JP2928445B2 - 高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 - Google Patents
高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法Info
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パーステイ及びサイドメンバー等の自動車部品用のアル
ミニウム合金押出材として好適の高強度アルミニウム合
金押出材及びその製造方法に関する。
ると共に、錆びにくいという長所があり、近年、自動車
の部品に広く使用されるようになってきた。
ドメンバー又はバンパー等に使用される材料としては、
衝撃吸収性及び曲げ加工性が優れていることが要求され
る。このため、従来、これらの用途にはSPCC等の鋼
板が使用されていた。しかし、近年、これらの部品に対
しても軽量化の要求が強く、自動車メーカーにおいては
これらの部品にもアルミニウム合金押出型材を使用する
ことが検討されている。この場合に、高強度であると共
に、生産性が優れている7000系(Al-Mg-Zn
系)合金が自動車部品用のアルミニウム合金押出材とし
て注目されている。
高強度アルミニウム合金である7000系アルミニウム
合金材は生産性、特に押出性及び溶着性が悪いという欠
点がある。例えば、JIS7003を使用したAl合金
押出材では強度が十分でない。一方、強度を満足するJ
IS7075合金の場合は、ポートホール押出ができな
いと共に、押出速度も遅くする必要がある。また、この
7000系アルミニウム合金材は応力腐食割れが生じや
すいという問題点もある。
のであって、高強度であると共に、曲げ加工性及び耐応
力腐食割れ性が優れており、バンパー及びサイドメンバ
ー等の自動車部品用の材料として好適の高強度アルミニ
ウム合金押出材及びその製造方法を提供することを目的
とする。
ミニウム合金押出材は、自動車用衝撃吸収部材用の高強
度アルミニウム合金押出材において、Zn;5.0乃至
7.0重量%、Mg;1.0乃至1.5重量%、Cu;
0.1乃至0.3重量%、Zr;0.05乃至0.2重
量%、Ti;0.001乃至0.05重量%、Cr;
0.03乃至0.2重量%を主成分とし、且つMn;
0.3重量%以下を含有し、残部がAl及び不可避的不
純物からなる組成を有し、表面再結晶層の厚さが肉厚の
7%以下、表面再結晶の平均粒径が150μm以下であ
ることを特徴とする。
材の製造方法は、上記組成を有するアルミニウム合金材
を400乃至480℃に加熱した後、押出成形し、次い
で200℃/分以上の平均冷却速度で空冷し、その後人
工時効処理を施すことにより、表面再結晶層の厚さが肉
厚の7%以下、表面再結晶の平均粒径が150μm以下
であるアルミニウム合金押出材を製造することを特徴と
する。
の規定によってアルミニウム合金を高強度とし、押出後
のアルミニウム合金押出材の表面再結晶層の厚さと再結
晶粒径を規定することにより耐応力腐食割れ性を向上さ
せる。
出材の各成分の添加理由及びその組成限定理由について
説明する。
を与え、人工時効により強度を向上させる作用を有す
る。Znの含有量が5.0重量%未満では強度の向上が
十分でなく、また7.0重量%を超えると強度は高くな
るものの、伸びは低下し、加工性が劣化する。従って、
Znは、5.0乃至7.0重量%とする。
める主要な元素である。しかし、Mgの含有量が1.0
重量%未満では強度を向上させる効果を十分に得ること
ができない。また、Mg含有量が1.5重量%を超える
と強度は高くなるが、伸びの低下及び溶着性の劣化を招
く。従って、Mgは、1.0乃至1.5重量%とする。
性を改善する効果がある。しかし、Cuの含有量が0.
1重量%未満ではその効果が十分でなく、0.3重量%
を超えると焼入れ感受性が高くなり、強度低下を招く。
従って、Cuは0.1乃至0.3重量%とする。
結晶粒を微細化する効果がある。しかし、Zrの含有量
が0.05重量%未満、Crの含有量が0.03重量%
未満の場合はその添加効果が十分でなく、また、Zr及
びCrの含有量が夫々0.2重量%、Mnの含有量が
0.3重量%を超えると、その添加効果は飽和する。従
って、Zrは、0.05乃至0.2重量%、Crは0.
