JPS604897B2 - 耐応力腐食割れ性および熱間加工性のすぐれたAl合金 - Google Patents

耐応力腐食割れ性および熱間加工性のすぐれたAl合金

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JPS604897B2
JPS604897B2 JP51002129A JP212976A JPS604897B2 JP S604897 B2 JPS604897 B2 JP S604897B2 JP 51002129 A JP51002129 A JP 51002129A JP 212976 A JP212976 A JP 212976A JP S604897 B2 JPS604897 B2 JP S604897B2
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庸 竹内
進一 小森
毅 木村
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特に耐応力腐食割れ性および熱間加工性の
すぐれたAZ合金に関するものである。
従来、Aそ合金中最も強度の高いAそ合金として、Zn
:5.1〜6.1%,Mg:2.1〜2.9%,Cu:
1.2〜2.0%を含有し、残りがA〆と不可避不純物
からなる組成(以上重量%)をもったA〆合金(以下、
従来高力Aそ合金という)が知られている。しかし、こ
の従来高力A〆合金は応力腐食割れに対して感受性が高
いという欠点を有している。このため、前記高力Aそ合
金の応力腐食割れ性に対する感受性を改善する目的で、
Cr,Mn,あるいはZrなどの第3成分を添加含有さ
せたり、熱処理や表面処理などを施したりする試みが行
なわれているが、これらの手段によっても満足する改善
はなされていないのが現状である。また、前記従来高力
Aそ合金は熱間加工性の劣るものである。そこで、本発
明者等は、上述のような観点から、耐応力腐食割れ性お
よび熱間加工性にすぐれ、かつ強度も具備したAど合金
を関発すべく研究を行なった結果、重量%で、Zn:4
.5〜6.5%,Mg:1.05〜1.45%,Cu:
1.8〜2.5%を含有し、さらに必要に応じてCr:
0.08〜0.40%,Mn:0.15〜0.70%,
およびZr:0.10〜0.20%のうちの1種または
2種以上を含有し、残りがA夕と不可避不純物からなり
、かつZn含有量に対するMg含有量の割合(Mg/Z
n):0.185〜0.255を満足する組成を有する
Aそ合金は、すぐれた耐応力腐食割れ性および熱間加工
性を有し、さらに十分満足する強度も具備するという知
見を得たのである。この発明は、上記知見にもとづいて
なされたものであって、以下に成分組成範囲を上記の通
りに限定した理由を説明する。(a)Zn Zn成分には、合金の強度を向上させる作用があるが、
その含有量が4.5%未満では所望の十分満足できる強
度を確保することができず、一方6.5%を越えて含有
させると、応力腐食割れに対する感受性が著しく増大す
るようになると共に、加工性も劣化することから、その
含有量を4.5〜6.5%と定めた。
‘b} Mg Mg成分には、熱間加工性を向上させ、かつZnおよび
Cuとの共存において耐応力腐食性を著しく向上させ、
さらに強度を向上させる作用があるが、その含有量が1
.05%未満にして、Zn含有量に対するMg含有量の
割合(MgノZn)が0.185未満では所望のすぐれ
た耐応力腐食割れ性並びに強度を確保することができず
、一方Mg含有量が1.45%を越えると共に、Mg/
Znの割合が0.255を越えると、耐応力腐食割れ性
が急激に劣化するようになると共に、熱間加工性も劣化
するようになることから、Mg含有量を1.05〜1.
