JPH062092A - 高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法 - Google Patents
高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法Info
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- JPH062092A JPH062092A JP18322792A JP18322792A JPH062092A JP H062092 A JPH062092 A JP H062092A JP 18322792 A JP18322792 A JP 18322792A JP 18322792 A JP18322792 A JP 18322792A JP H062092 A JPH062092 A JP H062092A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車ボディーシート等に使用される高強度
高成形性アルミニウム合金の強度及び成形性を更に向上
する熱処理法。 【構成】 Ｓｉ０．７〜１．５wt％、Ｍｇ０．５〜１．
０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、更にＩ
ｎ０．０３〜０．１wt％又はＳｎ０．０３〜０．１wt％
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニ
ウム合金を溶体化処理(1) 後、８０〜１６０℃の温度に
焼入れ(2) してその温度で１〜１０時間予備時効(3) す
るか、又は２０℃以下の温度に焼入れして１０時間以内
に８０〜１６０℃の温度で１〜１０時間予備時効する。
高成形性アルミニウム合金の強度及び成形性を更に向上
する熱処理法。 【構成】 Ｓｉ０．７〜１．５wt％、Ｍｇ０．５〜１．
０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、更にＩ
ｎ０．０３〜０．１wt％又はＳｎ０．０３〜０．１wt％
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニ
ウム合金を溶体化処理(1) 後、８０〜１６０℃の温度に
焼入れ(2) してその温度で１〜１０時間予備時効(3) す
るか、又は２０℃以下の温度に焼入れして１０時間以内
に８０〜１６０℃の温度で１〜１０時間予備時効する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車ボディーシート
等に使用される高強度高成形性アルミニウム合金の熱処
理法に関するもので、強度及び成形性を一層向上させる
ものである。
等に使用される高強度高成形性アルミニウム合金の熱処
理法に関するもので、強度及び成形性を一層向上させる
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、自動車車体の軽量化を行うため、
自動車ボディーシートへのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金の適用の検討がなされている。従来よりＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金は溶体化処理後自然時効
（Ｔ４処理）した状態で成形され、塗装、焼付け（ベー
キング）加熱時の時効硬化（ベーキング硬化：BakeHard
en）を得ることができるため、自動車車体のアウター材
への使用が検討されていた。
自動車ボディーシートへのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金の適用の検討がなされている。従来よりＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金は溶体化処理後自然時効
（Ｔ４処理）した状態で成形され、塗装、焼付け（ベー
キング）加熱時の時効硬化（ベーキング硬化：BakeHard
en）を得ることができるため、自動車車体のアウター材
への使用が検討されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在鋼板で製造してい
る自動車車体のボディーシートをアルミニウム合金の板
材に置き換える場合に問題となるのは、主に成形性の低
さが挙げられる。それ故Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金において
もより一層優れた成形性が求められている。一方、本来
鋼板に比較してアルミニウム板の強度は劣っているが、
更に最近ではコストダウンのために、低温で短時間塗
装、焼付け（時効硬化）処理して高い強度が得られるア
ルミニウム合金の開発が望まれている。
る自動車車体のボディーシートをアルミニウム合金の板
材に置き換える場合に問題となるのは、主に成形性の低
さが挙げられる。それ故Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金において
もより一層優れた成形性が求められている。一方、本来
鋼板に比較してアルミニウム板の強度は劣っているが、
更に最近ではコストダウンのために、低温で短時間塗
