JPS6047899B2 - 接合部の耐応力腐食割れ性のすぐれた突合せ抵抗溶接用アルミニウム合金 - Google Patents

接合部の耐応力腐食割れ性のすぐれた突合せ抵抗溶接用アルミニウム合金

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JPS6047899B2
JPS6047899B2 JP9298481A JP9298481A JPS6047899B2 JP S6047899 B2 JPS6047899 B2 JP S6047899B2 JP 9298481 A JP9298481 A JP 9298481A JP 9298481 A JP9298481 A JP 9298481A JP S6047899 B2 JPS6047899 B2 JP S6047899B2
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JP
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stress corrosion
corrosion cracking
resistance
alloy
joints
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俊樹 村松
守 松尾
毅 梶山
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SUKAI ARUMINIUMU KK
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SUKAI ARUMINIUMU KK
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、耐応力腐食割れ性の良好なAl一Mg系
合金、特に突合せ抵抗溶接接合部の耐応力腐食割れ性の
良好なAl−Mg系合金に関する。
ここで突合せ抵抗溶接とは、材料に電圧を印加し放電
させつつ圧力を印加して溶接接合を行なう方法であり、
たとえばフラッシュパット溶接法が代表的なものであり
、最も広く用いられている。 近年軽量化等の要請から
アルミニウム合金製ホィールが広く採用されてきている
。このアルミニウム合金製ホィールの製造方法には種々
の方法が用いられる。そのうち第1図に示す様に短円筒
形に丸めたアルミニウム合金板の端部をフラッシュパッ
ト溶接しその後ロール成形することによる2ピースホィ
ール用リムの製造方法が量産製造方法として採用されつ
つある。 このフラッシュパット溶接によるホィール用
材料としては主に川−Mg系合金が採用されている。
従来よりAl−Mg系合金は、強度、溶接性、成形性、
耐食性にすぐれていることから車輌及び船舶等の溶接構
造体として広く使用されているが、Mg含有量が3%を
越えると冷間加工を受けたままの状態では、長期間の経
年変化によりβ相が粒界に析出し、そのため応力腐食割
れの危険があるとされている。このため自動車用ホィー
ルに使用される材料はMg含有量3.0%(重量%、以
下同じ)以下の合金、たとえばJISA5052、54
54等が一般的である。 しかるに近年省エネルギー、
省コストの観点よりホィールの軽量化、薄肉化の要求が
増大し、より高強度のホィール用材料の必要性が高まつ
ている。
そこでMgを3.0%以上含む合金の耐応力腐食1割れ
性を改善すべく、合金組成、安定化熱処理の両面から対
策が試みられている。 しかし結論から言えばいずれの
場合も、母材部には有効であるが、フラッシュパット接
合部に対してはまつたく効果がない。
すなわち母材部の耐・応力腐食割れに効果のあることが
公知のMn)Cr)Zr、、2nNBi)V等を添加し
てもフラッシュパット接合部の耐応力腐食割れ性にはま
つたく効果を示さない。また、ホィール成形後180〜
250℃程度の温度で安定化処理をすることにより耐応
力腐食割れ性の向上を計る方法もしばしば用いられるが
、これも母材に対しては有効であるがフラッシュパット
接合部に対してはまつたく効果がない。このように母材
とくらベフラツシユバツト接合部の耐応力腐食割れ性が
著しく劣ることは、上記の様な対策を講じない場合にも
もちろん一般的であり、その原因としては以下の様に考
えられる。説明のため、第2図にフラッシュパット溶接
部の組織の流れとミクロ組織を、第3図にフラッシュパ
ット接合部と母材部のβ相析出状態を示す。これらの図
から明らかなように母材が完全な再結晶組織になつてい
ても、フラッシュパット接合部には強い繊維状の加工組
織が形成され、かつβ相の析出が母材とくらべこのフラ
ッシュパット溶接部で著しく促進されている。このため
母材とくらベフラツシユバツト接合部の耐応力腐食割れ
性−が著しく劣るものである。現在までのところこのフ
ラッシュパット接合部の耐応力腐食割れ性を改善するに
は、接合部を250℃以上の高温て焼鈍し再結晶させる
ことによる方法(特願昭56−63241)が唯一のも
のであつ5た。
しかしこの方法は工程が多くなり経済的に不利なことか
ら、かかる焼鈍を施さなくてもフラッシュパット接合部
の耐応力腐食割れ性の良好な高強度材料の開発が望まれ
ていた。かかる背景のもとに本発明者らは鋭意研究を重
.ねた結果、突合せ抵抗溶接接合部の耐応力腐食割れ性
の向上に微量のCuの添加が著しい効果を持つことを見
出し本願発明をなすに至つた。
すなわち本願発明の要旨とするところは、(1)重量で
Mg3.O〜5.0%、CUO.O5〜1.00%より
好ζましくは0.10〜0.50%を含み、残部実質的
にA1と不可避的不純物とよりなる接合部の耐応力腐食
割れ性のすぐれた突合せ抵抗溶接用アルミニウム合金(
2)重量でMg3.O〜5.0%、CUO.O5〜1.
