JP4718273B2 - 強化α黄銅及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本件発明に係るα黄銅は、銅、亜鉛以外の添加をせずに、加工方法に工夫を加えることによって、強度及び曲げ加工性に優れた黄銅を提供するものである。
本件発明に係る強化α黄銅の製造方法は、黄銅板材に対し、最終再結晶焼鈍を370℃〜600℃の条件で行い、その後7%〜55%の最終冷間圧延を加え、更に、バッチ方式で板材の実体温度170℃〜230℃の条件、又は、連続方式で加熱炉の炉温250℃〜450℃の条件で低温焼鈍することを特徴とすることを特徴とする。
本件発明に係るα黄銅は、上述のように銅82重量%〜62重量%と、残部亜鉛及び不可避不純物とからなる強化α黄銅である。ここで、α黄銅と称しているものは、最も銅分の低い丹銅と称されている部分を含むα相単相の銅−亜鉛合金のことである。また、本件発明に係る強化α黄銅の特徴としては、リン青銅並みの曲げ加工性と従来の黄銅材より優れた応力緩和性を発揮することも可能となる。
α黄銅に関しては、結晶粒を微細にすれば焼鈍後の強度が高くなることは広く知られている。また、結晶粒が微細な黄銅を試作するには、高い加工率で圧延した後、比較的低い温度で長時間焼鈍を繰り返しすればよいことも公知である。例えば、特許文献3に開示の製造方法では、高い加工率による加工を複数回組み合わせることが必須要件となっているので、比較的厚い製品の製造を行おうとすると困難な場合もある。更に、この特許文献3では、最終の再結晶焼鈍の前の焼鈍については、数点の焼鈍温度の例示があるのみで、係る焼鈍条件が重要視されていない。
比較例1は、試料1の低温焼鈍を省略したものである。低温焼鈍を省略しても、良好な耐力と曲げ加工性とのバランスを確保出来る事が証明出来る。従って、低温焼鈍が不要な用途に生産コストを削減した安価な価格で提供できる可能性がある。このように再結晶焼鈍後、冷間加工を加え、低温焼鈍を無くしてもリン青銅並みの曲げ加工性を示す黄銅の結晶組織は、再結晶焼鈍時の平均結晶粒径が1.0〜1.5μで、結晶粒の大きさがそろっている場合であり、このような組織を安定的に得るには、連続方式による焼鈍が適する。なお、表4の実施例1の試料1と比較例1とを対比すれば明らかとなるが、比較例1は低温焼鈍が省略されているため、強度が低く耐力と曲げ加工性とのバランスが、試料1より悪くなっている。
実施例4の試料を作成する際、低温焼鈍をする前に採取した試料である。従って、最終再結晶焼鈍をバッチ方式で行い、低温焼鈍の無い試料である。この比較例2の試料の加工条件は表2に、機械的物性評価結果は表4に他の実施例及び比較例と共に掲載している。最終再結晶焼鈍がバッチ方式であり結晶組織のバラツキ(粒度分布のブロード化)が生じたと考えられ、その結果、耐力及び硬さに問題はないが、製品の曲げ加工性が悪いという結果が出ている。
インゴット2を用い、実験室において、従来工程に似せて実施例4と同等の耐力を備える試料を作ろうとした。即ち、ここでの試料は、熱間圧延、冷間圧延の後、結晶粒径が35μmになるように焼鈍後、53%の加工率で冷間加工した。その後、当該試料を、表2の条件で処理した。なお、再結晶焼鈍は、従来工程の連続焼鈍に似せられるように、塩浴を用いて行った。最終再結晶焼鈍後の結晶粒径は15μmとなった。そして、加工率65%の最終圧延後の結果を表4に示した。この表4から分かるように、最終圧延率を高くして耐力を上げると曲げ加工性が大きく劣化すると言える。なお、最終厚みは0.3mmである。
インゴット3を用い、実験室において、従来工程に似せて実施例5の試料と同等の耐力を備える試料を作ろうと試みた。ここでの試料は、熱間圧延、冷間圧延の後、結晶粒径が、45μmになるように焼鈍後、53%の加工率で冷間加工した。その後、表2の条件で最終再結晶焼鈍及び最終冷間圧延を行った。このときの最終再結晶焼鈍は、従来工程の連続焼鈍に似せられるよう、塩浴を用いて行った。再結晶焼鈍後の結晶粒径は25μmとなった。そして、加工率65%の最終冷間圧延後の機械的物性の評価結果を表4に示した。この表4から分かるように、最終冷間圧延率を高くして耐力を上げると曲げ加工性が大きく劣化すると言える。なお、最終厚みは0.3mmである。
インゴット4を用い、実験室において、従来工程に似せて実施例6の試料と同等の耐力を備える試料を作ろうと試みた。ここでの試料は、熱間圧延、冷間圧延の後、結晶粒径が、45μmになるように焼鈍後、53%の加工率で冷間加工した。その後、表2の条件で最終再結晶焼鈍及び最終冷間圧延を行った。このときの最終再結晶焼鈍は、従来工程の連続焼鈍に似せられるよう、塩浴を用いて行った。最終再結晶焼鈍後の結晶粒径は20μmとなった。そして、加工率65%の最終冷間圧延後の機械的物性の評価結果を表4に示した。この表4から分かるように、最終冷間圧延率を高くして耐力を上げると曲げ加工性が大きく劣化すると言える。なお、最終厚みは0.3mmである。