装、焼付け（時効硬化）処理して高い強度が得られるア
ルミニウム合金の開発が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、高強度、高成形性アルミニウム合金の熱処
理法を開発したものである。
検討の結果、高強度、高成形性アルミニウム合金の熱処
理法を開発したものである。
【０００５】即ち本発明の一つは、Ｓｉ０．７〜１．５
wt％、Ｍｇ０．５〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５
wt％を含有し、更にＳｎ又はＩｎのいずれか一種を０．
０３〜０．１wt％含有し、残部Ａｌと不可避的不純物か
らなるアルミニウム合金を溶体化処理後、８０〜１６０
℃の温度に焼入れしてその温度で１〜１０時間予備時効
することを特徴とするものである。
wt％、Ｍｇ０．５〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５
wt％を含有し、更にＳｎ又はＩｎのいずれか一種を０．
０３〜０．１wt％含有し、残部Ａｌと不可避的不純物か
らなるアルミニウム合金を溶体化処理後、８０〜１６０
℃の温度に焼入れしてその温度で１〜１０時間予備時効
することを特徴とするものである。
【０００６】また本発明の他の一つは、Ｓｉ０．７〜
１．５wt％、Ｍｇ０．５〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜
０．５wt％を含有し、更にＳｎ又はＩｎのいずれか一種
を０．０３〜０．１wt％含有し、残部Ａｌと不可避的不
純物からなるアルミニウム合金を溶体化処理後、２０℃
以下の温度に焼入れして１０時間以内に８０〜１６０℃
の温度で１〜１０時間予備時効することを特徴とするも
のである。
１．５wt％、Ｍｇ０．５〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜
０．５wt％を含有し、更にＳｎ又はＩｎのいずれか一種
を０．０３〜０．１wt％含有し、残部Ａｌと不可避的不
純物からなるアルミニウム合金を溶体化処理後、２０℃
以下の温度に焼入れして１０時間以内に８０〜１６０℃
の温度で１〜１０時間予備時効することを特徴とするも
のである。
【０００７】
【作用】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金は時効硬
化型合金であり、時効処理するときに硬化析出相を生じ
ることにより合金の強度が高くなる。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金の時効析出過程については、つぎに
示すような時効析出過程となっている。 過飽和固溶体→Ｇ．Ｐ．ゾーン→中間相→安定相
化型合金であり、時効処理するときに硬化析出相を生じ
ることにより合金の強度が高くなる。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金の時効析出過程については、つぎに
示すような時効析出過程となっている。 過飽和固溶体→Ｇ．Ｐ．ゾーン→中間相→安定相
【０００８】合金を溶体化、焼入れした後、室温で時効
（Ｔ４処理）すると、溶質原子のＭｇやＳｉと焼入れし
た過剰空孔とが結合したＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、合金
の強度はやや高くなる。その後、塗装、焼付け（人工時
効）処理することにより、合金の強度に最も役に立つ硬
化析出相である中間相が析出し、製品になる合金の強度
が得られる。しかし自然時効の際、大部分の空孔がＧ．
Ｐ．ゾーンに含まれるため、その後人工時効をしても中
間相の析出が妨げられ、合金の最も高い強度が得られな
い。また自然時効した合金が成形される場合、Ｇ．Ｐ．
ゾーンが母相（Ａｌ）と整合であるため、変形の際に転
位に切断されやすく、最終的に応力が粒界に集中して、
変形の際粒界が割れやすいため、合金の成形性が低下す
る。それ故合金を溶体化処理した後、過飽和固溶体から
Ｇ．Ｐ．ゾーンの析出過程を越えて、直接に中間相を析
出させれば合金の強度、成形性とも向上する。また合金
にＩｎやＳｎを添加することにより、中間相の析出が促
進され、合金の強度は一層高くなる。
（Ｔ４処理）すると、溶質原子のＭｇやＳｉと焼入れし
た過剰空孔とが結合したＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、合金
の強度はやや高くなる。その後、塗装、焼付け（人工時
効）処理することにより、合金の強度に最も役に立つ硬
化析出相である中間相が析出し、製品になる合金の強度
が得られる。しかし自然時効の際、大部分の空孔がＧ．
Ｐ．ゾーンに含まれるため、その後人工時効をしても中
間相の析出が妨げられ、合金の最も高い強度が得られな
い。また自然時効した合金が成形される場合、Ｇ．Ｐ．
ゾーンが母相（Ａｌ）と整合であるため、変形の際に転
位に切断されやすく、最終的に応力が粒界に集中して、
変形の際粒界が割れやすいため、合金の成形性が低下す
る。それ故合金を溶体化処理した後、過飽和固溶体から
Ｇ．Ｐ．ゾーンの析出過程を越えて、直接に中間相を析
出させれば合金の強度、成形性とも向上する。また合金