03乃至0.2重量%、Mnは0.3重量%以下とす
る。なお、望ましくはCr、Zr、Mnの総量が0.7
重量%以下とする。
晶粒を微細化する効果がある。しかし、含有量が0.0
01重量%未満ではその効果を十分得ることができず、
また、0.05重量%を超えると結晶粒微細化効果が飽
和してそれ以上の添加は無駄になる。従って、Ti含有
量は0.001乃至0.05重量%とする。
の限定理由について説明する。7000系の材料では常
に耐応力腐食割れ性が問題となり、上述の組成のアルミ
ニウム合金でも、耐応力腐食割れ性に注意する必要があ
る。しかしながら、本願発明者等は、表面再結晶層の厚
さが肉厚の7%以下、再結晶の平均粒径が150μm以
下である場合は耐応力腐食割れを抑制することができる
ことを見出した。表面再結晶層の厚さが肉厚の7%を超
えるか、又は再結晶の平均粒径が150μmより大きく
なると、耐応力腐食割れ性が急激に低下する。従って、
押出材の表面再結晶層の厚さは肉厚の7%以下とし、表
面再結晶の平均粒径は150μm以下とする。
金押出材の製造方法について説明する。本発明において
は、上述の組成のアルミニウム合金材を400乃至48
0℃に加熱した後、押出成形する。次いで、この押出材
を200℃/分以上の平均冷却速度で空冷し、その後、
人工時効処理を行う。これにより、高強度であると共
に、表面再結晶層の厚さ及び粒径が制御され、耐応力腐
食割れ性が優れたアルミニウム合金押出材を製造するこ
とができる。製造条件がこれから外れた場合は強度が十
分高いものでなくなるか、又は耐応力腐食割れ性が急激
に劣化する。
製造条件を規定することにより、表面再結晶層の厚さを
肉厚の7%以下とし、表面再結晶の平均粒径を150μ
m以下とすることができる。そして、本発明において
は、表面再結晶層の厚さ及び平均粒径を規制することに
より、耐応力腐食割れ性の低下を防止する。また、熱処
理工程における処理条件を規制することで強度を満足さ
せ、更に表面再結晶層の厚さ及び平均粒径をコントロー
ルする。人工時効処理は強度の向上に寄与し、押出温度
は強度の向上及び金属組織の適正化に寄与する。
比較して説明する。
合金鋳塊(直径が155mm)を通常の方法により溶製
した。なお、比較例6は7003相当のアルミニウム合
金であり、比較例7は7N01相当のアルミニウム合金
である。
温度で8時間の均質化処理を施した。その後、押出速度
が3m/分、押出温度が460℃(但し、一部の材料は
500℃)の条件で押出加工して、横断面における外縁
の一辺が60mm、他辺が45mm、肉厚が2mmの角
パイプを得た。そして、この角パイプを押出後、強制フ
ァンで空冷した。押出温度を表1に併せて示す。次に、
各角パイプを所定の長さに切断し、130℃の温度で1
2時間の人工時効処理を施し、供試材とした。
断した後、鏡面研磨仕上げを行い、その後エッチングを
施し、顕微鏡写真を撮影して、その写真を基に表面再結
晶層の厚さ及び表面再結晶の平均粒径を測定した。即
ち、図1に示すように、アルミニウム合金押出材2の表
面の再結晶組織層1の厚さをt1、この再結晶組織層1
を含めた押出材2の全体の厚さをt2として、表面再結
晶組織層の厚さを下記数式1により定義した。また、再
結晶の平均粒径はJISH0501の切断法にて測定し
た。
厚さt1)/(押出材厚さ又は径t2)×100
いて、引張強さσB、耐力σ0.2及び破断伸びδをJIS
に規定する金属材料試験方法に準じて測定した。下記表
2はこれらの試験結果と表面再結晶層の厚さ及び平均粒
径を示す。また、表3は各供試材の強度、曲げ加工性及
び応力腐食割れ性を示す。表3において、強度評価は、
耐力が37kgf/mm2以上の場合を○、37kgf
/mm2未満の場合を×とした。
グ)を示す模式図である。直管状の供試材8の内側の略
半分の部分に芯金3を挿入し、この部分を圧力型5及び
ワイパー(しわ防止当金)6により挟んで供試材8を固
定し、芯金3が挿入されていない部分の供試材8をクラ
ンプ型4により握持した。このクランプ型4にはベンダ
ーの曲げ中心半径と同一の半径を有する曲げ型7が固定
されており、クランプ型4を上昇させて供試材8を持ち
上げると共に、供試材8を曲げ型7に沿って曲げ加工し
た。そして、ベンダーの曲げ中心半径(mm)を20
0、220、250と変えて30°曲げでの限界曲げ半
