JP5776874B2 - マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 - Google Patents
マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5776874B2 JP5776874B2 JP2011028608A JP2011028608A JP5776874B2 JP 5776874 B2 JP5776874 B2 JP 5776874B2 JP 2011028608 A JP2011028608 A JP 2011028608A JP 2011028608 A JP2011028608 A JP 2011028608A JP 5776874 B2 JP5776874 B2 JP 5776874B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolling
- temperature
- magnesium alloy
- alloy
- width direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 178
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 137
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 205
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 102
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 31
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 claims description 12
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 239000008207 working material Substances 0.000 description 2
- 229910018131 Al-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018461 Al—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
底面ピーク比OC:IC(002)/{IC(100)+IC(002)+IC(101)+IC(102)+IC(110)+IC(103)}
底面ピーク比OE:IE(002)/{IE(100)+IE(002)+IE(101)+IE(102)+IE(110)+IE(103)}
[組成]
Mg合金圧延材は、Mg元素を主成分として、そのMgに添加元素を含有した種々の組成のもの(残部:不純物)が挙げられる。特に、本発明では、添加元素に少なくともアルミニウム(Al)を含有するMg−Al系合金とすることが好ましい。このAlの含有量が多いほど、耐食性に優れる上に、強度、耐塑性変形性といった機械的特性にも優れる傾向にある。したがって、本発明では、Alを3質量%以上含有することが好ましく、5質量%以上、特に7.0質量%以上がより好ましく、更には、7.3質量%以上含有すると一層好ましい。但し、Alの含有量が12質量%を超えると塑性加工性の低下を招くことから、上限は12質量%とする。Alの含有量は、特に11質量%以下、更に、8.3質量%〜9.5質量%が好ましい。
Mg合金圧延材の幅、長さ、および厚さは、製造するMg合金部材の大きさに応じて適宜選択すればよく、特に限定しない。例えば、長尺材やコイル材を適宜な長さに切りとった短尺材などが挙げられる。いずれの長さを有する圧延材でも、幅方向において厚さが実質的に均一であることが好ましい。特に、Mg合金圧延材の幅方向の中央部と端部において、それぞれの厚さをtC、tEとするとき、厚さの比tE/tCが0.97≦tE/tC≦1.03を満たすことが好ましい。この範囲を満たすことで、Mg合金圧延材をコイルに巻き取る場合、幅方向で厚さが均一であるので、巻きずれの発生を低減することができる。ここでいう中央部と端部とは、幅が300mm以下のとき、中央部とは、圧延材の幅方向の中心から両側縁方向におよそ幅の5%以内、計10%以内の範囲とし、端部とは、側縁から中心方向に、幅の10%以内好ましくは5%以内の地点近傍とする。一方、幅が300mm超のとき、中央部とは、幅方向の中心から両側縁方向におよそ50mm以内の範囲とし、端部とは、側縁から中心方向におよそ100mm以内、好ましくは50mm以内の地点近傍とする。以降、中央部および端部は、ここでいう中央部と端部と同様の位置を表す。
本発明のMg合金圧延材は、後述するように幅方向の圧延具合をばらつかせることで、幅方向の局所で以下の各物理量を異ならせることができる。後述する製造方法により、物理量の異なる箇所は、幅方向において任意に選択することができるので、ここでは、一例として幅方向の中央部と端部とで各物理量が異なった場合について述べる。具体的な機械的特性を以下に述べる。