にＩｎやＳｎを添加することにより、中間相の析出が促
進され、合金の強度は一層高くなる。
【０００９】以上の知見に基づいて、工業的に操作可能
な熱処理法を用いて、更にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金にＩｎやＳｎを添加することにより、合金の強
度、成形性を向上させることを目的に本発明を開発し
た。
な熱処理法を用いて、更にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金にＩｎやＳｎを添加することにより、合金の強
度、成形性を向上させることを目的に本発明を開発し
た。
【００１０】即ちＳｉ０．７〜１．５wt％、Ｍｇ０．１
〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、
更にＩｎ０．０３〜０．１wt％又はＳｎ０．０３〜０．
１wt％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金を通常の方法により溶解鋳造し、均質化
処理、押出し加工や圧延加工を行った後、図１に示すよ
うに溶体化処理(1) 後、８０〜１６０℃の温度に焼入れ
(2) し、その温度で１〜１０時間予備時効(3) するか、
図２に示すように溶体化処理(1) 後、２０℃以下の温度
に焼入れ(2) して１０時間以内に８０〜１６０℃の温度
で１〜１０時間予備時効(3) するもので、この条件で熱
処理した合金を従来の方法により成形し、最終的にベー
キング処理を行う。
〜１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、
更にＩｎ０．０３〜０．１wt％又はＳｎ０．０３〜０．
１wt％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金を通常の方法により溶解鋳造し、均質化
処理、押出し加工や圧延加工を行った後、図１に示すよ
うに溶体化処理(1) 後、８０〜１６０℃の温度に焼入れ
(2) し、その温度で１〜１０時間予備時効(3) するか、
図２に示すように溶体化処理(1) 後、２０℃以下の温度
に焼入れ(2) して１０時間以内に８０〜１６０℃の温度
で１〜１０時間予備時効(3) するもので、この条件で熱
処理した合金を従来の方法により成形し、最終的にベー
キング処理を行う。
【００１１】本発明において、合金組成を上記の如く限
定したのは次の理由によるものである。Ｓｉは強度を向
上させるのに必要不可欠の元素である。しかしてその含
有量を０．７〜１．５wt％と限定したのは、０．７wt％
未満では強度の向上の効果は少なく、一方１．５wt％を
越えると巨大晶出相が発生して強度が低下することとな
るためである。
定したのは次の理由によるものである。Ｓｉは強度を向
上させるのに必要不可欠の元素である。しかしてその含
有量を０．７〜１．５wt％と限定したのは、０．７wt％
未満では強度の向上の効果は少なく、一方１．５wt％を
越えると巨大晶出相が発生して強度が低下することとな
るためである。
【００１２】Ｍｇは強度を向上させるのに必要不可欠の
元素である。しかしてその含有量を０．１〜１．０wt％
と限定したのは、０．１wt％未満では強度の向上の効果
は少なく、一方１．０wt％を越えると溶体化温度での晶
出相の固溶量が減少し、時効硬化性が低下することとな
るためである。
元素である。しかしてその含有量を０．１〜１．０wt％
と限定したのは、０．１wt％未満では強度の向上の効果
は少なく、一方１．０wt％を越えると溶体化温度での晶
出相の固溶量が減少し、時効硬化性が低下することとな
るためである。
【００１３】Ｃｕは強度を向上させるのに有効な添加元
素である。しかしてその含有量を０．０５〜０．５０wt
％と限定したのは、０．０５wt％未満では強度の向上の
効果は少なく、一方０．５wt％を越えると耐食性が低下
することとなるためである。
素である。しかしてその含有量を０．０５〜０．５０wt
％と限定したのは、０．０５wt％未満では強度の向上の
効果は少なく、一方０．５wt％を越えると耐食性が低下
することとなるためである。
【００１４】Ｉｎは時効硬化性を向上させるのに有効な
添加元素である。しかしてその含有量を０．０３〜０．
１wt％と限定したのは、０．０３wt％未満では時効硬化
性の向上の効果は少なく、一方０．１wt％を越えると巨
大晶出相が発生して強度が低下することとなるためであ
る。
添加元素である。しかしてその含有量を０．０３〜０．
１wt％と限定したのは、０．０３wt％未満では時効硬化
性の向上の効果は少なく、一方０．１wt％を越えると巨
大晶出相が発生して強度が低下することとなるためであ
る。
【００１５】Ｓｎは時効硬化性を向上させるのに有効な
添加元素である。しかしてその含有量を０．０３〜０．
１wt％と限定したのは、０．０３wt％未満では時効硬化
性の向上の効果は少なく、一方０．１wt％を越えると巨
大晶出相が発生して強度が低下することとなるためであ
る。
添加元素である。しかしてその含有量を０．０３〜０．
１wt％と限定したのは、０．０３wt％未満では時効硬化
性の向上の効果は少なく、一方０．１wt％を越えると巨
大晶出相が発生して強度が低下することとなるためであ
る。
【００１６】また本発明において、溶体化処理後の熱処