45%とすると共に、Mg/Znの割合を0.185〜
0.255と定めた。
さらに、詳述すれば、Zn:5.7%,Cu:2.0%
を含有するAそ合金において、Mgを0.75〜2.3
0%の範囲内で種々含有させ、かつMg/Znの割合を
0.13〜0.41の範囲内で種々変化させた各種組成
のA〆合金について、付加応力:30k9/側2におけ
る応力腐食割れ寿命を測定すると共に、0.2%耐力を
測定した。この測定結果を第1図に示した。第1図に示
されるように、Mg:含有量1.25%,Mg/Zn:
0.22の場合に最高の応力腐食割れ寿命を示し、また
Mg含有量が1.05%未満および1.45%を越えた
場合には所望のすぐれた耐応力腐食割れ性を確保するこ
とができず、さらにMg/Znの割合が0.185未満
および0.255を越えても安定した高い応力腐食割れ
寿命が得られないことが明らかである。
なお、このようにすぐれた耐応力腐食割れ性を示すのは
、後述するように時効析出硬化処理した際に、MgZn
2組成の微細粒子が素地中に均一に分散析出することに
よるものと考えられる。また、第1図において、0.2
%耐力をみるに、Mg含有量が1.6%までは、その含
有量の増加と共に強度が増加する反面、Mg含有量が1
.45%を越えると応力腐食割れ寿命が急激に低下する
ようになることが示されており、所望のすぐれた耐応力
腐食割れ性を確保した上で、所定の十分満足できる強度
を確保するためにも、Mg含有量を1.05〜1.45
%とし、かつMgノZnの割合を0.185〜0.25
5とする必要があるのである。
‘c} Cu Cu成分には、耐応力腐食割れ性および強度を向上させ
る作用がある。
一般に、この発明のAそ合金に対しては、合金中の合金
成分すなわちZn,Mg,およびCuを実質的に十分に
Aそ素地中に固落させるために、高温度に相当時間保持
する溶体化処理を行ない、ついで可及的すみやかに冷却
して前記合金成分の園溶状態をそのまま常温下にもたら
す焼入処理を行ない、その後常温ないしある所定温度に
相当時間保持して過飽和固綾状態の合金成分を微細粒子
として析出させる時効析出硬化処理を施すことからなる
熱処理が施される。
この場合、前記溶体化処理において前記合金成分すなわ
ちZn,Mg,およびC↓特にCuの含有量が増加する
と、これらの合金成分を実質的十分にA〆素地中に固溶
させるための温度が高くなる一方、合金の溶融開始温度
が低下するようになるが、通常溶体化処理温度は溶融開
始温度より低くあることが必須条件であって、実際問題
として溶体化処理温度は溶融開始温度より10午C以上
低くする必要があり、Cuを2.5%を越えて含有させ
ると前述の温度差が小さくなり、溶融開始温度に溶体化
処理温度が接近しすぎて望ましくない。このようなこと
からCuは2.5%以下の含有にしなければならないが
、1.8%禾満の含有では強度および耐応力腐食割れ性
が低くなって所望の高強度および高耐応力腐食割れ性が
得られないので1.8%以上の含有が必要である。‘d
} Cr,Mn,およびZ rこれらの成分には、特に
結晶粒を微細化して耐応力腐食割れ性を一段と改善する
作用があるので、特にすぐれた耐応力腐食割れ性が要求
される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が
それぞれ、Cr:0.08未満,Mn:0.15未満,
およびZr:0.10未満では前記作用に所望の向上効
果が得られず、一方Cr:0.4%,Mn:0.7%,
およびZr:0.2%をそれぞれ越えて含有させると、
合金強度が著しく低下するようになることから、その含
有量を、それぞれCr:0.08〜0.4%,Mn:0
.15〜0.7%,およびZr:0.10〜0.2%と
定めた。
なお、これらの成分を2種以上含有する場合には、合計
で0.8%を越えないようにするのが望ましい。さらに
、Cr,Mn,およびZrを含有したこの発明のA〆合
金の圧延材,鍛造材,さらには押出材が、その繊維状組
織に対して垂直方向、すなわちその板厚方向に応力が付
加されるような状態で使用される場合には、前記含有成
分による耐応力腐食割れ性の改善効果はほとんどみられ
ず、時には強化された前記繊維状組織によって耐応力腐
食割れ性が低下するようになる。
しかしCr,Mn,およびZrを含有した前記本発明A
〆合金の応力腐食割れに対する感受性は、この板厚方向
が最も高く、実用面においても前記板厚方向の耐応力腐
食割れ性が問題となる場合が多い。したがって、厚物構
造材を製造する場合には、Cr,Mn,およびZrを含
有しない本発明Aそ合金の適用が望ましい。また、さら
にCr,Mn,およびZrを含有した本発明A〆合金に
おいて、溶体化処理に際して暁入速度を速くすることが
できない場合には、暁入効果が弱められて合金強度の低
下をもたらすようになるので、急速焼入による熱ひずみ
を嫌うようなものや、構造物設計上空気放冷がよぎなく
されるものなど、焼入速度が遅くなる構造材の製造にお
いてもCr,Mn,およびZrを含有しない本発明A〆
合金の適用が望ましい。
つぎに、この発明のA〆合金を実施例により具体的に設
明する。
実施例 通常の溶解法により、それぞれ第1表に示される成分組
