JP3123682B2 - 溶接用高力アルミニウム合金材 - Google Patents
溶接用高力アルミニウム合金材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延材、押出材、鍛造
材として溶接構造材に用いられる高力アルミニウム合金
材に関しさらに詳しくは、耐応力腐食割れ性に優れた溶
接用Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系高力アルミニウム合金材
に関する。
材として溶接構造材に用いられる高力アルミニウム合金
材に関しさらに詳しくは、耐応力腐食割れ性に優れた溶
接用Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系高力アルミニウム合金材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、建築、車両、船舶、航空機等にお
いては、ますます薄肉軽量化が進み、溶接可能な高力ア
ルミニウム合金材への要求が高まってきている。従来、
これらの用途に対するアルミニウム合金材としては、Ａ
ｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材やＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合
金が考えられてきた。この種の高力アルミニウム合金材
は、Ｚｎ、Ｍｇ量を増加させるに従って高強度になる
が、それに伴って応力腐食割れ感受性や溶接割れ感受性
が高くなる傾向にあり、また、圧延、押出、鍛造等の熱
間加工性も劣化してくる。圧延、押出、鍛造等の成形が
可能で、構造材に用いられる高力アルミニウム合金材と
して代表的なものにＪＩＳ Ａ７０７５合金材がある。
当該合金材の強度はアルミニウム合金材の中でも最高級
に属するが、Ｃｕを含むため溶接性が著しく劣り、接合
はボルト締め、リベット等の機械的接合によらなければ
ならない。また、当該合金材は応力腐食割れ感受性が高
いため、従来は本来最高強度が得られる熱処理であるＴ
６処理では、応力腐食割れが起こる危険があるため、そ
れよりさらに高い温度又は長い時間の焼き戻しを行い組
織を安定化させたＴ７処理で使用することが多い。
いては、ますます薄肉軽量化が進み、溶接可能な高力ア
ルミニウム合金材への要求が高まってきている。従来、
これらの用途に対するアルミニウム合金材としては、Ａ
ｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材やＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合
金が考えられてきた。この種の高力アルミニウム合金材
は、Ｚｎ、Ｍｇ量を増加させるに従って高強度になる
が、それに伴って応力腐食割れ感受性や溶接割れ感受性
が高くなる傾向にあり、また、圧延、押出、鍛造等の熱
間加工性も劣化してくる。圧延、押出、鍛造等の成形が
可能で、構造材に用いられる高力アルミニウム合金材と
して代表的なものにＪＩＳ Ａ７０７５合金材がある。
当該合金材の強度はアルミニウム合金材の中でも最高級
に属するが、Ｃｕを含むため溶接性が著しく劣り、接合
はボルト締め、リベット等の機械的接合によらなければ
ならない。また、当該合金材は応力腐食割れ感受性が高
いため、従来は本来最高強度が得られる熱処理であるＴ
６処理では、応力腐食割れが起こる危険があるため、そ
れよりさらに高い温度又は長い時間の焼き戻しを行い組
織を安定化させたＴ７処理で使用することが多い。
【０００３】７０００系アルミニウム合金材の中で、圧
延、押出、鍛造等の成形が可能で、しかも溶接性、耐応
力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金としてはＪＩＳ
Ａ７Ｎ０１が良く知られている。また、押出性の良好
なＪＩＳ Ａ７００３も溶接性、耐応力腐食割れ性に優
れたアルミニウム合金材である。しかしながらこれらの
合金材では強度が比較的低いため、より高強度を要する
用途には適さなかった。
延、押出、鍛造等の成形が可能で、しかも溶接性、耐応
力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金としてはＪＩＳ
Ａ７Ｎ０１が良く知られている。また、押出性の良好
なＪＩＳ Ａ７００３も溶接性、耐応力腐食割れ性に優
れたアルミニウム合金材である。しかしながらこれらの
合金材では強度が比較的低いため、より高強度を要する
用途には適さなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく従来の技
