JPS6244551A - 冷間加工性に優れたアルミニウム合金 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、冷間加工としてλ１１られる圧延、鍛造、
引扱き、成形、しごぎ等の冷間加ユニを施して各秤機械
部品、構造ｖＪ等に使用される高強度アルミニウム合金
、特に冷間加工性が改善されたへρ−Ｃ１系のアルミニ
ウム合金に関する。

なお、この明細書において「％」はいずれも重■基準に
おいて示すものでおる。

従来の技術と問題点 高強度でかつ鍛造加工が可能でおるようなアルミニウム
合金として、へΩ−Ｃｕ系の合金、例えばＡ２０１７．
２０１４合金等がＪ、＜知られている。これらのへΩ−
Ｃｕ系（２０００番系）の合金は、本来変形抵抗が大ぎ
く、変形能が小さいことから、鍛）聞等の冷間加工を行
う場合一般的には焼鈍側が使用されている。しかしなが
ら、それでも加工度の大きい冷間鍛造を行うと、加工硬
化が大きいために割れが生じ易い。

冷間での圧延、引恢き、曲げ加工等の伯の一般的塑性加
工を行う場合にあっても同様であり、概して冷間加工性
に劣るという問題点があった。

この発明は、上記問題点に鑑み、熱処理型のへρ−Ｃｕ
系の高強度アルミニウム合金について、それ自体か有す
る固有の特性を劣化せしめることなく、冷間加Ｉ慴の点
についてその改善をはかることをｌＩ的としてなされた
ものである。

問題点を解決する為の手段 この発明は、上記の目的にａ３いて、種々実験と（＋）
ｆ究の結果、へρ−ＣＩＪ系合金をベースとして、これ
にＹ、Ｌａ　、Ｃｃ　、Ｐｒ　、Ｎｄ　、Ｓｍ等の希土
類元素を所定量範囲に添加することにＪ、す、当該合金
の加工硬化率の低減効果か得られることを見出すことに
よって完成しｔ＆たものである。

そこで、この発明は、ＣＩＪ：１〜７％、Ｍｇ　：０．
２〜２．０％、Ｓｉ　　：０．１５〜１．５％を含み、
かつ必要に応じて下記の任意的添加元素を含有するＡΩ
−Ｃ０系合金において、これに更に希土類元素のうちの
１秤または２種以上を合計で０．００５〜１．５％の範
囲に含有し、残部へΩ及び不可避不純物からなることを
特徴とり−る冷間加工性に優れたアルミニウム合金、を
要旨と覆るものて必る。

この発明の合金は、その具体的実施にａ３いては上記必
須含イ１成分のほかに、更に他の任意的添加元素として
、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｃｒ　：０．０５〜０．３
％、Ｚｒ　：０．０５〜０゜２５％のうちの１種または
２種以上が必要に応じて含有され１ｑるものである。従
って、これらの任意的成分を含む合金もこの発明の所明
日的に適合するものであり、その範囲に包含されるもの
である。

上記各合金成分及びその成分割合の限定理由について説
明すれば次のとおりである。

Ｃｕは、既スロのとおり合金の強度向上に効果をもつも
のであり、含ｆｉ猪が１％未満では構造材等への用途に
好適するだＣプの強度を付−りすることができない。し
かし７％をこえて多足に含有されると、へΩ−Ｃｕ系品
出物が発生し、かえって強度が低下する。従って、その
含有量は１〜７％の範囲に規定され、最も好適な範囲は
概ね２〜６％程度でおる。

ＭｇおよびＳｉも、主として合金の強度向上に寄与する
ものであり、Ｍｇか０．２％未満、Ｓｉが０．１５％未
満では、充分な強度を得ることができない。反面それぞ
れＭｇ　：２％、Ｓｉ：１．５％をこえて含イ１しても
比例的な強度向上効果は望めず実質的に無意味でおる。

