JP4200086B2 - 成形加工用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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C0<C1/4>C1/2 ・・・(1)
20<{(C0+C1/4+C1/2)/3}<200 ・・・(2)
を満たし、かつ0°、90°耳率が5%以上であり、さらに板面内において圧延方向と平行な方向の加工硬化指数をn0、板面内において圧延方向に対し45°をなす方向の加工硬化指数をn45、板面内において圧延方向に対し90°をなす方向の加工硬化指数をn90として、次の(3)式および(4)式
n0<n45>n90 ・・・(3)
0<n45−(n0+n90)/2<0.40 ・・・(4)
を満たし、しかも圧延方向と平行な方向のランクフォード値をr0、板面内において圧延方向に対し45°をなす方向のランクフォード値をr45、板面内において圧延方向に対し直交する方向のランクフォード値をr90として、次の(5)式により規定されるΔr値
Δr=(r0+r90)/2−r45 ・・・(5)
が1.2未満であることを特徴とするものである。
(1)熱間圧延温度を300〜450℃の範囲内、
(2)1パス当りの最大圧下量を80mm以下、
(3)各パスの歪み速度を350/秒以下、
(4)熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階における熱間圧延板の温度を250〜430℃の範囲内、
(5)熱間圧延開始から熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階までの熱間圧延板の温度降下量を150℃以下、
(6)熱間圧延終了温度を200〜300℃の範囲内、
(7)熱間圧延終了温度から100℃までの平均冷却速度を100℃/hr以下、
にそれぞれ制御し、熱間圧延終了後、熱間圧延板に対し圧延率30%以上の冷間圧延を施して製品板厚とし、さらに480℃以上の温度で溶体化処理を行ない、直ちに100℃/min以上の平均冷却速度で50℃以上150℃未満の温度域まで冷却し、続いてその温度域内で1時間以上の安定化処理を行なうことを特徴とするものである。
σ=Fεn ・・・(6)
によって求められる値である。
Mgはこの発明で対象としている系の合金で基本となる合金元素であって、Siと共同して強度向上に寄与する。Mg量が0.4%未満では塗装焼付時に析出硬化によって強度向上に寄与するG.P.ゾーンの生成量が少なくなるため、充分な強度向上が得られず、一方0.7%を越えれば、粗大なMg−Si系の金属間化合物が生成され、キューブ方位密度を高めるために不利となり、成形性、特に曲げ加工性が低下するから、Mg量は0.4〜0.7%の範囲内とした。
Siもこの発明の系の合金で基本となる合金元素であって、Mgと共同して強度向上に寄与する。またSiは、鋳造時に金属Siの晶出物として生成され、その金属Si粒子の周囲が加工によって変形されて、溶体化処理の際に再結晶核の生成サイトとなるため、再結晶組織の微細化にも寄与する。Si量が0.8%未満では上記の効果が充分に得られず、一方1.2%を越えれば粗大なSi粒子や粗大なMg−Si系の金属間化合物が生じてキューブ方位密度を高めるために不利となり、成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。したがってSi量は0.8〜1.2%の範囲内とした。
これらの元素は、強度向上や結晶粒微細化、あるいは時効性の向上や表面処理性の向上に有効であり、いずれか1種または2種以上を添加する。これらのうちMn、Crは強度向上と結晶粒の微細化および組織の安定化に効果があり、またキューブ方位密度を高めるとともに0°耳、90°耳の耳率を高めることに寄与する元素であるが、Mnの含有量が0.03%未満、もしくはCrの含有量が0.01%未満では、上記の効果が充分に得られず、一方Mn、Crの含有量がそれぞれ0.4%を越えれば、上記の効果が飽和するばかりでなく、多数の金属間化合物が生成されて成形性、特にヘム曲げ性に悪影響を及ぼすおそれがあり、したがってMnは0.03〜0.4%の範囲内、Crは0.01〜0.4%の範囲内とした。またFeも強度向上と結晶粒微細化に有効な元素であるが、その含有量が0.03%未満では充分な効果が得られず、一方0.5%を越えれば、キューブ方位密度を高める上において不利となるとともに、0°、90°耳率を高くするために不利となって、成形性、特に曲げ加工性、プレス成形性が低下するおそれがあり、したがってFe量は0.03〜0.5%の範囲内とした。さらにTiも強度向上と鋳塊組織の微細化に有効な元素であるが、その含有量が0.005%未満では充分な効果が得られず、一方0.2%を越えればTi添加の効果が飽和するばかりでなく、粗大な晶出物が生じるおそれがあるから、Ti量は0.005〜0.2%の範囲内とした。またZnは時効性向上を通じて強度向上に寄与するとともに表面処理性の向上に有効な元素であるが、Znの添加量が0.03%未満では上記の効果が充分に得られず、一方2.5%を越えれば成形性が低下するから、Zn量は0.03〜2.5%の範囲内とした。