0%より好くましくは0.10〜0.50%を含み、さ
らにMnO.lO〜1.00%、CrO.O5〜0.3
0%、ZrO.O5〜0.30%、■0.02〜0.3
0%、BlO.O6〜0.90%、TiO.OO5〜0
.2\BO.OOOl〜0.05%、BeO.OOOl
〜0.05%のうち1種または2種以上を含み、残部実
質的にNと不可避的不純物とよりなる接合部の耐応力腐
食性割れ性のすぐれた突合せ抵抗溶接用アルミニウム合
金に存する。
成分の限定理由は以下の通りである。
Mg;Mgは強度向上の目的で添加する。
3.0%未満ではβ相の析出がほとんど生じないため応
力腐食割れの危険はないが強度が不十分である。
5.0%をこえると母材の耐応力腐食割れ性が劣化し、
加工性も悪くなる。
したがつてMgは3。
0〜5.0%とする。
Cu;Cuは母材及び突合せ抵抗溶接接合部、特に後者
、の耐応力腐食割れ性を改善する。0.05%未満では
その効果が十分でなく、1.0%をこえると加工性、成
形性が低下する。
したがつてCuは0.05〜1.00%とする。
ただし0.10〜0.50%の範囲で上記効果が著しい
ので、この範囲がより好ましい。Mn..cr..zr
l■;これらの元素は再結晶粒の微細化、母材の耐応力
腐食割れ性の向上、強度の向上等の目的で添加される。
この目的のためMnは0.10〜1.00%、Crは0
.05〜0.30%、Zrは0.05〜0.30%、V
は0.02〜0.30%添加する。
それぞれ下限未満の添加量ではその効果が十分ではなく
、上限をこえると粗大金属間化合物が生成し成形性、靭
性が低下する。
Ti,.B;これらの元素は鋳造組織を微細化し、鋳造
性、溶接性を向上させるために添加する。
この目的のためTiは0.005〜0.25%、Bは0
.0001〜0.05%添加する。下限未満の添加では
その効果が十分でなく、上限を越えると粗大金属間化合
物が生じ成形性が低下する。
Bi;Biは母材の耐応力腐食割れ性の向上に役立つ。
0.06%未満ではその効果が十分でなく、0.90%
をこえても一層の効果は認められない。Be:Beは鋳
造時、の酸化防止のために添加される。
0.0001%未満ではその効果は十分でなく、0.0
5%をこえると加工性を害し、毒性の面からも好ましく
ない。以上のような組成の合金を通常の半連続鋳造、熱
間圧延及び必要に応じて冷間圧延し、その後最終焼鈍し
て得た軟質圧延板は、強度にすぐれ、成形性が良好で、
特にフラッシュパット溶接接合部の耐応力腐食割れ性が
良好である。
したがつて本発明の合金は自動車用2ピースホィールの
ような構造材に最適であり、またホィール以外にも突合
せ抵抗溶接部を有する電縫管、機械部品等への適用も好
ましい。以下実施例により具体的に説明する。
実施例 第1表に示す化学組成の合金を溶解後、半連続鋳造によ
り厚さ450TIrInの鋳塊を得た。
その鋳塊を490〜5600Cで4〜1611寺間の均
質化処理後、450〜480゜Cで熱間圧延を開始し厚
さ7T!Rlnまて熱間圧延し、次に厚さ4.5Tr0
TLまで冷間圧延した。ついで350℃で2時間の焼鈍
を施すことにより厚さ4.5順の軟質圧延板を得た。こ
れらの軟質板の機械的性質及び諸性能を第2表に示す。
本発明の組成を有する合金は再結晶粒径、成形性、曲げ
性等、従来よりホィール用として用いられているJIS
A5454(参考例)と比較して遜色なく、強度は優れ
ている。次にこれらの材料に対し2ピースホィールの製
造工程を想定し、まず、フラッシュパット溶接を行ない
、次に接合部のバリを除去した後成形加工に対応する3
