JPS59193236A - 快削アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents

快削アルミニウム合金およびその製造方法

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JPS59193236A
JPS59193236A JP6637883A JP6637883A JPS59193236A JP S59193236 A JPS59193236 A JP S59193236A JP 6637883 A JP6637883 A JP 6637883A JP 6637883 A JP6637883 A JP 6637883A JP S59193236 A JPS59193236 A JP S59193236A
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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】 本発明は快削アルミニウム合金およびその製造方法に関
し、さらに詳しくは、焼鈍軟質状態で優れた切削性を有
するアルミニウム合金およびアルミニウム合金の管、棒
等の押出祠或いは押出後、抽伸、鍛造等の塑性加工を行
なって焼鈍軟質状態で使用されるアルミニウム合金を5
!造する方法1こ関するものである。
従来、切削性の優れたアルミニウム合金としては、Cu
を主要含有元素とし、それに少量の円)、Biを含有さ
せた2011合金やMg2Siを主要成分とし、それに
少量のPb、Biを含有させた6262合金等がよく知
られている。しかし、これらの合金は何れも、析出硬化
型合金で、焼入れ、焼戻しによる硬化状態で優れた切削
性を有するアルミニウム合金であるが、焼鈍軟質状態で
は切削性が極めて劣る。
また、最近Al−Mg系合金に少量のPbSSnを含有
させた非熱処理型快削合金が実用化されているが、HI
3或いは834等何らかの加工硬化状態で優れた切削性
を有するものであるが、上記した析出硬化型合金と同様
に焼鈍軟質状態では切削性が極めて悪い。
これらの快削アルミニウム合金を使用する際に、完全な
歪取り状態で使用するため、焼鈍軟化を実施し、その後
切削加工を行なったり、歪取り中間焼鈍抜切削加工を行
なう場合があるが、折角の快削アルミニウム合金がその
切削性が著しく劣化するので使用する効果が出ない恐れ
がある。
また、カメラ内装用カム管や複写機ローラー等のように
、特に歪や寸法精度の厳しい精密部品に用いられるアル
ミニウム合金は、完全に歪を除去するために完全焼鈍軟
質状態で切削加工されて実際に使用されるものであるが
、このような用途【二対しては完全軟質状態で比較的高
ν・強度を有し、かつ、耐蝕性に優れた非熱処理型合金
である5052(AI  2.5wt%MH0,25I
Uj%Cr)および5056(A I5、ht%Mg 
  0.13wt%Cr−0,131At%Mn)が用
いられている。しかしなが呟これらのアルミニウム合金
は完全焼鈍軟質状態では、切削性が悪く、切削時切屑が
完全に連続するため工作機械、工具および被削材にから
みつき易く、切屑をその都度除去する必要があるため、
自動切削数(戒が多用される現状ではコストダウンのた
めの自動化−無人化は非常に困難であ1)、さらに、上
記したよう(こ如何なる快削アルミニウム合金でも対応
できなかった。
本発明は上記に説明した従来使用されてきた快削性アル
ミニウム合金における種々の問題点を解決したものであ
り、焼鈍軟質状態で切削性、即ち、切屑処理性の優れた
快削アルミニウム合金およびその製造方法を提供するも
のである。
本発明に係る快削アルミニウム合金およびその製造方法
は、(1) Mn 0.3−1.7u+t%、Fe 1
.5ult%以下、Pb O,2−1,5ulL%、S
n O,1−2,0ult%、Si0.3u+t%以下
、Mg 0.7ulL%以下、Ti O,3u+t%以
下、B 0.1u+t%以下を含有し、かつ、Cu6.
