JPS6150141B2 - - Google Patents
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- JPS6150141B2 JPS6150141B2 JP4903982A JP4903982A JPS6150141B2 JP S6150141 B2 JPS6150141 B2 JP S6150141B2 JP 4903982 A JP4903982 A JP 4903982A JP 4903982 A JP4903982 A JP 4903982A JP S6150141 B2 JPS6150141 B2 JP S6150141B2
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- Japan
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- alloy
- cooled
- temperature
- samples
- strength
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
本発明は押出加工等に用いる加工用Ａ−Mg
−Si系合金の製造法に関する。 JIS6061合金はT6処理を施こすことによつて、
27Kg／mm2以上の引張強さと25Kg／mm2以上の耐力を
有し、また一応溶接も可能であるので構造材等に
使用される。 しかし乍らこの系の合金は焼入感受性が高く上
記したような高強度を与えるためには熱間加工後
の材料を可成り急速に冷却する必要があり従つて
水冷などの強度の焼入をするため焼入後の材料に
歪を生ずることがあつて好ましくなかつた。 また、6061合金は時効処理によつて粒界に析出
するMg2Siがアノードとして作用するため使用中
に粒界腐食が発生進行し、材料の耐用年数が低下
する欠点や溶接に際してミクロ割れを発生するな
ど溶接構造材としていまひとつ信頼性に乏しい欠
点があつた。 本発明は耐食性、溶接性、焼入性ともにすぐれ
た高強度、高靭性の加工用Ａ−Mg−Si系合金
を提供しようとするものであつて、その要旨とす
るところはSi0.5〜1.0％、Mg0.5〜1.4％、Cu0.30
〜0.55％、Ti0.01〜0.20％、Fe0.15〜0.40％、
Mn0.04〜0.50％、Cr0.04〜0.30％およびZr0.04〜
0.30％（但し、Mg／Si＝0.7〜2.0，0.3≦Fe＋Cr
＋Mn＋Zr≦0.7）を含み残部Ａおよび不純物か
らなるＡ−Mg−Si系合金鋳塊を (1) 200℃／hr以下の昇温速度で加熱し、480〜
575℃の温度範囲に１時間以上保持する均質化
処理工程。 (2) 加熱後の鋳塊を460℃以上の温度で加工する
熱間加工工程。 (3) 熱間加工後の材料を80℃／分以上の冷却速度
で冷却する焼入工程。 (4) 焼入工程を経た素材を130〜220℃の温度範囲
に0.5〜15時間保持する人工時効処理工程を含
むＡ−Si−Mg系合金の製造法である。 このような製造法によつて製造されたＡ−Si
−Mg系合金材は、中強度合金材としての優れた
特性により、従来の6061合金材での用途は勿論の
こと、例えば高欄や橋梁等の道路資材、鉄道車両
やトラツク或いは海上・陸上コンテナー等の溶接
構造部材としての用途のみならず、従来耐食性の
点から6061合金材の使用に問題があつた用途、例
えば足場板や船舶用資材にも広くその適用が可能
である。 本発明において合金中に含まれるSi，Mgは本
系合金の主合金元素となるもので焼入後、人工時
効処理を施こすことによつてMg2Siとして析出し
合金強度の向上に寄与する。Si0.5％、Mg0.5％以
下ではMg2Siの析出による強度向上の効果が少な
く、またSi1.0％、Mg1.4％を越えると熱間加工
性、特に押出性が低下する。 Mg／Siが2.0以上であると時効成分である
Mg2Siの形成が十分でなく、また0.7以下になる
と粒界に析出するSi量が過大となつて靭性を低下
する。 CuはMgと共存することによつて合金基質の強
化に寄与するほか、時効に際して他の合金元素に
対する核作用を生じ、析出物を微細均一に分散さ
せることによつて最終時効強度が高くなり焼入感
受性の鈍化に寄与し、またTiと共に耐溶接性を
