TWI629202B - Lower bracket for two-wheeled vehicle and tricycle and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
提供一種強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)優異的二輪
車與三輪車用下支架以及其有利的製造方法。
準備一Al合金擠壓材，並將該Al合金擠壓材在以預定
溫度為鍛造開始溫度且以預定溫度為鍛造結束溫度之條件下進行熱鍛造成預定形狀後，以3℃/秒以上之平均冷卻速度施行淬火處理直至所得之鍛造體溫度成為200℃為止，藉以獲得目的之二輪車與三輪車用下支架，該前述Al合金擠壓材係由分別以預定比率含有Zn、Mg、Cu及Zr之Al合金所構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以400℃以上之熱擠壓溫度熱擠壓而成。
Description
本發明係有關於一種二輪車與三輪車用下支架及其製造方法，尤其關乎一種有利於在越野用自動二輪車中採用之下支架及其製造方法。
在各種二輪車及三輪車當中，用以連結操舵軸與前叉管之構件一般係採用下支架(及上支架)。對於此種下支架多要求其特性可因應使用其之二輪車或三輪車之用途等，由此，近年從剛性確保及輕量化的觀點開始廣泛使用鋁合金(Al合金)製下支架。又，針對下支架亦要求其韌性，因此在Al合金製下支架多以鍛造加工製造。
例如，尤其對於以在越野(在已鋪裝完整之道路以外的場所)行駛為前提之自動二輪車(越野用自動二輪車)使用的Al合金製下支架又要求更佳的強度，因此在其製造上一般是使用2000系Al合金(尤其是2014合金)。並且針對2000系Al合金之鑄造材或擠壓材，以450℃左右的溫度施行熱鍛造，藉以製作具有期望之下支架形狀的鍛造體，然後對所得鍛造體施行固溶化處理、淬火及人工時效處理等熱
處理而製出目的之下支架。
較具體來說，使用2000系Al合金之鑄造材等來製造下支架時，一般對於藉由熱鍛造所得之鍛造體是以500℃以上之溫度施行固溶化處理，然後從500℃以上之高溫急速冷卻至室溫來施行淬火處理。然而，在淬火處理中，從500℃以上之高溫急速冷卻會讓被處理物之鍛造體產生變形(淬火應變)，所以於該淬火處理後不可缺少矯正應變之步驟，由此點來看，在習知使用2000系Al合金之下支架之製造中，應變矯正步驟正是使製造成本增加之主要因素。又，因為是在比熱鍛造時之溫度更高的溫度下實施固溶化處理，所以在最終製得之製品中會有部分再結晶而使結晶粒粗大化產生，使製品強度降低之虞或耐應力腐蝕龜裂性(以下稱為耐SCC性)降低之虞。如此一來，在使用Al合金之下支架之製造中力求減低用以省略應變矯正步驟的淬火應變、及抑制用以防止強度降低或耐SCC性降低的再結晶。
在此種狀況下，專利文獻1(日本特開2006-316303號公報)中提議一種高溫成形用鋁合金擠壓材及在預定條件下將此種擠壓材成形加工而成的高溫成形品，該高溫成形用鋁合金擠壓材係將預定合金組成之鋁合金鑄塊擠壓加工而製得之鋁合金擠壓材，且表面再結晶層之厚度在300μm以下。
然而，該專利文獻1中所提議之擠壓材在350~500℃之溫度區域中，雖然適合應變速度在10-2~100(s-1)之範圍內的成形加工，但在熱鍛造之情況下應變速度多超過
100(s-1)，因此即便使用專利文獻1中揭示之擠壓材藉由熱鍛造來製造二輪車與三輪車用下支架，仍有因其組織形態而無法發揮充分的強度及耐SCC性之虞。
專利文獻1：日本特開2006-316303號公報
在此，本發明係以如上述之現況為背景所進行，其應解決之課題在於提供一種強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)優異的二輪車與三輪車用下支架以及其有利的製造方法。
於是，本發明為了解決該課題，其主旨為一種二輪車與三輪車用下支架，係由Al合金構成，且其微組織為纖維狀組織，並且表面再結晶組織層的厚度在0.5mm以下，前述Al合金之合金組成為：Zn：6.6~7.6質量%、Mg：1.0~1.6質量%、Cu：0.50質量%以下(惟，不含0質量%)、及zr：0.10~0.18質量%，且剩餘部分為Al及無法避免的雜質。
又，在本發明中為了有效獲得此種二輪車與三輪車用下支架，其主旨亦在於一種二輪車與三輪車用下支架之製造方法，係製造如上述態樣之二輪車與三輪車用下支