01lIt%以下、Zn 3.0Iut%以下、Ni 
3.Ou+t%以下、Oro、3Illt%以下、Zr
 0.3IIlt%以下の中から選んだ1種或いは2種
以上を含有し、残部実質的にA1からなることを特徴と
する焼鈍軟質状態で使用される快削アルミニウム合金を
第1の発明とし、(2)Mn 0.3−1,7u+t%
、Fe 1.5+lIt%以下、PbO,2−1,5u
+t%、Sn O,1−2,0+ut%、SiO,3u
+t%以下、MHo、7wし%以下、Ti O,3wt
%以下、B 0.1u+t%以下を含有し、かつ、Cu
 6.Ou+t%以下、Zn3、(but%以下、Ni
3.01llt%以下、Cr0.3u+t%以下、Zr
O,hL%以下の中から選んだ1種或いは2種以上を含
有し、残部実質的にAIからなるアルミニウム合金を溶
解鋳造し、この鋳塊を480〜635℃の温度で0.5
〜241+r均熱し、この均熱鋳塊を320〜520°
Cの温度で押出し、この押出材を80%以下の加工率で
抽伸加工を行ない凝集球状化した晶出物を均一分散させ
ることを特徴とする焼鈍軟質状態で使用されれ快削アル
ミニウム合金の製造方法を第2の発明とする2つの発明
よりなるものである。
本発明に係る快削アルミニウム合金およびその製造方法
においては、1)Mn、Feを含有させることによるM
nAl−および(Mn ・Fe)A 16品出物さらに
Pb、Snの低融点金属の双方により快削性をもたせた
ものである、2)さらに、Cr、 Zr、Ti、N1等
を含有させることにより晶出物量を高めて快削性を上げ
る、3)そして、’Mn、Cu、 Fe、Ti、Zn、
 Zr、Cr、Ni等が含有されることにより焼鈍軟質
材の強度を高める、4)アルミニウム合金鋳塊の高温加
熱により晶出物を凝集球状化させ、その後の塑性加工に
よりこれらの晶出物を均一分散させること等これらの4
つのことを基礎としたものである。
本発明に係る快削アルミニウム合金およびその製造方法
について詳細に説明する。
先ず、快削アルミニウム合金の含有成分および成分割合
について説明する。
Mnは快削性をイ4与するAl−Mn系品出物、兵庫的
には、A l 6M n或いはA16(Mn−Fe)等
の晶出物を生成させるのに必須の元素で、かつ、強度向
−にの効果があ1)、含有量が0.31%未満ではこの
効果か乏しく、また、1.711It%を越える含有量
ではAl−Mn系の巨大化合物が初品として品出し工具
等のが命を短かくし表面仕上り性、アルマイト性を害す
る。よって、M n含有量は0.3〜]、、、7+ut
%とする。
Feは快削性を(=iす、するAl−Mn系品出物の生
成を助ける元素で、At6(Mn・Fe)晶出物を生成
し易くし、かつ、結晶粒を微細化し強度を向1−させる
効果かあり、Fe含有量は多い程よいが1..5u+t
%を越えて含有されると巨大化合物が生成し易くなり、
工具、寿命、表面化」ニリ性、アルマイト性、耐蝕性を
害する。よって、F″e含有量は1.5+uL%以下と
する。
Pb、Snは切削性の改善に大きな効果を有するもので
あり、PI) 0.2u+t%未満、Sn0.1u+t
%未満では切削性改善の効果はなく、また、P(司、5
II+1%およびSn 2.Ou+’1%を夫々越える
含有量では耐蝕性、アルマイ)・性を害する。よって、
PI)含有量は0.2〜1..5u+t%、8口含有量
は0.1〜2.0田1%とする。なお、このPli、S
nの元素は単独に含有されると切削性の改善効果か充分
でなく、両元素が同時に含有されるとより−・層の切削
性改善効果か得られる。
Si、Mgは本発明に係る快削アルミニウム合金に優れ
た切削性を発揮させるためには、この81、Mgの含有
量を規制することか必要であり、S1含有量か0.3u
+t%を越えて多量に含有されると、αAlMnSi化
合物を作って切削性を(−)−’j−するA I G 
M n或いはA1.(Mn ・Fe”Jの生成を妨ける
ことが本発明者の鋭意研究の結果判明し、また、MBは
