JPH079051B2 - 温間成形用アルミニウム合金圧延板 - Google Patents

温間成形用アルミニウム合金圧延板

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JPH079051B2
JPH079051B2 JP1116795A JP11679589A JPH079051B2 JP H079051 B2 JPH079051 B2 JP H079051B2 JP 1116795 A JP1116795 A JP 1116795A JP 11679589 A JP11679589 A JP 11679589A JP H079051 B2 JPH079051 B2 JP H079051B2
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俊樹 村松
正勝 吉田
佑二 阿部
勉 田形
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スカイアルミニウム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は温間成形用アルミニウム合金圧延板、すなわ
ち200〜350℃の範囲内の温度で成形加工を施して使用さ
れる用途のアルミニウム合金圧延板に関するものであ
る。
従来の技術 近年、高温において適切な歪速度で引張りを与えた場合
に局部的変形(ネック)の発生を招くことなく300%程
度以上の大きな伸びを示す超塑性材料が種々開発される
ようになっており、アルミニウム合金についても超塑性
材料が開発されるようになった。従来このようなアルミ
ニウム基超塑性材料としては、Al−78%Zn合金、Al−33
%Cu合金、Al−6%Cu−0.4%Zr合金(“SUPURAL")、A
l−Zn−Mg−Cu系合金(AA規格の7475合金、7075合金
等)、Al−2.5〜6.0%Mg−0.05〜0.6%Zr合金等が知ら
れている。これらの材料はいずれも400℃以上の高温で
大きな変形を得ることができるため、複雑な形状の成形
を容易に行なうことができる利点を有する。
発明が解決しようとする課題 前述のようなアルミニウム基超塑性材料は、300%以上
もの大きな伸びを生じさせるためには、400℃以上の高
温で適切な歪速度を与える必要があり、一般に最も大き
な伸びを示す歪速度(最適歪速度)は10-3/秒から10-4/
秒のオーダーとされている。しかしながらこのような歪
速度は、一般的な成形加工の場合と比較して格段に遅
く、このような歪速度を適用した場合、1成形工程に数
分から数十分を要し、工場規模での量産の場合生産性を
著しく阻害する問題がある。そのため前述のようなアル
ミニウム基超塑性材料を用いて超塑性加工を行なうこと
は、量産規模での実用化はためらわれているのが実情で
ある。
ところで、塑性性加工温度域よりは低温ではあるが、20
0〜350℃の温度域でのいわゆる温間成形の場合、Al−Mg
合金は通常の成形速度で比較的大きな伸びが得られるこ
とが知られており、したがってAl−Mg合金を用いて温間
成形を行なえば生産性を阻害することなく複雑な形状の
成形も比較的容易となると考えられる。
しかしながらMgを含有する合金では、高温で表面の酸化
皮膜がポーラスに生成されやすく、そのため温間成形時
に金型に材料の凝着(焼付き)が生じやすく、その結果
型かじりが発生しやすい問題があった。そのためAl−Mg
合金は、素材それ自体の温間成形性は良好であるもの
の、温間成形を量産規模で実施するには不適当とされて
いたのが実情である。そこで、表面に生成される酸化皮
膜が緻密であって、温間成形時における金型に対する材
料の凝着が少なく、型かじりが発生するおそれが少ない
アルミニウム合金、したがって量産規模での温間成形に
適したアルミニウム合金の開発が強く望まれている。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、温
間成形性が良好でかつ成形速度が速く、しかも表面に生
成される酸化皮膜が緻密で金型への凝着の発生のおそれ
の少ない温間成形用アルミニウム合金圧延板を提供する
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 この発明においては、Al−Mg系合金の成分組成を適切に
設定することによって、前述の問題を解決し得る温間成
形用アルミニウム合金圧延板を提供している。
具体的には、請求項1に記載の発明の温間成形用アルミ
ニウム合金圧延板は、Mg2.0〜6.0%、Be0.0001〜0.01%
を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなること
を特徴とするものである。
また請求項2に記載の発明の温間成形用アルミニウム合
金圧延板は、Mg2.0〜6.0%、Be0.0001〜0.01%を含有
し、かつMn0.05〜0.80%、Cr0.05〜0.25%、Cu0.05〜2.
