JPH11302763A - 耐応力腐食割れ性に優れる高強度アルミニウム合金 - Google Patents
耐応力腐食割れ性に優れる高強度アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPH11302763A JPH11302763A JP11348298A JP11348298A JPH11302763A JP H11302763 A JPH11302763 A JP H11302763A JP 11348298 A JP11348298 A JP 11348298A JP 11348298 A JP11348298 A JP 11348298A JP H11302763 A JPH11302763 A JP H11302763A
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- JP
- Japan
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- aluminum alloy
- corrosion cracking
- stress corrosion
- cracking resistance
- high strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】強度、靱性、耐応力腐食割れ性、押し出し加工
性に優れたアルミニウム合金及びその製造方法 【構成】 Ｚｎ：６.０〜８.５ｗｔ％、Ｍｇ：０.７〜
１.０ｗｔ％、Ｃｕ：０.０５〜０.２０ｗｔ％、Ｍｎ：
０.３０ｗｔ％以下，Ｃｒ：０.２０ｗｔ％以下、Ｚｒ：
０.２０〜０.３０ｗｔ％、Ｔｉ：０.０１〜０.０５ｗｔ
％を有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、不
純物としてＦｅ：０.２０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.１０ｗ
ｔ％以下のアルミニウム合金を押し出し加工し、その後
８０〜１６０℃にて２段人工時効処理することにより繊
維状組織率が９５％以上を有することを特徴とするアル
ミニウム合金。
性に優れたアルミニウム合金及びその製造方法 【構成】 Ｚｎ：６.０〜８.５ｗｔ％、Ｍｇ：０.７〜
１.０ｗｔ％、Ｃｕ：０.０５〜０.２０ｗｔ％、Ｍｎ：
０.３０ｗｔ％以下，Ｃｒ：０.２０ｗｔ％以下、Ｚｒ：
０.２０〜０.３０ｗｔ％、Ｔｉ：０.０１〜０.０５ｗｔ
％を有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、不
純物としてＦｅ：０.２０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.１０ｗ
ｔ％以下のアルミニウム合金を押し出し加工し、その後
８０〜１６０℃にて２段人工時効処理することにより繊
維状組織率が９５％以上を有することを特徴とするアル
ミニウム合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造用部材に用いられる
アルミニウム合金に関するものである。
アルミニウム合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、鉄道車両、及び住宅建材等の構
造用部材には軽量化等の目的で押し出し加工したアルミ
ニウム合金が広く使用されている。例えば、６Ｎ０１，
７００３，７Ｎ０１合金等が該当する。
造用部材には軽量化等の目的で押し出し加工したアルミ
ニウム合金が広く使用されている。例えば、６Ｎ０１，
７００３，７Ｎ０１合金等が該当する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】部品の軽量化による自
動車等の燃費向上を考えた場合、従来の６Ｎ０１、７０
０３、７Ｎ０１合金等では強度が不十分であり大幅な軽
量化が困難であった。又、耐応力腐食割れ性に劣り構造
部材としては信頼性に劣る問題もあった。本発明は、こ
れらの問題点を解決すべく、強度、靱性、耐応力腐食割