強度を向上させるために極めて有効な元素であるが、含
有量が0,71%を越える含有量ではN4gか切削性の
向」−に大ぎな効果を有するP b、Soと結びついて
MB、P b、 Mg25 n等の化合物を生成して著
しく切削性を害する。よって、切削性の点から、81含
有量は0,3u+t%以下およびMg含有量は0.71
%す、下に夫々規制する。
T1、Bは鋳塊もしくは鍛錬祠の結晶粒を微細化して晶
出物或いは低融点金属を均一・分散し、がっ、表面化」
−υ性を改善する効果があり、”Fio、311It%
およびB 0.1u+t%を夫々越えて含有されると、
A1どの間に巨大な金属間化合物を晶出して工具寿命を
短かくする。よって、Ti含有量は、0.3u+t%以
下、n含有量はO,1ust%以下とする。
Cuは強度を向」ニさせる重要な含有元素であり、Cu
含有量が多い程強度向上に効果が茗しいか耐蝕性を害す
るようになるので、これらの効果の兼合いにより含有量
を決めるのがよいが、含有量が6.0+ut%を越える
と押出し性を著しく悪くする。
よって、Cu含有量は6.Ou+t%とする。
7、nは高速域における切削性を改善し強度向」二に効
果かあり、含有量か3.Ou+t%を越えると耐蝕性を
着しく害するようになる。よって、Zn含有量は3.O
wt:%とする。
NiはAl−Ni系、AI  Cu  Ni系、Al−
FeNi系等の金属間化合物を作って切削性をよくする
が、含有鼠力弓(、Ou+L%を越えると巨大な金属間
化合物を晶出し、工具寿命、表面化」す)性、アルマイ
ト性、耐蝕性を着しく害する。よって、Ni含有量は3
,01111%以ドとする。
Cr、 ZrはAlCr系、AlZr系等の晶出物を作
って切削性を向」ニさせ、さらに、強度向I−1、再結
晶粒粗大化防止にも効果かあり、Cr、′/、rの含有
量が0.31%を越えるようになると巨大な金属間化合
物を晶出して工具ノ♂命、表面化)−1)性、アルマイ
ト性、耐蝕性を害するよう1こなる。よって、Cr含有
量は0.3+ut%以下、Zr含含量量0.3田L%以
下に規制する。
次に、本発明に係る製造方法について説明する。
本発明に係る快削アルミニウム合金において、品出物が
凝集球状化し、かつ、均一に分散することは切削性を向
」ニさせるために重要なことであり、そのために鋳塊の
均熱をより高温で行なう必要があり、従って、本発明に
係る製造方法では、均熱温度を480〜635℃と腰灼
熱温度が480’C未73Jでは晶出物の凝集球状化が
不充分であり、また、635°Cを越える温度では鋳塊
の溶融現象が生じるようになる。よって、均熱温度は4
80〜635℃とする。
この均熱温度の保持時間は、短が過ぎても、また、長過
ぎても均熱処理の効果がないので、灼熱時間は0.5〜
24 hrの範囲とするのがよい。
このように均熱処理をしたS塊を320〜520’(:
で押出すのであるが、320°C未満では充分な押出し
がで島ず、また、析出強化のためには押出し温度は高い
方がよいが、あま1ン高過ぎると焼付けが生じるので、
520℃を越える温度では行なわない方がよい。よって
、押出し温度は、320〜520’Cとする。
そして、次に80%以下の加工率で抽伸加工を行なって
、凝集球状化した晶出物を均一に分散させるのである。
本発明に係る快削アルミニウム合金およびその製造方法
について実施例を説明する。
実施例 第1表に示す含有成分および成分割合のアルミニウム合
金を常法に従って溶解鋳造して、155mmφの@塊に
した後、520〜620°Cの温度で41]r均質化焼
鈍して450〜480°Cの温度で押出し加工して、直
径50+n+nφの丸棒とし、引続いて冷開抽伸加工に
より直径41mmφ丸棒とし、その後、450℃×21
+rの完全焼鈍軟化処理を行ない、切削試験、硬度試験
の供試材とした。
第2表に、切削性、硬度(ヴイッカース硬度計により測
定。)、切削面の表面状況を比較した結果を示す。
