JPH11323516A - 成形性に優れるアルミニウム合金半硬質材の製造方法 - Google Patents

成形性に優れるアルミニウム合金半硬質材の製造方法

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JPH11323516A
JPH11323516A JP13659698A JP13659698A JPH11323516A JP H11323516 A JPH11323516 A JP H11323516A JP 13659698 A JP13659698 A JP 13659698A JP 13659698 A JP13659698 A JP 13659698A JP H11323516 A JPH11323516 A JP H11323516A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性に優れるアルミニウム合金半硬質材を
高歩留まりで製造する。 【解決手段】 Fe0.2〜0.9wt%、Si 0.1〜0.3wt%を含有
し、FeとSiの含有量比(Fe/Si)が 2.0以上、FeとSiの
含有量の合計が1.0wt%以下であり、必要に応じてCu0.05
〜0.2wt%を含有し、さらに必要に応じてTi 0.005〜0.05
wt%,B 0.001〜0.01wt% のうちの1種または2種を含有
し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊に均質化処理を施し、その後熱間圧延、中間焼
鈍を入れる冷間圧延、調質焼鈍を順に施すアルミニウム
合金半硬質材の製造方法であって、前記均質化処理を5
40〜610℃の温度で1〜15時間施し、少なくとも
最終中間焼鈍を軟化率が20〜70%になるように施
し、最終中間焼鈍後の冷間圧延を圧延率50%以下で施
し、調質焼鈍を200〜260℃の温度で施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性に優れるア
ルミニウム合金半硬質材を高歩留まりで製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、アルミニウム合金半硬質材に
は、加工硬化材を焼鈍軟化させた焼鈍調質材と完全焼鈍
材を加工硬化させた加工調質材の2種がある。前者はH
2X、後者はH1XとJIS表記される。前記焼鈍調質
材は加工調質材より伸びが大きく成形性に優れるので、
プレス成形用には、通常、焼鈍調質材が使用され、特
に、比較的強度の高いH24は代表的半硬質材として多
用されている。前記焼鈍調質材は、所定組成の合金鋳塊
に均質化処理、熱間圧延、冷間圧延を順に施し、前記冷
間圧延後、半軟化温度で焼鈍(調質焼鈍)して製造され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】最近、成形加工の自動
化および高速化が進み、半硬質材には品質および特性に
関して変動の極小化が求められ、従来の半硬質材では対
応できず、より成形性に優れる材料の開発、さらに材料
の成形可能限界の向上が必須になってきている。
【0004】ところで、成形加工材として汎用性の高
い、厚さが0.5〜2mmのJIS−1100、120
0など(いずれも低強度材)の半硬質材は、中間焼鈍を
入れずに冷間圧延した材料を調質焼鈍して製造されてい
る。しかし、前記冷間圧延材は、冷間加工度が過大なた
め調質焼鈍で軟化が急激に起き、所要強度が得られる焼
鈍温度範囲が極めて狭く、また前記温度範囲は熱間圧延
状況によっても変化する。このため、焼鈍不足や過焼鈍
などの焼鈍不良が多く、製造歩留まりが低下するという
問題がある。
【0005】一方、中間焼鈍を入れた冷間圧延材は、調
質焼鈍での軟化が緩やかで、所要強度が得られる調質焼
鈍温度範囲が広くとれ、しかも熱間圧延状況による影響
も小さく、従って焼鈍不良も少ない。しかしこの焼鈍調
質材は伸びが低く成形性に劣るという問題がある。この
ようなことから、本発明者等は、鋳塊の均質化処理、中
間焼鈍、最終冷間圧延率、調質焼鈍などの条件について
詳細に検討し、成形性に優れるアルミニウム合金半硬質
材を高歩留まりで製造する方法を見い出すことに成功し
た。本発明は、成形性に優れるアルミニウム合金半硬質
材(調質焼鈍材)を高歩留まりで製造することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、Fe0.2〜
0.9wt%、Si0.1〜0.3wt%を含有し、前記F
eとSiの含有量の比(Fe/Si)が2.0以上、前
記FeとSiの含有量の合計が1.0wt%以下であり、
必要に応じてCu0.05〜0.2wt%を含有し、さら
に必要に応じてTi0.005〜0.05wt%、B0.
