JPS5873740A - 鋳物用アルミニウム合金 - Google Patents

鋳物用アルミニウム合金

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JPS5873740A
JPS5873740A JP56171507A JP17150781A JPS5873740A JP S5873740 A JPS5873740 A JP S5873740A JP 56171507 A JP56171507 A JP 56171507A JP 17150781 A JP17150781 A JP 17150781A JP S5873740 A JPS5873740 A JP S5873740A
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magnesium
nickel
aluminum
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Tadao Ito
井藤 忠男
Akio Hashimoto
昭男 橋本
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Nippon Light Metal Co Ltd
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Nippon Light Metal Co Ltd
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04Modified aluminium-silicon alloys

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳造性が良好で強靭性に富み、耐熱性殊に耐熱
衝撃性が優れ、また熱による永久変形の少ない一物用ア
ル電ニウム合金に関するものである。
近年、車輛工業や機械工業などへの巾広いアルミニウム
材iの進出に伴ない強靭で且つ耐熱性のすぐれた鋳物用
アルミニウム合金の開発が強く求められている。
発明者ら°はこの要望に応えてさきに鋳造性がすぐれ、
しかも強靭性、耐熱性を兼ね具えた鋳物用合金の開発に
成功した。(特開昭55−6t2s4) 上記合金は6%を超え13%までの珪素、Sチを超え5
チまでの銅、12%を超え191までのマグネシウムお
よび103%を超え1%1でのアンチモンを含み、残部
アルζニウムおよび不純物よシなる合金であって最高5
0kP/c−におよぶ強度と3〜4チの伸びを有、す、
る強靭表機械的性質を有し、また耐熱衝撃性も従来のこ
の種の合金に較べて遥かに優れているので、耐熱機械部
材9例えばエンジン用ピストン材の如く繰返し高熱にさ
らされるような部材への使用に適している。
しかしながら発明者らのその後の研究によると上記合金
をピストン材として長期間使用した場合に受熱部分が通
常の熱膨張収縮とは別に恒久的な容積収縮を起し、シリ
′ンダーどの間のクリヤランスが大きくなってプ・ロー
パイ、ピストンスラップ等の原因となシ、その上上記合
金は剥離摩耗を起し易い欠点もあって、ピストンリング
嵌合溝部の摩耗によるリング機能が低下するなどの欠点
があることが−判った。  ゛発明者らは上記合金にお
ける優れた特性を保持しつ−その欠点を改善することに
よって受熱機械部品として長期使用変可能な合金を提供
することを目的として種々検討を加えた結果1合金中の
銅とマグネシウムの含有量比Cu/Mf S〜8の範囲
において合金中にα1〜0.5%の範囲でNIヲ添加す
るときは強靭性、耐熱衝撃性など従来の優れた特性を殆
んだ低下させることなしに受熱部分の容積収縮を防止す
ることができること、また耐剥離摩耗性をも向上しうろ
ことが判明した。
本発明は重量で6−を超え1S%までの珪素。
2チを超え596までの銅、α25%を超え1チまでの
マグネシウム、11%を超えo、sIsまでのニッケル
、α03%を超え1%1でのアンチモア、を含*e残部
アルtニウムおよび不純物よシなり、且つ銅とマグネシ
ウムの比率Cu/Mfが3〜8である鋳物用アル(−ラ
ム合金である。
次に本発明合金における各成分組成の限定理由について
述べる0 珪素は合金基質を強化し、耐摩耗性を具えると共に鋳造
性を改善するために必須な元素であってt  6914