れ性に優れたアルミニウム合金を提供せんとするもので
ある。
動車等の燃費向上を考えた場合、従来の６Ｎ０１、７０
０３、７Ｎ０１合金等では強度が不十分であり大幅な軽
量化が困難であった。又、耐応力腐食割れ性に劣り構造
部材としては信頼性に劣る問題もあった。本発明は、こ
れらの問題点を解決すべく、強度、靱性、耐応力腐食割
れ性に優れたアルミニウム合金を提供せんとするもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】構造部材用アルミニウム
合金の主成分はＺｎ、Ｍｇであり、Ｚｎ、Ｍｇの添加量
を多くすると強度は向上するが、それに反して押し出し
加工性、靱性が悪くなることは広く知られているところ
である。しかし、本発明者らはＺｎ，Ｍｇの成分に加え
てＣｕ、Ｍn、Ｃr、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、の成分量を変え
て各種合金を試作評価した結果、一定の組成範囲にては
従来のアルミニウム合金よりも高強度で、かつ、金属組
織が繊維状組織になり、靱性、耐応力腐食割れ性に優れ
たアルミニウム合金が得られることを見いだしたもので
ある。
合金の主成分はＺｎ、Ｍｇであり、Ｚｎ、Ｍｇの添加量
を多くすると強度は向上するが、それに反して押し出し
加工性、靱性が悪くなることは広く知られているところ
である。しかし、本発明者らはＺｎ，Ｍｇの成分に加え
てＣｕ、Ｍn、Ｃr、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、の成分量を変え
て各種合金を試作評価した結果、一定の組成範囲にては
従来のアルミニウム合金よりも高強度で、かつ、金属組
織が繊維状組織になり、靱性、耐応力腐食割れ性に優れ
たアルミニウム合金が得られることを見いだしたもので
ある。
【０００５】Ｍｇは固溶硬化及びＺｎとの金属間化合物
生成にて強度向上に対する寄与は大きいが、アルミニウ
ムと原子半径が異なるため添加量が多すぎると結晶格子
の歪みが大きくなり、変形抵抗を増大させ押し出し加工
性が悪くなる。Ｚｎはアルミニウムと原子半径が近いた
め添加量に対して比較的変形抵抗の増加が少なく押し出
し加工性を低下させることなく強度向上を図ることがで
きるが、Ｍｇに対する添加比率を一定以上高くすると耐
応力腐食割れ性が悪くなる。従って、後述する他の添加
成分も考慮するとＺｎ：６.０〜８.５ｗｔ％、Ｍｇ：
０.７〜１.０ｗｔ％が最適である。Ｃｕは結晶粒界部と
結晶粒内との電位差を緩和し、耐応力腐食割れ性を改善
できるが多すぎると耐食性が悪くなるのでＣｕ：０.０
５〜０.２０ｗｔ％の範囲がよい。Ｚｒは金属組織を繊
維状組織にする効果があり、材料に引っ張り曲げ応力が
働いた場合その結晶粒界にかかる曲げ方向の分力を分散
させ耐応力腐食割れ性が大幅に向上する。又、押し出し
形材の表面に発生しやすい再結晶の粗大化も防止でき
る。そのときの適正範囲はＺｒ：０.２０〜０.３０ｗｔ
％である。Ｍｎ，Ｃｒも結晶粒を微細化する効果がある
が添加量が多くなると編析してくるのでＭｎ：０.３０
ｗｔ％以下、Ｃｒ：０.２０ｗｔ％以下がよい。Ｆｅ，
Ｓｉはアルミニウムの精錬及び鋳造過程にて不純物とし
ても混入してくるがＦｅ：０.１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：
０.１０ｗｔ％以下にしないと靱性が悪くなることも明
らかになった。
生成にて強度向上に対する寄与は大きいが、アルミニウ
ムと原子半径が異なるため添加量が多すぎると結晶格子
の歪みが大きくなり、変形抵抗を増大させ押し出し加工
性が悪くなる。Ｚｎはアルミニウムと原子半径が近いた
め添加量に対して比較的変形抵抗の増加が少なく押し出
し加工性を低下させることなく強度向上を図ることがで
きるが、Ｍｇに対する添加比率を一定以上高くすると耐
応力腐食割れ性が悪くなる。従って、後述する他の添加
成分も考慮するとＺｎ：６.０〜８.５ｗｔ％、Ｍｇ：
０.７〜１.０ｗｔ％が最適である。Ｃｕは結晶粒界部と
結晶粒内との電位差を緩和し、耐応力腐食割れ性を改善