向上する。 0.3％以下ではこれらの効果に乏しく、また
0.55％を越えると耐食性を低下する。 Tiは溶接に際して溶接部のミクロ割れを防止
する効果を有する。なお、Tiの添加効果を促進
させるためにTiと共にTi量の１／20以下のＢを
添加してもよい。 Fe，Cr，Mn，Zrはそれぞれ合金中に共存させ
ることによつて合金中のＡやSiと結合して、本
発明による製造工程中で微細な分散相として合金
中に析出し再結晶阻止作用をなし、焼入感受性を
減少させ、また合金に高強度と高靭性を附与し、
耐食性、溶接性を向上させる。 それぞれの下限値、即ちFe0.15％、Mn0.04
％、Cr0.04％、Zr0.04％以下では上記した効果が
十分行われず、またそれぞれの上限値、即ち
Fe0.45％、Mn0.50％、Cr0.30％、Zr0.30％以上
では焼入性や熱間加工性が低下する。 また、Fe，Cr，MnおよびZrの合計量が0.3％
以下では再結晶阻止効果が不十分となり、また合
計量が0.7％を超えると焼入感受性が高くなり、
且つ押出性を阻害するようになるので好ましくな
い。 その他不純物として含有される金属元素のうち
Znはその含有量が0.5％を超えると耐食性を阻害
するので好ましくない。 本発明は上記した組成の合金元素を含むＡ−
Mg−Si系合金の鋳塊を均質化処理、熱間加工、
焼入および人工時効処理等の一連の工程を経るに
際し、各工程における熱的条件を適切に制御する
ことによつて合金の強度、靭性、耐食性、溶接
性、焼入性等を改善するものである。 鋳塊の均質化処理を行うにあたつては鋳塊の昇
温速度を200℃／hr以下、好ましくは150℃／hr以
下に制御し、480〜575℃の温度範囲に少くとも１
時間以上の加熱保持を行わねばならない。 均質化処理における昇温速度を200℃／hr以下
に制御することは鋳塊中に固溶するFe，Mn，Cr
およびZrを均質化処理工程および次の熱間加工工
程で可及的に微細な金属間化合物の分散相として
マトリツクス中に析出させるために必須な条件で
ある。 均質化処理温度を480〜575℃に定めた理由は
480℃以下では造塊工程中で析出したMg−Si−化
合物を十分に再固溶させることができず、また
575℃を超えると析出するFe，Mn，Cr，Zrの化
合物粒子が粗大となり、また分布も粗くなつて再
結晶阻止効果が低下するからである。 均質化処理を終つた鋳塊は押出加工などの常法
による熱間加工を施こすのであるが、加工終了時
の温度を460℃以上に保つ必要がある。460℃以下
では均質化処理に続くMg−Si化合物の再固溶が
不十分となり雨後の熱処理による素材強度が低下
する。 熱間加工後の素材は焼入されるが、本発明合金
においては適切なFe，Mn，CrおよびZr含有量の
規制とこれらの元素の合計量の規制ならびに均質
化処理における昇温速度、均質化処理温度および
熱間加工温度の規制が相俟つて焼入感受性が著し
く改善されているので従来JIS6061合金で行われ
ているような強度の焼入を行わなくてもよく、例
えば100℃／min程度の冷却速度（冷却用フアン
による強制空冷などによつて達成しうる。）でも
つてJIS6061合金材を水冷（約3600℃／minの冷
却速である。）したときとほぼ同等の強度の素材
を人工時効処理後に得ることができる。 人工時効処理はほぼこの系の合金材において通
常行われている処理条件、即ち130〜220℃の温度
範囲で0.5〜20時間加熱保持することによつて行
われる。 なお焼入工程後の素材を人工時効処理を施す前
に冷間加工を加えてもよい。 次にこの発明の実施例を示す。 第１表は実施例に使用した合金の化学組成を示
したものである。
−Si系合金の製造法に関する。 JIS6061合金はT6処理を施こすことによつて、
27Kg／mm2以上の引張強さと25Kg／mm2以上の耐力を
有し、また一応溶接も可能であるので構造材等に
使用される。 しかし乍らこの系の合金は焼入感受性が高く上
記したような高強度を与えるためには熱間加工後
の材料を可成り急速に冷却する必要があり従つて
水冷などの強度の焼入をするため焼入後の材料に
歪を生ずることがあつて好ましくなかつた。 また、6061合金は時効処理によつて粒界に析出
するMg2Siがアノードとして作用するため使用中
