JPH09125181A - 鍛造用アルミニウム合金 - Google Patents
鍛造用アルミニウム合金Info
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- JPH09125181A JPH09125181A JP31007795A JP31007795A JPH09125181A JP H09125181 A JPH09125181 A JP H09125181A JP 31007795 A JP31007795 A JP 31007795A JP 31007795 A JP31007795 A JP 31007795A JP H09125181 A JPH09125181 A JP H09125181A
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Abstract
た場合にも割れを生じることがなく、切削性、耐食性に
も優れ、車両、産業機器、OA機器などの部品の素材と
して好適な鍛造用アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 Si:3〜11%、Fe:0.02 〜0.5 %、M
g:0.5〜1.5 %、またはこれにCu:0.1〜1.2 %を含有
し、さらにMn:0.1〜1.0 %、Ti:0.01 〜0.3%のう
ちの1種または2種を含有し、残部Alおよび不可避的
不純物からなる。Cr、Zr、V、Bのうちの1種以上
あるいはSr、Na、Ca、Sbのうちの1種を含有す
ることもできる。
Description
ム合金、とくに切削性に優れ、耐食性が良好な鍛造用A
l−Si系アルミニウム合金に関する。
部品などのうち、鍛造加工を伴う部品の素材として、40
00系のAl−Si合金が多く使用されている。代表的な
合金として、Si:11.0 〜13.5%、Cu:0.50 〜1.3
%、Mg:0.8〜1.3 %、Ni:0.50 〜1.3 %を含有する
JIS4032合金が知られている。この合金はT6処理後
優れた強度をそなえ、優れた耐磨耗性を有するが、部品
形状が複雑な場合、鍛造加工においてシワ、割れなどの
鍛造欠陥が生じることがあり、切削性についても、マト
リックス中に晶出している初晶Siが切削工具の寿命を
短くするという難点がある。
るために、少量のPb、Snを添加した合金(特開昭60
-138038/号公報) 、Pb、Sn、Biを添加した合金
(特開平4-2740号公報) が提案されているが、これらの
低融点元素は結晶粒界に偏在している場合が少なくない
ため、鍛造加工時の加熱、鍛造加工、および切削時の発
熱により部分的に融解が生じ、割れ発生の原因となる。
織のSiを微細化して耐磨耗性を高め、鍛造性、切削性
を改善することを目的として、Sb:0.05 〜0.25%を含
有させた合金(特開平2-107738号公報) 、Sb:0.1〜0.
5 %を添加した合金(特開平4-2740号公報) 、Sb:0.0
5 〜0.15%を含有させた合金(特開平5-311306号公報)
も提案されている。しかしながら、これらの4000系アル
ミニウム合金においても、加工度の大きい複雑な製品形
状のものにおいては必ずしも熱間鍛造性が十分でない場
合があり、さらに、鍛造加工後に陽極酸化処理を施す
と、微細化された共晶Si相の部分では陽極酸化時の電
流密度が不均一となるため、陽極酸化皮膜の生成が抑制
されて、全体として皮膜厚さが不均一になるという難点
もある。
ミニウム合金における上記従来の問題点を解消するため
に、合金成分の組合わせ、当該組合わせに基づく組織性
状と諸性能との関連性について再検討を加えた結果とし
てなされたものであり、その目的は、優れた鍛造性、と
くに熱間鍛造性、および耐食性をそなえ、T6処理後の
切削性を向上させた鍛造用アルミニウム合金を提供する
ことにある。
めの本発明による鍛造用アルミニウム合金は、Si:3〜
11%、Fe:0.02 〜0.5 %、Mg:0.5〜1.5 %を含有
し、さらにMn:0.1〜1.0 %、Ti:0.01 〜0.3 %のう
ちの1種または2種を含有し、残部Alおよび不可避的
不純物からなることを構成上の第1の特徴とし、Si:3
〜11%、Fe:0.02 〜0.5 %、Mg:0.5〜1.5 %、C
u:0.1〜1.2 %を含有し、さらにMn:0.1〜1.0 %、T
i:0.01 〜0.3 %のうちの1種または2種を含有し、残
部Alおよび不可避的不純物からなることを第2の特徴
とする。
3 %、Zr:0.01 〜0.3 %、V:0.01 〜0.1 %、B:0.0
8 %以下のうちの1種または2種以上を含有すること、
および前記の合金に、さらにSr:0.005〜0.1 %、N
a:0.001〜0.01%、Ca:0.01〜0.05%、Sb:0.01 %
以上0.05%未満のうちのいずれか1種を含有することを
発明構成上の第3、第4の特徴とする。
限定理由について説明すると、Siは、Mgと共存して
Mg2 Si粒子を形成し、この粒子の析出により合金の
強度を高め、合金マトリックス中に共晶Siを分布させ
ることにより切削性を向上させる。好ましい含有範囲は
3 〜11%であり、3 %未満ではその効果が小さく、11%
を越えて含有すると粗大な初晶Siが晶出して熱間鍛造
性が低下し易くなる。Siのさらに好ましい含有範囲は
4 〜8 %である。
系およびAl−Mn−Fe−Si系の化合物粒子を析出
させて、再結晶粒を微細化し、熱間鍛造性、切削性を向
上する。好ましい含有範囲は0.02〜0.5 %であり、0.02
%未満ではその効果が十分でなく、0.5 %を越えるとA
l−Fe−Si系の粗大な晶出物が増加し、熱間鍛造性
が阻害される、Feのさらに好ましい含有量は0.1 〜0.
3 %の範囲である。
て合金の強度を高め、切削性を向上させる。好ましい含
有量は0.5 〜1.5 %の範囲であり、0.5 %未満ではその
効果が小さく、1.5 %を越えて含有すると、熱間鍛造
性、耐食性を低下させる。Mgのさらに好ましい含有範
囲は0.60%を超え1.40%以下、最も好ましくは0.60%を
超え0.80%以下の範囲である。
−Cu−Mg系の化合物粒子を析出させ、合金の強度お
よび切削性を向上させる機能を有する。好ましい含有範
囲は0.1 〜1.2 %であり、0.1 %未満ではその効果が小
さく、1.2 %を越えると熱間鍛造性を阻害し、耐食性を
低下させる。Cuのさらに好ましい含有量は0.1 〜0.5
%の範囲である。
Fe−Si系の化合物粒子を析出して再結晶粒を微細化
し、合金の熱間鍛造性および切削性を向上させる。好ま
しい含有量は0.1 〜1.0 %の範囲であり、0.1 %未満で
はその効果が十分でなく、1.0 %を越えると、熱間での
変形抵抗が増加して熱間鍛造性が阻害され、切削性も低
下する。Mnのさらに好ましい含有量は0.1 〜0.4 %の
範囲である。
合物粒子により鋳造組織を微細化し、熱間鍛造性を向上
させる。Tiの好ましい含有範囲は0.01〜0.3 %であ
り、0.01%未満ではその効果が小さく、0.3 %を越える
と粗大な化合物が形成され、熱間鍛造性が低下し易くな
る。Tiのさらに好ましい含有量は0.03〜0.15%の範囲
である。
細化に寄与し、合金の熱間鍛造性を向上させる作用を有
する元素であり、これらの1種または2種以上を含有さ
せることにより効果が得られる。それぞれの好ましい含
有範囲は、Cr:0.01 〜0.3%、Zr:0.01 〜0.3 %、
V:0.01 〜0.1 %、B:0.08 %以下であり、それぞれ下
限値未満では効果が十分でなく、上限値を越えると粗大
な晶出物が生成して熱間鍛造性が低下し易くなる。これ
らの成分のさらに好ましい含有範囲は、Cr:0.01 〜0.
15%、Zr:0.01 〜0.15%、V:0.01 〜0.05%および
B:0.02 %以下である。
を微細化して、合金の熱間鍛造性、切削性を向上させ、
押出性、耐磨耗性を改善する元素であり、このうちの1
種を選択添加することにより効果が得られる。複合添加
した場合には、それぞれの元素の効果が消失するおそれ
がある。それぞれの好ましい含有範囲は、Sr:0.005〜
0.1 %、Na:0.001〜0.01%、Ca:0.01 〜0.05%およ
びSb:0.01 %以上0.05%未満であり、それぞれ下限値
未満ではその効果が小さく、上限値を越えて含有しても
効果が低下する傾向がある。これらの元素のさらに好ま
しい含有範囲は、Sr:0.005〜0.05%、Na:0.001〜0.
005 %およびCa:0.02 〜0.04%である。
は合金の特性を低下させるため、それぞれ0.01%以下に
制限するのがより好ましいが、これらの元素がそれぞれ
0.05%以下の範囲で含まれていても、合金の熱間鍛造
性、切削性、その他の諸特性に実質的な影響を与えるこ
とはない。また、溶湯酸化防止、鍛造材の変色防止など
を目的として、Be200ppmを添加することができ、この
場合にも本発明の特性に影響することはない。
常の連続鋳造方式に従って、例えば棒材に鋳造したの
ち、得られた鋳造棒の表面を切削して鍛造用素材とす
る。またはビレットに造塊したのち、熱間で押出加工を
行って棒材を製造して鍛造用素材とし、熱間鍛造加工
後、溶体化処理、水焼入れ、人工時効処理(T6処理)
を行い、ついで所定形状に仕上げ切削して最終製品とす
る。
定の合金元素の組合わせと、その結果として得られる組
織性状により、優れた熱間鍛造性、切削性、良好な耐食
性が達成される。共晶Siの微細化のために添加するS
r、Na、CaおよびSbの含有量は、他の成分の含有
量との組合わせに基づいて、合金材に対して上記の諸特
性をバランスよく付与するよう調整されているから、共
晶組織のSi相は最適の微細化範囲のものとなり、鍛造
後に陽極酸化処理を行った場合、部分的に共晶Si相が
集まった部分が形成されたとしても、陽極酸化皮膜に不
均一が生じることはない。
ビレット(直径10インチ) を鋳造し、均質化処理を施し
たのち、間接押出機を使用して熱間押出加工を行い、直
径50mmの押出棒材を作製した。得られた押出棒材を鍛造
用素材とし、以下に示す方法により、熱間鍛造性、切削
性、耐食性の評価を行った。結果を表2に示す。表2に
みられるように、本発明に従う試験材はいずれも、優れ
た鍛造性、耐食性を示し、切削試験においても割れを生
じることがなく、切削屑の排出性にも優れていた。
部から、直径20mm、高さ20mmの据え込み試験片を切り出
し、400 ℃、450 ℃および500 ℃の温度で加工度80%の
据え込み試験を行い、試験片の割れ発生状況を観察し
た。
の据え込み鍛造加工を行い、試験材(直径30mm) とし
た。この試験材に、500 ℃で2hの溶体化処理後、水焼入
れし、170 ℃で8hの人工時効処理を行うT6処理を施し
たのち、切断して試験片とし、これらの試験片について
切削試験を行った。切削性は、試験片の中心部にドリル
で穴をあけ、切削屑の排出性を調べ、切削後の割れの有
無を観察することにより評価した。
当たりの重量を測定し、重量の少ないものを排出性良好
とした。なお、切削条件は、切削工具としてストレート
ドリル(標準JISドリル、高速度鋼製、直径10mm) を
使用し、回転数1500rpm 、送り150mm/min 、潤滑油はエ
マルションタイプのものとした。
加工を行い、試験材(幅50mm、厚さ5mm)とした。この試
験材に、500 ℃で2hの溶体化処理後、水焼入れし、170
℃で8hの人工時効処理を行うT6処理を施したのち、試
験片(幅50mm、長さ50mm、厚さ5mm )を採取し、耐食試
験を行った。耐食性は、各試験片をASTM B117の
準拠して塩水噴霧試験を1000h 行ったのちの重量減少に
より評価した。
合金のビレット(直径10インチ) を造塊し、均質化処理
後、実施例1と同様、間接押出機を用いて直径50mmの押
出棒材を作製した。得られた押出棒材を鍛造素材とし
て、実施例1と同一の方法で、熱間鍛造性、切削性およ
び耐食性の評価を行った。評価結果を表5に示す。ま
た、同様にして造塊、均質化処理、押出加工したJIS 20
11合金、6262合金、6061合金および4032合金について
も、実施例1と同一の方法で熱間鍛造性、切削性および
耐食性を評価した。これらの合金の組成を表4に、評価
結果を表6に示す。なお、表3、表4において、本発明
の条件を外れたものには下線を付した。
試験材No.17 はそれぞれSi含有量、Fe含有量が少な
く、試験材No.19 はMg含有量が少なく、また試験材N
o.21、試験材No.23 はそれぞれMnおよびTiの含有量
が少ないため、いずれも切削屑の排出性が劣る。試験材
No.16 、試験材No.18 はそれぞれSi含有量、Fe含有
量が多く、試験材No.20 はMgの含有量が多過ぎ、試験
材No.22 、試験材No.24 はそれぞれMnおよびTiの含
有量が多く、試験材No.25 はCuの含有量が多いため、
いずれも鍛造性が劣り、熱間鍛造試験で割れが生じた。
試験材No.22 は切削性も劣り、試験材No.20 、試験材N
o.25 は耐食性も劣っている。試験材No.26 および試験
材No.27 はPbなどの低融点金属を含むため、鍛造性が
わるく、切削時に割れも発生した。
b、Biを含むため、熱間鍛造性が劣る。試験材No.29
はPb、Biを含み、Siの含有量も少ないため、鍛造
性がわるく、切削性にも劣る。試験材No.30 はSi量が
少なく、Feを含有せず、またMnまたはTiを含まな
いため、切削性が劣る。試験材No.31 は、Si含有量が
多く、Feを含有せず、MnまたはTiを含まないた
め、鍛造性がわるい。
雑な形状に鍛造加工を行った場合にも割れを生じること
がなく、T6処理後の切削性に優れ、耐食性も良好が鍛
造用アルミニウム合金が提供される。車両、産業機械、
OA機器などの部品の材料として有効に使用される。
Claims (4)
- 【請求項1】 Si:3〜11%(重量部%、以下同じ)、
Fe:0.02 〜0.5 %、Mg:0.5〜1.5 %を含有し、さら
にMn:0.1〜1.0 %、Ti:0.01 〜0.3 %のうちの1種
または2種を含有し、残部Alおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。 - 【請求項2】 Si:3〜11%、Fe:0.02 〜0.5 %、M
g:0.5〜1.5 %、Cu:0.1〜1.2 %を含有し、さらにM
n:0.1〜1.0 %、Ti:0.01 〜0.3 %のうちの1種また
は2種を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。 - 【請求項3】 Cr:0.01 〜0.3 %、Zr:0.01 〜0.3
%、V:0.01 〜0.1%、B:0.08 %以下のうちの1種ま
たは2種以上を含有することを特徴とする請求項1また
は2記載の鍛造用アルミニウム合金。 - 【請求項4】 Sr:0.005〜0.1 %、Na:0.001〜0.01
%、Ca:0.01 〜0.05%、Sb:0.01 %以上0.05%未満
のうちのいずれか1種を含有することを特徴とする請求
項1〜3記載の鍛造用アルミニウム合金。
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JP31007795A JP3982849B2 (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 鍛造用アルミニウム合金 |
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