底面ピーク比は、Mg合金圧延材の幅方向の中央部と端部についてX線回折により求める。ここでいう中央部における底面ピーク比OCとは、(002)面、(100)面、(101)面、(102)面、(110)面、(103)面でのX線回折により求めたピーク強度IC(002)、IC(100)、IC(101)、IC(102)、IC(110)、IC(103)から、IC(002)/{IC(100)+IC(002)+IC(101)+IC(102)+IC(110)+IC(103)}で表す。同様に、端部における底面ピーク比OEとは、(002)面、(100)面、(101)面、(102)面、(110)面、(103)面でのX線回折により求めたピーク強度IE(002)、IE(100)、IE(101)、IE(102)、IE(110)、IE(103)から、IE(002)/{IE(100)+IE(002)+IE(101)+IE(102)+IE(110)+IE(103)}で表す。そうして求められた端部と中央部の底面ピーク比の比率OE/OCが、OE/OC<0.89を満たすとき、幅方向において、局所的に底面ピーク比が異なるとする。そのようなMg合金圧延材は、中央部の方が端部よりも強度に優れ、端部の方が中央部よりも靭性(塑性加工性)に優れる。したがって、端部だけ塑性加工する際など、局所的に塑性加工する場合に好適に利用することができる。上記底面ピーク比の比率OE/OCの下限は、おおよそ0.2までとする。これらのX線回折を測定する箇所は、上記中央部および端部においてそれぞれ表面で測定する。
上記中央部と端部において、圧延方向と直交する断面における平均結晶粒径をそれぞれ「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法 JIS G 0551(2005)」に基づいて求める。そして、中央部と端部の上記平均結晶粒径をそれぞれDC、DEとし、上記端部と中央部の平均結晶粒径比DE/DCが、3/2<DE/DCを満たすとき、平均粒径が幅方向の局所で異なっているとする。そのようなMg合金圧延材であれば、端部は粒界が少なく、中央部に比べて耐熱性に優れるが、中央部の方が、粒界は多いため、端部よりも耐食性および強度に優れる。つまり、機械的特性が幅方向の局所で異なり、中央部よりも端部の方が塑性加工し易い。上記平均結晶粒径比DE/DCの上限は、おおよそ2までとする。
伸び、引張強さ、0.2%耐力は、上記中央部と端部のそれぞれにおいて、「金属材料引張試験方法 JIS Z 2241(1998)」に基づいて求めた。この引張試験は、上記中央部と端部のそれぞれにおいて、長手が圧延方向に沿うように、JIS13B号試験片(JIS Z 2201(1998))を切り出し、その試験片に対して行う。
本発明Mg合金圧延材に塑性加工を施すことにより、Mg合金部材が得られる。塑性加工は、プレス加工、深絞り加工、鍛造加工、曲げ加工などの種々の加工が採用できる。このような塑性加工が施されたMg合金部材は、Mg合金圧延材の一部にのみ、特に上記端部が塑性加工性に優れるMg合金圧延材なので、上記端部が塑性加工されたものが挙げられる。つまり、Mg合金部材には塑性加工部を有する形態も含む。塑性加工は、上記圧延材を200℃〜300℃に加熱して施すと、割れなどが生じ難く、表面性状に優れるMg合金部材が得られる。
上述した機械的特性が幅方向の局所で異なるMg合金圧延材は、Mg合金素材に圧延ロールで圧延を施すことで製造される。この圧延は、図1(A)に示すように、一方のリール10a(10b)から繰り出されるMg合金素材板1を圧延ロール3にて圧延し、その圧延された素材板1を他方のリール10a(10b)で巻き取ることを1パスとして複数パス行う。ここでは、1パス毎に各リール10a(10b)の回転方向を逆転するリバース圧延を行う。そして、圧延ロール3と圧延ロール3を通過する直前、直後の素材板1の表面温度を測定する温度センサ4r、4bf、4bbが設けられている。本発明の製造方法の特徴は、圧延ロールは、幅方向に3つ以上の領域を有し、圧延ロール表面の幅方向における最高温度と最低温度の差が10℃超となるように、各領域毎に温度制御することにあり、それにより本発明のMg合金圧延材を得ることができる。以下、この方法の詳細を説明する。
(鋳造)
まず、Mg合金素材板1を準備する。このMg合金素材板1には、上述した圧延材の組成と同様の組成を有する鋳造材(鋳造板)を好適に利用することができる。鋳造材は、例えば、双ロール鋳造法のような連続鋳造法やダイカストなどによって製造する。特に、双ロール鋳造法は急冷凝固が可能であるため酸化物や偏析物などの内部欠陥を低減でき、圧延などの塑性加工時にこれらの内部欠陥が起点となって割れなどが生じることを軽減できる。即ち、双ロール鋳造法は圧延性に優れる鋳造材が得られて好ましい。特に、Alの含有量が多いMg合金素材では鋳造時に晶出物や偏析が発生し易く、鋳造後に圧延などの工程を経ても内部に晶出物や偏析物が残存し易いが、双ロール鋳造材は、上述のように偏析などを低減できるため、Mg合金素材に好適に利用できる。鋳造材の厚さは特に限定しないが、厚過ぎると偏析が生じ易いため、10mm以下、更に5mm以下、特に4mm以下が好ましい。鋳造板の幅も特に限定せず、製造設備で製造可能な幅の鋳造材を利用できるが、後述する圧延に対しては、1000mm以下、さらには500mm以下の場合に特に有効である。本例では、鋳造した長尺な鋳造材をコイル形状に巻き取って鋳造コイル材とし、次の工程に供する。巻き取り時、鋳造材において特に巻き始め部分の温度を100℃〜200℃程度にすると、AZ91合金といった割れが生じ易い合金種であっても、曲げ易くなって巻き取り易い。