に粒界腐食が発生進行し、材料の耐用年数が低下
する欠点や溶接に際してミクロ割れを発生するな
ど溶接構造材としていまひとつ信頼性に乏しい欠
点があつた。 本発明は耐食性、溶接性、焼入性ともにすぐれ
た高強度、高靭性の加工用Ａ−Mg−Si系合金
を提供しようとするものであつて、その要旨とす
るところはSi0.5〜1.0％、Mg0.5〜1.4％、Cu0.30
〜0.55％、Ti0.01〜0.20％、Fe0.15〜0.40％、
Mn0.04〜0.50％、Cr0.04〜0.30％およびZr0.04〜
0.30％（但し、Mg／Si＝0.7〜2.0，0.3≦Fe＋Cr
＋Mn＋Zr≦0.7）を含み残部Ａおよび不純物か
らなるＡ−Mg−Si系合金鋳塊を (1) 200℃／hr以下の昇温速度で加熱し、480〜
575℃の温度範囲に１時間以上保持する均質化
処理工程。 (2) 加熱後の鋳塊を460℃以上の温度で加工する
熱間加工工程。 (3) 熱間加工後の材料を80℃／分以上の冷却速度
で冷却する焼入工程。 (4) 焼入工程を経た素材を130〜220℃の温度範囲
に0.5〜15時間保持する人工時効処理工程を含
むＡ−Si−Mg系合金の製造法である。 このような製造法によつて製造されたＡ−Si
−Mg系合金材は、中強度合金材としての優れた
特性により、従来の6061合金材での用途は勿論の
こと、例えば高欄や橋梁等の道路資材、鉄道車両
やトラツク或いは海上・陸上コンテナー等の溶接
構造部材としての用途のみならず、従来耐食性の
点から6061合金材の使用に問題があつた用途、例
えば足場板や船舶用資材にも広くその適用が可能
である。 本発明において合金中に含まれるSi，Mgは本
系合金の主合金元素となるもので焼入後、人工時
効処理を施こすことによつてMg2Siとして析出し
合金強度の向上に寄与する。Si0.5％、Mg0.5％以
下ではMg2Siの析出による強度向上の効果が少な
く、またSi1.0％、Mg1.4％を越えると熱間加工
性、特に押出性が低下する。 Mg／Siが2.0以上であると時効成分である
Mg2Siの形成が十分でなく、また0.7以下になる
と粒界に析出するSi量が過大となつて靭性を低下
する。 CuはMgと共存することによつて合金基質の強
化に寄与するほか、時効に際して他の合金元素に
対する核作用を生じ、析出物を微細均一に分散さ
せることによつて最終時効強度が高くなり焼入感
受性の鈍化に寄与し、またTiと共に耐溶接性を
向上する。 0.3％以下ではこれらの効果に乏しく、また
0.55％を越えると耐食性を低下する。 Tiは溶接に際して溶接部のミクロ割れを防止
する効果を有する。なお、Tiの添加効果を促進
させるためにTiと共にTi量の１／20以下のＢを
添加してもよい。 Fe，Cr，Mn，Zrはそれぞれ合金中に共存させ
ることによつて合金中のＡやSiと結合して、本
発明による製造工程中で微細な分散相として合金
中に析出し再結晶阻止作用をなし、焼入感受性を
減少させ、また合金に高強度と高靭性を附与し、
耐食性、溶接性を向上させる。 それぞれの下限値、即ちFe0.15％、Mn0.04
％、Cr0.04％、Zr0.04％以下では上記した効果が
十分行われず、またそれぞれの上限値、即ち
Fe0.45％、Mn0.50％、Cr0.30％、Zr0.30％以上
では焼入性や熱間加工性が低下する。 また、Fe，Cr，MnおよびZrの合計量が0.3％
以下では再結晶阻止効果が不十分となり、また合
計量が0.7％を超えると焼入感受性が高くなり、
且つ押出性を阻害するようになるので好ましくな
い。 その他不純物として含有される金属元素のうち
Znはその含有量が0.5％を超えると耐食性を阻害
するので好ましくない。 本発明は上記した組成の合金元素を含むＡ−
Mg−Si系合金の鋳塊を均質化処理、熱間加工、
焼入および人工時効処理等の一連の工程を経るに
際し、各工程における熱的条件を適切に制御する
ことによつて合金の強度、靭性、耐食性、溶接
性、焼入性等を改善するものである。 鋳塊の均質化処理を行うにあたつては鋳塊の昇
温速度を200℃／hr以下、好ましくは150℃／hr以
下に制御し、480〜575℃の温度範囲に少くとも１
時間以上の加熱保持を行わねばならない。 均質化処理における昇温速度を200℃／hr以下
に制御することは鋳塊中に固溶するFe，Mn，Cr