切削性・・自動旋盤にてすくい角jO°の超硬工具を用
いて周速度150および400m/分、送り0゜05−
0.2mm/ revの各組合せにて切込量2.0mm
で切削し、その時得られた切屑の形状で判断した。
参考写真は切屑形状の等級を示す基準であり、参考写真
Aは切屑が細かく分断されて切削性が最も優れている場
合を示し、参考写真Eに近ずくにつれて切屑が分断され
ずに連続するようになり、参考写真りおよびEは切屑が
相当距離連続していて大川上自動切削が困難な状態を示
している。
この第2表より明らかであるか゛、本発明に係る快削ア
ルミニウム合金は何れも切削性が極めて優れており、5
052相当合金と同程度の硬度を有し、切削性も極めて
良好であることがわかる。特に、高速切削に優れている
また、本発明に係る製造方法は第2表に示すように、特
に、高温における均熱処理をしたちのか非常に優れた切
削性を示している。これは、第1図(a)の本発明に係
る合金No、2合金の鋳塊組織の顕微鏡写真に示すよう
に、本発明に係る製造方法により快削アルミニウム合金
が高温での均熱処理に上り晶出物が凝集、球状化するも
のであり、その後の押出し、抽伸加工により均一に分散
させることかでき、これは切削性を良好にするのである
。また、第1図(b)は比較合金No、]11合のvJ
塊組織の顕微鏡写真であり、第1図(、)の@塊組織に
比して晶出物の状態が凝集、球状化していないのがよく
わかる。
以上説明したように、本発明に係る快削アルミニ・クム
合金およびその製造方法は上記の構成を有しているもの
であるか呟焼鈍軟質状態で強度力r5052合金と同程
度であり、また、切削性が極めて良好であり、焼鈍後句
削加工工程を行なう光学部品、複写機ローラー、鍛造用
途等に広く使用でき有用であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)は本発明に係る快削アルミニウム合金の鋳
塊組織の顕微鏡写真、第1図(b)は比較合金の鋳塊組
織の顕微鏡写真である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) Mn 0.3−1..7u+t%、Fe 1,
    5u+t%以下、PI)0.2−]、、5ult%、 
     Sn  O,1−2,Ou+E%、  Si  O,
    B+ut%以下、Mg O,71%以下、Ti O,3
    ult%以下、BO01u+t%以下を含有し、かつ、
    Cu 6,01lIt%以下、Zn 3.0IIIL%
    以下、Ni3.0wt%以下、Cr 003u+L%以
    下、Zr O,3u+t%以下の中から選んだ1種或い
    は2種以上を含有上残部実質的にAIからなることを特
    徴とする焼鈍軟質状態で使用される快削アルミニウム合
    金。
  2. (2) Mn O,3−1,7+ut%、Fe 1,5
    u+t%以下、P LO,2−]−,5u+t%、Sn
     011−2.0+ut%、Si 0.3u+t%以下
    、Mg0.7u+I%以下、Ti O,3u+t%以下
    、BO,1u+t%以下を含有し、かつ、Cu 6,0
    1%以下、Zn 3.0田t%以下、Ni3.Ou+t
    %以下、Cr 003wt%以下、Zr O,3ψt%
    以下の中から選んだ1種或いは2種以上を含有し、残部
    実質的にAIからなるアルミニウム合金を溶解鋳造し、
    この鋳塊を480−635℃の温度で0.5−241+
    r均熱し、この均熱鋳塊を320〜520”Cの温度で
    押出し、この押出イAを80%以下の加工率で抽伸加工
    を行ない凝集球状化した晶出物を均一分散させることを
    特徴とする焼鈍軟質状態で使用される快削アルミニウム
    合金の製造方法。
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