術では強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満
足が得られ、しかも押出、圧延、鍛造等の成形性にも優
れたアルミニウム合金材を得ることは甚だ困難であっ
た。
術では強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面で満
足が得られ、しかも押出、圧延、鍛造等の成形性にも優
れたアルミニウム合金材を得ることは甚だ困難であっ
た。
【０００５】本発明は、従来の技術では解決できなかっ
た、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面での要
求を満たし、しかも、押出、圧延、鍛造等の成形性にも
優れた材料を提供することを目的とするものである。
た、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の全ての面での要
求を満たし、しかも、押出、圧延、鍛造等の成形性にも
優れた材料を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上のよ
うな事情に着目し、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の
全ての面で満足が得られ、しかも、押出、圧延、鍛造等
の成形性にも優れたアルミニウム合金材を開発するため
合金成分の種類とその含有率について、種々検討した。
その結果、下記のごとく、合金成分を選び、その含有量
を規制することにより上記の目的を達成できることを見
出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
うな事情に着目し、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性の
全ての面で満足が得られ、しかも、押出、圧延、鍛造等
の成形性にも優れたアルミニウム合金材を開発するため
合金成分の種類とその含有率について、種々検討した。
その結果、下記のごとく、合金成分を選び、その含有量
を規制することにより上記の目的を達成できることを見
出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
【０００７】すなわち本発明は、Ｚｎ 5〜8 ％（％は重
量％を示す。以下同じ）、Ｍｇ 1.2〜4.0 ％、Ｃｕ 1.5
〜3.0 ％、Ｆｅ 0.01 〜1 ％、Ｔｉ 0.005〜0.2 ％、Ｂ
0.0001 〜 0.08 ％、Ｍｏ 0.03 〜0.5 ％及びＶ 0.01
〜0.2 ％を含有し、かつ、Ｍｎ 0.01 〜1.5 ％、Ｃｒ
0.01 〜0.6 ％及びＺｒ 0.01 〜 0.25 ％のうち少なく
とも１種又は２種以上を含み、残部アルミニウム及び不
可避不純物からなることを特徴とする溶接用高力アルミ
ニウム合金材、を提供するものである。
量％を示す。以下同じ）、Ｍｇ 1.2〜4.0 ％、Ｃｕ 1.5
〜3.0 ％、Ｆｅ 0.01 〜1 ％、Ｔｉ 0.005〜0.2 ％、Ｂ
0.0001 〜 0.08 ％、Ｍｏ 0.03 〜0.5 ％及びＶ 0.01
〜0.2 ％を含有し、かつ、Ｍｎ 0.01 〜1.5 ％、Ｃｒ
0.01 〜0.6 ％及びＺｒ 0.01 〜 0.25 ％のうち少なく
とも１種又は２種以上を含み、残部アルミニウム及び不
可避不純物からなることを特徴とする溶接用高力アルミ
ニウム合金材、を提供するものである。
【０００８】本発明に係る上記アルミニウム合金材の合
金成分の含有量の限定理由について説明すると次のとお
りである。
金成分の含有量の限定理由について説明すると次のとお
りである。
【０００９】Ｚｎは、硬化要素として合金の強度の増大
のために不可欠の元素であり、含有量が５％未満ではそ
の効果が少なく、８％を越えると耐応力腐食割れ性、溶
接性、加工性が劣化する。Ｚｎの含有量は５〜８％であ
る。
のために不可欠の元素であり、含有量が５％未満ではそ
の効果が少なく、８％を越えると耐応力腐食割れ性、溶
接性、加工性が劣化する。Ｚｎの含有量は５〜８％であ
る。
【００１０】Ｍｇは、Ｚｎと同様に強度向上に不可欠な
元素であり、含有量が１．２％未満では十分な強度が得
られず、４．０％を越えて含有されると耐応力腐食割れ
性、溶接性、加工性が劣化する。よって、Ｍｇの含有量
は１．２〜４．０％である。
元素であり、含有量が１．２％未満では十分な強度が得
られず、４．０％を越えて含有されると耐応力腐食割れ
性、溶接性、加工性が劣化する。よって、Ｍｇの含有量
は１．２〜４．０％である。
【００１１】Ｃｕは、Ｚｎと同様に強度向上に不可欠な
元素であり、含有量が１．５％未満では十分な強度が得
られず、３．０％を越えて含有されると耐応力腐食割れ
性、溶接性、加工性が劣化する。よって、Ｃｕの含有量
