板材に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば高強度が要求される自動車
ボディパネル用Al合金板材として、特開平3−111
532号公報に記載される通りのMg:3.5〜5重量
%を含有したAl合金板材や、同じくMg:5.8〜
6.8重量%含有のAA−X5085Al合金板材ほ
か、多くのAl合金板材が提案されている。
ボディパネル用Al合金板材として、特開平3−111
532号公報に記載される通りのMg:3.5〜5重量
%を含有したAl合金板材や、同じくMg:5.8〜
6.8重量%含有のAA−X5085Al合金板材ほ
か、多くのAl合金板材が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の自動車ボ
ディ形状の多様化に伴い、これの製造に用いられるAl
合金板材には、高強度のほかに、すぐれた成形加工性を
具備することが要求されるが、従来のAl合金板材の場
合、一般に高強度を有するものは成形加工性が劣り、成
形加工性の良好なものは強度が不十分であるのが現状で
ある。
ディ形状の多様化に伴い、これの製造に用いられるAl
合金板材には、高強度のほかに、すぐれた成形加工性を
具備することが要求されるが、従来のAl合金板材の場
合、一般に高強度を有するものは成形加工性が劣り、成
形加工性の良好なものは強度が不十分であるのが現状で
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高強度とすぐれた成形加工性を
有するAl合金板材を開発すべく研究を行なった結果、
重量%で(以下、%は重量%を示す)、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Cu:0.05〜0.3%、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.2%、 のうちの1種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純
物からなる組成を有するAl合金板材は、従来の高強度
Al合金板材と同等の高強度を有し、かつこれより一段
とすぐれた成形加工性を具備するこという研究結果を得
たのである。
上述のような観点から、高強度とすぐれた成形加工性を
有するAl合金板材を開発すべく研究を行なった結果、
重量%で(以下、%は重量%を示す)、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Cu:0.05〜0.3%、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.2%、 のうちの1種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純
物からなる組成を有するAl合金板材は、従来の高強度
Al合金板材と同等の高強度を有し、かつこれより一段
とすぐれた成形加工性を具備するこという研究結果を得
たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下にAl合金板材の組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Mg Mg成分には、板材の強度を向上させる作用があるが、
その含有量が4.5%未満では所望の高強度を確保する
ことができず、一方その含有量が6%を越えると熱間圧
延割れが発生し易くなることから、その含有量を4.5
〜6%と定めた。
なされたものであって、以下にAl合金板材の組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Mg Mg成分には、板材の強度を向上させる作用があるが、
その含有量が4.5%未満では所望の高強度を確保する
ことができず、一方その含有量が6%を越えると熱間圧
延割れが発生し易くなることから、その含有量を4.5
〜6%と定めた。
【0006】(b) 希土類元素 希土類元素には、成形加工性を一段と向上させる作用が
あるが、その含有量が0.0005%未満では所望の成
形加工性が得られず、一方その含有量が1%を越えると
成形加工性に劣化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.0005〜1%と定めた。
あるが、その含有量が0.0005%未満では所望の成
形加工性が得られず、一方その含有量が1%を越えると
成形加工性に劣化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.0005〜1%と定めた。
【0007】(c) TiおよびB これらの成分は、共存した状態で、鋳塊の結晶粒を微細
化し、かつ鋳塊割れの発生を抑制する作用をもつほか、
Ti成分には、さらに強度、伸び、および熱間圧延性を
向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれT
i:0.04%未満およびB:0.0001%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量がT
i:0.15%、B:0.004%を越えると、かえっ
て成形加工性が低下するようになることから、その含有
量を、それぞれTi0.04〜0.15%、B:0.0
001〜0.004%と定めた。なお、TiおよびBの
合金化に際しては、目標含有量の一部を溶解炉または保
持炉で合金化し、残りの部分は、鋳塊の結晶粒を微細化
し、かつ鋳造性を向上させるために、溶解炉または保持
炉から鋳造装置に導く溶湯樋中で、すなわち鋳造直前に
Al−Ti−B母合金の形で添加含有させるのがよい。
化し、かつ鋳塊割れの発生を抑制する作用をもつほか、
Ti成分には、さらに強度、伸び、および熱間圧延性を
向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれT
i:0.04%未満およびB:0.0001%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量がT
i:0.15%、B:0.004%を越えると、かえっ
て成形加工性が低下するようになることから、その含有
量を、それぞれTi0.04〜0.15%、B:0.0
001〜0.004%と定めた。なお、TiおよびBの
合金化に際しては、目標含有量の一部を溶解炉または保
持炉で合金化し、残りの部分は、鋳塊の結晶粒を微細化
し、かつ鋳造性を向上させるために、溶解炉または保持
炉から鋳造装置に導く溶湯樋中で、すなわち鋳造直前に
Al−Ti−B母合金の形で添加含有させるのがよい。
【0008】(d) FeおよびSi これらの成分には、共存した状態で熱間圧延性を向上さ
せる作用があり、したがってFeおよびSiのいずれか
でも、その含有量がFe:0.05%未満、Si:0.