0%冷間圧延を行ない、その後応力腐食割れの促進のた
め120゜Cで1B時間の増感処理を行なつた。
この120゜C116a寺間の処理は常温での1奔間程
度の放置に相当すると言われている。なヰ7お第3表に
フラッシュパット溶接条件を示す。このようにして得た
母材及びフラッシュパット接合部を応力腐食試験に供し
た。応力腐食試験は3。5%NaCl水溶液中で耐力の
80%の応力を付加し5mA1Tn1Lの電流を通電す
ることにより実施した。
この試験方法は強い促進試験であるが、実際の自然条件
下での応力腐食割れ傾向をよく反映するとされている試
験方法である。なお、JISA5O83については通常
の材料の他に、30%冷間圧延と増感処理の間に230
℃で5時間の安定化処理を施したもの(安定化処理材と
呼ぶ)も供試材にした。
第4表に応力腐食試験結果を示す。
Mgを3.0%以上含みCuを含有しない比較合金にお
いては、母材にくらベフラツシユバツト接合部の応力腐
食割れ寿命が著しく低下するのに対し、本願発明合金に
おいてはフラッシュパット接合部も母材と同程度の応力
腐食割れ寿命を有することが明らかである。
また母材の応力腐食割れ寿命もCu以外の成分がほぼ同
一の合金(発明合金1、2、3と比較合金1、発明合金
5と比較合金2、発明合金6と比較合金3)同士でくら
べれば、発明合金は比較合金と同程度である。以上のよ
うに本発明合金は3.0%以上のMgを含んでも、JI
SA5454のような低Mgのβ相を析出しない合金と
同様に、フラッシュパット接合部の耐応力腐食割れ性の
低下がなく、しかも高Mgのため従来合金より高強度を
有するのでホィールの薄肉化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2ピースホィール用リム素材のフラッシュパッ
ト溶接前の状態を示す説明図である。 第2図はフラッシュパット溶接部の組織の流れとミクロ
ン組織を示し、図面は組織の流れを示す模式図、Aは溶
接部の組織の流れを示す組織写真、B5は接合部の結晶
粒を示す組織写真、Cは母材部の結晶粒を示す組織写真
、Cは母材部の結晶粒を示す組織写真である。第3図は
増感処理後JISA5O83におけるβ相の析出状態を
示し、Aは接合部の組織写真である。つ なお図面中、
1はフラッシュパット溶接接合部を、2は母材部を示す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量でMg3.0〜5.0%、Cu0.05〜1.
    00%を含み、残部実質的にAlと不可避的不純物とよ
    りなる接合部を耐応力腐食割れ性のすぐれた突合せ抵抗
    溶接用アルミニウム合金。 2 重量でMg3.0〜5.0%、Cu0.05〜1.
    00%を含み、さらにMn0.10〜1.00%、Cr
    0.05〜0.30%、Zr0.05〜0.30%、V
    0.02〜0.30%、Bi0.06〜0.90%、T
    10.005〜0.25%、B0.001〜0.005
    %、Be0.0001〜0.05%のうちの1種または
    2種以上を含み、残部実質的にAlと不可避的不純物と
    よりなる接合部の耐応力腐食割れ性のすぐれた突合せ抵
    抗溶接用アルミニウム合金。
JP9298481A 1981-06-18 1981-06-18 接合部の耐応力腐食割れ性のすぐれた突合せ抵抗溶接用アルミニウム合金 Expired JPS6047899B2 (ja)

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