001〜0.01wt%のうちの1種または2種を含有
し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウ
ム合金鋳塊に均質化処理を施し、その後熱間圧延、中間
焼鈍を入れる冷間圧延、調質焼鈍を順に施すアルミニウ
ム合金半硬質材の製造方法であって、前記均質化処理を
540〜610℃の温度で1〜15時間施し、少なくと
も最終中間焼鈍を軟化率が20〜70%になるように施
し、最終中間焼鈍後の冷間圧延を圧延率50%以下で施
し、調質焼鈍を200〜260℃の温度で施すことを特
徴とする成形性に優れるアルミニウム合金半硬質材の製
造方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いるAl−Fe−Si
合金について説明する。Feは強度向上に寄与して成形
性を高め、また熱間圧延や中間焼鈍などで再結晶粒を微
細化して成形性を向上させる。さらに肌荒れを防止して
成形品の表面品質を高める。Feの添加量を0.2〜
0.9wt%に規定する理由は、0.2wt%未満ではその
効果が十分に得られず、0.9wt%を超えるとその効果
が飽和し、また他の添加元素或いは不純物との間で粗大
な金属間化合物を生成して表面欠陥の原因になり、また
成形性を害する。
【0008】SiはAlマトリックス中に固溶して強度
向上に寄与する。Siの含有量を0.1〜0.3wt%に
規定する理由は、0.1wt%未満ではその効果が十分に
得られず、0.3wt%を超えるとFeとの間で粗大金属
間化合物を生成して成形性を害するためである。
【0009】適量のFeとSiはAlとともに金属間化
合物を形成して熱間圧延や中間焼鈍などで形成される再
結晶粒を微細化して成形性を向上させる。しかし、その
量があまり多くなると、金属間化合物が粗大化して延性
が低下し成形性が低下する。そのためFeとSiの含有
量の合計は1.0wt%以下にする。前記金属間化合物量
はFeとSiの比によっても影響される。すなわち、過
剰Siは前記金属間化合物の生成を妨げ、ひいては再結
晶核の形成を妨げて、再結晶粒を粗大化させる。このた
めFeとSiの含有量の比(Fe/Si)は2.0以上
とFeの含有比率を高くする。
【0010】本発明では前記Al−Fe−Si合金に、
必要に応じてCuを含有させる。Cuは強度を向上させ
て成形性を高める。またアルマイト処理する場合は、そ
の色調を均質にする。Cuの含有量を0.05〜0.2
wt%に規定する理由は、0.05wt%未満ではその効果
が十分に得られず、0.2wt%を超えると耐食性が低下
するためである。
【0011】本発明では、前記Al−Fe−Si合金
に、必要に応じてTi、Bのうちの1種または2種を含
有させる。Tiは鋳塊組織を微細化して、圧延材表面の
肌荒れや外観の不均一性を改善する。その含有量を0.