上記鋳造材に圧延を施してもよいが、圧延前の鋳造材に溶体化処理を施して、得られた溶体化材をMg合金素材板1としてもよい。溶体化処理によって鋳造材の均質化が可能となる。溶体化処理の条件は保持温度:350℃以上、好ましくは380℃〜420℃、保持時間:30分〜2400分が挙げられる。Alの含有量が高いほど保持時間を長くすることが好ましい。また、上記保持時間からの冷却工程において、水冷や衝風といった強制冷却などを利用して、冷却速度を速めると、粗大な析出物の析出を抑制して、圧延性に優れる板材とすることができる。溶体化処理を長尺な鋳造材に施す場合、上記鋳造コイル材のように、鋳造材をコイル形状に巻き取った状態で行うと、効率よく加熱できる。
上記鋳造材や上記溶体化処理が施されたMg合金素材に圧延を施して所望の機械的特性を有するMg合金圧延材を製造する。Mg合金素材に圧延を施す前に、圧延し易くするためにMg合金素材を予熱してもよい。予熱には、例えば、図1(B)に示すようなヒートボックス2といった加熱手段を利用すると、長尺なMg合金素材を一度に加熱可能で、作業性に優れる。ヒートボックス2は、コイル状に巻き取られたMg合金素材板1を収納可能な密閉容器であり、所定の温度にされた熱風が当該容器内に循環供給され、当該容器内を所望の温度に保持可能な雰囲気炉である。特に、ヒートボックス2からそのままMg合金素材板1を引き出して圧延を施す構成とすると、加熱したMg合金素材板1が圧延ロールに接触するまでの時間を短縮でき、圧延ロール3に接触するまでにMg合金素材板1の温度が低下することを効果的に抑制できる。具体的には、ヒートボックス2は、コイル状に巻き取られたMg合金素材板1を収納可能であり、当該Mg合金素材を繰り出し及び巻き取り可能なリール10を回転可能に支持する構成とすることが挙げられる。このようなヒートボックス2にMg合金素材を収納して、特定の温度に加熱する。なお、図1(B)はコイル状に巻き取られたMg合金素材板1をヒートボックス2内に収納した状態を示しており、実際には閉じて利用されるが、分かり易いように前面を開けた状態を示す。
ヒートボックス2といった加熱手段により加熱したMg合金素材板1をヒートボックス2から繰り出し、圧延ロール3に供給して圧延を施す。具体的には、例えば、図1(A)に示すような圧延ラインを構築することが挙げられる。この圧延ラインは、反転可能な一対のリール10a,10bと、離間して配置されるこれら一対のリール10a,10b間に配置され、走行するMg合金素材板1を挟持するように対向配置される一対の圧延ロール3とを具える。一方のリール10aにコイル状のMg合金素材板1を設置して巻き戻し、Mg合金素材板1の一端を他方のリール10bで巻き取ることで、Mg合金素材板1は、両リール間10a,10bを走行する。この走行中、圧延ロール3に挟まれることで、Mg合金素材板1に圧延を施すことができる。図1(A)に示す例では、各リール10a,10bはそれぞれ、ヒートボックス2a,2bに収納され、各リール10a,10bに巻き取られたMg合金素材板1は各ヒートボックス2a,2bにより加熱可能である。そして、加熱されたMg合金素材板1は、一方のリールから巻き戻され、一方のヒートボックスから排出されて、他方のヒートボックスに向かって走行し、他方のリールに巻き取られる。
上記圧延が施されて得られた圧延板は、コイル状に巻き取られる。そして、上記予熱工程、圧延工程、この巻取工程という一連の工程を連続して繰り返し行い、目的の回数のロール圧延を行った後、得られた圧延板(マグネシウム合金板)を最終的にコイル形状に巻き取る。得られたコイル材を構成するマグネシウム合金板は、圧延による導入された加工歪み(せん断帯)が存在する組織を有する。このような組織を有することで、上記マグネシウム合金板は、プレス加工といった塑性加工時に動的再結晶化を生じて、塑性加工性に優れる。特に、最終パスの圧延において、巻き取り直前の圧延板の温度を再結晶しない温度、具体的には250℃以下にして巻き取ると、平坦度に優れるマグネシウム合金板が得られる上に、上記加工歪みが十分に残存する組織とすることができる。巻き取り直前の圧延板を再結晶しない温度にするには、素材の走行速度を調整してもよいが、衝風などの強制冷却により圧延板を冷却すると短時間で所定の温度にすることができ、作業性に優れる。
上記巻き取られたコイル材は、そのまま製品(代表的には塑性加工材といったマグネシウム合金材の素材)として使用できる。更に、このコイル材を巻き戻して、圧延板に所定の曲げを付与し、圧延により導入された加工歪みの矯正を行うことができる。矯正にはローラレベラを好適に用いることができる。ローラレベラは少なくとも一対の対向配置されたローラを具え、このローラ間に素材を挿通させることで曲げを付与するものである。特に複数のローラが千鳥状に配置され、これらローラ間に圧延板を通過させて、圧延板に繰り返し曲げを付与可能なものを好適に利用できる。このような矯正を行うことで、平坦度に更に優れるマグネシウム合金板とすることができる上に、上記加工歪みが十分に存在することで、プレス加工といった塑性加工性に優れる。上記ローラに加熱手段、例えばヒータを具えて、加熱したローラにより圧延板に曲げを付与する温間矯正とすると、割れなどが生じ難い。上記ローラ温度は100℃以上300℃以下が好ましい。矯正により付与する曲げ量の調整は、ローラの大きさ、数、対向配置されるローラ間の間隔(ギャップ)、素材の進行方向に隣り合うローラ間の間隔などを調整することで行える。矯正を施す前に素材となるマグネシウム合金板(圧延板)を予め加熱してもよい。具体的な加熱温度は100℃以上250℃以下、好ましくは200℃以上が挙げられる。