05%未満では、所望の熱間圧延性向上効果が得られ
ず、一方その含有量がFe:0.2%およびSi:0.
1%をそれぞれ越えると成形加工性が低下するようにな
ることから、その含有量をFe:0.05〜0.2%、
Si:0.05〜0.1%と定めた。
せる作用があり、したがってFeおよびSiのいずれか
でも、その含有量がFe:0.05%未満、Si:0.
05%未満では、所望の熱間圧延性向上効果が得られ
ず、一方その含有量がFe:0.2%およびSi:0.
1%をそれぞれ越えると成形加工性が低下するようにな
ることから、その含有量をFe:0.05〜0.2%、
Si:0.05〜0.1%と定めた。
【0009】(e) Be Be成分には、溶湯の湯流れ性を改善し、鋳造性を向上
させる作用があるが、その含有量が0.0001%未満
では前記作用に所望の改善効果が見られず、一方その含
有量が0.03%を越えても前記作用が飽和し、より一
層の向上効果は現われないことから、その含有量を0.
0001〜0.03%と定めた。
させる作用があるが、その含有量が0.0001%未満
では前記作用に所望の改善効果が見られず、一方その含
有量が0.03%を越えても前記作用が飽和し、より一
層の向上効果は現われないことから、その含有量を0.
0001〜0.03%と定めた。
【0010】(f) ZnおよびMn これらの成分には、板材の強度を向上させる作用がある
ので、より一段の高強度が要求される場合に必要に応じ
て含有されるが、その含有量がZn:0.1%未満およ
びMn:0.05%未満では所望の強度向上効果が得ら
れず、一方その含有量がZn:1%およびMn:0.2
%を越えると成形加工性が低下するようになることか
ら、その含有量を、それぞれZn:0.1〜1%、M
n:0.05〜0.2%と定めた。
ので、より一段の高強度が要求される場合に必要に応じ
て含有されるが、その含有量がZn:0.1%未満およ
びMn:0.05%未満では所望の強度向上効果が得ら
れず、一方その含有量がZn:1%およびMn:0.2
%を越えると成形加工性が低下するようになることか
ら、その含有量を、それぞれZn:0.1〜1%、M
n:0.05〜0.2%と定めた。
【0011】(g) Cu Cu成分には、希土類元素およびTiと共存した状態
で、成形加工性を向上させる作用があるので、必要に応
じて含有されるが、その含有量が0.05%未満では所
望の成形加工性向上効果が得られず、一方その含有量が
0.3%を越えるようになっても成形加工性に低下傾向
が現われるようになることから、その含有量を0.05
〜0.3%と定めた。
で、成形加工性を向上させる作用があるので、必要に応
じて含有されるが、その含有量が0.05%未満では所
望の成形加工性向上効果が得られず、一方その含有量が
0.3%を越えるようになっても成形加工性に低下傾向
が現われるようになることから、その含有量を0.05
〜0.3%と定めた。
【0011】なお、この発明のAl合金板材の製造に際
して、鋳塊に施される均質化処理は、430〜460℃
の温度に所定時間保持後、490〜510℃の温度に所
定時間保持の2段均質化処理を施すのがよく、また均質
化処理後の鋳塊に施される熱間圧延は450〜500℃
の熱間圧延開始温度で行なわれ、さらに熱間圧延後ある
いは冷間圧延途中に施される中間焼鈍は200〜350
℃の温度で行なうと共に、この結果の冷間圧延板には、
連続焼鈍炉を用いて、例えば500〜550℃に5〜4
0秒間保持の焼鈍が施されるが、成形加工時にストレッ
チャーストレインマークの発生を防止するためには、結
晶粒径を大きくする必要から、高温長時間焼鈍が望まし
く、さらに焼鈍温度を高くして、冷却を急速に行なうの
がよい。
して、鋳塊に施される均質化処理は、430〜460℃
の温度に所定時間保持後、490〜510℃の温度に所
定時間保持の2段均質化処理を施すのがよく、また均質
化処理後の鋳塊に施される熱間圧延は450〜500℃
の熱間圧延開始温度で行なわれ、さらに熱間圧延後ある
いは冷間圧延途中に施される中間焼鈍は200〜350
℃の温度で行なうと共に、この結果の冷間圧延板には、
