JP3195392B2 - Method for producing high strength and high toughness aluminum alloy casting - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば自動車部品な
ど、特に強度、靱性が必要とされる部材に最適な高強度
高靱性アルミニウム合金鋳物（以下、単にアルミニウム
合金鋳物と記す。）の鋳造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is, for example, automobile parts, in particular strength, members to optimum high strength and high toughness aluminum alloy castings toughness is required (hereinafter, simply referred to as an aluminum alloy casting.) The method of casting It is about.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来からアルミニウム合金鍛造品（たと
えば、ＪＩＳ ６０６１など）は、内部欠陥が少なく、
強度および靱性が優れるなど、品質的に信頼性が高いと
いう利点があるが、コストが高いという問題があった。
一方、アルミニウム合金鋳物（たとえば、ＪＩＳ ＡＣ
４Ｃなど）は、鍛造品と比べて低コストという利点があ
るが、強度および靱性が低いことと信頼性が低いことか
ら製品を大きくしなければならず重量アップになり、ア
ルミニウム合金を使った軽量化というメリットが低下し
てしまう。2. Description of the Related Art Aluminum alloy forgings (for example, JIS 6061) have few internal defects.
It has the advantage of high reliability in terms of quality, such as excellent strength and toughness, but has the problem of high cost.
On the other hand, aluminum alloy castings (for example, JIS AC
4C) has the advantage of lower cost compared to forged products, but because of its low strength and toughness and low reliability, the product must be made larger and the weight increased, and a lightweight aluminum alloy is used. The merit of conversion is reduced.

【０００３】また、アルミニウム合金鋳物が鍛造品に比
べて強度および靱性が低いことの原因の一つとして、鋳
造性を向上させるために添加しているＳｉが、特に靱性
を低下させていることが考えられる。[0003] One of the reasons that the strength and toughness of an aluminum alloy casting is lower than that of a forged product is that Si added to improve castability, particularly, lowers toughness. Conceivable.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、靱
性阻害元素であるＳｉ量を可能な限り低減するととも
に、強度、靱性向上元素を増加することにより、強度お
よび靱性を改善し、信頼性を向上させることを第１の課
題とし、所定圧力の印加によりこの合金鋳物を容易に鋳
造できるようにすることを第２の課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, the strength and toughness are improved by reducing the amount of Si, which is a toughness inhibiting element, as much as possible and by increasing the strength and toughness improving elements. A first object is to improve the alloy, and a second object is to easily cast the alloy casting by applying a predetermined pressure.

【０００５】[0005]

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】 本発明のアルミニウム合
金鋳物の製造方法 においては、Ｓｉ：２．５〜４．４ｗ
ｔ％、Ｃｕ：１．５〜２．５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜
０．５ｗｔ％を含み残部実質的にＡｌとなるように、ま
たは、Ｓｉ：２．５〜４．４ｗｔ％、Ｃｕ：１．５〜
２．５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜０．５ｗｔ％、Ｓｒ：
０．００５〜０．２ｗｔ％を含み残部実質的にＡｌとな
るように原料を溶解し、前記原料の溶湯を２４．５〜１
４７ＭＰａの圧力を加えて、加圧鋳造により金型に鋳込
み、得られた部材を溶体化処理することにより第１の課
題および第２の課題を解決した。 Means for Solving the Problems] aluminum case of the present invention
In the method of manufacturing a gold casting , Si: 2.5 to 4.4 w
t%, Cu: 1.5 to 2.5 wt%, Mg: 0.2 to
0.5 wt%, and the balance is substantially Al, or Si: 2.5 to 4.4 wt%, Cu: 1.5 to
2.5 wt%, Mg: 0.2-0.5 wt%, Sr:
The raw material is dissolved so that it contains 0.005 to 0.2 wt% and the balance is substantially Al, and the molten metal of the raw material is dissolved in 24.5 to 1 wt.
By applying a pressure of 47 MPa, cast into a mold by pressure casting, by the obtained member for solution treated first division
It solved the problem and the second problem.

【０００７】以下、本発明をさらに詳細に説明する。ま
ず、本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法における
原料の化学成分およびその添加量の限定理由は、次の通
りである。 （ａ）Ｓｉ Ｓｉは、靱性および鋳造性に影響を及ぼ
す。つまり、Ｓｉの添加量が、２．５ｗｔ％以下では鋳
造性が悪く、鋳造割れが発生してしまう。また、Ｓｉの
添加量が、４．４ｗｔ％以上では靱性が低下する。した
がって、Ｓｉの添加量は、２．５〜４．４ｗｔ％とす
る。なお、Ｓｉの添加量は、３．０〜４．０ｗｔ％とす
るのがより好ましい。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, in the method for producing an aluminum alloy casting of the present invention
The reasons for limiting the chemical components of the raw materials and the amounts added are as follows. (A) Si Si affects toughness and castability. That is, when the amount of Si added is 2.5 wt% or less, castability is poor and casting cracks occur. When the amount of Si added is 4.4 wt% or more, the toughness decreases. Therefore, the addition amount of Si is set to 2.5 to 4.4 wt%. It is more preferable that the amount of Si added is 3.0 to 4.0 wt%.

【０００８】（ｂ）Ｃｕ Ｃｕは、強度向上に有効な材
料である。しかし、Ｃｕの添加量が、１．５ｗｔ％以下
では強度向上に効果がない。また、Ｃｕの添加量が、
２．５ｗｔ％以上では耐食性、応力腐食割れ性が悪化す
る。したがって、Ｃｕの添加量は、１．５〜２．５ｗｔ
％とする。なお、Ｃｕの添加量は、１．８〜２．３ｗｔ
％とするのがより好ましい。(B) Cu Cu is a material effective for improving the strength. However, when the added amount of Cu is 1.5 wt% or less, there is no effect on the strength improvement. Further, the addition amount of Cu is
If the content is 2.5 wt% or more, the corrosion resistance and the stress corrosion cracking property deteriorate. Therefore, the addition amount of Cu is 1.5 to 2.5 wt.
%. The addition amount of Cu is 1.8 to 2.3 wt.
% Is more preferable.

【０００９】（ｃ）Ｍｇ Ｍｇは、強度向上に有効な材
料である。しかし、Ｍｇの添加量が、０．２ｗｔ％以下
では強度向上に効果が少ない。また、Ｍｇの添加量が、
０．５ｗｔ％以上では靱性が低下する。したがって、Ｍ
ｇの添加量は、０．２〜０．５ｗｔ％とする。なお、Ｍ
ｇの添加量は、０．３〜０．５ｗｔ％とするのがより好
ましい。(C) Mg Mg is a material effective for improving strength. However, when the added amount of Mg is 0.2 wt% or less, the effect of improving the strength is small. Also, the amount of Mg added is
If it is 0.5 wt% or more, the toughness decreases. Therefore, M
The amount of g added is 0.2-0.5 wt%. Note that M
The addition amount of g is more preferably 0.3 to 0.5 wt%.