上述した実施形態に係るMg合金圧延材、およびMg合金圧延材の製造方法によれば、以下の効果を奏する。
試験例として、次のMg合金圧延材を作製し、機械的特性を調べる。まず、双ロール鋳造により、Mg−9.0質量%Al−1.0質量%Znを含有するAZ91相当の組成であるMg合金素材板と、Mg−3.0質量%Al−1.0質量%Znを含有するAZ31相当の組成であるMg合金コイル材を製造する。これら各コイル材の板厚は5.0mm、板幅は320mm、長さは100mである。これら各試料には、圧延前に400℃で20時間の溶体化処理を施す。その後、以下に示す条件で圧延を施し、AZ91からなる試料1〜4と、AZ31からなる試料5〜8とを作製した。
・複数パス圧延 圧下率:15〜25%/パス
・最終厚さ:0.8mmまで圧延(幅:300mm) 総圧下率:84%
・圧延ロールの加熱方法:ロール外部から加熱
ここでは、圧延前に、試料1〜4では加熱装置(ヒートボックス)の設定温度を260℃程度としてMg合金素材板を予熱し、試料5〜8では同設定温度を230℃程度としてMg合金素材板を予熱してから各試料に圧延を施した。従って、各試料のMg合金素材板は、圧延ロールに導入される直前において、同素材板の幅方向両側では温度が低く、中央側では温度が高い温度分布になっていると推測される。そして、最終圧延後、Mg合金圧延板を巻き取る直前にトリミングを施して上記の幅となるように調整した。なお、トリミングは、圧延前後の適宜な段階で施すことができる。
圧延後の得られたMg合金圧延材の試料1〜8に対して、以下の特性について評価を行った。
試料1〜8の底面ピーク比を、X線回折のピーク強度により測定した。この測定は、各試料の幅方向一端から50mm(端部)、160mm(中央部)、260mm(端部)の地点の表面に対してX線回折することにより、(002)面、(100)面、(101)面、(102)面、(110)面、(103)面のピーク強度を求めた。その結果から、端部と中央部との底面ピーク比OE、OCをそれぞれ求め、その比率OE/OCも求めた。この底面ピーク比OC、OEは、中央部と端部における上記各面のX線回折のピーク強度をそれぞれIC(002)、IC(100)、IC(101)、IC(102)、IC(110)、IC(103)、IE(002)、IE(100)、IE(101)、IE(102)、IE(110)、IE(103)とするとき、次の式で表される。
底面ピーク比OC:IC(002)/{IC(100)+IC(002)+IC(101)+IC(102)+IC(110)+IC(103)}
底面ピーク比OE:IE(002)/{IE(100)+IE(002)+IE(101)+IE(102)+IE(110)+IE(103)}
その結果を表3に示す。
試料1〜8の平均結晶粒径を、「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法 JIS G 0551(2005)」に基づいて測定した。この測定は、各試料の幅方向一端から50mm(端部)、160mm(中央部)、260mm(端部)の地点において、圧延方向と直交する断面について行った。その結果から、端部と中央部との平均結晶粒径比DE/DCを求めた。その結果を表3に示す
試料1〜8の伸び、引張強さ、0.2%耐力を、「金属材料引張試験方法 JIS Z 2241(1998)」に基づいて測定した。この測定に際し、試料の幅方向一端から50mm(端部)、160mm(中央部)、260mm(端部)の地点において、JIS13号B試験片(JIS Z 2201(1998))を、その長手が圧延方向に沿うように切り出し、その試験片に対して引張試験を施すことで行った。その結果から、端部と中央部との伸び比EE/EC、引張強さ比TsE/TsC、0.2%耐力比PsE/PsCをそれぞれ求めた。それらの結果を表4に示す。
試料1〜8に対して、プレス機によりプレスする。プレスは、]型の凹部を有する下型に、この凹部を覆うようにサンプルを載置して、直方体状の上型を押しつけることにより行う。上型は、50mm×90mmの直方体状で、上記試料に当接する四つの辺が丸められており、各辺は、一定の曲げ半径を有する。また、上型と下型にはヒータと熱電対を埋め込み、プレス時の温度条件を所望の温度に調節することができるようにし、上記両端部の近傍に対して圧延方向に沿って塑性加工を施し、対向する2辺の近傍がほぼ直角に屈曲されて断面が]型の成型品を得た。
プレス試験の結果、試料1〜8の端部に割れや亀裂が見られなかった。しかし、引張試験の結果より、特に試料1と5に関しては、試料3、4、7、8と比較して中央部の引張強さも強かった。つまり、試料1、5は、両端部が塑性加工し易く、中央部は高強度の圧延材であった。
Mg合金素材を圧延する際、圧延ロール表面の幅方向全体の温度差を大きくして幅方向の圧延具合をばらつかせることで、幅方向の局所で機械的特性がばらつくことがわかった。このように圧延具合をばらつかせることで、幅方向の局所で機械的特性の異なるMg合金圧延材が得られることもわかった。
2、2a、2b ヒートボックス
3 圧延ロール
4bf、4bb、4r 温度センサ
10、10a、10b リール
Claims (11)
- マグネシウム合金素材を圧延ロールにて圧延してなるマグネシウム合金圧延材であって、
前記マグネシウム合金圧延材の幅方向において、