0%、Zn0.5〜2.5%のうちから選ばれた1種または2種
以上を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなる
ことを特徴とするものである。
作用 先ずこの発明の温間成形用アルミニウム合金圧延板の成
分限定理由を説明する。
Mg: Mgは温間成形加工時に加工軟化もしくは動的再結晶を促
進させることによって温間成形性を向上させる元素であ
る。Mgが2.0%未満では温間成形性が不充分となるとと
もに、各種成形部品としての強度も不足する。一方Mgが
6.0%を越えれば、熱間圧延性、冷間圧延性が悪くなっ
て圧延板の製造が困難となる。したがってMgの含有量は
2.0〜6.0%の範囲内とする必要がある。
Be: Beは圧延板表面のMgの酸化を抑制することによって、緻
密かつ安定な酸化皮膜を生成するに寄与し、これにより
温間成形加工時における金型への材料の凝着(焼付き)
を防止して型かじり性を向上させるに有効な元素であ
る。Beの含有量が0.0001%(1ppm)未満では上述の効果
が得られず、一方0.01%(100ppm)を越えれば上述の効
果が飽和し、コスト上昇を招くだけである。したがって
Beは0.0001〜0.01%の範囲内とした。
Mn,Cr,Cu,Zn: これらはいずれも強度向上に効果があり、請求項2の発
明のアルミニウム合金圧延板において1種または2種以
上含有される。Mn0.05%未満、Cr0.05%未満、Cu0.05%
未満、Zn0.5%未満では強度向上の効果が充分に得られ
ない。一方Mnが0.80%を越えるかまたはCrが0.25%を越
えれば、温間成形性が低下するとともに、常温での成形
性も低下し、また鋳造時に粗大な金属間化合物が生成さ
れやすくなる。またCuが2.0%を越えるかまたはZnが2.5
%を越えれば耐食性が低下する。したがってMnは0.05〜
0.80%、Crは0.05〜0.25%、Cuは0.05〜2.0%、Znは0.5
〜2.5%の範囲内とした。
以上の各成分の残部はAlおよび不可避的不純物とすれば
良い。なおアルミニウム合金における不可避的不純物と
しては一般にFe,Si等が含有されるが、Fe0.4%以下、Si
0.4%以下であればこの発明の温間成形用アルミニウム
合金圧延板においても特に性能が著しく損なわれること
はない。但し、Fe,Siはいずれも少ない方が温間成形性
が一層良好となるから、Fe,Siの量はそれぞれ0.2%以下
に規制することが好ましい。
さらに、通常のアルミニウム合金においては鋳塊結晶粒
微細化のためにTi、あるいはTiおよびBを微量添加する
ことがあり、この発明の場合も微量のTi、あるいはTiお
よびBを含有していても良い。但し、Ti含有量が0.15%
を越えれば初晶TiAl3粒子が晶出して成形性を害し、ま
たB含有量が0.05%を越えればTiB2の粗大粒子が生じて
成形性を害するから、Tiは0.15%以下、Bは0.05%以下
とすることが好ましい。
以上のような成分組成のこの発明のアルミニウム合金圧
延板は、200〜350℃の範囲内の温度で温間成形加工を行
なうにあたっての成形性(温間成形性)が良好であっ
て、かつ成形速度も速く、通常の成形加工は1分未満の
秒単位で行なうことができ、しかも特にBeを添加してい
るため、表面の酸化皮膜が緻密で安定となり、そのため
温間成形加工時に金型に対する材料の凝着が生じるおそ
れは極めて少ない。
次にこの発明の温間成形用アルミニウム合金圧延板の製
造方法について説明する。
先ず前述のような成分組成のアルミニウム合金溶湯を常
法にしたがって溶製し、DC鋳造法(半連続鋳造法)によ
って鋳塊とするか、または薄板連続鋳造法(連続鋳造圧
延法)によって直接薄板とする。
DC鋳造法で鋳塊を作製した場合、その鋳塊に対して熱間
圧延を施す前に鋳塊加熱を行ない、引続いて熱間圧延を
行ない、その後必要に応じて冷間圧延を行なって製品板
厚とする。また熱間圧延と冷間圧延との間、あるいは冷
間圧延の中途において、必要に応じて中間焼鈍を行なっ
ても良い。これらの各工程は、次のような条件で実施す
ることが望ましい。
すなわち、熱間圧延前の鋳塊加熱は450〜580℃の範囲内
温度で0.5〜48時間行なうことが望ましい。鋳塊加熱温
度が450℃未満では熱間圧延性が劣化し、一方580℃を越
えれば共晶融解が生じるおそれがある。また鋳塊加熱時
間が0.5時間未満では鋳塊の加熱が均一になされないお
それがあり、一方48時間を越えればコスト上昇を招くだ
けである。熱間圧延は常法に従って行なえば良く、また
中間焼鈍も通常の条件で行なえば良い。冷間圧延の圧下
率は、中間焼鈍を行なう場合は中間焼鈍後の冷間圧延の
圧延率にして、15%以上が好ましい。冷間圧延率が15%
未満では、後の最終焼鈍により得られる再結晶組織もし
くは温間成形のための予熱時に得られる再結晶組織の再
結晶粒が粗大化するおそれがある。
上述のようにして製品板厚とした後には、一般には最終
焼鈍を施して再結晶組織を生成させる。この最終焼鈍
は、バッチ焼鈍、連続焼鈍のいずれでも良く、また最終
焼鈍条件は、要は再結晶組織が得られるような温度、時
間であれば良いが、バッチ焼鈍の場合は250〜400℃の範
囲内の温度で0.5時間以上の保持が一般的であり、一方
連続焼鈍の場合は350〜550℃の範囲内の温度で保持なし