【００１０】（ｄ）Ｓｒ 本発明のアルミニウム合金鋳
物の製造方法の原料においては、さらにＳｒを０．００
５〜０．２重量％含有することがより好ましい。Ｓｒ
は、共晶Ｓｉの微細化および球状化に有効な元素であ
り、アルミニウム合金鋳物の強度および靱性に影響を及
ぼす。特に、かかる機械的特性の安定化に寄与する。ま
た、Ｓｒは、共晶組織の偏析を抑制するのにも有効な元
素である。しかし、Ｓｒの添加量が、０．００５ｗｔ％
以下では共晶Ｓｉ相の球状化および微細化が不十分であ
る。また、Ｓｒの添加量が、０．２ｗｔ％以上ではＳｒ
化合物が晶出し、機械的性質、特に、伸びが低下する。
したがって、Ｓｒの添加量は、０．００５〜０．２ｗｔ
％とすることがより好ましい。(D) Sr In the raw material of the method for producing an aluminum alloy casting of the present invention, Sr is further added at 0.00
More preferably, the content is 5 to 0.2% by weight. Sr
Is an element effective for refining and spheroidizing eutectic Si, and affects the strength and toughness of an aluminum alloy casting. In particular, it contributes to stabilization of such mechanical properties. Sr is also an element effective in suppressing segregation of the eutectic structure. However, the amount of Sr added is 0.005 wt%.
Below, spheroidization and refinement of the eutectic Si phase are insufficient. When the amount of Sr added is 0.2 wt% or more, Sr
The compound crystallizes out and the mechanical properties, especially the elongation, decrease.
Therefore, the amount of Sr added is 0.005 to 0.2 wt.
% Is more preferable.

【００１１】なお、Ｓｒは、従来、凝固速度が遅いＡｌ
−Ｓｉ系合金の共晶Ｓｉ相を改良するために時折添加さ
れていた。しかし、本発明のアルミニウム合金鋳物のよ
うに凝固速度が速い鋳物の製造方法においては、共晶Ｓ
ｉ相が微細に晶出することから、Ｓｒの添加による効果
は小さいと考えられていたので、Ｓｒを添加することは
なかった。しかし、本発明の発明者らは、凝固速度が速
いアルミニウム合金鋳物に敢えてＳｒを添加し、共晶Ｓ
ｉ相をより微細化、かつ、球状化することによって、ア
ルミニウム合金鋳物の機械的性質がバラツキなく発現す
るようにした。また、加圧により発生し易い共晶組織の
偏析を抑える効果もあり、Ｓｒの添加は、アルミニウム
合金鋳物に優れた機械的性質を安定して付与するという
効果を奏するものである。Incidentally, Sr has been conventionally used as Al which has a low solidification rate.
-Occasionally added to improve the eutectic Si phase of Si-based alloys. However, in the method for producing a casting having a high solidification rate such as the aluminum alloy casting of the present invention, the eutectic S
Since the effect of adding Sr was considered to be small because the i-phase crystallized finely, Sr was not added. However, the inventors of the present invention dare to add Sr to an aluminum alloy casting having a high solidification rate, and to add eutectic S
By making the i-phase finer and spheroidal, the mechanical properties of the aluminum alloy casting were developed without variation. In addition, there is also an effect of suppressing segregation of a eutectic structure which is easily generated by pressurization, and the addition of Sr has an effect of stably imparting excellent mechanical properties to an aluminum alloy casting.

【００１２】本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法
によって得られたアルミニウム合金鋳物中のデンドライ
トの大きさは、次の通りであるのが好ましい。すなわ
ち、デンドライトの大きさは小さい程、強度および靱性
が向上するため望ましい。しかし、３０μｍを越えると
靱性が低下してしまうため、３０μｍ以下とする。な
お、デンドライトの大きさは、２５μｍ以下とするのが
より好ましい。[0012] The method for producing an aluminum alloy casting of the present invention.
The size of dendrite in the aluminum alloy casting obtained by the above method is preferably as follows . That is, the smaller the size of the dendrite, the better the strength and the toughness are. However, if the thickness exceeds 30 μm, the toughness is reduced. Note that the size of the dendrite is more preferably 25 μm or less.

【００１３】本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法
に係る加圧鋳造において溶湯に加える圧力の限定理由
は、次の通りである。本発明によるアルミニウム合金鋳
物は、鋳造性が良くない為、溶湯は２４．５〜１４７Ｍ
Ｐａで加圧するのが望ましい。２４．５ＭＰａ以下の加
圧では、鋳物の厚肉部で引け巣が発生し鋳造割れの原因
となる。また、１４７ＭＰａ以上の加圧では、鋳造性は
ほとんど変化しない。したがって、溶湯に加える圧力
は、２４．５〜１４７ＭＰａとする。なお、この圧力
は、２９．４〜９８ＭＰａとするのがより好ましい。The method for producing an aluminum alloy casting of the present invention.
The reasons for limiting the pressure applied to the molten metal in the pressure casting according to the above are as follows. Since the aluminum alloy casting according to the present invention has poor castability, the molten metal is 24.5-147M.
It is desirable to apply pressure at Pa. At a pressure of 24.5 MPa or less, shrinkage cavities occur in the thick part of the casting, which causes casting cracks. Further, when the pressure is 147 MPa or more, the castability hardly changes. Therefore, the pressure applied to the molten metal is 24.5 to 147 MPa. Note that this pressure is more preferably set to 29.4 to 98 MPa.

【００１４】また、本発明のアルミニウム合金鋳物の製
造方法における熱処理については、溶体化温度が高いほ
ど合金中に、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉなどの元素が良く拡散
し、また溶体化処理時間も短縮できるので良い。しか
し、溶体化温度が余り高いとバーニング現象が生じ、強
度が著しく低下する。このため、この合金の溶体化処理
の条件として、５２０〜５５０℃で３〜１０時間保持し
た後、水にて焼入する。なお、５３０〜５３５℃で３〜
６時間保持するのがより好ましい。その後、戻し温度１
５０〜１９０℃で２〜１０時間保持する。なお、戻し温
度１６０〜１８０℃で２〜６時間保持するのがより好ま
しい。このような条件で溶体化処理を施すことにより、
通常の溶体化処理ではＡｌマトリックス中に十分に固溶
できなかったＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉなどの元素を、Ａｌマト
リックス中に十分量かつ均一に固溶させることができる
とともに、共晶Ｓｉ相を良く球状化することができる。
この結果、本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法に
おける熱処理によって、アルミニウム合金鋳物の強度お
よび靱性が、従来の熱処理に比べて格段に向上する。Further, the production of the aluminum alloy casting of the present invention
Regarding the heat treatment in the fabrication method, the higher the solution temperature, the better the elements such as Cu, Mg, and Si diffuse in the alloy, and the shorter the solution treatment time, the better. However, if the solution temperature is too high, a burning phenomenon occurs and the strength is significantly reduced. Therefore, as a condition for the solution treatment of the alloy, the alloy is held at 520 to 550 ° C. for 3 to 10 hours, and then quenched with water. In addition, it is 3 ~
It is more preferable to hold for 6 hours. Then, return temperature 1
Hold at 50-190 ° C for 2-10 hours. In addition, it is more preferable to hold at a return temperature of 160 to 180 ° C for 2 to 6 hours. By performing the solution treatment under such conditions,
Elements such as Cu, Mg, and Si, which could not be sufficiently dissolved in the Al matrix by the ordinary solution treatment, can be dissolved in the Al matrix in a sufficient amount and uniformly, and the eutectic Si phase is improved. Can be spheroidized.
As a result, the method for producing an aluminum alloy casting of the present invention
By the heat treatment, the strength and toughness of the aluminum alloy casting are remarkably improved as compared with the conventional heat treatment.