005〜0.05wt%に規定する理由は、0.005wt
%未満ではその効果が十分に得られず、0.05wt%を
超えると溶解鋳造時に巨大なAl−Ti系金属間化合物
が生成し、これが圧延後も残存して成形品の表面傷の原
因になり、また成形性を害する。BはTiの微細化効果
を助長する。Bが0.001wt%未満ではその助長効果
が十分に得られず、0.01wt%を超えると溶解鋳造時
に巨大なTi−B系金属間化合物が生成し、これが圧延
後も残存して成形品の表面傷の原因になる。本発明で
は、前記Cuと、TiまたはBの1種以上とを共存させ
ても、それぞれが前述と同じ効果を発現する。
【0012】本発明の半硬質材は、前述のAl−Fe−
Si−(Cu)−(Ti)−(B)合金を鋳造し、得ら
れる鋳塊に均質化処理、熱間圧延、中間焼鈍を入れる冷
間圧延を順に施し、最後に調質焼鈍を施して製造され
る。前記均質化処理により、鋳塊組織中の溶質元素の偏
析が均質化し、またFe、Siなどの金属間化合物の分
布が適正化される。また均質化処理により金属間化合物
が適度に粗大化し、この適度に粗大化した金属間化合物
は、熱間圧延や中間焼鈍で再結晶核として有効に機能し
て、微細な再結晶組織を形成する。
【0013】前記均質化処理を540〜610℃の温度
で1〜15時間施す理由は、540℃未満では金属間化
合物が適度に粗大化せず、このため再結晶核となる金属
間化合物が減少して再結晶粒が粗大化し、成形性や外観
が損なわれ、610℃を超えると鋳塊に変形や膨れなど
が生じ、のちに材料欠陥の原因になる。均質化処理時間
が1時間未満では均質化処理効果が十分に得られず、1
5時間を超えるとその効果が飽和してコスト的に不利に
なるためである。特に望ましい均質化処理時間は2〜6
時間である。
【0014】均質化処理後の熱間圧延は常法に準じて行
う。また熱間圧延後の冷間圧延では中間焼鈍を施す。中
間焼鈍を入れた冷間圧延材は、前述のように、所要強度
を得るための調質焼鈍温度範囲を広くとれる。従来、こ
の中間焼鈍は完全焼鈍(完全再結晶)させて行っていた
が、完全焼鈍を行う場合は、中間焼鈍前の冷間圧延率を
十分に大きくしておかないと、中間焼鈍後の再結晶粒が
大きくなり肌荒れが生じ易くなる。このため、本発明で
は、少なくとも最終中間焼鈍は完全再結晶させずに、部
分再結晶する条件、つまり軟化率が20〜70%になる
条件で施す。
【0015】本発明において、少なくとも最終中間焼鈍
を軟化率が20〜70%になるように施す理由は、前記
軟化率が20%未満では、調質焼鈍後に、成形性を良好
にする大きい伸びが得られず、70%を超えると調質焼
鈍において軟化が急激に起きて焼鈍不良が生じ易くなる
ためで、特に望ましい軟化率は30〜60%である。こ
こで、軟化率は〔(A−B)/A〕の式で表される。但
し、Aは中間焼鈍前の材料の硬さ、Bは中間焼鈍後の材
料の硬さである。
【0016】軟化率が20〜70%の結晶組織は、微細
な再結晶粒と亜結晶粒界が発達した未再結晶粒とが混在
したものである。前記20〜70%の軟化率は、220
〜280℃の温度で中間焼鈍することにより得られる。
すなわち、中間焼鈍温度が220℃未満では未再結晶粒
の亜結晶粒界が十分に発達せず、280℃を超えると急
激に再結晶して軟化率を20〜70%に制御するのが困
難になる。
【0017】本発明で、最終中間焼鈍後の冷間圧延を圧
延率50%以下で施す理由は、圧延率が50%を超える
と調質焼鈍後に伸びが十分回復せず、必要とする成形性
が得られないためである。
【0018】本発明で、調質焼鈍を200〜260℃の
温度で施す理由は、200℃未満では成形性を良好にす
る大きい伸びが得られず、260℃を超えると材料が過
度に軟化して成形性が悪化するためである。
【0019】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)表1に示す本発明規定内組成のアルミニウ
ム合金鋳塊(厚さ500mm、幅1200mm、長さ4
000mm)に、表2に示すAの条件で、均質化処理、
熱間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延、調質焼鈍を順に施
して、厚さ1.0mmの半硬質板を製造した。均質化処
理時間は、いずれも4時間とした。
【0020】(比較例1)表1に示す本発明規定外組成
のアルミニウム合金鋳塊を用いた他は、実施例1と同じ
方法により厚さ1.0mmの半硬質板を製造した。
【0021】実施例1と比較例1で製造した各々の半硬
質板について、引張強さ、伸び、成形性を調べた。成形