以乍ではその効果少なく、また1S1 一以上では靭性や耐熱衝撃性を低下させるので好ましく
ない。
銅は人工時効処理を施こすことによって合金強度を向上
するものであるが、2゛−以下では十分な強度向上効果
は得られず、5%を超えると母相中における未固溶のア
ルミニウムー銅金属間化合物の残存量が多くなシ9強靭
性や耐疲労性を低下させ、また鋳造割れ感受性も高くな
るので実用上好ましくない。
マグネシウムは人工時効処理を施すことによってマグネ
シウム−珪素系やアルオニつムニ銅−マグネシウム系の
金属間化合物を析出し9合金強度を向上させるが0.2
5 %以下では析出物の形成量が不十分であり、−また
1%を超えると靭性および耐熱衝撃性が著しく低下する
ほか。
アンチモンによる組成改善効果を著しく損うので好まし
くない。。
アンチインは合金組織を改善することによって、耐熱衝
撃性を著しく向上する。0.03 %以下ではその効果
少なく、また1チ以上を添加してもその効果に著しい変
化はみられない。
ニッケルは合金を受熱部材として使用した場合における
材料の恒久的な収縮を防止し、また耐剥離摩耗性を向上
する。
ニッケル含有量が(L1%J’ξ下ではその効果が少く
、15%以上では耐熱衝撃性を着く低下させるので好ま
しくない。
またニッケルの上記した収縮防止効果は合金中の銅とマ
グネシウムの含有量比S〜8の鹸囲において有効であシ
、この範囲を逸脱した場合には十分な効果はない。
なお本癲明合金において使用材料地金中に通常含まれる
程度の鉄、亜鉛、マンガン、クロム等の不純物や溶湯処
理によって合金中に必然的に混入するチタン、硼素、ベ
リリウム等の元素は本発明合金の性能に同等悪影響をお
よぼすことがないので差支えないd 殊にチタンの添加は本発明合金を鋳造するに際して引は
性を改善する効果がある。
次に本発明のすぐれた効果を示すために行った一連の実
施例について述べる。
実施例t 第1図は珪素11 % * 7 ンf モy a 15
 % を鋼29b#  5’16e  4%を含む合金
に銅/マグネシウムの比率S、6.9になるようにマグ
ネシウムを加えたアルミニウム合金核ついてニッケルの
有(畠)無(b)による高温水入牢形試験を実施した結
果を示したものである。
試験に当っては被試合金をJ1B4号舟型鋳皺に鋳込ん
で、SOO℃に10時間溶体化処理を施した後、水焼入
れし9次いで200℃に8時間焼戻処理を施してから径
200■、長さ90■の丸棒に精密加工したものを試料
として、この試料を35−0℃の高温に一50時間の連
続加熱を施し、空冷後その長さ方向の寸法変化を測定し
た。
なお1合金中へのニッケルの添加量は銅2%含有合金の
場合には[L2%とし、他はα4チとした。     
        j 第1図(b)から判るようにニッケルを添加しないアル
ミニウムー珪素−銅−マグネシウム−アンチモン合金に
おいては350℃、50時間の長時間加熱によって材料
に容積収縮が起シ、その傾向は鋼含有量が多い程、また
銅/マグネシウム含有比が大きい程著しいが、ニッケル
を適量添加した本発明合金においては、その永久変形量
が著しく改善されていることが判る。
実施例2 機械的性質 次に本発明の合金と従来のアル1=ウムー珪素−銅−マ
グネシクムーニッケル系実用合金。
(JIS−Aceム合金)の機械的性質について比較し
た結果を示す。
即ち第1表は本発明の実施例に供した合金の化学組成、
第2表はその測定結果である。
表中試料ム(1)乃至(4)は本発明合金であって。
またそれらのうち試1.1−厘(4)は100saw1
005a■の1′ 円柱塊に鋳込み、  4i□90℃X2hrのソーキン
グを行った後420〜ado℃の温度で鍛造行った鍛造
品について試験を行ったものである0試料A(6)は従
来実用化されているアルミニウムー珪素−M−マグネシ
ウム−ニッケル系合金(JIS−AC8A合金)につい
てで返る。
第1表 第2表 註:  W、Qは水焼入である。
第1表よシ明らかなように本発明合金は従来のこの種合
金と同等のすぐれた強度を有するばかりでなく、伸びは
従来合金に較べて著しく大であるヒと、即ち強靭性の著
しく大であることが判る・ 実施例& 耐剥離摩耗性 次に示す一施例は本発明合金を例えば自動車xyレジン
ピストン材の如く高温で繰返し圧縮応力がか−るような