成をもった本発明Aそ合金1〜13および比較A〆合金
1〜5を溶解し、金型に鋳造して幅:12仇帆×長さ:
15山肌×厚さ:4仇舷の寸法をもったィンゴットに成
形した後、温度:45000に20時間保持の条件で均
質化処理を施し、ついで前記ィンゴットに通常の条件で
熱間圧延を施して板厚:3側の熱延板とした後、冷間圧
延にて板厚:1側の冷却板とし、この冷却板から幅:2
仇肋x長さ:95肋の寸法をもった応力腐食割れ試験用
試験片と、平行部の寸法が幅6柳×長さ:35側の引張
り試験用試験片を切出し、これらの試験片に、温度:4
80q0に1時間保持後水焼入れの熔体化処理と、温度
:110℃に2時間保持および温度:170ooに10
0分保持の2段時効析出処理とを施し、それぞれの試験
に供した。
応力腐食割れ試験は、上記寸法の試片に3点支持曲げ法
により30k9/柵2 の応力を付加し、これをCrQ
:36夕/Z、K2Cr207:30多/夕、NaCそ
:3タノクを含有した常温の水溶液中に浸債することに
より行ない、1条件6本以上の試片において、その半数
に割れが生じた時点を応力腐食割れ寿命とした。
また引張り試験は、上記寸法の試片を引張り速度0.5
側/minで引張ることによって行なった。
第 1 表上記応力腐食割れ試験および引張り試験の結
果を第1表に合せて示した。なお、比較A〆合金1〜5
は、いずれも構成成分のうちのいずれかの成分含有量(
第1表に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れ
た組成をもつものであり、特に比較Aそ合金1は上記の
従来高力Aそ合金に相当する組成をもつものである。
第1表に示される結果から、本発明Aと合金1〜13は
、いずれもすぐれた耐応力腐食割れ性を示し、かつ強度
も十分満足する値を示すのに対して、比較Aそ合金1〜
5に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分
含有量がこの発明の範囲から外れると耐応力腐食割れ性
および強度の小なくともいずれかが劣ったものになるこ
とが明らかである。
また、それぞれ第1表に示される成分組成をもった本発
明A〆合金1および上記の従来高力A〆合金に相当する
組成を有する比較Aク合金1について、上記熱間圧延途
中の素材から、直径:IQ仰ぐ×高さ:12柳の試験片
を採取し、この試験片を用いて温度:470oo、歪速
度:2側/sec・の条件でカムプラストメ−外こよる
高温高速圧縮試験を行なった。
この試験結果が歪量と変形抵抗との関係において第2図
に示されている。第2図に示されるように、本発明Aそ
合金1の変形抵抗は、比較A〆合金1のそれに比してき
わめて小さいものであり、しかも前記比較Aク合金1の
試験片には小さな割れや傷が観察されたのに対して、本
発明Aク合金1の試験片には何らの欠陥も見られず、こ
れらの結果から、本発明Aそ合金1は比較A〆合金1に
比して変形能がすぐれ、したがって熱間加工性にすぐれ
ていることが明らかである。
上述のように、この発明のA〆合金は、すぐれた耐応力
腐食割れ性および熱間加工性を有し、この両特性は従来
高力A〆合金に比して著しくすぐれたものであり、さら
に強度に関しても従来高力Aそ合金と比較して遜色ない
など有用な特性を有するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図はZnおよびCuを含有したA〆合金におけるM
g含有量並びにMgノZn割合と、応力腐食割れ寿命並
びに0.2%耐力強さとの関係を示した図、第2図は本
発明Aそ合金1と比較A〆合金1の高温高速圧縮試験に
おける歪量と変形抵抗の関係を示した図である。 累2図 廉「図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Zn:4.5〜6.5%,Mg:1.05〜1.4
    5%,Cu:1.8〜2.5%を含有し、残りがAlと
    不可避不純物からなり、かつZn含有量に対するMg含
    有量の割合(Mg/Zn):0.185〜0.255を
    満足する組成(以上重量%)を有することを特徴とする
    耐応力腐食割れ性および熱間加工性のすぐれたAl合金
    。 2 Zn:4.5〜6.5%.Mg:1.05〜1.4
    5%,Cu:1.8〜2.5%を含有し、さらにCr:
    0.08〜0.40%,Mn:0.15〜0.70%,
    およびZr:0.10〜0.20%のうちの1種または
    2種以上を含有し、残りがAlと不可避不純物からなり
    、かつZn含有量に対するMg含有量の割合(Mg/Z
    n):0.185〜0.255を満足する組成(以上重
    量%)を有することを特徴とする耐応力腐食割れ性およ
    び熱間加工性のすぐれたAl合金。
JP51002129A 1976-01-12 1976-01-12 耐応力腐食割れ性および熱間加工性のすぐれたAl合金 Expired JPS604897B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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