【００１５】なお、球状化された共晶Ｓｉ相の大きさ
は、２０μｍ以下であることが好ましい。球状化された
共晶Ｓｉ相の大きさをこのような範囲とすることは、ア
ルミニウム合金鋳物の強度および靱性の向上に大きく寄
与するものである。また、前記したように、本発明のア
ルミニウム合金鋳物の製造方法の原料に、さらにＳｒを
０．００５〜０．２重量％含有することは、共晶Ｓｉ相
の球状化を促進するとともに、その大きさを１０μｍ以
下とより微細化することができる。このように、Ｓｒの
添加は、アルミニウム合金鋳物の強度および靱性に好影
響を及ぼすものである。The size of the spheroidized eutectic Si phase is preferably 20 μm or less. Setting the size of the spheroidized eutectic Si phase in such a range greatly contributes to improvement in the strength and toughness of the aluminum alloy casting. Further, as described above, the addition of 0.005 to 0.2% by weight of Sr to the raw material of the method for producing an aluminum alloy casting of the present invention promotes the spheroidization of the eutectic Si phase, The size can be further reduced to 10 μm or less. Thus, the addition of Sr has a favorable effect on the strength and toughness of an aluminum alloy casting.

【００１６】また、鋳造時溶湯中に空気を巻き込むこと
によって不良が発生するのを防止するため、鋳込む前に
鋳型内を３０Ｔｏｒｒ以下の真空とするのが望ましい。Further, in order to prevent the occurrence of defects due to entrainment of air into the molten metal during casting, it is desirable to apply a vacuum of 30 Torr or less before casting.

【００１７】[0017]

【発明の作用および効果】本発明においては、添加する
Ｓｉ量を抑えるとともに、マトリックス中のデンドライ
トの大きさを微細化したので、アルミニウム合金鋳物の
靱性が向上した。また、Ｃｕ、Ｍｇを所定量添加するこ
とによって、本発明においては、アルミニウム合金鋳物
の強度を向上させた。In the present invention, the amount of Si to be added is suppressed and the size of dendrite in the matrix is reduced, so that the toughness of the aluminum alloy casting is improved. Further, in the present invention, the strength of the aluminum alloy casting was improved by adding predetermined amounts of Cu and Mg.

【００１８】また、添加するＳｉ量を抑えたことによる
鋳造性の悪化は、所定圧力で加圧鋳造することによって
最小限に抑えることができる。さらに、適切な熱処理に
よってアルミニウム合金鋳物の強度を増大させることが
できる。このように、本発明は、高強度高靱性アルミニ
ウム合金鋳物およびそれを低コストで製造する方法の提
供を可能とするものである。本発明に係るアルミニウム
合金鋳物は、従来のアルミニウム合金鋳物よりも当然
に、さらには従来のアルミニウム鍛造品よりも、強度お
よび靱性に優れている。したがって、本発明に係るアル
ミニウム合金鋳物は、信頼性が高いものである。Deterioration of castability due to suppression of the added amount of Si can be minimized by performing pressure casting at a predetermined pressure. Further, the strength of the aluminum alloy casting can be increased by appropriate heat treatment. Thus, the present invention makes it possible to provide a high-strength, high-toughness aluminum alloy casting and a method of manufacturing the same at low cost. The aluminum alloy casting according to the present invention is naturally superior in strength and toughness to the conventional aluminum alloy casting and further to the conventional aluminum forged product. Therefore, Al <br/> Miniumu alloy casting according to the present invention has high reliability.

【００１９】[0019]

【実施例】【Example】

（第１実施例）以下、本発明による実施例を説明する。
第１実施例においては、Ｓｉ：４．０ｗｔ％、Ｃｕ：
２．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％を含み残部実質的に
Ａｌおよび不可避の不純物からなる組成のアルミニウム
合金となるように原料を溶解、鋳造し、サスペンション
ア−ムを作製した。(First Embodiment) An embodiment according to the present invention will be described below.
In the first embodiment, Si: 4.0 wt%, Cu:
The raw material was melted and cast so as to form an aluminum alloy having a composition of 2.0 wt% and Mg: 0.3 wt%, and the balance substantially consisting of Al and unavoidable impurities, thereby producing a suspension arm.

【００２０】まず、鋳造には、図１に示す鋳造装置を用
いた。この鋳造装置は、鋳型に形成されたキャビティー
１と、キャビティー１と溶解炉２とを接続する溶湯供給
通路３とを備えた加圧鋳造装置である。鋳造するにあた
って、初めに溶解炉２にて溶湯４の温度を７２０℃と
し、その組成をＳｉ：４．０ｗｔ％、Ｃｕ：２．０ｗｔ
％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％を含み残部実質的にＡｌおよび
不可避の不純物からなるアルミニウム合金となるよう調
整した。また、鋳造は、鋳型の型温を２００℃に保ちな
がら行った。First, a casting apparatus shown in FIG. 1 was used for casting. This casting apparatus is a pressure casting apparatus including a cavity 1 formed in a mold and a molten metal supply passage 3 connecting the cavity 1 and a melting furnace 2. At the time of casting, first, the temperature of the molten metal 4 is set to 720 ° C. in the melting furnace 2, and the composition thereof is 4.0 wt% of Si and 2.0 wt% of Cu.
%, Mg: 0.3 wt%, and the balance was adjusted to be an aluminum alloy consisting essentially of Al and unavoidable impurities. The casting was performed while maintaining the mold temperature at 200 ° C.

【００２１】以下にその鋳造方法について述べる。ま
ず、真空ポンプ５を作動させ、真空経路６を通ってキャ
ビティー１内を排気し、キャビティー１内の圧力を１５
Ｔｏｒｒとした。つぎに、この真空工程が完了する寸前
に、減圧ポンプ７を作動させ、減圧経路８を通ってリザ
ーバ９、溶湯供給通路３内を減圧して、溶解炉２内の前
記溶湯４を仕切り部材１０直下まで上昇させた。Hereinafter, the casting method will be described. First, the vacuum pump 5 is operated, the inside of the cavity 1 is evacuated through the vacuum path 6, and the pressure in the cavity 1 is reduced by 15%.
Torr. Immediately before the completion of the vacuum process, the pressure reducing pump 7 is operated to reduce the pressure in the reservoir 9 and the molten metal supply passage 3 through the reduced pressure path 8, thereby separating the molten metal 4 in the melting furnace 2 from the partition member 10. It was raised to just below.

【００２２】この工程が完了すると同時に、仕切り部材
１０を速やかに上昇させ、キャビティー１と溶湯供給通
路３との連通路１１を連通させた。このとき、キャビテ
ィー１内と溶湯供給通路３内との圧力差により溶湯４は
キャビティー１へ流入する。このとき堰部１２を溶湯が
通過するときの速度（ゲ−ト速度）は３０００mm/sであ
った。Simultaneously with the completion of this step, the partition member 10 was quickly raised, and the communication path 11 between the cavity 1 and the molten metal supply path 3 was communicated. At this time, the molten metal 4 flows into the cavity 1 due to the pressure difference between the cavity 1 and the molten metal supply passage 3. At this time, the speed (gate speed) when the molten metal passed through the weir portion 12 was 3000 mm / s.

【００２３】つぎに、キャビティー１が溶湯４で満たさ
れると同時に、仕切り部材１０を下降させてキャビティ
ー１を密閉し、加圧力９８ＭＰａとなるように加圧部材
１３を下降させ、キャビティー１内の溶湯を加圧凝固さ
せた。このようにしてできた鋳造材に５３５℃で３時間
の溶体化処理を施した。これより、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉを
マトリックス中へ速やかにかつ十分量を均一に固溶させ
ることができた。ついで、８０℃の水にて焼入れを行
い、その後１６０℃で５時間の焼戻しを行い合金鋳物と
してのサスペンションア−ムを得た。このサスペンショ
ンア−ムの最小肉厚は、３ｍｍであった。Next, at the same time as the cavity 1 is filled with the molten metal 4, the partition member 10 is lowered to seal the cavity 1, and the pressing member 13 is lowered so as to have a pressure of 98 MPa. The melt inside was solidified under pressure. The cast material thus obtained was subjected to a solution treatment at 535 ° C. for 3 hours. As a result, Cu, Mg, and Si could be rapidly and uniformly dissolved in the matrix in a sufficient amount. Subsequently, quenching was performed with water at 80 ° C., and thereafter, tempering was performed at 160 ° C. for 5 hours to obtain a suspension arm as an alloy casting. The minimum thickness of the suspension arm was 3 mm.