できるが多すぎると耐食性が悪くなるのでＣｕ：０.０
５〜０.２０ｗｔ％の範囲がよい。Ｚｒは金属組織を繊
維状組織にする効果があり、材料に引っ張り曲げ応力が
働いた場合その結晶粒界にかかる曲げ方向の分力を分散
させ耐応力腐食割れ性が大幅に向上する。又、押し出し
形材の表面に発生しやすい再結晶の粗大化も防止でき
る。そのときの適正範囲はＺｒ：０.２０〜０.３０ｗｔ
％である。Ｍｎ，Ｃｒも結晶粒を微細化する効果がある
が添加量が多くなると編析してくるのでＭｎ：０.３０
ｗｔ％以下、Ｃｒ：０.２０ｗｔ％以下がよい。Ｆｅ，
Ｓｉはアルミニウムの精錬及び鋳造過程にて不純物とし
ても混入してくるがＦｅ：０.１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：
０.１０ｗｔ％以下にしないと靱性が悪くなることも明
らかになった。
【０００６】次に製造方法について説明する。本発明に
よるアルミニウム合金を用いて円柱状のビレットを鋳造
し、その後に４４０〜４８０℃にて１０〜２０時間均質
化処理する。かかるビレットを用いて常法に従い押し出
し加工プレスにて押し出し加工するが、この際のビレッ
ト予備加熱温度は４００〜４７０℃が良い。４００℃未
満では変形抵抗が増大し押し出し加工が悪くなり、４７
０℃を越えると材料が脆化し、靱性が悪くなるとともに
再結晶粒が粗大化し耐応力腐食割れ性も低下するからで
ある。得られた押し出し形材は８０〜１６０℃にて２段
人工時効処理する。
よるアルミニウム合金を用いて円柱状のビレットを鋳造
し、その後に４４０〜４８０℃にて１０〜２０時間均質
化処理する。かかるビレットを用いて常法に従い押し出
し加工プレスにて押し出し加工するが、この際のビレッ
ト予備加熱温度は４００〜４７０℃が良い。４００℃未
満では変形抵抗が増大し押し出し加工が悪くなり、４７
０℃を越えると材料が脆化し、靱性が悪くなるとともに
再結晶粒が粗大化し耐応力腐食割れ性も低下するからで
ある。得られた押し出し形材は８０〜１６０℃にて２段
人工時効処理する。
【０００７】このように製造することにより得られた押
し出し形材は断面方向にて繊維状組織面積比率が９５％
以上あり高強度で靱性、耐応力腐食割れ性及び表面性状
に優れ、押し出し加工性の良い安価な押し出し形材が得
られた。
し出し形材は断面方向にて繊維状組織面積比率が９５％
以上あり高強度で靱性、耐応力腐食割れ性及び表面性状
に優れ、押し出し加工性の良い安価な押し出し形材が得
られた。
【０００８】
【実施例】本発明におけるアルミニウム合金例を従来合
金と比較しながら以下に説明する。表１において合金
Ａ，Ｂが本発明による合金例を示しＣ，Ｄ，Ｅが従来合
金を示し、特にＥ合金はＪＩＳ７００３に相当するアル
ミニウム合金である。表２には、図１に示した外形寸法
４５ｍｍ×４５ｍｍ、肉厚３ｍｍの矩形パイプを押し出
し加工した形材の評価結果を示す。引っ張り強度、０.
２％耐力、伸びはＪＩＳ Ｚ ２２４１に基づいて測定
した。靱性は図２に示した半円球形状のポンチにて荷重
を負荷し、その際の変位（Ｓ）‐荷重（Ｆ）曲線をと
り、その積分値を測定しＪＩＳ７００３合金の値を１０
０とした指数で示す。ａは靱性が悪い場合で変位の比較
的小さい段階にて材料に割れが発生し、荷重が急激に低
下している。耐応力腐食割れ性はＪＩＳ Ｈ ８７１１
に基づきＣｒＯ3、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＮａＣｌ混合水溶
液、液温５０℃に浸漬し、割れ発生までの時間を測定し
た。繊維状組織面積比率は形材断面の組織観察にて測定
した。押し出し加工性は外観品質及び形状を維持できる
最大押し出しスピードを合金Ｅ１００とした指数評価で
表した。
金と比較しながら以下に説明する。表１において合金
Ａ，Ｂが本発明による合金例を示しＣ，Ｄ，Ｅが従来合
金を示し、特にＥ合金はＪＩＳ７００３に相当するアル
ミニウム合金である。表２には、図１に示した外形寸法
４５ｍｍ×４５ｍｍ、肉厚３ｍｍの矩形パイプを押し出
し加工した形材の評価結果を示す。引っ張り強度、０.
