JPH0273943A - 熱間鍛造用快削アルミニウム合金鋳造材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は等軸微細結晶組織を有し、熱間鍛造性が優れて
いると共に、快削性を有するアルミニウム合金鋳造材に
関し、更に詳述ずれは、熱間鍛造の熱を利用した焼入れ
及び時効処理で十分な強度及び快削性が得られる熱間鍛
造用快削アルミニウム合金鋳造材に関する。

「従来の技術」 一般に高強度を必要とする熱間鍛造用素材には熱処理型
アルミニウム合金か使用され、その中でも特に快削性か
要求されるものはへρ−Ｃｕ系合金にＰ　ｂ及びＲｉと
いう低融点金属を添加した、ＪＩ　Ｓ　２０１．１合金
が使用されている。

而して、近時、熱処理ロス１−低減のため、焼入前の加
熱処理及び時効処理を施すことなく高強度か得られる快
削材の開発が要望されている。即ち、熱間鍛造後、その
熱を利用して直ちに焼入れすることにより高強度か得ら
れ、焼入れ前の加熱処理を不要にすることがてきる快削
性アルミニウム合金に対する需要が強い。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、人々−ＣＬｌ系の熱間鍛造用快削アルミ
ニウム合金は、焼入れ温度か５００℃を超えないと十分
な強度か得られない。従って、焼入れ温度としては熱間
鍛造後の温度ては不十分てあり、熱間鍛造後に加熱−水
冷−時効の各工程を設ける必要がある。換言ずれは、従
来のＡβ−Ｃｕ系合金はこのような熱処理工程を経るこ
となくして十分な強度と快削性を得ることはできない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
熱間鍛造での熱を利用して格別加熱工程を設けることな
く焼入れ処理することにより高強度を得ることかでき、
また切削性及び鍛造性が優れた熱間鍛造用快削アルミニ
ウム合金鋳造材を提供することを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明に係る熱間鍛造用快削アルミニラｊ、合金鋳造材
は、００］乃至０．１重量％のＴ　ｉ　、０．０５乃至
５　、　Ｏ重景％のＣｕ　、０．５乃至２０重重景のＭ
ｇ、０２乃至２０重量％のＰ　ｂ及び０．２乃至２０重
量％のＢｉを合有し、残部がＡρ及び不可避的不純１勿
であることを特徴とする。

また、必要に応して、３乃至７重量％のＺｎ、００５乃
至２０重量％のＳ　ｉ　、０．０５乃至０３重琶％のＺ
ｒ、及び７′又は０．０５乃至０．３重置％のＣｌ−を
含有する。

以下、本発明に係る熱間鋳造用快削アルミニウム合金鋳
造材の成分添加理由及び組成限定理由について説明する
。

′１゛） Ｔｉを微址添加すると、Ａβ合金の組織は等軸晶になり
、熱間鋳造時に割れ難くなって熱間＃造作が優れたｌｉ
造材となる。Ｔｉを添加しないと、鍛造性か悪いフェザ
−組織になり、熱間鍛造時の割れ感受性が増大する。

］―述の如く、鋳造材を等軸晶組織にするためには、Ｔ
］を０．０１重重景以上添加することが必要である。し
かし、Ｔｉを添加し過ぎると、焼入れ性を阻害するよう
になる。具体的にはＴｉ含有量が０１重量％を超えると
、熱間鍛造温度が約４７０℃以下という低い温度である
ため、このような低い温度では焼きが入らなくなる。従
って、熱間鍛造後の加熱工程を省略しても、その後の急
冷工程で十分な焼きが入るようにするため、Ｔｉ含有量
は０．０１乃至０．１重量％にする。

Ｍｇ及びＺｎ Ｍｇ及びＺｎを添加したＡβ合金は４５０°Ｃからの水
冷及び１５０°Ｃ７／′分以」二の冷却速度により溶体
化処理可能であり、その後の時効処理により析出硬化し
てＡβ合金の強度を向上させる。Ｍｇ含有量が０．５重
量％未満、Ｚｎ含有量が３重量％未満の場合は上述の効
果が得られない。一方、Ｍｇ含有量が２．０重量％を超
えると押出性か劣化する。また、Ｚｎが７重量％を超え
ると耐食性が著しく阻害される。このため、Ｍｇ含有量
は０．５乃至２０重量％、Ｚｎ含有量は３乃至７重量％
にする。

　　ＩＪ Ｃｕの添加によりＡρ金合金強度が向上し、穴あけ時の
ハリの発生が抑制される。Ｃｕが屹０５重量％未満の場
合は上述の効果が得られず、逆に５．０重量％を超える
と耐食性が劣化する。このため、Ｃｕの含有量は０．０
５乃至５重量％にする。