【００２４】得られたサスペンションア−ムにつき引張
り試験を行った。その結果、このサスペンションア−ム
の強度は３８２．２ＭＰａであり、靱性を表す伸びは１
４％であった。また、このサスペンションア−ムの組織
を光学顕微鏡で観察した。この観察によれば、そのデン
ドライトの大きさは、マトリッス中で約２０μｍであ
り、その組織中で共晶Ｓｉ相が良く球状化されているこ
とが分かった。A tensile test was performed on the obtained suspension arm. As a result, the strength of this suspension arm was 382.2 MPa , and the elongation indicating toughness was 1
4%. The structure of the suspension arm was observed with an optical microscope. According to this observation, the size of the dendrite was about 20 μm in the matrix, and it was found that the eutectic Si phase was well spheroidized in the structure.

【００２５】比較のため、材料を従来のアルミニウム合
金（ＪＩＳ ＡＣ４ＣＨ）にかえた他は第１実施例と同
条件でサスペンションア−ムを鋳造し、比較例１とし
た。なお、従来のアルミニウム合金ＡＣ４ＣＨは、Ｓ
ｉ：８．１ｗｔ％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％を含み残部実質
的にＡｌおよび不可避の不純物からなるものである。比
較品１についても第１実施例と同様の引張り試験を行っ
た。その結果、このサスペンションア−ムの強度は２９
４ＭＰａであり、伸びは４％であった。また、このサス
ペンションア−ムの組織も光学顕微鏡で観察した。この
観察によれば、そのデンドライトの大きさは、マトリッ
クス中で最大約３５μｍであり、その組織中で共晶Ｓｉ
相が適切に微細化されていないことが分かった。For comparison, a suspension arm was cast under the same conditions as in the first embodiment, except that the material was changed to a conventional aluminum alloy (JIS AC4CH). Note that the conventional aluminum alloy AC4CH is
i: 8.1 wt%, Mg: 0.3 wt%, the balance substantially consisting of Al and unavoidable impurities. The same tensile test as that of the first example was performed on the comparative product 1. As a result, the strength of this suspension arm is 29
It was 4 MPa and the elongation was 4%. The structure of the suspension arm was also observed with an optical microscope. According to this observation, the size of the dendrite was
It is up to about 35μm in click vinegar, eutectic Si in the tissue
It was found that the phases were not properly refined.

【００２６】さらに、第１実施例で用いた鋳造装置を用
いて、その真空工程におけるキャビティー１内の真空度
と、溶湯４が空気を巻き込むことによる不良率の関係を
調べた。この結果を図２に示す。図２により、この鋳造
装置の場合、真空度を３０Ｔｏｒｒ以下とすると、不良
率がほとんど０となることが分かる。このキャビティー
１内の真空度と不良率の関係は、キャビティー１の形状
に係わらず、前記したような鋳造方法を用いた全て場合
について成り立つ関係である。Further, using the casting apparatus used in the first embodiment, the relationship between the degree of vacuum in the cavity 1 in the vacuum process and the defective rate due to the entrainment of air into the molten metal 4 was examined. The result is shown in FIG. FIG. 2 shows that in the case of this casting apparatus, when the degree of vacuum is 30 Torr or less, the defect rate becomes almost zero. The relationship between the degree of vacuum in the cavity 1 and the defect rate is a relationship that holds for all cases using the above-described casting method, regardless of the shape of the cavity 1.

【００２７】第１実施例のようにキャビティー１を真空
にした後鋳造する方法をとることは、特に肉厚部材の鋳
造などの空気の巻き込みによる不良発生の防止に有効で
ある。 （第２実施例） 第２実施例においては、第１実施例にかかるサスペンシ
ョンア−ム用のキャビティーを自動車用キャリアの形状
とした他は、実質的に第１図に示すものと同じ鋳造装置
を用いて、本発明によるアルミニウム合金（Ｓｉ：３．
０ｗｔ％、Ｃｕ：２．５ｗｔ％、Ｍｇ：０．４ｗｔ％を
含み残部実質的にＡｌおよび不可避の不純物からなる合
金）を鋳造した。鋳造条件は、溶湯温度７００℃、型温
２００℃、溶湯注入前のキャビティー１の真空度１５Ｔ
ｏｒｒ、ゲ−ト速度１０００ｍｍ／ｓ、加圧部材１３に
よる加圧力７８．４ＭＰａとした。The method of casting after the cavity 1 is evacuated as in the first embodiment is particularly effective in preventing the occurrence of defects due to air entrapment such as casting of thick members. (Second Embodiment) In the second embodiment, the same casting as that shown in FIG. 1 is carried out except that the cavity for the suspension arm according to the first embodiment is shaped like an automobile carrier. The aluminum alloy according to the present invention (Si: 3.
An alloy containing 0 wt%, Cu: 2.5 wt%, and Mg: 0.4 wt%, and the balance substantially consisting of Al and unavoidable impurities) was cast. The casting conditions were a melt temperature of 700 ° C., a mold temperature of 200 ° C., and a degree of vacuum of 15 T for the cavity 1 before the melt was poured.
orr, the gate speed was 1000 mm / s, and the pressure applied by the pressure member 13 was 78.4 MPa.

【００２８】また、できた鋳造材の熱処理として、５３
５℃で３時間の溶体化処理後８０℃の水中で焼入れを行
い、これに１８０℃で３時間の焼戻しを行った。このよ
うにして、第２実施例の自動車用キャリアを得た、その
最小肉厚は５ｍｍであった。また、マトリックス中でそ
のデンドライトの大きさは約２０μｍであった。比較の
ため、材料を従来のアルミニウム合金（ＪＩＳ ＡＣ４
ＣＨ）にかえた他は第２実施例と同条件で自動車用キャ
リアを鋳造し、比較例２とした。第２実施例および比較
例２の自動車用キャリアの引張り試験を行った。その結
果、第２実施例の自動車用キャリアの強度は４０１．８
ＭＰａであり、伸びは１０％であった。一方、比較例２
の自動車用キャリアの強度は３０３．８ＭＰａであり、
伸びは６％であった。このように、第２実施例の自動車
用キャリアが、比較例２のそれよりも格段に優れた強度
と靱性を示したことは、明らかである。As a heat treatment of the cast material, 53
After solution treatment at 5 ° C. for 3 hours, quenching was performed in water at 80 ° C., and tempering was performed at 180 ° C. for 3 hours. Thus, the vehicle carrier of the second embodiment was obtained, and its minimum thickness was 5 mm. The size of the dendrite in the matrix was about 20 μm. For comparison, the material was a conventional aluminum alloy (JIS AC4).
A carrier for an automobile was cast under the same conditions as in the second embodiment except that CH) was changed to Comparative Example 2. Tensile tests of the vehicle carriers of the second example and the comparative example 2 were performed. As a result, the strength of the vehicle carrier of the second embodiment is 401.8.
MPa , and the elongation was 10%. On the other hand, Comparative Example 2
Has a strength of 303.8 MPa ,
The elongation was 6%. Thus, it is clear that the vehicle carrier of the second embodiment exhibited much higher strength and toughness than that of Comparative Example 2.