理を上記の如く限定したのは次の理由によるものであ
る。溶体化処理後、８０〜１６０℃の温度に焼入れし、
その温度で１〜１０時間予備時効するのは、中間相を析
出させ、合金の強度と成形性を向上させるためであり、
８０℃未満ではＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、また１６０℃
を越えると安定相が析出することにより、合金の強度と
成形性が低下することとなるためであり、また予備時効
時間が１時間未満では中間相の析出が不充分であり、そ
の後、室温においてＧ．Ｐ．ゾーンが生成する恐れがあ
るためであり、１０時間を越えると中間相が多量析出し
た場合には合金の強度が上がりすぎて成形性が低下する
こととなる。
理を上記の如く限定したのは次の理由によるものであ
る。溶体化処理後、８０〜１６０℃の温度に焼入れし、
その温度で１〜１０時間予備時効するのは、中間相を析
出させ、合金の強度と成形性を向上させるためであり、
８０℃未満ではＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、また１６０℃
を越えると安定相が析出することにより、合金の強度と
成形性が低下することとなるためであり、また予備時効
時間が１時間未満では中間相の析出が不充分であり、そ
の後、室温においてＧ．Ｐ．ゾーンが生成する恐れがあ
るためであり、１０時間を越えると中間相が多量析出し
た場合には合金の強度が上がりすぎて成形性が低下する
こととなる。
【００１７】また溶体化処理後、２０℃以下の温度に焼
入れし、１０時間以内に８０〜１６０℃の温度で１〜１
０時間予備時効するのはＧ．Ｐ．ゾーンが生成しないう
ちに中間相を析出させ、合金の強度と成形性を向上させ
るためであり、焼入れ後２０℃以下の温度に１０時間以
上保持するとＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、合金の強度と成
形性が低下することとなるためである。そして予備時効
温度が８０℃未満ではＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、また１
６０℃を越えると安定相が析出することにより、合金の
強度と成形性が低下することとなる。また予備時効時間
が１時間未満では中間相の析出が不充分であり、その
後、室温においてＧ．Ｐ．ゾーンが生成することとな
り、１０時間を越えると中間相が多量析出した場合には
合金の強度が上がりすぎて成形性が低下することとな
る。
入れし、１０時間以内に８０〜１６０℃の温度で１〜１
０時間予備時効するのはＧ．Ｐ．ゾーンが生成しないう
ちに中間相を析出させ、合金の強度と成形性を向上させ
るためであり、焼入れ後２０℃以下の温度に１０時間以
上保持するとＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、合金の強度と成
形性が低下することとなるためである。そして予備時効
温度が８０℃未満ではＧ．Ｐ．ゾーンが生成し、また１
６０℃を越えると安定相が析出することにより、合金の
強度と成形性が低下することとなる。また予備時効時間
が１時間未満では中間相の析出が不充分であり、その
後、室温においてＧ．Ｐ．ゾーンが生成することとな
り、１０時間を越えると中間相が多量析出した場合には
合金の強度が上がりすぎて成形性が低下することとな
る。
【００１８】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表１
に示す化学成分（wt％）を有する六種類のアルミニウム
合金を通常の方法により溶解鋳造した後、所定の均質化
処理を行い、４００℃で熱間圧延後、冷間圧延して厚さ
１mmの板材とした。この板材について５６０℃で１時間
溶体化処理し、表２に示す熱処理を施した。即ち本発明
熱処理として溶体化処理後、８０℃、１２０℃、１６０
℃に焼入れし、その温度で５時間予備時効した後、ベー
キング処理（１８０℃×１時間）を行ない、あるいは行
なわず、また溶体化処理後水焼入れし、直ちに８０℃、
１２０℃、１６０℃に加熱して５時間予備時効を施した
のち、ベーキング処理（１８０℃×１時間）を行ない、
もしくは行なわない処理を施した。なお比較のため従来
方法により溶体化処理後水焼入れしてＴ４処理した後、
ベーキング処理（１８０℃×１時間）を行ない、もしく
は行なわない従来方法による処理も実施した。これらの
板材について引張試験を行った。その結果を表３〜表７
に示す。
に示す化学成分（wt％）を有する六種類のアルミニウム
合金を通常の方法により溶解鋳造した後、所定の均質化
処理を行い、４００℃で熱間圧延後、冷間圧延して厚さ
１mmの板材とした。この板材について５６０℃で１時間
溶体化処理し、表２に示す熱処理を施した。即ち本発明
熱処理として溶体化処理後、８０℃、１２０℃、１６０
℃に焼入れし、その温度で５時間予備時効した後、ベー
キング処理（１８０℃×１時間）を行ない、あるいは行
なわず、また溶体化処理後水焼入れし、直ちに８０℃、
１２０℃、１６０℃に加熱して５時間予備時効を施した
のち、ベーキング処理（１８０℃×１時間）を行ない、
もしくは行なわない処理を施した。なお比較のため従来
方法により溶体化処理後水焼入れしてＴ４処理した後、