は１．５〜３．０％である。
元素であり、含有量が１．５％未満では十分な強度が得
られず、３．０％を越えて含有されると耐応力腐食割れ
性、溶接性、加工性が劣化する。よって、Ｃｕの含有量
は１．５〜３．０％である。
【００１２】Ｆｅは、溶接性を向上させる元素であり、
含有量が０．０１％未満ではその効果が少なく、１．０
％を越えて含有されると靭性、加工性が劣化する。よっ
て、Ｆｅの含有量は０．０１〜１．０％である。
含有量が０．０１％未満ではその効果が少なく、１．０
％を越えて含有されると靭性、加工性が劣化する。よっ
て、Ｆｅの含有量は０．０１〜１．０％である。
【００１３】Ｔｉ、Ｂは、組織を微細化し、溶接性を向
上させる元素であるが、含有量がＴｉ 0.005％未満、Ｂ
0.0001 ％未満ではその効果が少なく、Ｔｉ 0.2％、Ｂ
0.08 ％を越えて含有されると巨大化合物が発生し靭
性、加工性が劣化することがある。よって、Ｔｉの含有
量は０．００５〜０．２％、Ｂの含有量は０．０００１
〜０．０８％である。
上させる元素であるが、含有量がＴｉ 0.005％未満、Ｂ
0.0001 ％未満ではその効果が少なく、Ｔｉ 0.2％、Ｂ
0.08 ％を越えて含有されると巨大化合物が発生し靭
性、加工性が劣化することがある。よって、Ｔｉの含有
量は０．００５〜０．２％、Ｂの含有量は０．０００１
〜０．０８％である。
【００１４】Ｍｏは、耐応力腐食割れ性を向上させる元
素であり、含有量が０．０５％未満ではその効果が少な
く、０．３％を越えて含有されると靭性を劣化させる。
よってＭｏの含有量は０．０５〜０．３％である。
素であり、含有量が０．０５％未満ではその効果が少な
く、０．３％を越えて含有されると靭性を劣化させる。
よってＭｏの含有量は０．０５〜０．３％である。
【００１５】Ｖは、組織を安定化する元素であり、含有
量が０．０１％未満では結晶粒微細化の効果が少なくな
り、また、０．２％を越えて含有されると巨大化合物が
発生し、靱性、加工性を劣化させる危険がある。よって
Ｖの含有量は０．０１〜０．２％である。Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｚｒは、それぞれ組織安定化のために含有される元素で
あり、１種又は２種以上添加されるものであるが、含有
量がＭｎ０．０１％未満、Ｃｒ０．０１％未満、Ｚｒ
０．０１％未満では結晶粒微細化の効果が少なくなり、
また、Ｍｎ３．０％、Ｃｒ０．６％、Ｚｒ０．２５％を
越えて含有されると巨大化合物が発生し、靱性、加工性
を劣化させる危険がある。
量が０．０１％未満では結晶粒微細化の効果が少なくな
り、また、０．２％を越えて含有されると巨大化合物が
発生し、靱性、加工性を劣化させる危険がある。よって
Ｖの含有量は０．０１〜０．２％である。Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｚｒは、それぞれ組織安定化のために含有される元素で
あり、１種又は２種以上添加されるものであるが、含有
量がＭｎ０．０１％未満、Ｃｒ０．０１％未満、Ｚｒ
０．０１％未満では結晶粒微細化の効果が少なくなり、
また、Ｍｎ３．０％、Ｃｒ０．６％、Ｚｒ０．２５％を
越えて含有されると巨大化合物が発生し、靱性、加工性
を劣化させる危険がある。
【００１６】なお本発明合金材において、Ｓｉ、Ｎｉ
は、不純物として、Ｓｉ 0.2％未満、Ｎｉ 0.03 ％未満
に制限することが好ましい。それぞれこの制限値の範囲
で含有されると溶接性に悪影響を与えない。
は、不純物として、Ｓｉ 0.2％未満、Ｎｉ 0.03 ％未満
に制限することが好ましい。それぞれこの制限値の範囲
で含有されると溶接性に悪影響を与えない。
【００１７】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００１８】表１に示す本発明合金、比較材、及び従来
合金の組成の合金を半連続水冷鋳造装置を用いて押出用
鋳塊（９インチ径）に鋳造した。この９インチ径の棒状
鋳塊を４７０℃で１２時間均質化処理した後、４３０℃
に加熱して押出機によって、それぞれ厚さ５ｍｍ、幅１
００ｍｍの平角材に押出した。押出加工するに際して、
前記平角材が表面欠陥や割れ発生が無く押出し得る最高
押出速度をもって、各合金の押出性の良否を評価した。
その結果を表２に示す。各々の材料は押出後、４６０℃
で１時間の溶体化処理後焼入し、１２０℃で２４時間の
焼戻し処理を行った。このようにして製造した材料につ
いて、引張試験、応力腐食割れ試験、及び溶接割れ試験
を行った結果を表２に併記した。なお、試験方法を下記
に示す。
合金の組成の合金を半連続水冷鋳造装置を用いて押出用
鋳塊（９インチ径）に鋳造した。この９インチ径の棒状