【００２９】すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金
で、Ｃｕ：２．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％、Ｓｉ：
１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、
７．０ｗｔ％とそれぞれ変化させかつ残部Ａｌからなる
合金を、溶解し、溶湯温度８００℃、型温１５０℃の条
件で注湯し、溶湯に４９ＭＰａの圧力をかけながら凝固
させて、直径３０ｍｍの円柱形のテストピース素材を７
個得た。That is, in an Al-Si-Cu-Mg alloy, Cu: 2.0 wt%, Mg: 0.3 wt%, Si:
1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0,
An alloy consisting of 7.0 wt% and the balance Al was melted, poured under the conditions of a melt temperature of 800 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., and solidified while applying a pressure of 49 MPa to the melt to obtain a 30 mm diameter. 7 cylindrical test piece material
I got one.

【００３０】また、比較のため、同じ鋳型、同じ合金を
用いて、溶湯温度７６０℃、型温１５０℃の条件で溶湯
にかかる押湯圧力が約９．８ｘ１０ ^-3 ＭＰａの重力鋳造
を行いテストピース素材をもう７個得た。このテストピ
ース素材からＪＩＳ４号試験片を削り出し、その試験片
を組成に応じて５３０〜５４０℃で４時間の溶体化処理
後、８０℃の水中で焼入れを行い、そして、１６０℃で
４時間の焼戻しを行った。このようにして得た熱処理後
の試験片を用いて引張り試験を行った。この結果を図３
に示す。For comparison, gravity casting was performed using the same mold and the same alloy under the conditions of a melt temperature of 760 ° C. and a mold temperature of 150 ° C. with a pressure of about 9.8 × 10 ⁻³ MPa. I got another 7 pieces of material. A JIS No. 4 test piece was cut out from this test piece material, the test piece was subjected to a solution treatment at 530 to 540 ° C. for 4 hours according to the composition, then quenched in water at 80 ° C., and then at 160 ° C. for 4 hours. Was tempered. A tensile test was performed using the heat-treated test piece thus obtained. This result is shown in FIG.
Shown in

【００３１】図３から分かるように、圧力鋳造、重力鋳
造ともにＳｉの添加量が４．４ｗｔ％以上では十分な伸
びが期待出来ない。また、４９ＭＰａの圧力鋳造の場合
でＳｉの添加量が４．４ｗｔ％以下の時は、重力鋳造で
Ｓｉの添加量が１．０ｗｔ％の時よりも伸びがある。つ
ぎに、第１評価試験において、Ｓｉの添加量を変化させ
たときの鋳造品の割れ発生率を調べた結果について述べ
る。この評価試験は、以下のように実施した。As can be seen from FIG. 3, sufficient elongation cannot be expected when the amount of Si added is 4.4 wt% or more in both pressure casting and gravity casting. Further, in the case of pressure casting of 49 MPa, when the addition amount of Si is 4.4 wt% or less, there is more elongation than when the addition amount of Si is 1.0 wt% by gravity casting. Next, the result of examining the crack occurrence rate of the cast product when the amount of Si added is changed in the first evaluation test will be described. This evaluation test was performed as follows.

【００３２】すなわち、前記した引張り試験の場合と同
様の組成の合金を同様の条件で、鋳型を用いて、最大径
２０ｍｍ、最小径８ｍｍの円管形状鋳型に鋳込みテスト
ピースを得た。このテストピースを用いて割れの発生の
評価を目視で行った。この結果を図４に示す。図４から
分かるように、重力鋳造の場合Ｓｉの添加量が５．０ｗ
ｔ％以下では割れが発生してしまう。一方、４９ＭＰａ
の圧力鋳造を行ったものは、Ｓｉの添加量が２．５ｗｔ
％以下にならないと割れが発生しなかった。That is, a test piece was cast from an alloy having the same composition as in the above-described tensile test under the same conditions and using a mold in a cylindrical mold having a maximum diameter of 20 mm and a minimum diameter of 8 mm. Using this test piece, the occurrence of cracks was visually evaluated. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, in the case of gravity casting, the amount of Si added is 5.0 w.
If it is less than t%, cracks will occur. On the other hand, 49MPa
In the case of pressure casting, the addition amount of Si was 2.5 wt.
%, Cracks did not occur.

【００３３】以上の引張り試験と割れ発生不良率試験の
結果によれば、鋳造割れの発生がなく十分な伸び（靱
性）を示す鋳物を得る為には、高圧鋳造をする必要があ
る。しかも、４９ＭＰａの高圧鋳造時、Ｓｉの添加量を
２．５〜４．４ｗｔ％の範囲とする必要がある。 （第２評価試験） 第２評価試験によりＣｕの添加量の限定理由を述べる。
第２評価試験においては、Ｃｕの添加量を変化させたと
きの鋳造品の引張り強度の変化を測定した結果について
述べる。第２評価試験は、以下のように実施した。According to the results of the above tensile test and crack generation defect rate test, in order to obtain a casting which does not generate casting cracks and shows sufficient elongation (toughness), it is necessary to perform high-pressure casting. In addition, at the time of high-pressure casting of 49 MPa, the amount of Si added must be in the range of 2.5 to 4.4 wt%. (Second Evaluation Test) The reason for limiting the amount of Cu to be added will be described by a second evaluation test.
In the second evaluation test, the result of measuring the change in the tensile strength of the cast product when the amount of Cu added is changed will be described. The second evaluation test was performed as follows.

【００３４】すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金
で、Ｓｉ：３．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％、Ｃｕ：
０、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０
ｗｔ％と変化させたもので、残部Ａｌからなる合金を、
溶解し、溶湯温度８００℃、型温１５０℃の条件で鋳型
に注湯して、溶湯に４９ＭＰａの圧力をかけ鋳造を行い
直径３０ｍｍの円柱形のテストピース素材を７個得た。That is, in an Al—Si—Cu—Mg alloy, Si: 3.0 wt%, Mg: 0.3 wt%, Cu:
0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0
wt%, the alloy consisting of the balance Al
The molten metal was poured into a mold under the conditions of a molten metal temperature of 800 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., and the molten metal was cast under a pressure of 49 MPa to obtain seven cylindrical test piece materials having a diameter of 30 mm.

【００３５】このテストピース素材からＪＩＳ４号試験
片を削り出し、その試験片を組成に応じて５３０〜５４
０℃で４時間の溶体化処理後、８０℃の水中で焼入れを
行い、そして、１６０℃で４時間の焼戻しを行った。こ
のようにして得た熱処理後の試験片を用いて引張り試験
を行った。この結果を図５に示す。図５より分かるよう
に、Ｃｕの添加量が１．５ｗｔ％以下では引張り強度が
減少する。また、Ｃｕは多量に添加すると耐食性、応力
腐食割れ性が悪化することが知られている。図５より、
Ｃｕを２．５ｗｔ％以上添加しても、引張り強度はほと
んど向上しないことが分かる。それゆえ、４９ＭＰａの
圧力鋳造時、Ｃｕの添加量が１．５〜２．５ｗｔ％の範
囲で、引張り強度があり、かつ、耐食性および応力腐食
性も良好な鋳造品を得ることが出来る。 （第３評価試験） 第３評価試験によりマトリックス中のデンドライトの大
きさと限定理由を述べる。第３評価試験においては、マ
トリックス中のデンドライトの大きさを変化させたとき
の鋳造品の伸び（靱性）の変化を測定した結果について
述べる。第３評価試験は、以下のように実施した。A JIS No. 4 test piece was cut out from this test piece material, and the test piece was subjected to 530 to 54 in accordance with the composition.
After solution treatment at 0 ° C. for 4 hours, quenching was performed in water at 80 ° C., and tempering was performed at 160 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed using the heat-treated test piece thus obtained. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, when the added amount of Cu is 1.5 wt% or less, the tensile strength decreases. Also, it is known that when a large amount of Cu is added, the corrosion resistance and the stress corrosion cracking property are deteriorated. From FIG.
It can be seen that even if Cu is added at 2.5 wt% or more, the tensile strength hardly improves. Therefore, at the time of 49 MPa pressure casting, a cast product having tensile strength and excellent corrosion resistance and stress corrosion resistance can be obtained when the amount of Cu added is in the range of 1.5 to 2.5 wt%. (Third Evaluation Test) The dendrite size in the matrix and the reason for limitation will be described by a third evaluation test. In the third evaluation test, a result of measuring a change in elongation (toughness) of a cast product when the size of dendrite in the matrix is changed will be described. The third evaluation test was performed as follows.