中央部における(002)面、(100)面、(101)面、(102)面、(110)面、(103)面のX線回折のピーク強度をそれぞれIC(002)、IC(100)、IC(101)、IC(102)、IC(110)、IC(103)、
端部における前記各面のX線回折のピーク強度をそれぞれIE(002)、IE(100)、IE(101)、IE(102)、IE(110)、IE(103)とし、
前記中央部および端部のそれぞれにおける底面ピーク比OC、OEを以下の式とするとき、
前記端部と中央部の底面ピーク比の比率OE/OCが、OE/OC<0.89を満たすことを特徴とするマグネシウム合金圧延材。
底面ピーク比OC:IC(002)/{IC(100)+IC(002)+IC(101)+IC(102)+IC(110)+IC(103)}
底面ピーク比OE:IE(002)/{IE(100)+IE(002)+IE(101)+IE(102)+IE(110)+IE(103)} - 前記中央部と端部において、圧延方向の引張試験における伸びをそれぞれEC、EEとするとき、
前記端部と中央部の伸び比EE/ECが、3/2<EE/ECを満たすことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム合金圧延材。 - 前記中央部と端部において、圧延方向の引張試験における引張強さをそれぞれTsC、TsEとするとき、
前記端部と中央部の引張強さ比TsE/TsCが、TsE/TsC<0.9を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載のマグネシウム合金圧延材。 - 前記中央部と端部において、圧延方向の引張試験における0.2%耐力をそれぞれPsC、PsEとするとき、
前記端部と中央部の0.2%耐力比PsE/PsCが、PsE/PsC<0.9を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネシウム合金圧延材。 - 前記中央部と端部において、圧延方向と直交する断面における平均結晶粒径をそれぞれDC、DEとするとき、
前記端部と中央部の平均結晶粒径比DE/DCが、3/2<DE/DCを満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマグネシウム合金圧延材。 - 前記マグネシウム合金素材は、アルミニウムを5質量%以上12質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のマグネシウム合金圧延材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウム合金圧延材に塑性加工を施すことによって作製されたことを特徴とするマグネシウム合金部材。
- マグネシウム合金素材を圧延ロールにて圧延してマグネシウム合金圧延材を製造するマグネシウム合金圧延材の製造方法であって、
前記圧延ロールは、幅方向に3つ以上の領域を有し、
前記圧延ロール表面の幅方向における最高温度と最低温度の差が10℃超で、かつ前記圧延ロールにおける幅方向の両端部の温度が中央部の温度よりも高くなるように、前記各領域毎に温度制御することを特徴とするマグネシウム合金圧延材の製造方法。 - 前記温度制御は、前記圧延ロール内に温度を調整した熱媒油を導入して行うことを特徴とする請求項8に記載のマグネシウム合金圧延材の製造方法。
- 前記温度制御は、前記圧延ロール表面に温度を調整した加熱流体を付着させることで行うことを特徴とする請求項8または9に記載のマグネシウム合金圧延材の製造方法。
- 前記温度制御は、前記圧延ロールを通過した直後の前記マグネシウム合金圧延材表面において、幅方向における最高温度と最低温度の差が8℃超となるように行うことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のマグネシウム合金圧延材の製造方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011028608A JP5776874B2 (ja) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 |
KR1020137020880A KR101799621B1 (ko) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | 마그네슘 합금 압연재, 마그네슘 합금 부재 및 마그네슘 합금 압연재의 제조 방법 |
CN201280008839.9A CN103370147B (zh) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | 镁合金压延材、镁合金构件以及用于制造镁合金压延材的方法 |
PCT/JP2012/053309 WO2012111633A1 (ja) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 |
US13/985,430 US9598749B2 (en) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | Rolled magnesium alloy material, magnesium alloy structural member, and method for producing rolled magnesium alloy material |