連続焼鈍炉を用いて、例えば500〜550℃に5〜4
0秒間保持の焼鈍が施されるが、成形加工時にストレッ
チャーストレインマークの発生を防止するためには、結
晶粒径を大きくする必要から、高温長時間焼鈍が望まし
く、さらに焼鈍温度を高くして、冷却を急速に行なうの
がよい。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明のAl合金板材を実施例に
より具体的に説明する。るつぼ炉による溶製と溶湯樋中
でのAl−Ti−B母合金の添加含有によりそれぞれ表
1〜2に示される組成をもったAl合金を調整し、半連
続鋳造法により断面寸法:44mm×200mm、長さ:5
00mmの鋳塊とし、この鋳塊に430〜460℃の範囲
内の所定温度に16時間保持した後、490〜510℃
の範囲内の所定温度に16時間保持の条件で均質化処理
を施し、鋳塊の表面を面削した後、450〜500℃の
範囲内の所定の温度に加熱して熱間圧延を開始して板
厚:8mmの熱間圧延板とし、ついで前記熱間圧延板に2
00〜350℃の範囲内の所定温度に4時間保持の条件
で中間焼鈍を施した後、冷間圧延にて板厚を1mmとし、
これに500〜550℃の範囲内の所定温度に急速加熱
し、この温度に10秒間保持した後、急冷の条件で最終
焼鈍を施すことにより本発明Al合金板材1〜21をそ
れぞれ製造した。
より具体的に説明する。るつぼ炉による溶製と溶湯樋中
でのAl−Ti−B母合金の添加含有によりそれぞれ表
1〜2に示される組成をもったAl合金を調整し、半連
続鋳造法により断面寸法:44mm×200mm、長さ:5
00mmの鋳塊とし、この鋳塊に430〜460℃の範囲
内の所定温度に16時間保持した後、490〜510℃
の範囲内の所定温度に16時間保持の条件で均質化処理
を施し、鋳塊の表面を面削した後、450〜500℃の
範囲内の所定の温度に加熱して熱間圧延を開始して板
厚:8mmの熱間圧延板とし、ついで前記熱間圧延板に2
00〜350℃の範囲内の所定温度に4時間保持の条件
で中間焼鈍を施した後、冷間圧延にて板厚を1mmとし、
これに500〜550℃の範囲内の所定温度に急速加熱
し、この温度に10秒間保持した後、急冷の条件で最終
焼鈍を施すことにより本発明Al合金板材1〜21をそ
れぞれ製造した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】つぎに、この結果得られた本発明Al合金
板材1〜21について、引張試験と張出試験を行ない、
引張試験では引張強さ、耐力、および伸びを測定し、ま
た張出試験では破断限界高さを測定し、引張強さおよび
耐力にて強度を、伸びおよび破断限界高さにて成形加工
性をそれぞれ評価した。これらの測定結果を表3に示し
た。
板材1〜21について、引張試験と張出試験を行ない、
引張試験では引張強さ、耐力、および伸びを測定し、ま
た張出試験では破断限界高さを測定し、引張強さおよび
耐力にて強度を、伸びおよび破断限界高さにて成形加工
性をそれぞれ評価した。これらの測定結果を表3に示し
た。
【0016】
【表3】
【0017】なお、張出試験は、図1に概略断面図で示
される通り、直径:180mmφ×厚さ:1mmの試験片S
を内径:104mmφ×外形:180mmφのリング状上下
型D1 、D2 からなるダイDではさみ、前記ダイの押え
荷重を5ton とした条件で、潤滑材として牛脂を用い、
100mmφ球頭ポンチPを下方から上方につき上げて前
記試験片Sを膨出させ、この試験片に破断が生じた時点
の高さ、すなわち破断限界高さHを測定することにより
行なった。
される通り、直径:180mmφ×厚さ:1mmの試験片S
を内径:104mmφ×外形:180mmφのリング状上下
型D1 、D2 からなるダイDではさみ、前記ダイの押え
荷重を5ton とした条件で、潤滑材として牛脂を用い、
100mmφ球頭ポンチPを下方から上方につき上げて前
記試験片Sを膨出させ、この試験片に破断が生じた時点
の高さ、すなわち破断限界高さHを測定することにより
行なった。
【0018】