【００３６】すなわち、Ｓｉ：３．０ｗｔ％、Ｍｇ：
０．３ｗｔ％、Ｃｕ：２．０ｗｔ％で、残部実質的にＡ
ｌおよび不可避の不純物からなる組成のアルミニウム合
金を溶解し、溶湯温度７５０℃、型温１５０℃の条件で
鋳型に溶湯を注入した。溶湯にかける圧力を変化させて
鋳造を行い、直径３０ｍｍの円柱状のテストピース素材
を得た。That is, Si: 3.0 wt%, Mg:
0.3 wt%, Cu: 2.0 wt%, the balance being substantially A
An aluminum alloy having a composition consisting of 1 and unavoidable impurities was melted, and the molten metal was poured into a mold under the conditions of a molten metal temperature of 750 ° C and a mold temperature of 150 ° C. Casting was performed by changing the pressure applied to the molten metal to obtain a cylindrical test piece material having a diameter of 30 mm.

【００３７】このテストピース素材からＪＩＳ４号試験
片を削り出し、その試験片を５３５℃で４時間の溶体化
処理後、８０℃の水中で焼入れを行い、そして、１６０
℃で４時間の焼戻しを行った。このようにして得た熱処
理後の試験片を用いて引張り試験を行った。また、この
とき引張り試験に用いた試験片を切断し、切断した断面
中央部のデンドライトの大きさを測定した。それぞれの
試験片のデンドライトの大きさと伸びの関係を図６に示
す。A JIS No. 4 test piece was cut out from the test piece material, the test piece was subjected to a solution treatment at 535 ° C. for 4 hours, and then quenched in water at 80 ° C.
Tempering was performed at 4 ° C. for 4 hours. A tensile test was performed using the heat-treated test piece thus obtained. At this time, the test piece used for the tensile test was cut, and the size of the dendrite at the center of the cut cross section was measured. FIG. 6 shows the relationship between dendrite size and elongation of each test piece.

【００３８】図６から分かるように、デンドライトの大
きさが３０μｍより大きくなると伸びが急激に低下す
る。よって、マトリックス中のデンドライトの大きさを
３０μｍ以下とする。 （第４評価試験） 第４評価試験により鋳造圧力の限定理由を述べる。第１
評価試験、第２評価試験における伸び、割れ発生率、引
張り強度は材料の組織の細かさと密接な関係があること
が知られている。前記した第１および第２評価試験にお
いては、鋳造は、４９ＭＰａの鋳造圧力をかけて行った
が、第４評価試験では、この圧力を変化させて最適な鋳
造圧力を求めた。As can be seen from FIG. 6, when the size of the dendrite exceeds 30 μm, the elongation sharply decreases. Therefore, the size of the dendrite in the matrix is set to 30 μm or less. (Fourth Evaluation Test) The reason for limiting the casting pressure will be described by a fourth evaluation test. First
It is known that elongation, crack occurrence rate, and tensile strength in the evaluation test and the second evaluation test are closely related to the fineness of the structure of the material. In the above-described first and second evaluation tests, casting was performed by applying a casting pressure of 49 MPa. In the fourth evaluation test, this pressure was changed to obtain an optimum casting pressure.

【００３９】第４評価試験においては、鋳造圧力を変化
させたときの鋳造品におけるマトリックス中のデンドラ
イトの大きさを測定したときの結果について述べる。第
４評価試験は、以下のように実施した。すなわち、Ｓ
ｉ：３．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．３ｗｔ％、Ｃｕ：２．０
ｗｔ％で、残部実質的にＡｌの組成のアルミニウム合金
となるよう原料を溶解し、溶湯温度７５０℃のもと直径
３０ｍｍの円柱状の鋳型を用いて、テストピース素材を
鋳造した。なお、この時、型温を２５０℃および１００
℃に保ち、鋳造圧力を変化させた時のデンドライトの大
きさを測定した。第４評価試験の結果を図７に示す。In the fourth evaluation test, the result of measuring the size of dendrite in the matrix in the casting when the casting pressure is changed will be described. The fourth evaluation test was performed as follows. That is, S
i: 3.0 wt%, Mg: 0.3 wt%, Cu: 2.0
The raw material was melted so as to be an aluminum alloy having a composition of Al substantially in wt%, and a test piece material was cast using a cylindrical mold having a diameter of 30 mm at a molten metal temperature of 750 ° C. At this time, the mold temperature was set to 250 ° C. and 100 ° C.
C., and the size of the dendrite when the casting pressure was changed was measured. FIG. 7 shows the results of the fourth evaluation test.

【００４０】一般的な肉厚を有する鋳物の場合、鋳型温
度１００℃で十分鋳型内に湯が回る。しかしながら、最
小肉厚が３ｍｍ程度まで小さくなると鋳型温度を２５０
℃まで上げないと十分鋳型内に湯が回らなくなる。すな
わち、鋳型温度が２５０℃の場合、図７より明らかなよ
うに、鋳造圧力が２４．５ＭＰａ以下ではデンドライト
の大きさが３０μｍから急激に大きくなり、第３評価試
験で述べたように伸びが大きく低下する。一方、鋳造圧
力を１４７ＭＰａ以上に上げても、デンドライトの大き
さはほとんど変化せず、伸びも変化しない。加えて、鋳
造圧力を上げるには、設備的にも困難であり、コストも
かかる。よって、鋳造圧力を２４．５〜１４７ＭＰａと
する。In the case of a casting having a general wall thickness, hot water flows sufficiently in the mold at a mold temperature of 100 ° C. However, when the minimum thickness is reduced to about 3 mm, the mold temperature is reduced to 250 mm.
If the temperature is not raised to ° C., the hot water will not flow sufficiently in the mold. That is, when the mold temperature is 250 ° C., as is clear from FIG. 7, when the casting pressure is 24.5 MPa or less, the size of the dendrite rapidly increases from 30 μm, and the elongation is large as described in the third evaluation test. descend. On the other hand, even if the casting pressure is increased to 147 MPa or more, the size of the dendrite hardly changes and the elongation does not change. In addition, raising the casting pressure is difficult in terms of equipment and costs. Therefore, the casting pressure is set to 24.5 to 147 MPa.