機械部品に使用した場合に生ずる剥離摩耗に対する抵抗
性を知るために行われた〇 第2図はその結果を示す0 試験法としてはボールドウィン型試験機を用い、10■
φの鋼球によシ最大荷重100kp最小荷重10k)で
繰返し圧縮応力を高温に保持した試料に与え、これによ
って生ずる圧痕深さを測定した。
試験温度は300℃、繰返し速度は毎分2700亀サイ
クルであった。
被試試料としては珪素9%、銅3es、マグネシウム1
eII、アンチモン0.15%を含み、これにニアケル
をOS−Q、2 St  0.5 %、  1− Of
b*2%と含有量を変えて添加し・モアル1ニウム合金
をJI84号舟型鋳型に鋳込んでSOO℃に6時間法体
化処理を施した後、水焼入れし9次いで200℃8時間
焼戻し処理を施したものを用いた。
第2図の結果より判るようにニッケル含有量がはWo、
2%附近になると摩耗量が著しく低下し、その後はは譬
横ばい状態となること、即ち合金に耐剥離摩耗性を附与
させるためにはα2−以上のニッケルを含有せ−しめれ
ばよい。
実施例4゜ 耐熱衝撃性 第3図は本発明合金あ有するすぐれた耐熱衝撃性を示す
試験結果を宗したものである。
試験は本発明合金(珪素9.2 % 、銅S、’6%。
マクネシウムα9%、テンチモン0.15%、ニッケル
α41%及残部アル電ニウムおよび不純物)とこれと比
較のため上記組成中ニッケルを16チ添加した合金およ
び実施例λで比較例に用いた試料A (15)と同組成
の実用合金を用いて。
各合金材を500℃に6時間法体化処理した後水焼入れ
し、これを100℃に8時間焼戻し処理したものについ
て行った。
試験は特開゛昭55−69234,188頁(13)乃
至(14)欄に示したと同様の試験法によって行った0 第3図よシ明らかなように本発明合金は従来のこの系の
°実用合金であるJI8−ムC8ム合金に較べて亀裂発
生の時期が1@に高サイクル側に存在し、且つ亀裂伝播
速度も頗るゆるやかであって著しく耐熱衝撃性にすぐれ
ていること、またニッケル量が(L5fiを越えると耐
熱衝撃性が著しく低゛下することが判る。
以上述べたように本発明の合金は熱的特性。
特に耐熱衝撃性や耐剥離摩耗性にすぐれると共に高温長
時間使用による恒久的な容積変化が少ないので1例えば
エンジン用ピストン材の如き高温受熱部材への使用に適
している。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術内容を示すものであって。 第1図は本発明合金系におけるニッケル無(畠)。 有(b)と合金中の銅、マグネシウムの含有量比が。 合金鋳造物の長時6間高温保持−際しての恒′久的な容
積変化におよばず影響を示す図面である。 第2図は本発明合金中へのニッケル添加量と。 耐剥離摩耗との関係を示す図面である。 第3図は本発明合金と従来合金(JIBAC8ム合金)
およq比較合金の耐熱衝撃性を比較して示した図面であ
る〇 特許出願人  日本軽金属株式会社 (a) 1図 (b) □・ Q、/  含有比 /Y/

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  重量で6−を超え13チまでの珪素、2チを
    超え5%までの銅、α25%を超え1%までのマグネシ
    ウム、  Q、15gを超えo、slまでのニッケルお
    よびQ、 O’S %を超え11%までのアンチモンを
    含み、残部アルζニウムおよび不純物よシなシ、且つ銅
    とマグネシウムの比率Cu/kllfが3〜8である鋳
    物用アルq ニウム合金。
  2. (2)重音で6%を超え13−1での珪素、296を超
    え51までの銅、α251gを超え1%までのマグネシ
    ウム、11qkを超えα5チまでのニッケル、α04チ
    を超え1%までのアンチモンおよびo、 o S ts
    を超え2.096までのチタンを含み、残部アルミニウ
    ムおよび不、純物よシなシ、且つ銅とマグネシウムの比
    率Cu/M?が3〜8である鋳物用アル1 +ラム合金
JP56171507A 1981-10-28 1981-10-28 鋳物用アルミニウム合金 Granted JPS5873740A (ja)

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