Cuは強度向上および成形性向上のために添加されることがある元素であるが、その量が0.1%を越えれば耐食性(耐粒界腐食性、耐糸錆性)が劣化するから、Cuの含有量は0.1%以下に規制することとした。なお特に耐食性を重視する場合は、Cu量は0.05%以下に規制することが望ましい。
C0<C1/4>C1/2 ・・・(1)
20<{(C0+C1/4+C1/2)/3}<200 ・・・(2)
を満たすことによって、プレス加工性を損なうことなく曲げ加工性を向上させ得ることを見出し、そこでこれらの(1)式、(2)式を規定した。
n0<n45>n90 ・・・(3)
0<n45−(n0+n90)/2<0.40 ・・・(4)
Δn=n45−(n0+n90)/2
とすれば、そのΔnが0より大きくかつ0.40より小さいことを表わしている。言い換えれば、45°方向のn値を0°方向、90°方向のn値よりも大きくして、板面内にn値の異方性が存在することを許容してはいるが、その異方性の程度(Δn)をさほど大きくはない適切な範囲内に規制していることを意味している。
0.02<Δn<0.30
の範囲内とすることが望ましい。
Δr=(r0+r90)/2−r45 ・・・(5)
が1.2未満であることを規定している。すなわちΔr<1.2であることが必要である。このようにΔr値<1.2を規定した理由は次の通りである。
(1)熱間圧延開始温度を300〜450℃の範囲内の温度。
(2)1パス当りの最大圧下量を80mm以下。
(3)各パスの歪み速度を350/秒以下。
(4)熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階における熱間圧延板の温度を250〜430℃の範囲内。
(5)熱間圧延開始から熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階までの熱間圧延板の温度降下量を150℃以下。
(6)熱間圧延終了温度を200〜300℃の範囲内。
(7)熱間圧延終了温度から100℃までの平均冷却速度を100℃/hr以下。
板の圧延方向に対し板面内0°、45°、90°の3方向にJIS5号引張試験片を採取し、それぞれについて引張試験に供した。そして0°方向の0.2%耐力値を調べるとともに、各方向について、伸びが10%となるときのn値(n0、n45、n90)を調べ、さらにランクフォード値(r値)として、各方向とも伸びが7.5%となるときのr値を求め、各方向のr値(r0、r45、r90)から前記(5)式に従ってΔr値を求めた。
厚さ1mmの板について、10%NaOH水溶液で表面から板厚中央に向けて種々の深さまでエッチングしたもの、およびエッチングしないものをそれぞれ測定サンプルとした。そして板表面のキューブ方位密度(C0)、板表面から250μmの位置のキューブ方位密度(C1/4)、500μmの位置のキューブ方位密度(C1/2)を求めた。測定装置としては、リガク(株)のX線回折装置を用い、X線回折のシェルツ反射法により、{200}、{220}、{111}の不完全極点図を測定し、これらを元に三次元結晶方位解析(ODF)を行なって調べた。またこれらの解析においては、アルミニウム粉末から作られたランダム結晶方位を有する試料を測定して得たデータを{200}、{220}、{111}極点図の解析の際に使う規格化ファイルとし、これによりランダム方位を有する試料に対する倍数としてキューブ方位密度、すなわち{100}<001>方位の密度を求めた。なおこの発明において、結晶方位密度は全て三次元結晶方位解析(ODF)に基づくものである。
板に潤滑油を塗布した後、ポンチ径φ32mm、ブランク径φ62mm、しわ押さえ100kgの条件でカップに絞り、そのカップの耳率を調べた。なおここで耳率の方向は、圧延方向を基準にした0°方向、90°方向で示す。
約25℃の室温に3ヶ月放置した材料を、予め100℃の電気炉で時効させて、圧延方向に対し垂直な方向の0.2%耐力が145MPaとなった時点で、その材料から圧延方向に対して板面内0°、45°、90°三方向に曲げ試験片を採取し、15%ストレッチしてから、板厚0.5mmの中板を挿入して180°の曲げ試験を行ない、目視により割れの発生の有無を観察した。ここで○印は割れ無しを、また×印は割れ有りを示す。