【００４１】なお、第１評価試験および第２評価試験で
は、鋳造圧力として４９ＭＰａの圧力を溶湯にかけて、
ＳｉとＣｕの添加量の限定を行ってきたが、第７図より
分かるように、鋳造圧力が２４．５〜１４７ＭＰａの範
囲ではデンドライトの大きさはほとんど変化せず、ま
た、鋳造性と機械的特性はこのデンドライトの大きさと
関係しているため、第１評価試験および第２評価試験で
行ったＳｉとＣｕの添加量の限定は鋳造圧力が２４．５
〜１４７ＭＰａの範囲で適応できる。 （第５評価試験） 本発明に係るアルミニウム合金鋳物の引張り強度と伸び
を、従来のアルミニウム合金鋳物および従来のアルミニ
ウム合金鍛造品のそれとを比較するために、第５評価試
験を行った。第１実施例と同一の原料を用いて、第１実
施例のアルミニウム合金鋳物を調製したのと同一の条件
で、本発明に係るアルミニウム合金鋳物を調製した。ま
た、従来のアルミニウム合金（ＪＩＳ ＡＣ４ＣＨ）を
用いて、第１実施例のアルミニウム合金鋳物を調製した
のと同一の条件で、従来のアルミニウム合金鋳物を調製
した。さらに、従来のアルミニウム合金（ＪＩＳ ６０
６１）を用いて、従来のアルミニウム合金鍛造品を調製
した。しかし、第５評価試験においては、鋳物および鍛
造品は第１評価試験で調製した３０ｍｍの円柱状のテス
トピース素材に形成し、このテストピース素材をＪＩＳ
４号試験片の形状をもつ試験片に切削した。従来のアル
ミニウム合金ＡＣ４ＣＨは、８．１重量％のＳｉと、
０．３重量％のＭｇと、残部実質的にＡｌと不可避の不
純物からなるものである。従来のアルミニウム合金６０
６１は、０．６重量％のＳｉと、１．０重量％のＭｇ
と、残部実質的にＡｌと不可避の不純物からなるもので
ある。In the first and second evaluation tests, a casting pressure of 49 MPa was applied to the molten metal.
Although the addition amounts of Si and Cu have been limited, as can be seen from FIG. 7, when the casting pressure is in the range of 24.5 to 147 MPa, the size of the dendrite hardly changes. Since the characteristics are related to the size of the dendrite, the limitation of the addition amount of Si and Cu in the first evaluation test and the second evaluation test is that the casting pressure is 24.5.
147 MPa. The tensile strength and elongation of the aluminum alloy casting according to (5 Evaluation Test) The present invention, in order to compare with that of the conventional aluminum alloy casting and a conventional aluminum alloy forged product was subjected to a fifth evaluation test. An aluminum alloy casting according to the present invention was prepared using the same raw materials as in the first embodiment under the same conditions as those for preparing the aluminum alloy casting of the first embodiment. A conventional aluminum alloy casting was prepared using the conventional aluminum alloy (JIS AC4CH) under the same conditions as those for preparing the aluminum alloy casting of the first embodiment. Furthermore, conventional aluminum alloys (JIS 60
61), a conventional aluminum alloy forged product was prepared. However, in the fifth evaluation test, castings and forgings were formed on the cylindrical test piece material of 30 mm prepared in the first evaluation test, and this test piece material was subjected to JIS.
A test piece having the shape of a No. 4 test piece was cut. The conventional aluminum alloy AC4CH contains 8.1% by weight of Si,
It consists of 0.3% by weight of Mg, the balance being substantially Al and unavoidable impurities. Conventional aluminum alloy 60
61 is 0.6% by weight of Si and 1.0% by weight of Mg
And the balance substantially consists of Al and unavoidable impurities.

【００４２】このようにして調製した試験片につき引張
り試験を行い、その引張り強度と伸びを評価した。第５
評価試験の結果を図８に示す。図８から明らかなよう
に、本発明に係るアルミニウム合金鋳物の引張り強度お
よびそれに加えてその伸びは、従来のアルミニウム合金
鋳物のそれに較べて格段に優れているものであり、それ
は従来のアルミニウム合金鍛造品のそれをも凌駕するも
のであった。それゆえ、本発明に係るアルミニウム合金
鋳物は、軽量化の必要があり、かつ、改善された強度を
示さなければならない自動車用部品を生産するために使
用することができる。 （第６評価試験） 本発明に係るアルミニウム合金鋳物の疲労強度を、従来
のアルミニウム合金鍛造品のそれとを比較するために、
第６評価試験を行った。第１実施例と同一の原料を用い
て、第１実施例のアルミニウム合金鋳物を調製したのと
同一の条件で、本発明に係るアルミニウム合金鋳物を調
製した。また、従来のアルミニウム合金（ＪＩＳ ６０
６１）を用いて、従来のアルミニウム合金鍛造品を調製
した。しかし、第６評価試験においては、鋳物および鍛
造品は第１評価試験で調製した３０ｍｍの円柱状のテス
トピース素材に形成し、このテストピース素材をＪＩＳ
４号試験片の形状をもつ試験片に切削した。The specimen thus prepared was subjected to a tensile test, and its tensile strength and elongation were evaluated. Fifth
FIG. 8 shows the results of the evaluation test. As is clear from FIG. 8, the tensile strength and the elongation of the aluminum alloy casting according to the present invention are much better than those of the conventional aluminum alloy casting. It surpassed that of the product. Therefore, the aluminum alloy casting according to the present invention can be used for producing automobile parts which need to be reduced in weight and exhibit improved strength. (Sixth Evaluation Test) In order to compare the fatigue strength of the aluminum alloy casting according to the present invention with that of a conventional aluminum alloy forging,
A sixth evaluation test was performed. An aluminum alloy casting according to the present invention was prepared using the same raw materials as in the first embodiment under the same conditions as those for preparing the aluminum alloy casting of the first embodiment. In addition, conventional aluminum alloys (JIS 60
61), a conventional aluminum alloy forged product was prepared. However, in the sixth evaluation test, castings and forgings were formed on the cylindrical test piece material of 30 mm prepared in the first evaluation test, and this test piece material was subjected to JIS.
A test piece having the shape of a No. 4 test piece was cut.

【００４３】このようにして調製した試験片につき疲労
強度試験を行い、それが負荷および非負荷サイクルに繰
返し曝された時の疲労強度を評価した。なお、試験片
は、３００ｒｐｍの速度で運転される回転式曲げ応力試
験機に取り付けた。第６評価試験の結果を図９に示す。
本発明に係るアルミニウム合金鋳物の疲労強度は、従来
のアルミニウム合金鍛造品のそれを凌駕するものであっ
たことを、図９は明らかに示している。それゆえ、本発
明に係るアルミニウム合金鋳物は、従来のアルミニウム
合金鍛造品よりも高靱性であり、このような優れた靱性
は、従来のアルミニウム合金鍛造品のそれよりも長く持
続するものである。 （第３実施例） 第３実施例においては、第１実施例のサスペンションア
−ムを作製したのと同一の鋳造条件で、Ｓｉ：４．０ｗ
ｔ％、Ｃｕ：２．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．４ｗｔ％に加え
て、所定量のＳｒを含み、残部実質的にＡｌおよび不可
避の不純物からなる本発明によるアルミニウム合金を鋳
造し、直径３０ｍｍの円柱形のテストピース素材を得
た。なお、Ｓｒの添加量は、０、０．００２、０．００
５、０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３ｗｔ
％と変化させた。このテストピース素材からＪＩＳ４号
試験片を削り出し、第１実施例のサスペンションア−ム
に施したのと同一の溶体化処理条件で、その試験片に溶
体化処理を行った。このようにして得た熱処理後の試験
片を切断し、切断した断面中央部の共晶Ｓｉ相の最大粒
径を測定した。この結果を図１０に示す。The specimen thus prepared was subjected to a fatigue strength test, and the fatigue strength when the specimen was repeatedly exposed to a load and a non-load cycle was evaluated. In addition, the test piece was attached to a rotary bending stress tester operated at a speed of 300 rpm. FIG. 9 shows the results of the sixth evaluation test.
Fatigue strength of the aluminum alloy casting according to the present invention, the conventional aluminum alloy forged product that was to surpass it, Figure 9 clearly show. Therefore, the aluminum alloy casting according to the present invention has higher toughness than the conventional aluminum alloy forging, and such excellent toughness lasts longer than that of the conventional aluminum alloy forging. (Third Embodiment) In the third embodiment, under the same casting conditions as those for producing the suspension arm of the first embodiment, Si: 4.0 watts was used.
An aluminum alloy according to the present invention, which contains a predetermined amount of Sr in addition to t%, Cu: 2.0 wt%, and Mg: 0.4 wt%, and is substantially composed of Al and unavoidable impurities, and has a diameter of 30 mm. A cylindrical test piece material was obtained. The amount of Sr added is 0, 0.002, 0.00
5, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3 wt
%. A JIS No. 4 test piece was cut out from this test piece material, and the test piece was subjected to a solution treatment under the same solution treatment conditions as those applied to the suspension arm of the first embodiment. The heat-treated test piece thus obtained was cut, and the maximum grain size of the eutectic Si phase at the center of the cut cross section was measured. The result is shown in FIG.