試料1の結晶粒径が4μmとなる焼鈍が終わった段階で試料を採取し、78%の冷間加工の後、表2に示す低温条件で最終再結晶焼鈍し、さらに冷間加工した。最終再結晶焼鈍は、実験室マッフル炉で実施例5と同等の耐力となるように行った。この試料の機械的物性の評価結果を表4に示す。実施例5と比較して、このように最終再結晶温度が低すぎると、耐力と硬さに問題はないが、曲げ加工性に悪影響を与えると言える。なお、最終厚みは0.26mmである。
試料1の結晶粒径が4μmとなる焼鈍が終わった段階で試料を採取し、78%の冷間加工の後、表2の高温条件で最終再結晶焼鈍し、さらに最終冷間圧延加工した。焼鈍は実験室マッフル炉で実施例5と同等の耐力となるように行った。この試料の機械的物性の評価結果を表4に示す。表4から分かるように、実施例5と比較して最終再結晶温度が高すぎる場合には、耐力と硬さに問題はないが、曲げ加工性が悪くなると言える。なお、最終厚みは0.26mmである。
インゴット5から生産ラインで製造された製品から試料を採取した。この試料の結晶粒径は5μmだった。この試料の機械的物性の評価結果は表4に、他の実施例及び比較例と同時に掲載した。この試料を用いて、実施例1と同様に応力緩和試験、曲げたわみ係数測定、応力腐食試験、疲労限の測定を行った。結果は応力緩和は52%、曲げたわみ係数102000MPa、応力腐食割れ破断時間4時間、疲労限160MPaであった。試料1及び試料2は、参考例1に対し、応力緩和率、耐応力腐食割れ性、疲労限において優れ、強度的に高いのにもかかわらず、曲げたわみ係数も同等となっていることが分かる。
表4で単に「MBR/t」として示した「MBR/t(実測値)」と、「MBR/t(計算値)」として示した「MBR/t」とに着目してみると、実施例の場合には全て、「MBR/t(実測値)」≦「MBR/t(計算値)」という関係が成立している。これに対し、比較例は、比較例1(応力緩和性が悪い例)を除き、「MBR/t(実測値)」>「MBR/t(計算値)」という関係が成立している。従って、上記実施例の強化α黄銅は、計算値以上に良好な曲げ加工性を備え、大部分の比較例と比べて曲げ加工性に優れていると言える。
Claims (8)
- 銅82重量%〜62重量%と、残部亜鉛及び不可避不純物とからなる強化α黄銅において、
0.2%耐力が540MPa〜800MPaであり、
圧延方向を曲げ軸とする直角曲げでクラックの生じない最小曲げ半径(MBR)と、板厚(t)と、0.2%耐力(σ0.2)とが数1の関係を満たし、
且つ、結晶組織を構成する結晶粒が、加工歪の強く残っている粒(最多頻度の粒径が1〜2μmの高転位密度粒)と、歪の再編成が起こった組織(最多頻度の粒径が0.2〜1.5μmの再編成転位粒)の混合微細組織であることを特徴とした強化α黄銅。
- 銅82重量%〜62重量%と、残部亜鉛及び不可避不純物とからなる強化α黄銅において、
0.2%耐力が590MPa〜800MPaであり、
圧延方向を曲げ軸とする直角曲げでクラックの生じない最小曲げ半径(MBR)と、板厚(t)と、0.2%耐力(σ0.2)とが数2の関係を満たし、
且つ、結晶組織を構成する結晶粒が、加工歪の強く残っている粒(最多頻度の粒径が1〜2μmの高転位密度粒)と、歪の再編成が起こった組織(最多頻度の粒径が0.2〜1.5μmの再編成転位粒)の混合微細組織であることを特徴とした強化α黄銅。
- 銅82重量%〜62重量%と、残部亜鉛及び不可避不純物とからなる強化α黄銅の製造方法であって、
黄銅板材に対し、最終再結晶焼鈍を370℃〜600℃の条件で行い、その後7%〜55%の最終冷間圧延を加え、更に、バッチ方式で板材の実体温度170℃〜230℃の条件、又は、連続方式で加熱炉の炉温250℃〜450℃の条件で低温焼鈍することを特徴とする強化α黄銅の製造方法。 - 銅82重量%〜62重量%と、残部亜鉛及び不可避不純物とからなるα黄銅の製造方法であって、
黄銅板材に対し、最終再結晶焼鈍を255℃〜290℃の条件で行い、その後7%〜55%の最終冷間圧延を加え、更に、バッチ方式で板材の実体温度170℃〜230℃の条件、又は、連続方式で加熱炉の炉温250℃〜450℃の条件で低温焼鈍し結晶組織を混合微細組織とすることを特徴とする強化α黄銅の製造方法。 - 再結晶焼鈍後の、ビッカース硬度が140Hv〜160Hvとなるように調整した請求項3又は請求項4に記載の強化α黄銅の製造方法。
- 最終冷間圧延前の板材は、平均結晶粒径を1〜2μmに調整した板材を、20〜82%の加工率で圧延した後のものである請求項3〜請求項5のいずれかに記載の強化α黄銅の製造方法。
- 最終冷間圧延前の板材は、平均結晶粒径を3〜6μmに調整した板材を、70〜82%の加工率で圧延した後のものである請求項3〜請求項5のいずれかに記載の強化α黄銅の製造方法。
- 最終冷間圧延前の板材は、平均結晶粒径が任意の板材を、83%以上の加工率で圧延した後のものである請求項3〜請求項5のいずれかに記載の強化α黄銅の製造方法。
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