直径100mmの球頭ポンチで高さ30mmまで張出成形を行ない、表面に形成される圧延方向に沿う筋(凹凸)を目視で判定した。○印は筋なしあるいは筋が弱い状態を示し、×印は筋が強い状態を示す。ここで筋が強ければ、自動車用外板の外観として不適当となる。
板に防錆油を塗布した後、寸法200mm×300mm・コーナーR10mmの角頭ポンチを用いて、しわ押さえ3tonにより角頭絞り試験を行ない、成形高さ(成形性)を評価した。
板の圧延方向と平行な断面において光学顕微鏡で撮影した写真をもとにASTMナンバーを判定した。
Claims (3)
- Mg0.4〜0.7%(mass%、以下同じ)、Si0.8〜1.2%を含有し、かつMn0.03〜0.4%、Cr0.01〜0.4%、Fe0.03〜0.5%、Ti0.005〜0.2%、Zn0.03〜2.5%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有し、さらにCuが0.1%以下に規制され、残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金が素材とされ、板表面のキューブ方位密度をC0、板表面から板厚方向に板厚の1/4の位置におけるキューブ方位密度をC1/4、板表面から板厚方向に板厚の1/2の位置におけるキューブ方位密度をC1/2として、次の(1)式および(2)式
C0<C1/4>C1/2 ・・・(1)
20<{(C0+C1/4+C1/2)/3}<200 ・・・(2)
を満たし、かつ0°、90°耳率が5%以上であり、さらに板面内において圧延方向と平行な方向の加工硬化指数をn0、板面内において圧延方向に対し45°をなす方向の加工硬化指数をn45、板面内において圧延方向に対し90°をなす方向の加工硬化指数をn90として、次の(3)式および(4)式
n0<n45>n90 ・・・(3)
0<n45−(n0+n90)/2<0.40 ・・・(4)
を満たし、しかも圧延方向と平行な方向のランクフォード値をr0、板面内において圧延方向に対し45°をなす方向のランクフォード値をr45、板面内において圧延方向に対し直交する方向のランクフォード値をr90として、次の(5)式により規定されるΔr値
Δr=(r0+r90)/2−r45 ・・・(5)
が1.2未満であることを特徴とする、成形加工用アルミニウム合金板。 - 請求項1に記載の成形加工用アルミニウム合金板において、
結晶粒度がASTMナンバーで4.0以上であることを特徴とする、成形加工用アルミニウム合金板。 - 請求項1もしくは請求項2に記載の成形加工用アルミニウム合金板を製造する方法において、
Mg0.4〜0.7%、Si0.8〜1.2%を含有し、かつMn0.03〜0.4%、Cr0.01〜0.4%、Fe0.03〜0.5%、Ti0.005〜0.2%、Zn0.03〜2.5%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有し、さらにCuが0.1%以下に規制され、残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金の鋳塊に対して、490〜590℃の範囲内の温度で均質化処理を行なって、450℃以下の温度に平均冷却速度3℃/min以上で冷却し、その後熱間圧延を行なうにあたり、
(1)熱間圧延温度を300〜450℃の範囲内、
(2)1パス当りの最大圧下量を80mm以下、
(3)各パスの歪み速度を350/秒以下、
(4)熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階における熱間圧延板の温度を250〜430℃の範囲内、
(5)熱間圧延開始から熱間圧延中途の板厚が150〜50mmの段階までの熱間圧延板の温度降下量を150℃以下、
(6)熱間圧延終了温度を200〜300℃の範囲内、
(7)熱間圧延終了温度から100℃までの平均冷却速度を100℃/hr以下、
にそれぞれ制御し、熱間圧延終了後、熱間圧延板に対し圧延率30%以上の冷間圧延を施して製品板厚とし、さらに480℃以上の温度で溶体化処理を行ない、直ちに100℃/min以上の平均冷却速度で50℃以上150℃未満の温度域まで冷却し、続いてその温度域内で1時間以上の安定化処理を行なうことを特徴とする、成形加工用アルミニウム合金板の製造方法。
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