JPS62297433A - 構造用Ａｌ―Ｃｕ―Ｍｇ―Ｌｉ系アルミニウム合金材料の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶体化処理に続く焼入れ時の冷」速度が小さ
くても十分焼きのはいる構造用アルミニウム合金に関す
るものでおる。

［従来の技術］ 時効硬化型のアルミニウム合金は、）容１本（と、焼入
れ、時効という各処理工程を経て十分な強度が得られる
合金である。しかしながら、溶体化処理に続く焼入れに
際して水冷のように大ぎな冷却速度で焼入れしないと十
分な強度の得られない合金（焼入れ性の悪い合金）と空
冷程度の冷却速度でも水冷材に比較して強度低下の少な
い合金（焼入れ性の良い合金）に分けられる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、溶体化処理後の填入れ込拍か小さくても十分
な強度の得られる焼入れ［生の良いアルミニウム合金を
提供することを目的とする。

焼入れ性が良いとは、溶体化処理後度から徐冷しても粗
大な析出物（時効硬化に寄与しない）が形成されず、溶
体生後時効しても強度低下の少ないことを示す。水系合
金の場合には、時効硬化に奇与する主たる析出物は、Ａ
ｌ−１ｉ系のδ゛−相（Ａ　Ｉ　］　Ｌ　ｉ　＞であり
、発明合金では、溶体化→空冷のような徐冷によっても
、Ａｌ３１ｉが粗大化しないため、焼入れ性にすぐれた
合金を提供することが可能となる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による合金は、前記目的を達成するため、下記の
２発明より構成される。

（１）　Ｃｕｔ　：　　０．５〜３．５％（重量、以下
同じ）、Ｍｇ：０．５〜４．０％、ｌ−ｉ：１゜Ｏ〜４
．０％を含み、溶体化処理後に１℃／秒以上の冷却速度
で焼入れしても析出物の平均粒子径が１１００ｎ以上に
粗大化しないことを特徴とする焼入れ性にすぐれた構造
用アルミニウム合金。

（２）　Ｃｕ　：　　０．５〜３．５％、Ｍｇ：　　０
．５〜４．０％、ｌ　ｉ　：　　１．０〜４．０％を含
み、ざらにＺｒ：０、０５〜０．３０％、Ｃｒ　：　０
．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０、０５〜１．０　？’ｏ
、Ｖ　：　０．０５〜０．３０％ノウチノ１種または２
伸以上を含み、溶体化処理後に１”Ｃ／秒以上の冷却速
度で焼入れしても析出物の平均粒子径が１０Ｑｎｍ以上
に粗大化しないことを特徴とする焼入れ性にすぐれた構
造用アルミニウム合金。

上記本発明による成分添加の意義と限定理由は以下のと
おりである。

Ｃｕ：合金材の強度向上に効果がある。この効果は０．
５％未満では少なく、３．５％を越えると共晶系の化合
物を晶出して熱間加工が容易でない。

Ｍｇ：Ｃｕと同じく合金材の強度向上に効果がある。こ
の効果は０．５％より少ないと得られず、４．０％より
多いと圧延加工時に熱間脆性を示して熱間加工が容易で
ない。

Ｌｉ：時効硬化に最も寄与する。ｌ−ｉの添加により準
安定相δ−が析出し、強度向上に貢献する。この準安定
相が非常に安定で、通常の時効温度では容易に安定相に
ならず、また、Ａ　ｌ−Ｃｕ系１．へ１−Ｃｕ−Ｍｑ系
析出物の粗大化を阻止するため、焼入れ性の向上に奇与
する。この効果はＬｉ口が１．０％より少ないと得られ
ない。また、４．０％より多いと鋳造しにくく、また、
均質化熱処理によっても鋳造時の口折が容易には取り除
かれないため、熱間加工が困難である。その上伸びや靭
性も著しく低下する。

Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ：均質化処理時に微細な金属間化
合物として析出し、合金材の再結晶を抑制し、微細な結
晶粒を作るとともに、強度を向上させるために、単独も
しくは複数で添加されることがおる。

ただし、これらの添加元素をその上限値より多く添加す
ると鋳造時に巨大な金属間化合物を晶出し、引き続いて
行なわれる塑性加工において欠陥となる。下限未満の場
合には結晶微粒化の効果が小さい。

さらに、本発明合°金には、鋳造組織の微細化を行なう
ため、Ｔｉ、Ｂ等を添加することがある。この効果はＴ
ｉでは０．００５％より少ない場合には小さく、一方、
０１１０％より多く添加すると巨大な金属間化合物を晶
出する。Ｂでは０．０２％より多く添加すると同様に巨
大化合物を晶出する。また、必要により溶湯の酸化防止
と鋳肌改善のためＢｅを添加することもある。この効果
はｌｐｐｍより少ないと得られず、ｔ　ｏｏｏｐｐｍよ
り多いとそのみ性のため造塊時の添加が問題となる。