DE112012000801T DE112012000801T5 (de) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | Gewalztes Magnesiumlegierungsmaterial, Strukturelement aus einer Magnesiumlegierung und Verfahren zur Herstellung von gewalztem Magnesiumlegierungsmaterial |
TW101104717A TW201302333A (zh) | 2011-02-14 | 2012-02-14 | 鎂合金輥軋材、鎂合金構件以及鎂合金輥軋材的製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011028608A JP5776874B2 (ja) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012166231A JP2012166231A (ja) | 2012-09-06 |
JP5776874B2 true JP5776874B2 (ja) | 2015-09-09 |
Family
ID=46672552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011028608A Expired - Fee Related JP5776874B2 (ja) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9598749B2 (ja) |
JP (1) | JP5776874B2 (ja) |
KR (1) | KR101799621B1 (ja) |
CN (1) | CN103370147B (ja) |
DE (1) | DE112012000801T5 (ja) |
TW (1) | TW201302333A (ja) |
WO (1) | WO2012111633A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103658173B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-01-06 | 内蒙古科技大学 | 一种基于管坯轧制不同性能镁合金板材的方法 |
US11906483B2 (en) * | 2019-05-15 | 2024-02-20 | Corning Incorporated | Apparatus and method for testing edge strength of sheet of material having detection mechanism for optically measuring strain in sheet |
CN112813323B (zh) * | 2020-12-31 | 2021-12-24 | 长沙理工大学 | 一种预变形镁合金及其加工方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH327433A (de) * | 1954-01-15 | 1958-01-31 | Voelskow Peter | Einrichtung zum kontinuierlich fortschreitenden Pressen |
JPH11192502A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Nippon Steel Corp | プレス成形用テーラード鋼帯及びその製造方法 |
JP4278256B2 (ja) * | 2000-01-06 | 2009-06-10 | 日本金属株式会社 | 温間塑性加工方法 |
JP4322733B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2009-09-02 | 東洋鋼鈑株式会社 | 成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法 |
FR2868084B1 (fr) * | 2004-03-23 | 2006-05-26 | Pechiney Rhenalu Sa | Element de structure pour construction aeronautique presentant une variation des proprietes d'emploi |
JP4054328B2 (ja) * | 2004-11-08 | 2008-02-27 | 新日本製鐵株式会社 | 熱延ロングコイルの製造方法 |
JP4730601B2 (ja) | 2005-03-28 | 2011-07-20 | 住友電気工業株式会社 | マグネシウム合金板の製造方法 |
JP4692882B2 (ja) * | 2005-08-11 | 2011-06-01 | 住友金属工業株式会社 | マグネシウム板とマグネシウム板の製造方法 |
CN100463732C (zh) | 2006-05-22 | 2009-02-25 | 苏州有色金属加工研究院 | 镁合金板坯的铸轧工艺及设备 |
