JPH083701A - 強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法 - Google Patents
強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法Info
- Publication number
- JPH083701A JPH083701A JP15542394A JP15542394A JPH083701A JP H083701 A JPH083701 A JP H083701A JP 15542394 A JP15542394 A JP 15542394A JP 15542394 A JP15542394 A JP 15542394A JP H083701 A JPH083701 A JP H083701A
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- Japan
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- aluminum alloy
- strength
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度、耐摩耗性、切粉処理性に優れたアルミ
ニウム合金材を得る。 【構成】 Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、M
g:0.2〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、S
r:0.01〜0.1%を含有し、さらにCr:0.0
5〜0.3%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種
又は2種を含有し、残部がAl及び不可避不純物からな
るアルミニウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合
金鋳塊を480〜540℃で1時間以上の均質化処理を
施した後、400〜500℃で押出加工し、次いで49
0〜540℃で溶体化処理を施し、その後、加工率5〜
15%の冷間引抜き加工を施してから、伸びが10%以
下となるように、160〜200℃で2〜16時間の人
工時効処理を施す。 【効果】 高い強度と優れた耐摩耗性を有し、さらに切
粉処理性にも優れたアルミニウム合金材が得られる。
ニウム合金材を得る。 【構成】 Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、M
g:0.2〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、S
r:0.01〜0.1%を含有し、さらにCr:0.0
5〜0.3%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種
又は2種を含有し、残部がAl及び不可避不純物からな
るアルミニウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合
金鋳塊を480〜540℃で1時間以上の均質化処理を
施した後、400〜500℃で押出加工し、次いで49
0〜540℃で溶体化処理を施し、その後、加工率5〜
15%の冷間引抜き加工を施してから、伸びが10%以
下となるように、160〜200℃で2〜16時間の人
工時効処理を施す。 【効果】 高い強度と優れた耐摩耗性を有し、さらに切
粉処理性にも優れたアルミニウム合金材が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、強度、切削性および
耐摩耗性に優れ、したがって切削によって加工される空
調機器部品等の材料に好適なアルミニウム合金押出材の
製造方法に関するものである。
耐摩耗性に優れ、したがって切削によって加工される空
調機器部品等の材料に好適なアルミニウム合金押出材の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、空調機器や産業用機器等における
シリンダーやピストン等の摺動部品には軽量化のために
耐摩耗性を有するAl−Si系合金:代表的なものとし
てはSi:11〜13.5%wt%のAl−共晶Si系
合金JIS4032が用いられるようになった。しか
し、最近、小型軽量化及び高性能化ニーズが一段と厳し
くなるに伴い、従来Al合金材の特性向上が求められて
おり、製品形状を切削加工によって得るような上記部品
については、耐摩耗性、強度と共に良好な切削加工性、
例えば切削時の切粉処理性が重要視されるようになって
きている。
シリンダーやピストン等の摺動部品には軽量化のために
耐摩耗性を有するAl−Si系合金:代表的なものとし
てはSi:11〜13.5%wt%のAl−共晶Si系
合金JIS4032が用いられるようになった。しか
し、最近、小型軽量化及び高性能化ニーズが一段と厳し
くなるに伴い、従来Al合金材の特性向上が求められて
おり、製品形状を切削加工によって得るような上記部品
については、耐摩耗性、強度と共に良好な切削加工性、
例えば切削時の切粉処理性が重要視されるようになって