およびZrを均質化処理工程および次の熱間加工工
程で可及的に微細な金属間化合物の分散相として
マトリツクス中に析出させるために必須な条件で
ある。 均質化処理温度を480〜575℃に定めた理由は
480℃以下では造塊工程中で析出したMg−Si−化
合物を十分に再固溶させることができず、また
575℃を超えると析出するFe，Mn，Cr，Zrの化
合物粒子が粗大となり、また分布も粗くなつて再
結晶阻止効果が低下するからである。 均質化処理を終つた鋳塊は押出加工などの常法
による熱間加工を施こすのであるが、加工終了時
の温度を460℃以上に保つ必要がある。460℃以下
では均質化処理に続くMg−Si化合物の再固溶が
不十分となり雨後の熱処理による素材強度が低下
する。 熱間加工後の素材は焼入されるが、本発明合金
においては適切なFe，Mn，CrおよびZr含有量の
規制とこれらの元素の合計量の規制ならびに均質
化処理における昇温速度、均質化処理温度および
熱間加工温度の規制が相俟つて焼入感受性が著し
く改善されているので従来JIS6061合金で行われ
ているような強度の焼入を行わなくてもよく、例
えば100℃／min程度の冷却速度（冷却用フアン
による強制空冷などによつて達成しうる。）でも
つてJIS6061合金材を水冷（約3600℃／minの冷
却速である。）したときとほぼ同等の強度の素材
を人工時効処理後に得ることができる。 人工時効処理はほぼこの系の合金材において通
常行われている処理条件、即ち130〜220℃の温度
範囲で0.5〜20時間加熱保持することによつて行
われる。 なお焼入工程後の素材を人工時効処理を施す前
に冷間加工を加えてもよい。 次にこの発明の実施例を示す。 第１表は実施例に使用した合金の化学組成を示
したものである。
【表】
実施例 １
水冷焼入試料の機械的性質
第１表に示す本発明による合金ビレツト（試料
No.1〜３）を100℃／hrの昇温速度で540℃に加
熱昇温し、同温度で４時間の均質化処理を行つた
後、520℃で押出加工し、直ちに水冷（冷却速度
約3500℃／min）による焼入を行つた。また、
JIS6061合金ビレツト（試料No.4）について同様
の条件で均質化処理を施した後、500℃で押出加
工し、同様の条件で水冷による焼入を行つた。 次いでこれらの試料を180℃に４時間の人工時
効処理を施し、試料の機械的性質を測定した。結
果を第２表に示す。
No.1〜３）を100℃／hrの昇温速度で540℃に加
熱昇温し、同温度で４時間の均質化処理を行つた
後、520℃で押出加工し、直ちに水冷（冷却速度
約3500℃／min）による焼入を行つた。また、
JIS6061合金ビレツト（試料No.4）について同様
の条件で均質化処理を施した後、500℃で押出加
工し、同様の条件で水冷による焼入を行つた。 次いでこれらの試料を180℃に４時間の人工時
効処理を施し、試料の機械的性質を測定した。結
果を第２表に示す。
【表】
実施例 ２
第１表に示す合金ビレツト（試料番号No.1〜
４）を100℃／hrの昇温速度で540℃に加熱昇温
し、同温度で４時間の均熱処理を行つた後、500
〜510℃で押出加工し、直ちにフアンによる強制
空冷（冷却速度110〜120℃／min）による焼入を
行つた。 次いでこれらの試料を180℃に４時間の人工時
効処理を施し、試料の機械的性質を測定した。第
３表にその結果を示す。
４）を100℃／hrの昇温速度で540℃に加熱昇温
し、同温度で４時間の均熱処理を行つた後、500
〜510℃で押出加工し、直ちにフアンによる強制
空冷（冷却速度110〜120℃／min）による焼入を
行つた。 次いでこれらの試料を180℃に４時間の人工時
効処理を施し、試料の機械的性質を測定した。第
３表にその結果を示す。
【表】
実施例 ３
（衝撃試験）
実施例１および２と同様の条件で作成した本発
明による試料（試料No.1およびNo.2）とJIS6061
合金試料（試料No.4）についてシヤルピー衝撃
値を測定した。試験結果を第４表に示す。なお試
験片形状は10mm×10mm×55mmと板片にＶノツチを
付したものである。
明による試料（試料No.1およびNo.2）とJIS6061
合金試料（試料No.4）についてシヤルピー衝撃
値を測定した。試験結果を第４表に示す。なお試