鋳塊を４７０℃で１２時間均質化処理した後、４３０℃
に加熱して押出機によって、それぞれ厚さ５ｍｍ、幅１
００ｍｍの平角材に押出した。押出加工するに際して、
前記平角材が表面欠陥や割れ発生が無く押出し得る最高
押出速度をもって、各合金の押出性の良否を評価した。
その結果を表２に示す。各々の材料は押出後、４６０℃
で１時間の溶体化処理後焼入し、１２０℃で２４時間の
焼戻し処理を行った。このようにして製造した材料につ
いて、引張試験、応力腐食割れ試験、及び溶接割れ試験
を行った結果を表２に併記した。なお、試験方法を下記
に示す。
【００１９】〔試験方法〕 （１）加工性（押出性） （ａ）押出条件 鋳塊サイズ…９インチ径 (直径219mm)押出温度…４３０
℃ （ｂ）押出サイズ ５ｍｍ×１００ｍｍ （ｃ）評価方法 押出速度がＪＩＳ Ａ７０７５合金材と同等か否かによ
り判定した。 ○…ＪＩＳ Ａ７０７５合金材の限界押出速度以上 ×…ＪＩＳ Ａ７０７５合金材の限界押出速度未満
℃ （ｂ）押出サイズ ５ｍｍ×１００ｍｍ （ｃ）評価方法 押出速度がＪＩＳ Ａ７０７５合金材と同等か否かによ
り判定した。 ○…ＪＩＳ Ａ７０７５合金材の限界押出速度以上 ×…ＪＩＳ Ａ７０７５合金材の限界押出速度未満
【００２０】（２）引張試験 （ａ）試験片 ＪＩＳ Ｚ ２２０１の５号試験片 （ｂ）試験方法 アムスラー万能試験機、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に基づき
試験する。 （ｃ）測定値 引張強さ、耐力、伸びを測定し、次の基準で判定する。 ○…引張強さ55kgf/mm2 以上 △…引張強さ50kgf/mm2 以上 55kgf/mm2 未満 ×…引張強さ50kgf/mm2 未満
試験する。 （ｃ）測定値 引張強さ、耐力、伸びを測定し、次の基準で判定する。 ○…引張強さ55kgf/mm2 以上 △…引張強さ50kgf/mm2 以上 55kgf/mm2 未満 ×…引張強さ50kgf/mm2 未満
【００２１】（３）応力腐食割れ試験 （ａ）試験片 ＪＩＳ Ｈ ８７１１の１号試験片 （ｂ）試験方法 ＪＩＳ Ｈ ８７１１に基づく。 応力負荷…１号試験片用ジグを用いて耐力の７５％を負
荷 試験液、浸漬…３．５％ＮａＣｌ液、交互浸漬（周期１
０分浸漬、５０分乾燥）３０日間 （ｃ）評価 応力腐食割れ発生の有無を観察 ×…割れ発生 ○…割れ発生せず
荷 試験液、浸漬…３．５％ＮａＣｌ液、交互浸漬（周期１
０分浸漬、５０分乾燥）３０日間 （ｃ）評価 応力腐食割れ発生の有無を観察 ×…割れ発生 ○…割れ発生せず
【００２２】（４）溶接割れ試験 （ａ）試験片 第１図に示す平面図のフィッシュボーン形試験片を用い
た。図中１はフィッシュボーン形割れ試験片、２は溶接
ビード、３は溶接割れである。 （ｂ）溶接条件 溶接方法…ＴＩＧ溶接 溶加材…使用せず 電極…トリウム入りタングステン棒、直径３．２ｍｍ 溶接電流…１８０Ａ アーク電圧…１９Ｖ 溶接速度…３０ｃｍ／ｍｉｎ アルゴンガス流量…１０ｌ／ｍｉｎ （ｃ）割れ評価 割れ長さを測定し、次の基準で判定する。 ○…割れ長さ３０ｍｍ未満 △…割れ長さ３０ｍｍ以上５０ｍｍ未満 ×…割れ長さ５０ｍｍ以上
た。図中１はフィッシュボーン形割れ試験片、２は溶接
ビード、３は溶接割れである。 （ｂ）溶接条件 溶接方法…ＴＩＧ溶接 溶加材…使用せず 電極…トリウム入りタングステン棒、直径３．２ｍｍ 溶接電流…１８０Ａ アーク電圧…１９Ｖ 溶接速度…３０ｃｍ／ｍｉｎ アルゴンガス流量…１０ｌ／ｍｉｎ （ｃ）割れ評価 割れ長さを測定し、次の基準で判定する。 ○…割れ長さ３０ｍｍ未満 △…割れ長さ３０ｍｍ以上５０ｍｍ未満 ×…割れ長さ５０ｍｍ以上
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】表２の結果より、本発明例によるものはい
ずれも、押出加工性、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性
の全てにおいて優れていたのに対し、比較合金材、従来
合金材はいずれかの特性で劣っていた。
ずれも、押出加工性、強度、耐応力腐食割れ性、溶接性
の全てにおいて優れていたのに対し、比較合金材、従来
合金材はいずれかの特性で劣っていた。
【００２６】
【発明の効果】本発明のアルミニウム合金材は、溶接構
造用アルミニウム合金として、従来合金を凌ぐ高強度を
有し、かつ耐応力腐食割れ性に優れており、しかも押出
加工、圧延加工、鍛造加工等の熱間加工性を保有し、溶
接構造用アルミニウム合金材として好適であり、さらに
溶接構造材としての薄肉軽量化の要請に対応しうるもの
である。
造用アルミニウム合金として、従来合金を凌ぐ高強度を
有し、かつ耐応力腐食割れ性に優れており、しかも押出