きている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、従来
のAl−Si系合金は耐摩耗性には優れているものの切
削性、特に切粉処理性が劣っている。具体的には、切削
加工時に切粉がリボン状又はつる巻き状となり、これが
切削工具に巻きついて連続自動切削を困難にするばかり
か、被削材に傷をつけ仕上がり面の表面性状を劣化させ
るという問題点を有している。 これに対しては、合金
成分および製造工程を改良して切削性を向上させる方法
(例えば 特公昭64−10587号)も提案されてい
るが、切粉処理性の改善は十分といえるまでには至って
いない。本発明はこのような事情に鑑み、耐摩耗性、強
度を維持したままで、切削性(切粉処理性)の向上を計
ることを目的としてなされたものである。
のAl−Si系合金は耐摩耗性には優れているものの切
削性、特に切粉処理性が劣っている。具体的には、切削
加工時に切粉がリボン状又はつる巻き状となり、これが
切削工具に巻きついて連続自動切削を困難にするばかり
か、被削材に傷をつけ仕上がり面の表面性状を劣化させ
るという問題点を有している。 これに対しては、合金
成分および製造工程を改良して切削性を向上させる方法
(例えば 特公昭64−10587号)も提案されてい
るが、切粉処理性の改善は十分といえるまでには至って
いない。本発明はこのような事情に鑑み、耐摩耗性、強
度を維持したままで、切削性(切粉処理性)の向上を計
ることを目的としてなされたものである。
【0004】
【問題を解決するための手段】すなわち、本発明の耐摩
耗性アルミニウム合金押出材の製造方法は、重量%で、
Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、Mg:0.2
〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、Sr:0.0
1〜0.1%を含有し、さらにCr:0.05〜0.3
%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種又は2種を
含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合金鋳塊を4
80〜540℃の温度で1時間以上の均質化処理を施し
た後、400〜500℃の温度で押出加工し、次いで4
90〜540℃の温度で溶体化処理を施し、その後、加
工率5〜15%の冷間引抜き加工を施してから、伸びが
10%以下になるように160〜200℃の温度で2〜
16時間の人工時効処理を施すことを特徴とする。
耗性アルミニウム合金押出材の製造方法は、重量%で、
Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、Mg:0.2
〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、Sr:0.0
1〜0.1%を含有し、さらにCr:0.05〜0.3
%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種又は2種を
含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合金鋳塊を4
80〜540℃の温度で1時間以上の均質化処理を施し
た後、400〜500℃の温度で押出加工し、次いで4
90〜540℃の温度で溶体化処理を施し、その後、加
工率5〜15%の冷間引抜き加工を施してから、伸びが
10%以下になるように160〜200℃の温度で2〜
16時間の人工時効処理を施すことを特徴とする。
【0005】
【作用】以下に本発明の限定理由をその作用とともに説
明する。 (アルミニウム合金成分) Si:8〜12% Siは耐摩耗性を向上させる目的で添加させる。但し、
Siが8wt%未満(以下wt%を単に%という)では
耐摩耗性が不十分であり、12%を越えると粗大な初晶
Siが多く発生し、熱間及び冷間(引抜き)加工性が低
下するので上記範囲に限定した。
明する。 (アルミニウム合金成分) Si:8〜12% Siは耐摩耗性を向上させる目的で添加させる。但し、
Siが8wt%未満(以下wt%を単に%という)では
耐摩耗性が不十分であり、12%を越えると粗大な初晶
Siが多く発生し、熱間及び冷間(引抜き)加工性が低
下するので上記範囲に限定した。
【0006】Cu:1.5〜4% Cuは強度を高め、同時に耐摩耗性を向上させるが、
1.5%未満ではその効果は小さく、一方、4%を越え
ると共晶Siが粗大化して伸びが低下し、更に耐食性も
低下するので上記範囲とする。 Mg:0.2〜1.0% Mgも強度を向上させるために含有させるが、0.2%
未満ではその効果は小さく、一方、1.0%を越えると
強度への寄与は少なくなるばかりでなく、熱間及び冷間
加工性を低下させるので上記範囲内とする。
1.5%未満ではその効果は小さく、一方、4%を越え
ると共晶Siが粗大化して伸びが低下し、更に耐食性も
低下するので上記範囲とする。 Mg:0.2〜1.0% Mgも強度を向上させるために含有させるが、0.2%
未満ではその効果は小さく、一方、1.0%を越えると
強度への寄与は少なくなるばかりでなく、熱間及び冷間
加工性を低下させるので上記範囲内とする。