径を測定し、これにより供試材8の曲げ加工性を評価し
た。
に準じて試験した。試験片は押出方向と垂直の方向に採
取し、25kgf/mm2の応力を印加し試験した。腐
食をより促進させるために試験液にクロム酸を用い、9
5℃の温度で180分まで試験し、割れた時間を限界割
れ時間として評価した。これらの評価結果を表3に示
す。更に、これらの結果からバンパー及びサイドメンバ
ー等の自動車部品用の材料としての適性を総合評価し
た。その結果も表3に併せて示す。但し、表3におい
て、バンパー及びサイドメンバー等の自動車部品の材料
として適している場合を○、適していない場合を×で示
した。また、表面再結晶層の層厚、平均粒径と曲げ性、
強度、応力腐食割れ性の評価を図3に示す。Aが強度、
Bが曲げ性、Cが応力腐食割れ性(SCC)の評価で白
抜きが良好である。図3において、1〜7の符号は、夫
々比較例1〜7を示す。
施例1は強度、曲げ加工性及び応力腐食割れ性のいずれ
も良好である。一方、押出温度が高い比較例1及びアル
ミニウム合金の成分が本願から外れる比較例2〜7はい
ずれも強度、曲げ加工性及び応力腐食割れ性の少なくと
もいずれかが満足できるものではなかった。
ニウム合金押出材は、所定量のCu、Mg、Zr、Z
n、Ti、Crを主成分とし、且つMnを含有し、残部
がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、表面再
結晶層の厚さ及び表面再結晶の平均粒径を夫々所定の範
囲に規定するから、高強度でしかも曲げ加工性及び耐応
力腐食性が優れており、バンパー及びサイドメンバー等
のような自動車部品用のアルミニウム合金押出材として
好適である。
u、Mg、Zr、Zn、Ti、Crを主成分とし、且つ
Mnを含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる
アルミニウム合金材を所定の条件で押出し加工及び熱処
理するから、上述の高強度でしかも曲げ加工性及び耐応
力腐食性が優れ、バンパー及びサイドメンバー等の自動
車部品用のアルミニウム合金押出材に好適な押出材を製
造することができる。
図である。
げ性及び耐応力腐食割れ性の評価結果との関係を示すグ
ラフ図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 自動車用衝撃吸収部材用の高強度アルミ
ニウム合金押出材において、Zn;5.0乃至7.0重
量%、Mg;1.0乃至1.5重量%、Cu;0.1乃
至0.3重量%、Zr;0.05乃至0.2重量%、T
i;0.001乃至0.05重量%、Cr;0.03乃
至0.2重量%を主成分とし、且つMn;0.3重量%
以下を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる
組成を有し、表面再結晶層の厚さが肉厚の7%以下、表
面再結晶の平均粒径が150μm以下であることを特徴
とする高強度アルミニウム合金押出材。 - 【請求項2】 自動車用衝撃吸収部材用の高強度アルミ
ニウム合金押出材の製造方法において、Zn;5.0乃
至7.0重量%、Mg;1.0乃至1.5重量%、C
u;0.1乃至0.3重量%、Zr;0.05乃至0.
2重量%、Ti;0.001乃至0.05重量%、C
r;0.03乃至0.2重量%を主成分とし、且つM
n;0.3重量%以下を含有し、残部がAl及び不可避
的不純物からなる組成のアルミニウム合金材を400乃
至480℃に加熱した後、押出成形し、次いで200℃
/分以上の平均冷却速度で空冷し、その後人工時効処理
を施すことにより、表面再結晶層の厚さが肉厚の7%以
下、表面再結晶の平均粒径が150μm以下であるアル
ミニウム合金押出材を製造することを特徴とする高強度
アルミニウム合金押出材の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP21613393A JP2928445B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-08-31 JP JP21613393A patent/JP2928445B2/ja not_active Expired - Lifetime
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