架，該製造方法具有下述步驟：準備一Al合金擠壓材的步驟，該Al合金擠壓材係由Al合金構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以400℃以上之熱擠壓溫度熱擠壓而成，前述Al合金之合金組成為：Zn：6.6~7.6質量%、Mg：1.0~1.6質量%、Cu：0.50質量%以下(惟，不含0質量%)、及Zr：0.10~0.18質量%，且剩餘部分為Al及無法避免的雜質；將前述Al合金擠壓材在下述鍛造開始溫度及鍛造結束溫度之條件下進行熱鍛造成預定形狀之步驟，該條件係令鍛造開始溫度為400~480℃之溫度，且與前述熱擠壓溫度之差的絕對值在20℃以內之溫度；且令鍛造結束溫度在380℃以上之溫度，且在前述鍛造開始溫度以下之溫度；及接續前述熱鍛造，以3℃/秒以上之平均冷卻速度實施淬火處理直至經該熱鍛造所製得之鍛造體的溫度成為200℃為止之步驟。
如此一來，依據本發明之二輪車與三輪車用下支架係由預定合金組成之Al合金所構成，同時其微組織為纖維狀組織並且將表面再結晶組織層的厚度控制在0.5mm以下而構成，因此可發揮優異的強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)。尤其，本發明之下支架可適當使用於越野用自動二輪車。
又，在得以有效製造此種二輪車與三輪車用下支
架之依照本發明之二輪車與三輪車用下支架之製造方法中，不需要習知中所必要的應變矯正步驟，可有效期待製造成本之減低化。
10‧‧‧下支架
12‧‧‧前叉管裝設孔
14‧‧‧操舵軸嵌入孔
16‧‧‧凹部
18‧‧‧凹部
圖1係顯示依照本發明之二輪車與三輪車用下支架一例的俯視圖。
圖2係顯示依照本發明之二輪車與三輪車用下支架一例的背面圖。
圖3係圖1之I-I線截面圖。
而，依照本發明之二輪車與三輪車用下支架(以下亦僅稱「下支架」)具有例如圖1至圖3中所示形狀。
如從該圖1至圖3明瞭可知，下支架10具備設置於其長邊方向兩端部的一對前叉管裝設孔12、12及設置於該前叉管裝設孔12、12之間的操舵軸嵌入孔14。而，前叉管裝設孔12、12及操舵軸嵌入孔14均為於圖3之上下方向貫通下支架10的貫通孔。又，其等前叉管裝設孔12、12及操舵軸嵌入孔14之周圍設有凹部16、16、18、18。
呈現上述形狀之下支架10係在前叉管裝設孔12各已插入前叉管且操舵軸已插入操舵軸嵌入孔14之狀態下在二輪車及三輪車中作使用。
而且，依照本發明的下支架10如以下詳述由預定合金組成之Al合金所構成，且其微組織為纖維狀組織而且
表面再結晶組織層的厚度在0.5mm以下的部分存有相當大的技術性特徵。
如欲說明提供依據本發明之下支架的Al合金中之合金成分的意義及限定理由，首先，Zn(鋅)可與Mg(鎂)原子結合，發揮使下支架強度提升之特徵。所以，該Zn含量在亦考慮其他成分含量之情況下，在本發明中可設在6.6~7.6質量%之範圍內。Zn含量低於6.6質量%時，有下支架強度不夠充分之虞；另一方面，Zn含量若超過7.6質量%，則有耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)惡化之虞。在本發明中，Zn含量的適當範圍為6.6~7.4質量%，較適當範圍則為6.7~7.3質量%。
又，Mg(鎂)可與Zn原子結合，發揮使下支架強度提升之特徵。在本發明中，Mg含量在亦考慮其他成分含量之情況下可設在1.0~1.6質量%之範圍內。適當來說是設在1.1~1.5質量%之範圍內。
再者，Cu(銅)係可發揮使下支架之耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)提升之特徵者，在本發明中，其含量設在0.5質量%以下(惟，不含0質量%)。Cu含量一旦超過0.5質量%，在400℃左右之溫度下即可析出，進而在以下詳述之製造步驟中進行製造時，製得之下支架的強度便有降低之虞。Cu含量的適當範圍在0.20質量%以下(惟，不含0質量%)。
另外，Zr(鋯)在以擠壓加工製造後提供於熱鍛造之素材(鍛造用素材)時，可抑制再結晶形成纖維狀組織又可抑制在該鍛造用素材之熱鍛造時的再結晶，藉以發揮使下
支架之強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)提升之特徵。此種Zr含量一旦過少，在以擠壓加工製造鍛造用素材時或鍛造用素材的熱鍛造時，有產生再結晶使製得之下支架之強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)惡化之虞；反之，Zr含量一旦過多，熱鍛造時則有精製出粗大結晶產物，使製得之下支架之韌性惡化之虞。因此，本發明中之Zr含量係設在0.10~0.18質量%之範圍內，適當範圍為0.12~0.18質量%。