【発明の効果】一般に従来高強度Al合金板材は、同一
条件での引張試験および張出試験で、 引張強さ:25〜30kgf /mm2 、 耐力:10〜12kgf /mm2 、 伸び:27〜30%、 破断限界高さ:30〜35mm、 を示すが、本発明Al合金板材1〜21は、表1〜3に
示される結果から、いずれも従来高強度Al合金板材が
有する強度と同等の強度を有し、かつこれより一段とす
ぐれた成形加工性を具備することが明らかである。上述
のように、この発明のAl合金板材は、高強度とすぐれ
た成形加工性を有するので、自動車ボディパネルほか、
各種成形加工製品の多様化および薄肉化などに十分対応
することができるのである。
条件での引張試験および張出試験で、 引張強さ:25〜30kgf /mm2 、 耐力:10〜12kgf /mm2 、 伸び:27〜30%、 破断限界高さ:30〜35mm、 を示すが、本発明Al合金板材1〜21は、表1〜3に
示される結果から、いずれも従来高強度Al合金板材が
有する強度と同等の強度を有し、かつこれより一段とす
ぐれた成形加工性を具備することが明らかである。上述
のように、この発明のAl合金板材は、高強度とすぐれ
た成形加工性を有するので、自動車ボディパネルほか、
各種成形加工製品の多様化および薄肉化などに十分対応
することができるのである。
【図1】張出試験態様を示す概略縦断面図である。
S 試験片 D 1 上型 D 2 下型 D ダイ P 球頭ポンチ H 破断限界高さ
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする成形加工性のすぐれた高強度Al
合金板材。 - 【請求項2】 重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに、 Cu:0.05〜0.3%、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする成形加工性のすぐれた高強度Al
合金板材。 - 【請求項3】 重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.2%、 のうちの1種または2種、を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成を有することを特徴とする成形加
工性のすぐれた高強度Al合金板材。 - 【請求項4】 重量%で、 Mg:4.5〜6%、 希土類元素:0.0005〜1%、 Ti:0.04〜0.15%、 B:0.0001〜0.004%、 Fe:0.05〜0.2%、 Si:0.05〜0.1%、 Be:0.0001〜0.03%、 を含有し、さらに、 Zn:0.1〜1%、 Mn:0.05〜0.2%、 のうちの1種または2種と、 Cu:0.05〜0.3%、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする成形加工性のすぐれた高強度Al
合金板材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4073333A JPH05230583A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 成形加工性のすぐれた高強度Al合金板材 |
| US08/110,162 US5417919A (en) | 1992-02-25 | 1993-08-20 | Aluminum alloy material having high strength and excellent formability |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4073333A JPH05230583A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 成形加工性のすぐれた高強度Al合金板材 |
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