JPS6151017B2

JPS6151017B2 -

Info

Publication number: JPS6151017B2
Application number: JP58039956A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Doi; Osamu Takezoe; Makoto Shimada; Yoshinori Yasuda
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1986-11-07
Also published as: JPS59193238A

Description

[Detailed description of the invention]

本発明は耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム合金
に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性を有し、か
つ、押出性、鍛造性及び機械的性質の優れたアル
ミニウム合金に関するものである。従来より自動車部品として、例えば、ピスト
ン、シリンダー等の摺動部品には、軽量化と耐摩
耗性が要求されている。そして、これらの特性を
満足する材料として、Al―Siの共晶及び過共晶合
金が必要とされてきているが、これらの従来合金
には以下説明する問題を有しているのある。 A4032（共晶合金）；鍛造性、押出性は優れて
いるが、耐摩耗性、引張強さが劣つている。 A390（アルジル、過共晶合金）；耐摩耗性は
優れているが、押出は不可能であり、かつ、鍛造
性、引張強さ、疲労強度が劣つている。これらの外に、特公昭48―41407号公報、特公
昭49―22284号公報に記載のアルミニウム合金は
押出性が劣つているという問題がある。本発明は上記に説明した種々のアルミニウム合
金の欠点及び問題点を解消したものであり、即
ち、耐摩耗性はA4032合金より優れており、ま
た、押出性、鍛造性及び機械的性質はAl−Si系過
共晶合金であるA390合金より優れている耐摩耗
性押出鍛造用アルミニウム合金を提供するもので
ある。本発明に係る耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム
合金は、(1)Si7.5〜13.5wt％、Cu3.0〜6.0wt％、
Mg0.3〜1.0wt％、Fe0.25〜1.0wt％、Mn0.25〜
1.0wt％、Ti0.001〜0.05wt％を含有し、残部実質
的にAl及び不純物よりなることを特徴とする耐
摩耗性押出鍛造用アルミニウム合金を第１の発明
とし、(2)Si7.5〜13.5wt％、Cu3.0〜6.0wt％、
Mg0.3〜1.0wt％、Fe0.25〜1.0wt％、Mn0.25〜
1.0wt％、Ti0.001〜0.05wt％、Ni1〜2wt％を含有
し、残部実質的にAl及び不純物よりなることを
特徴とする耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム合金
を第２の発明とする２つの発明よりなるものであ
る。本発明に係る耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム
合金について詳細に説明する。先ず、含有成分及び成分割合について説明す
る。 Siは耐摩耗性を付与するために不可欠な元素で
あり、含有量が7.5wt％未満ではこの効果が少な
く、また、13.5wt％を越えて含有される初晶Siが
生成しして押出が不可能となると共に鍛造性及び
機械的性質、特に、靭性、疲労強度が悪化する。
よつて、Si含有量は7.5〜13.5wt％とする。 Cuは機械的性質を向上させると共に焼付を防
止し、耐摩耗性を向上させる元素であり、含有量
が3.0wt％末満ではこの効果が少なく、また、
6.0wt％を越える含有量では押出性が阻害され
る。よつて、機械的性質、耐摩耗性を維持するた
めに、Cu含有量は2.5〜5.0wt％とする。 Mgは機械的性質を向上させると共にMg₂Siの
析出物を生成して、耐摩耗性を付与する元素であ
り、含有量が0.3wt％未満ではこの効果がなく、
また、1.0wt％を越えて含有されと押出・鍛造性
を阻害するようになる。よつて、Mg含有量は押
出・鍛造性を阻害しない範囲の0.3〜1.0wt％とす
る。 Fe，Mnは略同様な効果を示し、即ち、微細な
共晶Si及びSi系析出物の生成を促進して耐摩耗性
を向上させる元素であり、含有量が0.25wt％未満
ではこの効果は少なく、また、1.0wt％を越える
含有量では巨大化合物を生成して鍛造性、機械的
性質は劣化する。よつて、Fe含有量は0.25〜
1.0wt％及びMn含有量は0.25〜1.0wt％とする。
Tiは鋳塊組織を微細化し、機械的性質を安定化
させる元素であり、含有量が0.001wt未満ではこ
の効果がなく、また0.05wt％を越えて含有される
と巨大化合物が生成される。よつて、Ti含有量
は0.001〜0.05wt％とする。本発明に係る耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム
合金が、例えば、200℃以上の高温条件下で使用
される場合耐熱性（高温強度）を付与する元素と
して、Niの含有が許容され、この場合、1wt％未
満ではこの効果はなく、また、2wt％を越えて含
有されると効果は飽和してしまいそれ以上の含有
は不経済であるので、Ni含有量は１〜2wt％とす
る。次に、本発明に係る耐摩耗性押出鍛造用アルミ
ニウム合金の実施例を説明する。実施例第１表に示す含有成分、成分割合のアルミニウ
ム合金を通常の方法により溶製し鋳造して鋳塊を
作製した。第１表に各特性を示す。その評価方法は以下説明する方法により評価し
た。押出性：155φビレツトから27φ丸棒へ、押出速
度3m以上で押出可能なものを〇、不可のもの
を×とした。鍛造性：10φ×20hの試片を鍛造し、加工率60％
まで割れの発生しないものを◎、50％まで割れ
ず、60％では割れるもとを〇、50％で割れるも
のを×とした。耐摩耗性：大越式摩耗試験機により摩耗速度
1.0m／秒、荷重3.2Kgで試験し、比摩耗量で比
較した。引張強さ：溶体化後、230℃×30分の熱処理を実
施した試料で比較した。疲労強度：溶体化後230℃×30分の熱処理を実施
した試料で比較した。 The present invention relates to a wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging, and more particularly to an aluminum alloy that is wear-resistant and has excellent extrudability, forgeability, and mechanical properties. BACKGROUND ART Conventionally, sliding parts such as pistons and cylinders have been required to be lightweight and wear resistant as automobile parts. Although eutectic and hypereutectic alloys of Al--Si are needed as materials that satisfy these characteristics, these conventional alloys have the problems described below. A4032 (eutectic alloy): Excellent forgeability and extrudability, but poor wear resistance and tensile strength. A390 (Algyl, hypereutectic alloy): Excellent wear resistance, but cannot be extruded, and has poor forgeability, tensile strength, and fatigue strength. In addition to these, the aluminum alloys described in Japanese Patent Publication No. 48-41407 and Japanese Patent Publication No. 49-22284 have a problem of poor extrudability. The present invention solves the drawbacks and problems of various aluminum alloys described above, namely, the wear resistance is superior to A4032 alloy, and the extrudability, forgeability and mechanical properties of Al- The present invention provides an aluminum alloy for extrusion forging that has better wear resistance than A390 alloy, which is a Si-based hypereutectic alloy. The wear-resistant extrusion forging aluminum alloy according to the present invention includes (1) Si7.5-13.5wt%, Cu3.0-6.0wt%,