この発明の合金に添加される希土類元素は、ぞの種類か
４，１．に限定されるものではないが、具体的には例え
ばＹ、　Ｌａ　、Ｃｅ　、Ｐｒ　、Ｎｄ、５Ｉｌ１等を
好適物として使用しつる。この希土類に属する元素は、
主に合金の加工硬化率の低減に奇！ｊ？ｌる効駅を奏す
る３、この効果の点から、本発明においては当該希土類
元素のづべてを相Ｈに実質的に均等物として評価しうる
ものである。従って、その１種または２種以上を任意に
絹合わ°Ｕて用いうるが、合金中におけるそれらの含有
量が総量で０．００５％未満では加工硬化率の低減効果
に不充分であり、反面、１．０％を越えて含有すると上
記の効果を得ることかできない。希土類元素の最も好適
な含有量範囲はコスト面も考慮した場合概ね０．０５〜
Ｏ１５％程度である。

任意的添加元素であるＭｎ　、Ｃｒ　、Ｚｒは、いずれ
も結晶粒の微細化、延性及び靭性の向上に役立つもので
おり、Ｍｎ　：０．１％未満、Ｃｒ　：０．０５％未満
、Ｚｒ　：０．０５％未満では上記効果に乏しく、Ｍｎ
：１．５％超過、Ｃｒ：０．３％超過、Ｚｒ　：０．２
５％超過の場合には、合金中にへρ−Ｍｎ系、へρ−〇
ｒ系、ＡＱ−Ｚｒ系の晶出物を多く発生して合金の強度
を低下する。

発明の効果 この発明に係るアルミニ１クム合金は、上述のように、
Ｃｕ：１〜７％を含有し、かつＭｇ　：０．２〜２％、
Ｓｉ　　：０．１５〜１．５％を含有するへｇ−Ｃｕ系
の高強度熱処理型合金をベースとして、これに合計で０
．００５〜１．０の範囲に希土類元素を添加含有Ｕしめ
たことにより、冷間加■での加工硬化を抑制し、冷間加
工性を向上しうる。従って、冷間加工度を従来の高強度
へΩ−Ｃｕ系合金に較べて一段と太きくすることが可能
となるばかりでなく、冷間鍛）告にａ３いては形状の一
層複雑な製品の製作を可能どザる。また、もらろん熱処
理型合金の特・ｌ’１を保有して、冷間加工後熱処理を
１ｔ！ｉ′７１ことにより所定の強度が（■られるもの
である。

実施例 第１表に示す各種組成の合金を、直径７５馴の水冷金型
に鋳込し、その後１１９０’Ｃにて８１に’を間の均質
化処理を行った。次いで史に４５０　’Ｃて厚ざ５＃、
幅３０ｍｔｎの平角棒状に押出したものを試イタ１とし
た。なお、比較例合金は、Ａ　２０１／１合金（比較Ｎ
ｏ、７）およびＡ２０１７合金（比較Ｎｏ、８）の２種
を用いた。

そして、上記各試別をいずれも４００’Ｃで焼鈍を行っ
た後、試別に割れか発生づるまて冷間圧延を行い、その
ときの硬さと冷開加工度、おにびＴＧ調貿後の硬さを測
定することにより、冷間加工性等の評価を行った。その
結果を第２表に示す。

第２表 ）−［１・・・・・・Ｔ６の熱処理条イ′［溶体化処理
　４９５°Ｃ×２ｎ、ｌ１間人工時効処理　１ε３０’
ＣＸ１０時間上表の結果に示されるＪ、うに、本発明合
金は、従来の代表的なへΩ−ＣＬＩ系合金に較ｌ＼、冷
間加工による加工硬化か小ざく、冷開加工度を向上しう
るちので必ると共に、冷開加工後の熱処理によって所定
の強度か１′、ｆられるらのであることを確認しｉ７）
だ。

以上 持直出願人　　昭和アルミニウム株式会社　。

代理人　弁１里士清水久ｔｉ　”、ト、’ｉ〈ｋ 手続補正書 昭和０１年　９月　１日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６０年　特許願第１８５４７５号 ２、発明の名称 加工性に優れたアルミニウム合金 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　　堺市海山町６丁２２４番地 名　称　　　　昭和アルミニウム株式会社代表者　石　
井　　　親 ４、代理人 住所　　　大阪市南区鰻谷中之町７２番４心斎橋岩崎ビ
ル 氏名　　（７１１［ｉ）弁理士清水久装置　（０８）　
２４５−２７１８ ５、補正命令の日付　　（自発補正） ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 ８、補正の内容 （１）　願書中の発明の名称を、 「加工性に優れたアルミニウム合金」 と訂正する。