加工、圧延加工、鍛造加工等の熱間加工性を保有し、溶
接構造用アルミニウム合金材として好適であり、さらに
溶接構造材としての薄肉軽量化の要請に対応しうるもの
である。
【図１】フィッシュボーン形割れ試験片を示す平面図で
ある。
ある。
１ フィッシュボーン形割れ試験片 ２ 溶接ビード ３ 溶接割れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 建 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 加藤 和美 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 村田 富士夫 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河アルミニウム工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−13835（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13829（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 21/00 - 21/18
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｚｎ 5〜8 ％、Ｍｇ 1.2〜4.0 ％、Ｃｕ
1.5〜3.0 ％、Ｆｅ 0.01 〜1 ％、Ｔｉ 0.005〜0.2
％、Ｂ 0.0001 〜 0.08 ％、Ｍｏ 0.03 〜0.5 ％及びＶ
0.01 〜0.2 ％を含有し、かつ、Ｍｎ 0.01 〜1.5 ％、
Ｃｒ 0.01 〜0.6 ％及びＺｒ 0.01 〜 0.25 ％（以上％
は重量％を示す）のうち少なくとも１種又は２種以上を
含み、残部アルミニウム及び不可避不純物からなること
を特徴とする溶接用高力アルミニウム合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04272503A JP3123682B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 溶接用高力アルミニウム合金材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04272503A JP3123682B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 溶接用高力アルミニウム合金材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184689A JPH06184689A (ja) | 1994-07-05 |
| JP3123682B2 true JP3123682B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=17514818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04272503A Expired - Lifetime JP3123682B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 溶接用高力アルミニウム合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123682B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0553871U (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | マックス株式会社 | 釘打機の釘供給ガイド装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184166C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP04272503A patent/JP3123682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0553871U (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | マックス株式会社 | 釘打機の釘供給ガイド装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06184689A (ja) | 1994-07-05 |
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