Mg0.3~1.0wt%, Fe0.25~1.0wt%, Mn0.25~
The first invention provides a wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging, which is characterized by containing 1.0 wt%, Ti 0.001 to 0.05 wt%, and the remainder substantially consisting of Al and impurities, (2) Si7.5 ~13.5wt%, Cu3.0~6.0wt%,
Mg0.3~1.0wt%, Fe0.25~1.0wt%, Mn0.25~
A second invention provides a wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging, characterized in that it contains 1.0wt% Ti, 0.001~0.05wt% Ti, and 1~2wt% Ni, with the remainder consisting essentially of Al and impurities. This invention consists of three inventions. The wear-resistant extrusion forging aluminum alloy according to the present invention will be explained in detail. First, the contained components and component ratios will be explained. Si is an essential element for imparting wear resistance, and if the content is less than 7.5wt%, this effect will be small, and if the content exceeds 13.5wt%, primary Si will form and extrusion will be difficult. In addition, forgeability and mechanical properties, especially toughness and fatigue strength, deteriorate.
Therefore, the Si content is set to 7.5 to 13.5 wt%. Cu is an element that improves mechanical properties, prevents seizure, and improves wear resistance. If the content is less than 3.0wt%, this effect is small, and
If the content exceeds 6.0 wt%, extrudability will be inhibited. Therefore, in order to maintain mechanical properties and wear resistance, the Cu content is set to 2.5 to 5.0 wt%. Mg is an element that not only improves mechanical properties but also forms Mg ₂ Si precipitates and imparts wear resistance. If the content is less than 0.3 wt%, this effect is absent,
Furthermore, if the content exceeds 1.0wt%, extrudability and forgeability will be inhibited. Therefore, the Mg content is set to 0.3 to 1.0 wt% within a range that does not inhibit extrudability and forgeability. Fe and Mn show almost the same effect, that is, they are elements that promote the formation of fine eutectic Si and Si-based precipitates to improve wear resistance, and if the content is less than 0.25 wt%, this effect is If the content is too small and exceeds 1.0wt%, giant compounds are formed and the forgeability and mechanical properties deteriorate. Therefore, the Fe content is 0.25~
1.0wt% and Mn content is 0.25 to 1.0wt%.
Ti is an element that refines the structure of the ingot and stabilizes its mechanical properties.If the content is less than 0.001wt, this effect will not occur, and if the content exceeds 0.05wt%, giant compounds will be formed. Therefore, the Ti content is set to 0.001 to 0.05 wt%. For example, when the wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging according to the present invention is used under high-temperature conditions of 200°C or higher, Ni may be included as an element that imparts heat resistance (high-temperature strength); in this case, If the Ni content is less than 1 wt%, this effect will not occur, and if the content exceeds 2 wt%, the effect will be saturated and further content will be uneconomical, so the Ni content should be 1 to 2 wt%. Next, examples of wear-resistant extrusion forging aluminum alloys according to the present invention will be described. Example An ingot was prepared by melting and casting an aluminum alloy having the components and proportions shown in Table 1 using a conventional method. Table 1 shows each characteristic. The evaluation method was as described below. Extrusion properties: Those that can be extruded from a 155φ billet to a 27φ round bar at an extrusion speed of 3 m or more are marked as ○, and those that are not possible are marked as ×. Forgeability: Forged a 10φ x 20h specimen, processing rate 60%
◎ indicates that no cracking occurs up to 50%, ○ indicates that cracking does not occur up to 50%, and ○ indicates that cracking occurs at 60%, and × indicates that cracking occurs at 50%. Wear resistance: wear rate determined by Okoshi type abrasion tester
Tests were conducted at 1.0 m/sec and a load of 3.2 kg, and the specific wear amount was compared. Tensile strength: Comparison was made using samples that were heat treated at 230°C for 30 minutes after solution treatment. Fatigue strength: Comparison was made using samples heat treated at 230°C for 30 minutes after solution treatment.