２％耐力、伸びはＪＩＳ Ｚ ２２４１に基づいて測定
した。靱性は図２に示した半円球形状のポンチにて荷重
を負荷し、その際の変位（Ｓ）‐荷重（Ｆ）曲線をと
り、その積分値を測定しＪＩＳ７００３合金の値を１０
０とした指数で示す。ａは靱性が悪い場合で変位の比較
的小さい段階にて材料に割れが発生し、荷重が急激に低
下している。耐応力腐食割れ性はＪＩＳ Ｈ ８７１１
に基づきＣｒＯ3、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＮａＣｌ混合水溶
液、液温５０℃に浸漬し、割れ発生までの時間を測定し
た。繊維状組織面積比率は形材断面の組織観察にて測定
した。押し出し加工性は外観品質及び形状を維持できる
最大押し出しスピードを合金Ｅ１００とした指数評価で
表した。
【０００９】表１
【００１０】表２
【００１１】
【発明の効果】表２の結果に示すよう本発明による合金
を用いて所定の条件にて押し出し加工した形材は強度、
靱性、対応力腐食割れ性、押し出し加工性が、総合的に
優れている。
を用いて所定の条件にて押し出し加工した形材は強度、
靱性、対応力腐食割れ性、押し出し加工性が、総合的に
優れている。
【図１】本発明によるアルミニウム合金を用いた押し出
し形材の断面形状例を示す。
し形材の断面形状例を示す。
【図２】靱性評価方法の模式図を示す。
【図３】靱性評価における変位（Ｓ）−荷重（Ｆ）局線
を示す。
を示す。
１・・・・・・・供試材 ２、２´・・・・供試材を固定するための上治具 ３・・・・・・・供試材を固定するための下治具 ４・・・・・・・供試材に負荷を加えるパンチ （ａ）・・・・・従来合金における変位‐荷重線図 （ｂ）・・・・・本発明合金における変位‐荷重線図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｂ ６３０Ａ ６４０ ６４０Ａ ６９１ ６９１Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｚｎ：６.０〜８.５ｗｔ％、Ｍｇ：０.
７〜１.０ｗｔ％、Ｃｕ：０.０５〜０.２０ｗｔ％、Ｍ
ｎ：０.３０ｗｔ％以下，Ｃｒ：０.２０ｗｔ％以下、Ｚ
ｒ：０.２０〜０.３０ｗｔ％、Ｔｉ：０.０１〜０.０５
ｗｔ％を有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からな
り、不純物としてＦｅ：０.２０ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.
１０ｗｔ％以下のアルミニウム合金を押し出し加工し、
その後８０〜１６０℃にて２段人工時効処理することに
より繊維状組織率が９５％以上を有することを特徴とす
るアルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11348298A JPH11302763A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 耐応力腐食割れ性に優れる高強度アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11348298A JPH11302763A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 耐応力腐食割れ性に優れる高強度アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11302763A true JPH11302763A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14613415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11348298A Pending JPH11302763A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 耐応力腐食割れ性に優れる高強度アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11302763A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003205746A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 自動車用ドアインパクトビーム |
| JP2006505695A (ja) * | 2002-11-06 | 2006-02-16 | ペシネイ レナリュ | Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金製の圧延製品の簡易製造法、およびこの方法によって得られる製品 |
| WO2009031460A1 (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | 耐衝撃割れ性に優れたアルミニウム合金押出材及び耐衝撃吸収部材 |
| WO2021070900A1 (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | 株式会社Uacj | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造部材及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP11348298A patent/JPH11302763A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003205746A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 自動車用ドアインパクトビーム |
| JP2006505695A (ja) * | 2002-11-06 | 2006-02-16 | ペシネイ レナリュ | Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金製の圧延製品の簡易製造法、およびこの方法によって得られる製品 |
| US7780802B2 (en) | 2002-11-06 | 2010-08-24 | Alcan Rhenalu | Simplified method for making rolled Al—Zn—Mg alloy products, and resulting products |
| WO2009031460A1 (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | 耐衝撃割れ性に優れたアルミニウム合金押出材及び耐衝撃吸収部材 |
| WO2021070900A1 (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | 株式会社Uacj | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造部材及びその製造方法 |
| JP2021059773A (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | 株式会社Uacj | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造部材及びその製造方法 |
| CN114555844A (zh) * | 2019-10-09 | 2022-05-27 | 株式会社Uacj | 耐应力腐蚀裂纹性优异的焊接结构构件及其制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040615 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050609 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050708 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050920 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20051028 |