【0007】Mn:0.25〜0.6% Mnは強度及び耐摩耗性を高め、さらにFe不純物によ
る伸びの劣化を軽減し冷間引抜き時に形成されるボイド
の拡大、連結を防止して、微細なボイドを分散させ、切
削時の切粉を微細化する。Mnが0.25%未満ではそ
の効果は小さく、一方、0.6%を越えると、Mnを含
む粗大な金属間化合物が晶出し、熱間及び冷間加工性を
低下させる。また、上記効果を十分に得るためには、M
nの下限はさらに0.4%以上にするのが望ましい。
る伸びの劣化を軽減し冷間引抜き時に形成されるボイド
の拡大、連結を防止して、微細なボイドを分散させ、切
削時の切粉を微細化する。Mnが0.25%未満ではそ
の効果は小さく、一方、0.6%を越えると、Mnを含
む粗大な金属間化合物が晶出し、熱間及び冷間加工性を
低下させる。また、上記効果を十分に得るためには、M
nの下限はさらに0.4%以上にするのが望ましい。
【0008】Cr:0.05〜0.3% Crは強度及び耐摩耗性を改善する効果があるが、さら
にMnの効果を助長する効果がある。ただし、0.05
%未満ではその効果は不十分で、一方、0.3%を越え
ると粗大な晶出物が発生し、熱間及び冷間加工性を低下
させる。 Zr:0.05〜0.25% Zrは、Crと同様に強度及び耐摩耗性を改善する効果
があり、さらに耐応力腐食割れ性を改善する。ただし、
0.05%未満ではその効果は不十分であり、一方、
0.25%を越えると粗大な晶出物が生じて、熱間及び
冷間加工性を著しく低下させるので上記範囲とする。
にMnの効果を助長する効果がある。ただし、0.05
%未満ではその効果は不十分で、一方、0.3%を越え
ると粗大な晶出物が発生し、熱間及び冷間加工性を低下
させる。 Zr:0.05〜0.25% Zrは、Crと同様に強度及び耐摩耗性を改善する効果
があり、さらに耐応力腐食割れ性を改善する。ただし、
0.05%未満ではその効果は不十分であり、一方、
0.25%を越えると粗大な晶出物が生じて、熱間及び
冷間加工性を著しく低下させるので上記範囲とする。
【0009】Sr:0.01〜0.1% Srは共晶Siを微細化して強度及び伸び等の機械的性
質向上させる目的で添加する。Srが0.01%未満で
はその効果は不充分であり、一方、0.1%を越えると
Srを含む粗大な金属間化合物を晶出し、熱間及び冷間
加工性を低下させるので上記範囲とする。
質向上させる目的で添加する。Srが0.01%未満で
はその効果は不充分であり、一方、0.1%を越えると
Srを含む粗大な金属間化合物を晶出し、熱間及び冷間
加工性を低下させるので上記範囲とする。
【0010】(製造工程の条件) 均質化処理:480〜540℃で1時間以上 次に上記アルミニウム合金鋳塊を均質化処理するのはミ
クロ偏析を均一化し、機械的性質、加工性を改善する通
常の目的の他に、共晶Siを球状化し、切削加工性を向
上させるためである。均質化温度が480℃未満ではそ
の効果は不充分であり、一方、540℃を越えると共晶
融解の恐れがあるので、均質化処理は、上記範囲内の温
度で1時間以上行うものとした。
クロ偏析を均一化し、機械的性質、加工性を改善する通
常の目的の他に、共晶Siを球状化し、切削加工性を向
上させるためである。均質化温度が480℃未満ではそ
の効果は不充分であり、一方、540℃を越えると共晶
融解の恐れがあるので、均質化処理は、上記範囲内の温
度で1時間以上行うものとした。
【0011】押出加工:400〜500℃ その後押出加工するのは、鋳造組織を加工組織に変える
ためであるが、押出温度が400℃未満では押出の時の
変形応力が大きく、押出が困難であり、一方、500℃
を越えると加工熱が発生し、共晶融解のおそれがあるの
で押出温度を上記範囲に限定した。 溶体化処理:490〜540℃ 次いで、溶体化処理を施すが、処理温度が490℃未満
では溶体化が不十分で所望の高強度が得られず、一方、
540℃を越えると共晶融解恐れがあるので処理温度を
上記範囲に限定した。
ためであるが、押出温度が400℃未満では押出の時の
変形応力が大きく、押出が困難であり、一方、500℃
を越えると加工熱が発生し、共晶融解のおそれがあるの
で押出温度を上記範囲に限定した。 溶体化処理:490〜540℃ 次いで、溶体化処理を施すが、処理温度が490℃未満
では溶体化が不十分で所望の高強度が得られず、一方、
540℃を越えると共晶融解恐れがあるので処理温度を
上記範囲に限定した。
【0012】冷間引抜加工:加工率5〜15% 溶体化処理後の冷間引抜加工は素材内部に加工ひずみを
導入し、共晶Si粒子の周囲に微小なボイドを形成させ
るためであり、これにより切削加工時に切粉が該ボイド
で分解され、細かくなり、切粉処理性が向上する。冷間
引抜加工の加工率が5%未満では微小ボイドの形成が不
十分で切粉が細かくならず、15%を越えると冷間引抜
加工時に材料が破断してしまう。この冷間加工時に材料
が良好な伸び、加工性を有することにより多数の微小ボ
イドが形成されることになる。
導入し、共晶Si粒子の周囲に微小なボイドを形成させ
るためであり、これにより切削加工時に切粉が該ボイド
で分解され、細かくなり、切粉処理性が向上する。冷間
引抜加工の加工率が5%未満では微小ボイドの形成が不
十分で切粉が細かくならず、15%を越えると冷間引抜
加工時に材料が破断してしまう。この冷間加工時に材料