性はエリクセン試験により調べ、圧延板に割れが入るま
でのポンチの移動距離(エリクセン値)が15mm未満
のものは不良(×)、15mm以上のものは良好(○)
と評価した。結果を表3に示す。表3には中間焼鈍後の
軟化率を併記した。
【0022】
【表1】 (注)単位wt%。
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】表3より明らかなように、本発明例のNo.1
〜3 は、いずれも引張強さおよび伸びが高く、従って成
形性に優れた。冷間圧延中に中間焼鈍を入れたので調質
焼鈍温度範囲が広くなり焼鈍不良は生じなかった。これ
に対し、比較例のNo.4〜8 は、合金組成が本発明組成外
のため、いずれも引張強さおよび伸びが低く、従って成
形性が劣った。
【0026】(実施例2)表1に示したNo.1の組成のア
ルミニウム合金鋳塊を用い、表2に示したB〜Eの製造
条件により厚さ1.0mmの半硬質板を製造した。
【0027】(比較例2)表1に示したNo.1の組成のア
ルミニウム合金鋳塊を用い、表2に示したF〜Lの製造
条件により厚さ1.0mmの半硬質板を製造した。
【0028】実施例2または比較例2で製造した各々の
半硬質板について、引張強さ、伸び、および成形性を実
施例1と同じ方法により調査した。結果を表4に示す。
表4には中間焼鈍後の軟化率を併記した。
【0029】
【表4】
【0030】表4より明らかなように、本発明例のNo.9
〜13は、いずれも引張強さおよび伸びが高く、従って成
形性に優れた。これに対し、比較例の No.14〜20は、製
造条件が本発明規定外のため、いずれも引張強さまたは
伸びが低く、従って成形性が劣った。なお、No.15,16は
中間焼鈍温度が適正でないため軟化率が本発明規定値を
外れた。またNo.17,20は冷間圧延率が高かったため適正
な調質焼鈍温度範囲が狭くなり、設定した調質焼鈍温度
では伸びが十分回復せず成形性が不良となった。
【0031】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
強度および伸びが高く成形性に優れるアルミニウム合金
半硬質材を高歩留まりで製造できる。前記半硬質材は成
形加工の自動化、高速化に十分対応でき、また張出し成
形材、張出し部分の大きい複合成形材、エンボス加工材
などにも適用できる。依って、工業上顕著な効果を奏す
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 685 C22F 1/00 685Z 686 686B 691 691C 691B 694 694A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe0.2〜0.9wt%、Si0.1〜
    0.3wt%を含有し、前記FeとSiの含有量の比(F
    e/Si)が2.0以上、前記FeとSiの含有量の合
    計が1.0wt%以下であり、必要に応じてCu0.05
    〜0.2wt%を含有し、さらに必要に応じてTi0.0
    05〜0.05wt%、B0.001〜0.01wt%のう
    ちの1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避
    不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を施
    し、その後熱間圧延、中間焼鈍を入れる冷間圧延、調質
    焼鈍を順に施すアルミニウム合金半硬質材の製造方法で
    あって、前記均質化処理を540〜610℃の温度で1
    〜15時間施し、少なくとも最終中間焼鈍を軟化率が2
    0〜70%になるように施し、最終中間焼鈍後の冷間圧
    延を圧延率50%以下で施し、調質焼鈍を200〜26
    0℃の温度で施すことを特徴とする成形性に優れるアル
    ミニウム合金半硬質材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009215605A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 角筒深絞成形性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法
WO2010029955A1 (ja) * 2008-09-09 2010-03-18 株式会社神戸製鋼所 積層板および複合成形体

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