［実施例］ 本発明にかかる合金の実施例を以下に示す。

実施例１ 第１表に示す組成の各合金を、Ａｒ雰囲気下において溶
解、鋳造した。鋳塊の均質化熱処理をＡｒ１気圧下にお
いて５２０°ＣＸ８時間行なった後、厚み３０ｍｍの鋳
塊スライスを面側した。次に本鋳塊を予熱し、厚さ６ｍ
１ｌｌまで熱間圧延した。

これを軟化の後、冷間圧延し、厚さ１ｍ１ｌ＋の仮とし
た。

第１表 作成した板をＡｒ中で５２０°ＣＸ１時間の溶体化処理
の後、以下に示す手法で冷却した。なおりツコ内の数字
はその際の溶体化処理温度からのおおよその冷却速度を
示す。

１）水冷（１０００℃／５） ２）強制空冷（１０’Ｃ／５） ３）空冷（２〜３℃／ｓ） この後、ピーク時効条件（１７５°ＣＸ２４時間）で人
工時効を施しくＴｓ処Ｆｊり、引張特性を調査した。試
験結果を第２表に示す。

第２表 ４熱間加工性悪く圧延できない。

試料Ｎ０．１〜６では水冷したＴ５材の引張強度σ８は
５０ｋＭ　ｍｍ　’前後の高強度である。引張強度は強
制空冷材や空冷材でも水冷材に近いものでおり、析出物
の平均粒径もＨ＋ｒ＋ｉで細かく焼入れ性が良い。

ＮＯ，７，８はＬ［が少ないため、空冷材の水冷材に対
する強度低下が大きく、焼入れ性が悪い。これは空冷材
では析出物か粗大化したためである。また、準安定相の
δ−による析出強化も期待できないため、水冷材でも強
度が低い。

Ｎｏ、９では焼入れ斗は良いが強度が不足である。また
、Ｎｏ、１０．１１．１２ではｃｕ、＋ｖ＋ｑ、［ｉの
いずれかが本発明の範囲外であるので熱間加工性が悪く
、圧延できなかった。

実施例２ 第３表に示ず合金をＡｒ雰囲気下において溶解、鋳造し
た。以下実施例１と同１条の手法により板を作成し、熱
処理を施し、溶体化処理に続く焼入れ時の冷却速度に及
ぼす引張特性を調査した。試験結果を第４表に示す。

第４表 １　熱間加工性悪く圧延できない。

ＩＩ２　巨大な金属間化合物が発生。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ等の微細化材を添加しないＮｏ、
１では、結晶粒が微細でなく、Ｔ６材でも強度かヤヤ低
い。これに対し、Ｎｏ、２〜５のようにｖｎ、ｃｒ、ｚ
ｒ、ｖ等をその下限値より多く添加することにより結晶
粒が微細化され、強度も向上する。析出物の平均粒径は
いずれも１００１ｍ以下である。これらのいずれも焼入
れ性は良い。以上のような傾向はＮｏ、６〜９のように
微細化材を複数添ｈ口した場合でも同様である。

しかしながら、Ｎ　Ｏ，１０，１１のようにＬｌの添加
量が少な、いと析出物が粗大化しやすいため、焼入れ性
が悪い。Ｎ　ｏ、　１２ではＬｉ量が多いため、熱間加
工性が悪く圧延できない。また、Ｎｏ、１３〜１４のよ
うにＭｎ、Ｑｒ等の添加量が本発明の上限値より多いと
巨大な金属間化合物が生成され、健全な製品が得られな
い。

Ｎｏ、１５に焼入れ性の悪い合金の代表例として７０７
５合金を示した。水系合金は空冷材で析出物か粗大化し
、強度の低下が極めて大きい。

［発明の効果］ 本発明合金材は焼入れ時の冷却速度がそれほど大きくな
くても十分な強度が得られるものて必る。さらに応用と
しては押出のような熱間加工でも水冷せずに焼き入れら
れる可能性があり、また空冷程度でも焼きが入ることか
ら、鍛造品や超塑ｉ生成形品などに対しても大きな焼入
れ歪みを生じることなく、熱処理を可能とするものであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ：０．５〜３．５％（重量、以下同じ）、Ｍ
   ｇ：０．５〜４．０％、Ｌｉ：１．０〜４．０％を含み
   、溶体化処理後に１℃／秒以上の冷却速度で焼入れして
   も析出物の平均粒子径が １００ｎｍ以上に粗大化しないことを特徴とする焼入れ
   性にすぐれた構造用アルミニウム合金。
2. （２）Ｃｕ：０．５〜３．５％、Ｍｇ：０．５〜４．０
   ％、Ｌｉ：１．０〜４．０％を含み、さらにＺｒ：０．
   ０５〜０．３０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ
   ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０５〜０．３０％のう
   ちの１種または２種以上を含み、溶体化処理後に１℃／
   秒以上の冷却速度で焼入れしても析出物の平均粒子径が
   １００ｎｍ以上に粗大化しないことを特徴とする焼入れ
   性にすぐれた構造用アルミニウム合金。