験片形状は10mm×10mm×55mmと板片にＶノツチを
付したものである。
【表】
上記実施例１〜２に示された様に従来の
JIS6061合金より作成された試料は空冷によるも
のは水冷によるものに較べ著しく強度が低下して
いるのに対し、本発明合金より作成された試料に
おいては水冷によるものと空冷によるものと強度
がほぼ同等であり、このことは本発明によるとき
は従来のものに較べ焼入感受性が低いこと、言い
換えれば焼入性にすぐれていることが判る。 また、実施例３から本発明によつて得られた試
料（試料No.1およびNo.2）は従来のJIS6061合金
から得られた試料（試料No.4）に較べ水冷試
料、空冷試料共に耐衝撃性がすぐれていることが
判る。 実施例 ４ （溶接性試験） 実施例２と同様条件で作成した本発明による試
料（No.2−空冷）と実施例１と同様条件で作成
したJIS6061合金による試料（No.4−水冷）試料
形状４mm×100mm×1000mm）をそれぞれ両面１パ
スの突合せ溶液（溶接条件250A，21V、溶接速度
500mm／min、溶加材A5356）を行ないビードを残
したものとビードを除去したものについて溶接部
の機械的性質およびミクロ割れの有無について調
べた。 結果を第５表に示す。機械的性質は繰返し５個
の平均値である。
JIS6061合金より作成された試料は空冷によるも
のは水冷によるものに較べ著しく強度が低下して
いるのに対し、本発明合金より作成された試料に
おいては水冷によるものと空冷によるものと強度
がほぼ同等であり、このことは本発明によるとき
は従来のものに較べ焼入感受性が低いこと、言い
換えれば焼入性にすぐれていることが判る。 また、実施例３から本発明によつて得られた試
料（試料No.1およびNo.2）は従来のJIS6061合金
から得られた試料（試料No.4）に較べ水冷試
料、空冷試料共に耐衝撃性がすぐれていることが
判る。 実施例 ４ （溶接性試験） 実施例２と同様条件で作成した本発明による試
料（No.2−空冷）と実施例１と同様条件で作成
したJIS6061合金による試料（No.4−水冷）試料
形状４mm×100mm×1000mm）をそれぞれ両面１パ
スの突合せ溶液（溶接条件250A，21V、溶接速度
500mm／min、溶加材A5356）を行ないビードを残
したものとビードを除去したものについて溶接部
の機械的性質およびミクロ割れの有無について調
べた。 結果を第５表に示す。機械的性質は繰返し５個
の平均値である。
【表】
第５表より本発明による試料は空冷によるもの
であつてもJIS6061合金より作られた水冷試料と
同等の溶接強度を示し、且つミクロ割れが全くな
いことが判る。 実施例 ６ 耐食性試験 実施例１および実施例２と同様条件で作成した
本発明による試料（No.3−水冷およびNo.3−空
冷）と実施例１と同様条件で作成したJIS6061合
金より作られた試料（No.4−水冷）とを用い５
％食塩水に交互浸漬する腐食促進試験を1000時間
継続し各試料における内部方向への粒界腐食の進
行状況を調べた。 結果を第６表に示す。
であつてもJIS6061合金より作られた水冷試料と
同等の溶接強度を示し、且つミクロ割れが全くな
いことが判る。 実施例 ６ 耐食性試験 実施例１および実施例２と同様条件で作成した
本発明による試料（No.3−水冷およびNo.3−空
冷）と実施例１と同様条件で作成したJIS6061合
金より作られた試料（No.4−水冷）とを用い５
％食塩水に交互浸漬する腐食促進試験を1000時間
継続し各試料における内部方向への粒界腐食の進
行状況を調べた。 結果を第６表に示す。
【表】
第６表の結果より本発明によるときは空冷条件
であつても従来のものに較べ粒界腐食の進行が遅
く、殊に両者が水冷条件のものについては進行速
度が1/2程度になること、即ち耐食性が著しくす
ぐれていることが判る。
であつても従来のものに較べ粒界腐食の進行が遅
く、殊に両者が水冷条件のものについては進行速
度が1/2程度になること、即ち耐食性が著しくす
ぐれていることが判る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Si0.5〜1.0％、Mg0.5〜1.4％、Cu0.30〜0.55