【表】この第１表から明らかであるが、本発明に係る
耐摩耗性押出鍛造用アルミニウム合金は、比較例
７のA4032合金より耐摩耗性が優れており、ま
た、比較例８のAl―Si過共晶合金より押出性、鍛
造性及び機械的性質において優れていることがわ
かる。以上説明したように、本発明に係る耐摩耗性押
出鍛造用アルミニウム合金は上記の構成を有して
いるものであるから、耐摩耗性に優れていること
はもとより、押出性や鍛造性及び機械的性質にお
いて優れているという効果を奏するものである。[Table] As is clear from Table 1, the wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging according to the present invention has better wear resistance than the A4032 alloy of Comparative Example 7, and the Al- It can be seen that it is superior to Si hypereutectic alloys in extrudability, forgeability, and mechanical properties. As explained above, since the wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging according to the present invention has the above-mentioned structure, it not only has excellent wear resistance, but also has excellent extrudability, forgeability, and mechanical properties. It has the effect of being superior in terms of physical properties.

Claims

[Claims] 1 Si7.5~13.5wt%, Cu3.0~6.0wt%, Mg0.3~
1.0wt%, Fe0.25~1.0wt%, Mn0.25~1.0wt%,
A wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging, characterized in that it contains 0.001 to 0.05 wt% of Ti, and the remainder consists essentially of Al and impurities. 2 Si7.5~13.5wt%, Cu3.0~6.0wt%, Mg0.3~
1.0wt%, Fe0.25~1.0wt%, Mn0.25~1.0wt%,
A wear-resistant aluminum alloy for extrusion forging, characterized in that it contains 0.0001 to 0.05 wt% of Ti, 1 to 2 wt% of Ni, and the remainder substantially consists of Al and impurities.