DE102007053523A1 (de) | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Sms Demag Ag | Vorrichtung zur Beeinflussung der Temperaturverteilung über der Breite |
CN102191417A (zh) * | 2007-06-28 | 2011-09-21 | 住友电气工业株式会社 | 镁合金板、其制造方法和成形体 |
JP5660374B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2015-01-28 | 住友電気工業株式会社 | マグネシウム合金板の製造方法及びマグネシウム合金コイル材 |
CN101811136A (zh) | 2010-04-23 | 2010-08-25 | 山西银光华盛镁业股份有限公司 | 一种镁合金宽板铸轧设备 |
JP5776873B2 (ja) * | 2011-02-14 | 2015-09-09 | 住友電気工業株式会社 | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 |
JP5757105B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-07-29 | 住友電気工業株式会社 | マグネシウム合金材及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-02-14 JP JP2011028608A patent/JP5776874B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-02-13 US US13/985,430 patent/US9598749B2/en active Active
- 2012-02-13 CN CN201280008839.9A patent/CN103370147B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-02-13 DE DE112012000801T patent/DE112012000801T5/de not_active Withdrawn
- 2012-02-13 WO PCT/JP2012/053309 patent/WO2012111633A1/ja active Application Filing
- 2012-02-13 KR KR1020137020880A patent/KR101799621B1/ko active IP Right Grant
- 2012-02-14 TW TW101104717A patent/TW201302333A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103370147A (zh) | 2013-10-23 |
DE112012000801T5 (de) | 2013-11-14 |
JP2012166231A (ja) | 2012-09-06 |
KR20140035885A (ko) | 2014-03-24 |
KR101799621B1 (ko) | 2017-11-20 |
TW201302333A (zh) | 2013-01-16 |
US20130315778A1 (en) | 2013-11-28 |
WO2012111633A1 (ja) | 2012-08-23 |
CN103370147B (zh) | 2015-07-29 |
US9598749B2 (en) | 2017-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5776873B2 (ja) | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 | |
JP5660374B2 (ja) | マグネシウム合金板の製造方法及びマグネシウム合金コイル材 | |
KR101404826B1 (ko) | 마그네슘 합금 코일재, 마그네슘 합금 코일재의 제조 방법 및 마그네슘 합금 부재 | |
JP5939382B2 (ja) | マグネシウム合金コイル材の製造方法 | |
WO2011122390A1 (ja) | コイル材及びその製造方法 | |
JP2002126806A (ja) | マグネシウム合金板の製造方法 | |
JP5776874B2 (ja) | マグネシウム合金圧延材、およびマグネシウム合金部材、ならびにマグネシウム合金圧延材の製造方法 | |
JP5757085B2 (ja) | マグネシウム合金コイル材、マグネシウム合金コイル材の製造方法、マグネシウム合金部材、及びマグネシウム合金部材の製造方法 | |
JP6274483B2 (ja) | マグネシウム合金コイル材、及びマグネシウム合金コイル材の製造方法 | |
JP5942573B2 (ja) | マグネシウム合金板の製造方法 | |
JP2015172252A (ja) | マグネシウム合金コイル材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150610 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5776874 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |