JPS6386850A - アルミニウム合金材の冷間加工方法 - 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］ 本発明はアルミニウム合金材の冷間加工方法に関し、さ
らに詳しくは、金属間化合物を析出するアルミニウム合
金材の冷間加工方法に関する。

［従来技術］ ２０２４　（Ａｌ−Ｃｕ系）、６０６１　（Ａｕ−Ｍｇ
−５ｉ系）、７０７５　（ＡＭ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系）
等の金属間化合物を有するアルミニウム合金は通常、鋳
造、均質化熱処理、熱間圧延、冷間加工という工程によ
り所要形状に成形される。

金属間化合物を有するアルミニウム合金材に対し、引張
、張出し等の冷間加工を加えると、変形を担う転位は、
これらの金属間化合物をせん断することができず、金属
間化合物の周りに優先的に堆積する。この堆積量がある
レベルになるとそれ以上の加工が困難となる。

そこで、従来は、表１に示すＭＩＬ規格に示すような焼
鈍と組み合せて冷間加工を行なっている。

たとえば、７０７５の例では４０５℃×１２時間という
条件で焼鈍を行なっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記した従来の、焼鈍と組み合せた冷間加工方
法においては、 ■焼鈍温度が高い ■焼鈍時間が長い という問題点がある。

そこで、木発明者は、鋭意研究を行なった結果、従来よ
りも低温で、かつ、短時間で焼鈍することを可能ならし
めるアルミニウム合金材の冷開成形加工方法を開発した
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本出願に係る第１発明は、金属間化合物を有するアルミ
ニウム合金材に対し、冷間加工と、該冷間加工による硬
化を除去するために行なう焼鈍とを繰り返して行なうこ
とにより所要形状に成形加工するアルミニウム合金材の
冷間加工方法において、直径が５Ｘ１０２〜２×１０４
Ａの金冠間化合物を有するアルミニウム合金材の冷間加
工と、８０〜２５０℃の温度における焼鈍とを組み合せ
て行なうことを特徴とするアルミニウム合金材の冷間加
工方法である。

また、本出願に係る第２発明は、金属間化合物を有する
アルミニウム合金材の冷間加工と、該冷間加工による硬
化を除去するために行なう焼鈍とを縁り返して行なうこ
とにより所要形状に成形加工するアルミニウム合金展伸
材の成形加工方法において、アルミニウム合金材を３５
０〜５５０℃の温度で０．５〜５０時間加熱保持後、２
５℃／時間以上の速度で室温まで冷却し、直径が５×１
０２〜２×１０’Ａの金属間化合物を生成させた後、冷
間加工と８０〜２５０℃の温度における焼鈍とを組み合
せて行なうことを特徴とするアルミニウム合金材の冷間
加工方法である。

ここでいうアルミニウム合金は、金冠間化合物を析出す
るアルミニウム合金である。

たとえば、Ａ１１−Ｃｕ系アルミニウム合金、ＡＭ−Ｍ
ｇ−５ｉ系アルミニウム合金、Ａ文−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ
系アルミニウム合金等があげられる。

以下により詳細に説明する。

Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金はＣｕ：２〜７重量％を
必須成分として合有し、Ｍ　ｇ　：　５１ｉＥ量％以下
、Ｓｉ：２ｆｆｉｆｉｋ％以下、Ｍｎ：０．０５〜２　
、Ｑｉ量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５３１量％、Ｚｒ：
０．０５〜ｏ、５ｆｆｉｆｆｉ％、Ｖ：０．０５〜０　
、５　ｆｆｕｆ’３１ｙ、Ｔ　ｉ　：　０　、１５重量
タロ以下の中から選んだ１種又は２種以上を含有し、残
部Ａ文及び不純物からなるアルミニウム合金である。

ＡＭ−Ｍｇ−５ｔ系アルミニウム合金は１Ｍｇ：０．５
〜２．０重量％、Ｓｉ：０．３〜５．０重量％を必須成
分として含有し、Ｃｕ：１重量％以下、Ｍ　ｎ　：　０
　、０５〜１　、５重量％、Ｃｒ二〇、０５〜０．５′
ｇＬｉ％、Ｚｒ：０．０５−０．５重量％、Ｖ：０．０
５〜０．５重量％、Ｔｉ：０．１５ｊｌ（量％以下の中
から選んだ１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不
純物からなるアルミニウム合金である。

Ａ　ｎ　−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ系アルミニウム合金はＺｎ
：３〜８重量％、Ｍｇ　：　０　、５〜３重量％を必須
成分として含有し、Ｃｕ：３ｆｉ量％以下、Ｍｎ：０．
０５〜２．０重量％、Ｚｒ：０．０５〜０．５重量％、
Ｚｒ：０．０５〜０．５３ＴＥ量％、Ｖ：０．０５〜０
．５重量％、Ｔｉ：０．１５重量％の中から選んだ１種
又は２種以上を含有し、残部ＡＩ及び不純物からなるア
ルミニウム合金である。

また、ここでいう合金材には、鋳造後の鋳塊を、たとえ
ば、鍛造、圧延、押出等の熱間加工あるいは冷間加工し
て製造される中間材をすべて含む０通常、＃８造して作
成された鋳塊を４００〜５５０℃の温度で均質化熱処理
を行ない、次いで、３００〜５５０℃の温度で熱間圧延
、熱間鍛造、押出等の熱間加工及び冷間加−工された中
間材である。

本発明においては、直径が５Ｘ１０２〜２×１０４Ａの
金属間化合物を有するアルミニウム合金材の冷間加工を
行なう。

ここでいう、金属間化合物としては、たとえば、ＣｕＡ
ｕ２　　、ＣｕＭｇＡｉｚ　　、Ｍｇｚ　Ｓｉ　。

ＭｇＺｎ２　、ＺｒＡｌ３　、Ｃｒ２Ｍｇ３ＡＪｌ＋ｓ
。

Ｍ　ｎ　Ａ　ｌ　６等の金属間化合物である。

本発明においては、かかる金属間化合物の直径を、５Ｘ
１０２〜２×１０４Ａに限定する。

５×１０２Ａ未満では、材料の強度が高くなりすぎ、成
形性を低下させる。

一方、２×１０’Ａより大きくなると成形加工中に割れ
等が発生する恐れがある。

従って、本発明においては、金属間化合物の直径５Ｘ１
０２〜２×１０４Ａとする。

なお、ここで直径とは、金属間化合物が球形でない場合
は、長袖と短軸との平均値とする。

このように、アルミニウム合金材中の金属間化合物の直
径を５Ｘ１０２〜２×１０４Ａとするには、たとえば、
次のようにすればよい。

すなわち、アルミニウム合金材を３５０〜５５０℃の温
度で０．５〜５０時間加熱保持後、２５℃／時間以上の
速度で室温まで冷却する。

ここで、３５０〜５５０℃の温度としたのは、３５０℃
未満では、金属間化合物のサイズが５×１０２Ａ未満と
なり、５５０℃を超えると金属間化合物の生成量が少な
くなるからである。

一方、加熱時間を０．５時間未満とすると金属間化合物
の生成量が少なすぎ、一方、５０時間を超えると金属間
化合物の生成量が飽和してしまい経済上無駄だからであ
る。

また、加熱保持後は２５℃／時間以上の速度で室温まで
冷却する。冷却時間を短縮する上からは１００℃／時間
以上がより好ましい。

また、以上の熱処理は以下に述べるように２段で行なっ
てもよい、すなわち、まず、４５０〜５５０℃の温度で
０．５〜１０時間の第１回目の加熱保持を行ない、続い
て第２回目の加熱保持の温度まで冷却し、３５０〜４５
０℃の温度で０．５〜５０時間の第２回の加熱保持を行
ない、２５℃／時間以上の冷却速度で冷却する。

本発明においては、上述した金属間化合物を有するアル
ミニウム合金材を、８０〜２５０℃の温度において焼鈍
する。

８０℃より低温では、焼鈍を行なうのに数日以上を要し
、２５０℃以上では、温度として高すぎコストが高くな
る。

なお、焼鈍時間は軟化度が０．５以上となる焼鈍時間が
好ましい。

ここで、軟化度は、第１図により定義される。

すなわち、予ひずみを３％与えた応力−ひすみ曲線と、
所定の焼鈍を行なった応力−ひすみ曲線とから求めたΔ
σ／σＨを軟化度とする。

第２図は軟化度と焼鈍時間との関係を示したグラフであ
り、このグラフによれば、 ０．５≦ｔ　ｅｘｐ　（−３１００／Ｔ）ただし、ｔ：
時間（秒）、 Ｔ：焼鈍温度（０Ｋ） を満足するｔで行なうのが好ましい。

なお、以上′の軟化焼鈍の後、所定の冷間加工量に達す
れば、通常と同様に、加工材は再溶体化処理、時効処理
され最終製品となる。

もし、所望した冷間加工量に達せず、加工硬化した場合
や所望の冷間加工量が大きい場合は、本発明に係る熱処
理を訝り返し、再び冷間加工することを繰り返せばよい
。

［発明の実施例］ 以下に木出願に係る発明の詳細な説明する。

工業的に造塊した表２に示す組成を右するアルミニウム
合金鋳塊を面削後、４６５℃×２４時間の均質化熱処理
を施し、３３０〜４５０℃の温度で熱間圧延し、次いで
冷間圧延により厚さ３ｍｍの板材とし、フェデラルタイ
プの引張試験片を作成した。