ベーキング処理（１８０℃×１時間）を行ない、もしく
は行なわない従来方法による処理も実施した。これらの
板材について引張試験を行った。その結果を表３〜表７
に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
【表６】
【００２５】
【表７】
【００２６】表３〜表７より明らかなように、本発明の
熱処理法で予備時効した合金は、従来の自然時効した合
金と比べて強度が高くなるにもかかわらず、伸びが向上
し、ベーキング処理した場合でも従来の熱処理した合金
と比較して強度がかなり優れていることが判る。
熱処理法で予備時効した合金は、従来の自然時効した合
金と比べて強度が高くなるにもかかわらず、伸びが向上
し、ベーキング処理した場合でも従来の熱処理した合金
と比較して強度がかなり優れていることが判る。
【００２７】
【発明の効果】このように本発明によれば、従来の熱処
理法で処理した合金と比較し、特に伸びが優れており、
また強度においても向上するなど、自動車などの部材の
熱処理法として最適のものであり、その形成性及び強度
の向上に貢献する等工業上顕著な効果を奏する。
理法で処理した合金と比較し、特に伸びが優れており、
また強度においても向上するなど、自動車などの部材の
熱処理法として最適のものであり、その形成性及び強度
の向上に貢献する等工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の熱処理工程を示す説明図である。
【図２】本発明の他の熱処理工程を示す説明図である。
１．溶体化処理 ２．焼入れ ３．予備時効
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ０．７〜１．５wt％、Ｍｇ０．５〜
１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、更
にＳｎ又はＩｎのいずれか一種を０．０３〜０．１wt％
含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金を溶体化処理後、８０〜１６０℃の温度に焼入れ
してその温度で１〜１０時間予備時効することを特徴と
する高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法。 - 【請求項２】 Ｓｉ０．７〜１．５wt％、Ｍｇ０．５〜
１．０wt％、Ｃｕ０．０５〜０．５０wt％を含有し、更
にＳｎ又はＩｎのいずれか一種を０．０３〜０．１wt％
含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金を溶体化処理後、２０℃以下の温度に焼入れして
１０時間以内に８０〜１６０℃の温度で１〜１０時間予
備時効することを特徴とする高強度高成形性アルミニウ
ム合金の熱処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18322792A JPH062092A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18322792A JPH062092A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062092A true JPH062092A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=16132018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18322792A Pending JPH062092A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 高強度高成形性アルミニウム合金の熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062092A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410414C (zh) * | 2004-04-08 | 2008-08-13 | 中南大学 | 一种改善超高强铝合金强韧性的热处理工艺 |
| WO2014132925A1 (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 室温時効後の特性に優れたアルミニウム合金板 |
| WO2015034024A1 (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 焼付け塗装硬化性に優れたアルミニウム合金板 |
| JP2015052140A (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 焼付け塗装硬化性に優れたアルミニウム合金板 |
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-
1992
- 1992-06-17 JP JP18322792A patent/JPH062092A/ja active Pending
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