％、Ti0.01〜0.20％、Fe0.15〜0.40％、Mn0.04〜
0.50％、Cr0.04〜0.30％およびZr0.04〜0.30％
（但し、Mg／Si＝0.7〜2.0，0.3≦Fe＋Cr＋Mn＋
Zr≦0.7）を含み残部Ａおよび不純物からなる
Ａ−Mg−Si系合金鋳塊を (1) 200℃／hr以下の昇温速度で加熱し、480〜
575℃の温度範囲に１時間以上保持する均質化
処理工程。 (2) 加熱後の鋳塊を460℃以上の温度で加工する
熱間加工工程。 (3) 熱間加工後の材料を80℃／分以上の冷却速度
で冷却する焼入工程。 (4) 冷却後の材料を130〜220℃の温度範囲に0.5
〜15時間保持する人工時効処理工程を含む耐食
性、溶接性および焼入性のすぐれた加工用Ａ
−Mg−Si系合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4903982A JPS58167757A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 耐食性，溶接性および焼入性のすぐれた加工用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4903982A JPS58167757A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 耐食性，溶接性および焼入性のすぐれた加工用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167757A JPS58167757A (ja) | 1983-10-04 |
| JPS6150141B2 true JPS6150141B2 (ja) | 1986-11-01 |
Family
ID=12819938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4903982A Granted JPS58167757A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 耐食性，溶接性および焼入性のすぐれた加工用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167757A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6160786U (ja) * | 1984-09-22 | 1986-04-24 | ||
| JPS62287033A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-12 | Kobe Steel Ltd | 焼入性の優れた押出用アルミニウム合金 |
| JPS6379942A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 強度、加工性、耐食性の良好な配管用アルミニウム合金管の製造法 |
| JPS63230843A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Nippon Light Metal Co Ltd | 靭性および強度に優れた構造用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金 |
| JPH04314840A (ja) * | 1991-04-12 | 1992-11-06 | Furukawa Alum Co Ltd | 成形性および耐食性に優れたアルミニウム合金板材 |
| JP2697400B2 (ja) * | 1991-08-28 | 1998-01-14 | 日本軽金属株式会社 | 鍛造用アルミニウム合金 |
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-
1982
- 1982-03-29 JP JP4903982A patent/JPS58167757A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
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