が良好な伸び、加工性を有することにより多数の微小ボ
イドが形成されることになる。
【0013】人工時効処理:160〜200℃、2〜1
6時間 冷間引抜加工後の人工時効処理は所望の材料強度を得る
ために行われる。処理温度が160℃未満では時効硬化
の進行が遅く、所望の強度を得るのに長時間を要するた
め経済的でなく、一方200℃を越える温度で時効して
も所望の強度が得られないので上記温度範囲とする。ま
た時効時間については実用的な2〜16時間の範囲で行
う。この時効処理では、押出材の伸びが10%以下とな
るように時効温度、時効時間を適宜選択する。伸びを1
0%以下に限定したのは10%を越えると材料の延性が
高くなって切粉が分断され難くなるためである。なお、
同様の理由で、伸びをさらに9%以下に限定するのが望
ましい。すなわち、本発明では、時効処理前には成分の
適正化によって十分な伸びを確保して、冷間引抜時のボ
イドの拡大、連結を防止して切粉処理性を向上させ、さ
らに時効処理後には伸びを抑制して、さらに切粉処理性
を向上させている。
6時間 冷間引抜加工後の人工時効処理は所望の材料強度を得る
ために行われる。処理温度が160℃未満では時効硬化
の進行が遅く、所望の強度を得るのに長時間を要するた
め経済的でなく、一方200℃を越える温度で時効して
も所望の強度が得られないので上記温度範囲とする。ま
た時効時間については実用的な2〜16時間の範囲で行
う。この時効処理では、押出材の伸びが10%以下とな
るように時効温度、時効時間を適宜選択する。伸びを1
0%以下に限定したのは10%を越えると材料の延性が
高くなって切粉が分断され難くなるためである。なお、
同様の理由で、伸びをさらに9%以下に限定するのが望
ましい。すなわち、本発明では、時効処理前には成分の
適正化によって十分な伸びを確保して、冷間引抜時のボ
イドの拡大、連結を防止して切粉処理性を向上させ、さ
らに時効処理後には伸びを抑制して、さらに切粉処理性
を向上させている。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。表1に示す
合金組成のAl合金を半連結鋳造法により2.28mm
径のビレットに鋳造し、表2に示す処理を施した後、こ
れを供試材として強度、伸び、耐摩耗性および切削加工
性について評価し、表3の結果を得た。なお、切削加工
性は超硬バイトにより主軸回転数を1600rpm、切
込み深さ/mm、及び送り速度0.117mm/rev
の切削条件にて、切削油を用いず切削した場合の切粉の
長さ及び状態を目視により評価し、3段階にランク分け
した。耐摩耗性は大越式摩耗試験機で比摩耗量を求め評
価した。摩耗子にはFC25を用い、荷重2.1kg、
摩擦速度2.0m/sで行った。
合金組成のAl合金を半連結鋳造法により2.28mm
径のビレットに鋳造し、表2に示す処理を施した後、こ
れを供試材として強度、伸び、耐摩耗性および切削加工
性について評価し、表3の結果を得た。なお、切削加工
性は超硬バイトにより主軸回転数を1600rpm、切
込み深さ/mm、及び送り速度0.117mm/rev
の切削条件にて、切削油を用いず切削した場合の切粉の
長さ及び状態を目視により評価し、3段階にランク分け
した。耐摩耗性は大越式摩耗試験機で比摩耗量を求め評
価した。摩耗子にはFC25を用い、荷重2.1kg、
摩擦速度2.0m/sで行った。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】上記評価試験結果から明らかなように、本
発明法によって得られた供試材は、強度、耐摩耗性、切
粉処理性のいずれの点でも優れているの対し、比較法に
よる供試材では、いずれかの点で劣っており、特に強度
が高いものは切粉処理性に劣っており、切粉処理性が良
好なものは強度が不十分であった。
発明法によって得られた供試材は、強度、耐摩耗性、切
粉処理性のいずれの点でも優れているの対し、比較法に
よる供試材では、いずれかの点で劣っており、特に強度
が高いものは切粉処理性に劣っており、切粉処理性が良
好なものは強度が不十分であった。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐摩耗性
アルミニウム合金押出材の製造方法によれば、重量%
で、Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、Mg:
0.2〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、Sr:
0.01〜0.1%を含有し、さらにCr:0.05〜
0.3%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種又は
2種を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるア
ルミニウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合金鋳
塊を480〜540℃の温度で1時間以上の均質化処理
を施した後、400〜500℃の温度で押出加工し、次
いで490〜540℃の温度で溶体化処理を施し、その
後、加工率5〜15%の冷間引抜き加工を施してから、
伸びが10%以下になるように160〜200℃の温度