構成依照本發明的下支架的Al合金除上述必須的合金成分以外，剩餘部分係由Al與無法避免的雜質所構成。該無法避免的雜質係於調製目的之Al合金時必然會混入之物，具體而言可列舉Fe、Si、Ti。該等中，Fe及Si在該等含量愈多時，鍛造時愈會生成Al-Fe-Si系結晶產物；又，以Ti來說，其含量愈多，鍛造時愈會生成Al-Ti系粗大結晶產物，其等結晶產物則不論何者都有使最終製品之下支架之韌性降低之虞。因此，該等成分之含量以盡量愈少愈佳，但另一方面，使用不含雜質之(高純度)Al合金則相當耗費成本。在本發明中，以製造成本與最終製品之下支架之韌性的平衡來看，宜制定成Fe：0.40質量%以下、Si：0.30質量%以下、Ti：0.10質量%以下。
依照本發明的下支架係以含有上述各成分之合金組成之Al合金構成，並且，其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度規定在0.5mm以下。在下支架中，其微組織若為再結晶組織，便有無法發揮充分的強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)之虞，因此在本發明之下支架中
係以微組織為纖維狀組織而構成者。又，以熱鍛造製造下支架時，製得之下支架表面上會無法避免地形成再結晶組織層，因此藉由將其再結晶組織層之厚度設定在0.5mm以下，可在本發明之下支架中有效地顯現目的之強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)。而，在本發明中，再結晶組織層之厚度適當為0.3mm以下，較適當為0.1mm以下。
在此，纖維狀組織係指由在擠壓方向伸長之結晶粒所構成且其內部存有數μm大小之次晶粒之形態的金屬組織。又，再結晶組織層係指由原子藉由進行再配列(再結晶)使內部之次晶粒消失並呈現比纖維狀組織更大的結晶粒所構成之形態的金屬組織。纖維狀組織與再結晶組織可藉由微組織觀察而明確區別。即，藉由觀察下支架表面之截面微組織，可測定該表面再結晶組織層的厚度。
依照本發明的下支架例如可藉由以下所示方法有效地加以製造。
首先，準備一Al合金擠壓材，該Al合金擠壓材係由Al合金構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以400℃以上之熱擠壓溫度熱擠壓而成，前述Al合金之合金組成為：Zn：6.6~7.6質量%、Mg：1.0~1.6質量%、Cu：0.50質量%以下(惟，不含0質量%)及Zr：0.10~0.18質量%，且剩餘部分為Al及無法避免的雜質。
此種Al合金擠壓材可藉由對具有上述合金組成之Al合金施行習知即公知之擠壓加工而加以製造。例如，
對以半連續鑄造法所製造之Al合金鑄塊，在400~550℃之溫度下施行均質化處理2~20小時，然後冷卻至室溫，或未進行冷卻而加熱至400℃以上之溫度進行調整，接著以擠壓出側之製品速度為1~20m/min的方式，實施熱擠壓形成為預定形狀而獲得目的之Al合金擠壓材(微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下之Al合金擠壓材)。
在此，製造Al合金擠壓材時的熱擠壓溫度一旦過低，便有在後續步驟之熱鍛造中產生微組織之再結晶，使最終製品之下支架中之表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm之虞。因此，本發明中使用之Al合金擠壓材係以400℃以上之熱擠壓溫度進行製造，且適當為420℃以上，較適當為450℃以上。
又，表面再結晶組織層的厚度超過0.1mm之Al合金擠壓材在後續步驟之熱鍛造中有產生微組織之再結晶，使最終製品之下支架中之表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm之虞。因此，在本發明中係使用表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下的Al合金擠壓材。
接下來，將準備好的預定Al合金擠壓材在下述1)鍛造開始溫度及2)鍛造結束溫度之條件下，使用因應目的之下支架形狀的模具實施熱鍛造，該條件係令1)鍛造開始溫度為400~480℃之溫度，且與製造Al合金擠壓材時之熱擠壓溫度之差的絕對值在20℃以內之溫度；且令2)鍛造結束溫度為380℃以上之溫度，且在前述鍛造開始溫度以下之
溫度。