Ｓｉ Ａ、＆−Ｃｕ系合金にＳｉを適量添加すると、焼入温度
が約４５０°Ｃと低い温度てあっても十分な溶体化が可
能であり、常温時効も早い。Ｓ）含有量が００５重量％
未溝０場合は上述の効果が得られず、２．０重量％を超
えると鍛造性が劣化する。このため、Ｓｉ含有量は０．
０５乃至２，０重量％にする。

Ｐｂ及びＢｉ Ｐｂ及びＢ１は低融点金属であり、Ａρ金合金切削性を
向上さぜる。Ｐ　ｌ）及びＢ１は鋳造材に共に添加され
ることにより、共晶溶融によるノツチ効果によって切削
分断性を改善する。Ｐ　ｌ＋及びＢｉの含有量が夫々０
．２重量％未満ではその効果か得られず、２０重量％を
超えると、熱間鍛造性が阻害されるため、Ｐｂ及びＢ１
の含有量は夫々０．２乃至２．０重足％にする。

Ｚ＋−及びＣＩ− ，／、ｒ及びＣｒはいずれもＡｆｆ１合金中に添加され
てその再結晶組織を微細化する。このような効果はＺｌ
−及びＣｒの含有量を夫々０．０５乃至０．３重量％に
する。二とにより得られる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について本願発明範囲から外れる
比較例と比較して説明する。下記第１表は実施例１乃至
１０及び比較例１乃至６の各Ａｆｆ１合金の組成を示す
。この各Ａ（合金を溶解し、直径か５０１１１１１の小
径連鋳棒を鋳造した。この各連鋳棒に対し、下記第２表
の熱鍛温度及び冷却速度欄に示す条件で熱間ｆｔｉ造を
想定した熱処理を行った。

この熱処理後のサンプルに対し、４５０°Ｃの熱間変形
能を測定した。この熱間変形能の測定値、及びそれに基
く鍛造性評価の結果を前記第２表に示す。

また、前記熱処理サンプルを使用して、常温時効強度及
び切屑分断性を調へた結果を、それらの評価結果と共に
前記第２表に併せて示す。但し、切削条件及び゛使用工
具は以下の通りである。

切削条件 送り速度：０．３開／回転 切削速度：２００ｍ／分 切込み址：１關 使用工具 に１０超硬玉具、ロー付バイト ノースＲ・　０．３Ｒ 横すくい角　　；１５゜ この切屑分断性の評価は第１、図に示す評価基準を店に
して２・〜乃至Ｅの５段階で行った。

また、穴開けのべりの発生を比へるために、下記条件て
エンドミル切削を行い、切削後のパリについて評価した
。

エンドミル穴あけ条件 エンドミル径、　８開 ねじれ角　　：　１７０゜ 切削速度　　；　　１５００ｒｐｍ 送り速度　　；　　０．０７ｍ　／回転このパリ性の評
価結果を、良い（○）、やや悪い（△）、悪い（×）に
分けて前記第２表に示す。

また、各Ａ　、Ｑ合金鋳造棒の金属学的組織も第２表に
示す。

この第２表から明らかなように、実施例１乃至１０の場
合は、全て等軸晶結晶組織になっており、また鍛造性、
強度及びパリ性の全てが優れており、更に切屑もその評
価かＡ又はＢと極めて細かく分断されていて切削性も優
れている。一方、比較例１乃至６の場合は、上記特性の
うち少なくとも】つの特性が悪い。特に、比較例１，２
．６はフェザ−組織で鍛造性か悪く、比較例３，４．５
は常温時効強度が低いという難点がある。

［発明の効果］ ＝　１１ 本発明に係るアルミニウム合金鋳造材は、熱間鍛造性及
び切削性のいずれも優れており、しかも熱間鍛造での熱
を利用した低い焼入れ温度でも高強度が得られる。従っ
て、熱間鍛造後、格別加熱工程を設けることなく熱間鍛
造温度からの焼入れ処理で高強度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は切屑分断性の評価基準を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．０１乃至０．１重量％のＴｉ、０．０５乃至
   ５．０重量％のＣｕ、０．５乃至２．０重量％のＭｇ、
   ０．２乃至２．０重量％のＰｂ及び０．２乃至２．０重
   量％のＢｉを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物で
   あることを特徴とする熱間鍛造用快削アルミニウム合金
   鋳造材。
2. （２）３乃至７重量％のＺｎを含有することを特徴とす
   る請求項１に記載の熱間鍛造用快削アルミニウム合金鋳
   造材。
3. （３）０．０５乃至２．０重量％のＳｉを含有すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の熱間鍛造用快削ア
   ルミニウム合金鋳造材。
4. （４）０．０５乃至０．３重量％のＺｒを含有すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱
   間鍛造用快削アルミニウム合金鋳造材。
5. （５）０．０５乃至０．３重量％のＣｒを含有すること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱
   間鍛造用快削アルミニウム合金鋳造材。