かまたは180秒以下の保持が一般的である。なお製品の
圧延板に対する温間成形は200〜350℃で行なわれるが、
その場合圧延板は加熱された金型内にセットされて材料
温度が所定の温度となるまで保持されてから成形が施さ
れるか、または別の予熱炉で加熱され、その後金型にセ
ットされて成形が施される。この場合、保持もしくは予
熱の温度、時間が再結晶が生じるような条件であれば、
最終焼鈍により再結晶組織を得ておく必要はなく、した
がってその場合は最終焼鈍を省くことができる。
またDC鋳造に代えて薄板連続鋳造法を適用する場合は、
前述の各工程のうち、熱間圧延までを省略することがで
きる。但し、この場合は圧延性を向上させるため、鋳造
コイルに対して均質化処理を施してから冷間圧延を行な
うことが好ましい。この場合の均質化処理条件は、前述
のDC鋳造を適用した場合の熱間圧延前の鋳塊加熱条件と
同様であれば良い。
実施例 第1表の合金番号1〜7に示す成分組成のアルミニウム
合金、すなわち本発明成分範囲内の合金1〜4および本
発明成分範囲を外れた比較例の合金5〜7について、常
法に従ってDC鋳造し、得られた鋳塊に530℃×10時間の
均質化処理を施した後、常法に従って板厚4mmまで熱間
圧延し、さらに冷間圧延を施して板厚1mmとした。その
後320℃×2時間の最終焼鈍を施した。
以上のようにして得られた各圧延板について、300℃に
おいて50%の伸びを与える温間引張り加工を行ない、温
間引張り加工後の常温強度(引張り強さおよび耐力)を
調べた結果を第2表に示す。
第2表から、この発明の実施例のアルミニウム合金圧延
板は、温間成形後も自動車部品や各種筐体等として実用
上支障ない程度の強度を有していることが判る。
また各圧延板から第1図に示すような形状、寸法の引張
り試験片を切出し、各試験片について 250℃の温間引張り試験を行ない、伸びを調べた結果を
第3表に示す。なおこのときの温間引張り試験は、250
℃の温度に30分保持してから実施し、また引張り歪速度
は5×10-2/秒とした。
第3表から、この発明の実施例のアルミニウム合金圧延
板は、温間成形によって75%程度以上の比較的大きな伸
びを示し、温間成形性が良好であることが判る。
さらに、温間成形における型かじり性を調べるため、各
圧延板について20枚連続して温間成形し、型かじりの発
生の程度を調べた。温間成形の条件は、成形温度250
℃、ブランク径100mm、ポンチ径50mm、ダイス径52.4m
m、しわ抑え圧300kgとし、潤滑剤として二硫化モリブデ
ンを用いた。その結果を第4表に示す。
第4表から、この発明の実施例のアルミニウム合金圧延
板は、温間成形加工時における材料の凝着が少ないた
め、型かじりの発生が少なく、したがって量産規模での
成形に適していることが判る。
発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明のアルミ
ニウム合金圧延板は、温間成形時における材料の凝着の
発生が少ないため型かじりの発生が少なく、しかも速い
成形速度で大きな変形を得ることができるから、温間成
形性が良好であり、したがってこの発明のアルミニウム
合金圧延板を用いることによって、200〜350℃の温度域
での温間成形を高い生産性で実用化することができる。
なおこの発明のアルミニウム合金圧延板は、各種車両や
自動車部品、航空機部品、電気機器筐体、その他家庭用
品等、成形加工が施される用途の部材、部品に適用して
有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例において行なった温間引張り
試験における試験片の形状、寸法を示す平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田形 勉 東京都中央区日本橋室町4丁目3番18号 スカイアルミニウム株式会社内 (72)発明者 松尾 守 東京都中央区日本橋室町4丁目3番18号 スカイアルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−262448(JP,A) 特開 昭63−118045(JP,A) 特開 平2−57655(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Mg2.0〜6.0%(重量%、以下同じ)、Be0.
    0001〜0.01%を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物
    よりなることを特徴とする、200〜350℃の範囲内の温度
    での成形のための温間成形用アルミニウム合金圧延板。
  2. 【請求項2】Mg2.0〜6.0%、Be0.0001〜0.01%を含有
    し、かつMn0.05〜0.80%、Cr0.05〜0.25%、Cu0.05〜2.
    0%、Zn0.5〜2.5%のうちから選ばれた1種または2種
    以上を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなる
    ことを特徴とする、200〜350℃の範囲内の温度での成形
    のための温間成形用アルミニウム合金圧延板。
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