この試験片につき表３に示す熱処理を行なった。この熱
処理は、金属間化合物を析出させるための熱処理であり
、この熱処理の加８温度、加熱時間、冷却速度は、Ｎｏ
１４．Ｎｏ１５を除き第２発明に規定する範囲内である
。ＮｏＬ４は加熱時間が短い比較例であり、Ｎｏ１５は
加熱時間が長い比較例である。

各試験片につき金属間化合物の直径を測定した。Ｎｏ１
４．Ｎｏ１５を除きいずれも直径は５Ｘ　１０２〜２×
　１．０４　Ａの範囲内にあった。Ｎ。

１４は、直径１５０Ａと小さな金属間化合物を含み、Ｎ
ｏ１５は直径２５０００Ａと、大きな金属間化合物を含
んでいる。

なお、Ｎｏ４〜Ｎｏ８については５１０℃×３時間の熱
処理後、４００℃×８時間の２段の熱処理を行なった。

熱処理後、各試験片につき５％の引張ひずみを与えた。

なお、その際の応力を表３に示す。

次いで、表４に示す条件で軟化焼鈍を行なった。Ｎｏ１
〜Ｎｏ８は本出願に係る発明の実施例であり、Ｎｏ９〜
Ｎ０１５は比較例である。比較例のうち、Ｎｏ９〜Ｎｏ
１２は加熱温度が本出願に係る発明範囲より高い比較例
である。Ｎｏ１３は加熱温度が本出願に係る発明範囲よ
り低い比較例である。なお、Ｎ０１４．Ｎｏ１５の軟化
焼鈍は本出願に係る発明に規定する範囲内で行なった。

軟化焼鈍時、軟化度が０．５となるに要した時間を測定
した。その結果を表２に示す０表２に示すように、比較
例であるＮｏ９〜Ｎｏ１２は温度が高いにもかかわらず
長時間を要した。

それに対して実施例は、従来より低い温度である８０〜
２４０℃の温度でも十分に軟化が生じることが分る。そ
の時の所要時間は最大でも６．５時間で、従来の焼鈍時
間の最低値とほぼ同一であることから短時間で焼鈍が終
了するころが分る。

次に、各試験片につき再引張試験を行なった。

その結果を表４に示す０表４に示すように本発明の実施
例においては、従来より低温かつ短時間での焼鈍にもか
かわらす再引張時の耐力は従来の焼鈍条件で行なった結
果と同様もしくは、従来を上回る結果が得られた。

さらに、軟化焼鈍した試験片につき、再引張を行なった
。この再引張時の耐力により各試験片の冷間成形性を評
価した。

再引張時の耐力を表４に示す０表４に示すように、実施
例は最大でも１４ｋｇｆ／ｍｒｎ’以下の耐力を示し、
冷間加工性が良好であることがわかる。それに対し、金
属間化合物のサイズが本出願に係る発明に規定する範囲
外であるＮｏ１４゜Ｎｏ１５の比較例は、１５ｋｇｆ／
ｍｒｎ’以上の耐力を示し冷間加工性が良くないことが
わかる。また、軟化焼鈍時の加熱温度が低いＮ０１３も
高い耐力を示し冷間加工生が悪いことがわかる。

［発明の効果］ 本発明に係る第１発明及び第２発明によれば。

低い焼鈍温度で、かつ短時間の焼鈍時間でアルミニウム
合金材を良好に冷間加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は軟化度を定義したグラフである。第２図は軟化
度と焼鈍時間との関係を示すグラフである。 第１図 ひずみ 第２図 ヅ剋句１１ｒ間（ｓ　ｅ　ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属間化合物を有するアルミニウム合金材に対し、
   冷間加工と、該冷間加工による硬化を除去するために行
   なう焼鈍とを繰り返して行なうことにより所要形状に成
   形加工するアルミニウム合金材の冷間加工方法において
   、直径が５×１０＾２〜２×１０＾４Åの金属間化合物
   を有するアルミニウム合金材の冷間加工と、８０〜２５
   ０℃の温度における焼鈍とを組み合せて行なうことを特
   徴とするアルミニウム合金材の冷間加工方法。 ２　金属間化合物を有するアルミニウム合金材の冷間加
   工と、該冷間加工による硬化を除去するために行なう焼
   鈍とを繰り返して行なうことにより所要形状に成形加工
   するアルミニウム合金展伸材の成形加工方法において、
   アルミニウム合金材を３５０〜５５０℃の温度で０．５
   〜５０時間加熱保持後、２５℃／時間以上の速度で室温
   まで冷却し、直径が５×１０＾２〜２×１０＾４Åの金
   属間化合物を生成させた後、冷間加工と８０〜２５０℃
   の温度における焼鈍とを組み合せて行なうことを特徴と
   するアルミニウム合金材の冷間加工方法。