【００４４】図１０から分かるように、Ｓｒを０．００
５ｗｔ％以上添加すると、共晶Ｓｉ相の微細化の効果が
現れ、機械的性質、特に、伸びが向上する。また、Ｓｒ
を０．２ｗｔ％以上添加すると、共晶Ｓｉ相は微細化さ
れるが、Ｓｒ化合物が晶出し、伸びが低下するようにな
る。このように、本発明のアルミニウム合金鋳物の製造
方法の原料が、Ｓｒを０．００５〜０．２重量％含有す
れば、アルミニウム合金鋳物の強度および靱性がより向
上し、かつ、安定化する。なお、ここで強度および靱性
が安定化するとは、たとえば、伸びの下限値が上昇しそ
の上限値に近づき、アルミニウム合金鋳物の性能、すな
わち、伸びにほとんどバラツキがなくなるということで
ある。As can be seen from FIG. 10, Sr is 0.00
When added in an amount of 5 wt% or more, the effect of making the eutectic Si phase finer appears, and the mechanical properties, particularly, the elongation are improved. Also, Sr
When 0.2% by weight or more is added, the eutectic Si phase is refined, but the Sr compound is crystallized and the elongation is reduced. Thus, if the raw material of the method for producing an aluminum alloy casting of the present invention contains 0.005 to 0.2% by weight of Sr, the strength and toughness of the aluminum alloy casting are further improved and stabilized. Here, that the strength and toughness are stabilized means that, for example, the lower limit value of the elongation increases and approaches the upper limit value thereof, and the performance of the aluminum alloy casting, that is, the elongation hardly varies.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１実施例における加圧鋳造装置の主要部断面
図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a pressure casting apparatus according to a first embodiment.

【図２】第１実施例の加圧鋳造装置におけるキャビティ
ーの真空度と巻き込み不良率の関係を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a degree of vacuum of a cavity and a defective entrainment rate in the pressure casting apparatus of the first embodiment.

【図３】アルミニウム合金鋳物のＳｉ添加量を変化させ
たときの伸びの変化を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in elongation when the amount of Si added to an aluminum alloy casting is changed.

【図４】アルミニウム合金鋳物のＳｉ添加量を変化させ
たときの割れ発生率の変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in the crack occurrence rate when the amount of Si added to an aluminum alloy casting is changed.

【図５】アルミニウム合金鋳物のＣｕ添加量を変化させ
たときの引張り強度の変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a change in tensile strength when the amount of Cu added to an aluminum alloy casting is changed.

【図６】アルミニウム合金鋳物のマトリックス中のデン
ドライトの大きさを変化させたときの伸びの変化を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing a change in elongation when the size of dendrite in a matrix of an aluminum alloy casting is changed.

【図７】アルミニウム合金鋳物の鋳造圧力を変化させた
ときのデンドライトの大きさの変化を示すグラフであ
る。FIG. 7 is a graph showing a change in dendrite size when the casting pressure of an aluminum alloy casting is changed.

【図８】本発明に係るアルミニウム合金鋳物、従来のア
ルミニウム合金鋳物および従来のアルミニウム合金鍛造
品の伸びと引張り強度の関係を示す散布図である。FIG. 8 is a scatter diagram showing the relationship between elongation and tensile strength of the aluminum alloy casting according to the present invention, a conventional aluminum alloy casting, and a conventional aluminum alloy forging.

【図９】繰返し負荷および非負荷サイクル数と本発明に
係るアルミニウム合金鋳物および従来のアルミニウム合
金鍛造品の疲労強度の関係を示すグラフである。FIG. 9 shows the number of repeated load and non-load cycles and the present invention .
It is a graph which shows the relationship of the fatigue strength of such an aluminum alloy casting and the conventional aluminum alloy forging.

【図１０】アルミニウム合金鋳物のＳｒ添加量を変化さ
せたときの共晶Ｓｉ相の最大粒径の変化を示すグラフで
ある。FIG. 10 is a graph showing a change in the maximum grain size of a eutectic Si phase when the amount of Sr added to an aluminum alloy casting is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：キャビティー ２：溶解炉 ３：溶湯供給通路 ４：溶湯 ５：真空ポンプ ６：真空経路 ７：減圧ポンプ ８：減圧経路 ９：リザーバ １０：仕切り部材 １１：連通路 １２：堰部 １３：加圧部材 1: Cavity 2: Melting furnace 3: Melt supply path 4: Molten metal 5: Vacuum pump 6: Vacuum path 7: Decompression pump 8: Decompression path 9: Reservoir 10: Partition member 11: Communication path 12: Weir section 13: Addition Pressure member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 宏和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 粟野 洋司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 清水 吉広 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 川原 博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−117850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−235436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 21/04,27/09 C22C 21/00 - 21/18 C22F 1/04 - 1/057 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hirokazu Onishi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Yoji Awano 41 shares of Nagakute-cho, Yakumichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi 1 share Inside Toyota Central Research Laboratory (72) Inventor Yoshihiro Shimizu 41, Chuchu-Yokomichi, Oji-cho, Nagakute-cho, Aichi-gun Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratories Co., Ltd. No. 1 Inside Toyota Central Research Laboratory, Inc. (56) References JP-A-58-117850 (JP, A) JP-A-62-235436 (JP, A) JP-A-63-60251 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) B22D 21 / 04,27 / 09 C22C 21/00-21/18 C22F 1/04-1/057

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】Ｓｉ：２．５〜４．４ｗｔ％、Ｃｕ：１．
５〜２．５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜０．５ｗｔ％を含み
残部実質的にＡｌとなるように、または、Ｓｉ：２．５
〜４．４ｗｔ％、Ｃｕ：１．５〜２．５ｗｔ％、Ｍｇ：
０．２〜０．５ｗｔ％、Ｓｒ：０．００５〜０．２ｗｔ
％を含み残部実質的にＡｌとなるように原料を溶解し、
前記原料の溶湯を２４．５〜１４７ＭＰａの圧力を加え
て、加圧鋳造により金型に鋳込み、得られた部材を溶体
化処理することを特徴とする高強度高靱性アルミニウム
合金鋳物の製造方法。 1. Si: 2.5 to 4.4 wt%, Cu: 1.
5 to 2.5 wt%, Mg: 0.2 to 0.5 wt%
The balance is substantially Al or Si: 2.5.
To 4.4 wt%, Cu: 1.5 to 2.5 wt%, Mg:
0.2-0.5 wt%, Sr: 0.005-0.2 wt
% And the remainder is substantially dissolved to Al.
A pressure of 24.5 to 147 MPa is applied to the melt of the raw material.
And cast it into a mold by pressure casting.
Strength, high toughness aluminum characterized by being treated
Manufacturing method of alloy castings.