（２）　明細書の全文を別紙のとおり補正する。

以上 明細書（補正） １、発明の名称 加工性に優れたアルミニウム合金 ２、特許請求の範囲 Ｃｕｒｌ〜７％ Ｍｇ：０．２〜２％ Ｓｌ　　：Ｑ、１５〜１．５％ 希土類元素の１種または２種以上 ：０．００５〜１．５％ を含有し、かつ必要に応じて Ｍｎ　：　０．　１〜１．　５％ Ｃｒ：０．０５〜０．　３％ Ｚｒ　：０．　０５〜０．　２５％ のうちの１種または２種以上を含有し、残部ＡΩおよび
不可避不純物からなる、加工性に優れたアルミニウム合
金。

３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は、加工性を改善したＡＱ−Ｃｕ系アルミニウ
ム合金、とくに圧延、鍛造、引抜き、成形、しごき等の
冷間加工が改善されたＡＱ−Ｃｕ系のアルミニウム合金
に関する。

なお、この明細書において「％」はいずれも重量基準に
おいて示すものである。

従来の技術と問題点 高強度でかつ鍛造加工が可能であるようなアルミニウム
合金として、Ａｆｌ−Ｃｕ系の合金、例えばＡ２０１７
．２０１４合金等がよく知られている。これらのへΩ−
〇ｕ系（２０００番系）の合金は、本来変形抵抗が大き
く、変形能が小さいことから、加工性が悪く、特に鍛造
等の冷間加工を行う場合には一般的に焼鈍材が使用され
ている。しかしながら、それでも加工度の大きい冷間鍛
造を行うと、加工硬化が大きいために割れが生じ易い。

冷間での圧延、引抜き、曲げ加工等の他の一般的塑性加
工を行う場合にあっても同様であり、概して加工性に劣
るという問題点があった。

この発明は、上記問題点に鑑み、熱処理型のＡΩ−Ｃｕ
系の高強度アルミニウム合金について、それ自体が有す
る固有の特性を劣化せしめることなく、加工性、特に冷
間加工性の点についてその改善をはかることを目的とし
てなされたものである。

問題点を解決する為の手段 この発明は、上記の目的において、種々実験と研究の結
果、Ａｐ−Ｃｕ系合金をベースとして、これに’１’　
％　Ｌ　；１　％Ｃｅ　ｓ　Ｐ　ｒ　ｓ　Ｎ　ｄ　ｓ　
Ｓ　ｍ等の希土類元素を所定量範囲に添加することによ
り、熱間での加工性はもとより、特に冷間での当該合金
の加工硬化率の低減により冷間加工性を顕著に向上しう
ろことを見出すことによって完成し得たものである。

そこで、この発明は、Ｃｕｒｌ〜７％、Ｍｇ　：０．２
〜２．０％、Ｓｌ：０．１５〜１．５％を含み、かつ必
要に応じて下記の任意的添加元素を含有するＡＱ−Ｃｕ
系合金において、これに更に希土類元素のうちの１種ま
たは２種以上を合計で０．００５〜１，５％の範囲に含
有し、残部ＡΩ及び不可避不純物からなることを特徴と
する加工性に優れたアルミニウム合金、を要旨とするも
のである。

この発明の合金は、その具体的実施においては上記必須
含有成分のほかに、更に他の任意的添加元素として、Ｍ
ｎ　：０．　１〜１．　５％、Ｃｒ　：　０．０５〜０
．３％、Ｚｒ　：　０．０５〜０゜２５％のうちの１種
または２種以上が必要に応じて含有され得るものである
。従って、これらの任意的成分を含む合金もこの発明の
所期目的に適合するものであり、その範囲に包含される
ものである。

上記各合金成分及びその成分割合の限定理由について説
明すれば次のとおりである。

Ｃｕは、既知のとおり合金の強度向上に効果をもつもの
であり、含有量が１％未満では構造材等への用途に好適
するだけの強度を付与することができない。しかし７％
をこえて多量に含有されると、ＡＱ−Ｃｕ系晶出物が発
生し、かえって強度が低下する。従って、その含有量は
１〜７％の範囲に規定され、最も好適な範囲は概ね２〜
６％程度である。