で2〜16時間の人工時効処理を施したので、高い強度
と耐摩耗性が得られるとともに、切削加工時には切粉が
多数の微細なボイドで分断され、優れた切粉処理性が得
られる効果がある。
アルミニウム合金押出材の製造方法によれば、重量%
で、Si:8〜12%、Cu:1.5〜4%、Mg:
0.2〜1.0%、Mn:0.25〜0.6%、Sr:
0.01〜0.1%を含有し、さらにCr:0.05〜
0.3%、Zr:0.05〜0.25%の内の1種又は
2種を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるア
ルミニウム合金を半連結鋳造し、該アルミニウム合金鋳
塊を480〜540℃の温度で1時間以上の均質化処理
を施した後、400〜500℃の温度で押出加工し、次
いで490〜540℃の温度で溶体化処理を施し、その
後、加工率5〜15%の冷間引抜き加工を施してから、
伸びが10%以下になるように160〜200℃の温度
で2〜16時間の人工時効処理を施したので、高い強度
と耐摩耗性が得られるとともに、切削加工時には切粉が
多数の微細なボイドで分断され、優れた切粉処理性が得
られる効果がある。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量%で、Si:8〜12%、Cu:
1.5〜4%、Mg:0.2〜1.0%、Mn:0.2
5〜0.6%、Sr:0.01〜0.1%を含有し、さ
らにCr:0.05〜0.3%、Zr:0.05〜0.
25%の内の1種又は2種を含有し、残部がAl及び不
可避不純物からなるアルミニウム合金を半連結鋳造し、
該アルミニウム合金鋳塊を480〜540℃の温度で1
時間以上の均質化処理を施した後、400〜500℃の
温度で押出加工し、次いで490〜540℃の温度で溶
体化処理を施し、その後、加工率5〜15%の冷間引抜
き加工を施してから、伸びが10%以下になるように1
60〜200℃の温度で2〜16時間の人工時効処理を
施すことを特徴とする強度と切削性の優れた耐摩耗性ア
ルミニウム合金押出材の製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15542394A JPH083701A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15542394A JPH083701A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH083701A true JPH083701A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15605686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15542394A Pending JPH083701A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH083701A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2003010349A1 (fr) * | 2001-07-25 | 2003-02-06 | Showa Denko K. K. | Alliage d'aluminium presentant une excellente usinabilite, et materiau d'alliage d'aluminium et son procede de production |
KR100425528B1 (ko) * | 2001-01-03 | 2004-03-30 | 조홍식 | 알미늄 합금을 이용한 봉형상 부품의 제조방법 |
WO2009003365A1 (fr) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Northeastern University | Pièce de matériau de structure en alliage d'al contenant mg et à forte teneur en si et procédé de fabrication de celle-ci |
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RU2661525C1 (ru) * | 2017-04-18 | 2018-07-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Сплав на основе алюминия |
CN113667863A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-19 | 安徽华深铝业有限公司 | 一种工业铝型材挤压前的铝棒均匀化热处理工艺 |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP15542394A patent/JPH083701A/ja active Pending
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