ＭｇおよびＳｌも、主として合金の強度向上に寄与する
ものであり、Ｍｇが０．　２％未満、Ｓｌが０．１５％
未満では、充分な強度を得ることができない。反面それ
ぞれＭｇ：２％、Ｓｌ：１．５％をこえて含有しても比
例的な強度向上効果は望めず実質的に無意味である。

この発明の合金に添加される希土類元素は、その種類が
特に限定されるものではないが、具体的には例えばＹＳ
Ｌａ　１Ｃｅ　１Ｐｒ　、、Ｎｄ　％Ｓｍ等を好適物と
して使用しつる。この希土類に属する元素は、加工性の
向上、とくに合金の加工硬化率の低減により冷間加工性
の向上に寄与する効果を奏する。この効果の点から、本
発明においては当該希土類元素のすべてを相互に実質的
に均等物として評価しうるちのである。

従って、その１種または２種以上を任意に組合わせて用
いうるが、合金中におけるそれらの含有量が総量で０．
００５％未満では加工性の向上効果、特に加工硬化率の
低減効果に不充分であり、反面、１．０％を越えて含有
すると上記の効果を得ることができない。希土類元素の
最も好適な含有量範囲はコスト面も考慮した場合概ね０
．０５〜０．　５％程度である。

任意的添加元素であるＭｎ　、Ｃｒ　、Ｚｒは、いずれ
も結晶粒の微細化、延性及び靭性の向上に役立つもので
あり、Ｍｒ＋：０．１％未満、Ｃｒ：ｏ、０５％未満、
Ｚｒ：０．０５％未満では上記効果に乏しく、Ｍｎ：１
．５％超過、Ｃｒ：ｏ、３％超過、Ｚｒ：０１２５％超
過の場合には、合金中にＡＱ−Ｍｎ系、ＡＱ−Ｃ「系、
Ａｎ−Ｚｒ系の晶出物を多く発生して合金の強度を低下
する。

発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金は、上述のように、Ｃ
ｕｒｌ〜７％を含有し、かつＭｇ：０．２〜２％、Ｓｉ
：０．１５〜１．５％を含有するＡＱ−ＣＬＩ系の高強
度熱処理型合金をベースとして、これに合計で０．００
５〜１．０の範囲に希土類元素を添加含有せしめたこと
により、加工性の向上、とくに冷間加工での加工硬化の
抑制により、冷間加工性を向上しうる。

従って、冷間加工度を従来の高強度ＡΩ−Ｃｕ系合金に
較べて一段と大きくすることが可能となるばかりでなく
、冷間鍛造においては形状の一層複雑な製品の製作を可
能とする。また、もちろん熱処理型合金の特性を保存し
て、冷間加工後熱処理を施すことにより所定の強度が得
られるものである。

実施例 第１表に示す各種組成の合金を、直径７５ｍｍの水冷金
型に鋳造し、その後４９０℃にて８時間の均質化処理を
行った。次いで更に４５０℃で厚さ５ｍｍ５幅３０ｍｍ
の平角棒状に押出したものを試料とした。なお、比較例
合金は、Ａ２０１４合金（比較Ｎｏ、７）およびＡ２０
１７合金（比較Ｎｏ、８）の２種を用いた。

そして、上記各試料をいずれも４００℃で焼鈍を行った
後、試料に割れが発生するまで冷間圧延を行い、そのと
きの硬さと冷間加工度、およびＴ６調質後の硬さを測定
することにより、冷間加工性等の評価を行った。その結
果を第２表に示す。

〔以下糸　白〕

第２表 注１・・・・・・Ｔ６の熱処理条件 溶体化処理　４９５℃×２時間 人工時効処理　１８０’ＣＸ１０時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃｕ：１〜７％ Ｍｇ：０．２〜２％ Ｓｉ：０．１５〜１．５％ 希土類元素の１種または２種以上 ：０．００５〜１．５％ を含有し、かつ必要に応じて Ｍｎ：０．１〜１．５％ Ｃｒ：０．０５〜０．３％ Ｚｒ：０．０５〜０．２５％ のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ａｌおよび
   不可避不純物からなる、冷間加工性に優れたアルミニウ
   ム合金。