在本發明之製造方法中，熱鍛造之開始溫度(鍛造開始溫度)係設定成400~480℃之溫度，且與製造Al合金擠壓材時之熱擠壓溫度之差的絕對值在20℃以內之溫度。或許此乃因為在鍛造開始溫度低於400℃時，有最終製品(下支架)之強度降低之虞；但另一面，一旦超過480℃，又有最終製品之表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm之虞。又因為藉由將鍛造開始溫度設定成與製造Al合金擠壓材時之擠壓溫度之差的絕對值在20℃以內之溫度，可縮小最終製品之表面再結晶組織層。而，即使將鍛造開始溫度設定為400~480℃之溫度，但與製造Al合金擠壓材時之熱擠壓溫度之差的絕對值若超過20℃，最終製品之表面再結晶組織層的厚度便有超過0.5mm之虞。
又，熱鍛造結束時的溫度(鍛造結束溫度)係設定為380℃以上之溫度且在鍛造開始溫度以下之溫度。或許此乃因為鍛造結束溫度一旦低於380℃，便有最終製品(下支架)之強度降低之虞。又，鍛造結束溫度一旦超過鍛造開始溫度，最終製品之表面再結晶組織層的厚度有超過0.5mm之虞，同時有從模具脫模時容易發生變形而另外需要應變矯正步驟之虞。
而，在本發明中，熱鍛造中之應變速度會依作為目的之下支架的形狀及其部位等而改變，通常以控制在1s-1~10s-1左右為佳。因為，應變速度一旦過小，在熱鍛造加工中便有材料溫度之降低增大，使鍛造結束溫度低於上述
下限之虞，進而影響最終製品(下支架)之強度降低。另一方面，應變速度一旦過大，便有藉由熱鍛造加工時的加工發熱使鍛造結束溫度高於上述上限之虞，進而使表面再結晶組織層的厚度增加而無法在最終製品中發揮充分的強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)之虞。
然後，在本發明之製造方法中，接續上述熱鍛造後，對以上述方式所製得之鍛造體以3℃/秒以上之平均冷卻速度施行淬火處理直至鍛造體溫度成為200℃為止。該淬火處理時的平均冷卻速度低於3℃/秒時，最終製品之強度有降低之虞。而，在本發明中，開始淬火處理時的溫度與上述鍛造結束溫度(為380℃以上之溫度且在鍛造開始溫度以下之溫度)相同，即，可於鍛造結束瞬後即開始淬火處理，惟在鍛造結束溫度超過420℃的情況下宜使鍛造體溫度降低至420℃以下後再進行淬火處理。或許此乃因為淬火處理開始時的溫度一旦超過420℃，淬火應變便會增大而有需要應變矯正步驟之虞。即，在本發明之製造方法中，淬火處理開始時之溫度以380~420℃之範圍內為佳。
將已以上述方式施行淬火處理之鍛造體從200℃冷卻至室溫。該冷卻時之冷卻速度並無特別限定。又，已冷卻至室溫之鍛造體可因應需求施行自然時效處理或人工時效處理。有關人工時效處理之條件並無特別限定，例如可在100~170℃之溫度下進行1~50小時左右的處理。
如此一來，依照本發明的下支架之製造方法即存有下述三大特徵：1)使用下述Al合金擠壓材作為素材，該
Al合金擠壓材係由預定合金組成所構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以400℃以上之熱擠壓溫度熱擠壓而成；2)將此種Al合金擠壓材在預定條件下進行熱鍛造，而製造鍛造體；3)對所得鍛造體在預定條件下施行淬火處理。因此，不需要使用習知2000系Al合金之鑄造材等的下支架之製造方法中所需的固溶化處理及應變矯正步驟，因此可抑制壓低製造成本。
而且，在以上述方式所製得之下支架中，其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.5mm以下，因此可發揮優異的強度及耐應力腐蝕龜裂性(耐SCC性)。本發明之下支架尤其適合採用作越野用自動二輪車。
以下將顯示數個本發明之實施例，更具體地明示本發明，惟無須明言亦可知，本發明不受該等實施例之記載任何制約。又，應知悉，於本發明中除了以下實施例以外以及上述具體的記述以外，只要不脫離本發明主旨，得以依照熟知此項技藝之人士之知識加諸各種變更、修正及改良等。
而，以下，微組織觀察、抗拉試驗及SCC試驗分別依照以下手法加以實施。
-微組織觀察-
在試驗材(呈現圖1至圖3中所示形狀之下支架)之前後方向(圖1及圖2中之上下方向)的略中央部，藉由切斷及切割
使與其前後方向垂直之面(圖3中所示之面)露出。將其露出面使用800號數的耐水研磨紙加以研磨，接著對研磨面使用硝酸、鹽酸及氫氟酸的混合液[硝酸：鹽酸：氫氟酸=2：6：1(重量比)]進行蝕刻處理。蝕刻處理後，就蝕刻處理面使用光學顯微鏡進行觀察(倍率：50倍)，或使用放大鏡進行觀察(倍率：10倍)，測出下支架表面中之再結晶組織層的厚度，並且觀察下支架內部中有無大小在100μm以上之粗大結晶產物。
-抗拉試驗-
從圖2所示A部切出寬20mm且長100mm的試驗片，以厚度成為5mm的方式將上下面予以平面切割而成形平行部寬8mm且平行部長20mm之抗拉試驗片。以抗拉試驗方向與下支架之寬度方向(圖1及圖2之左右方向)呈平行的方式將抗拉試驗片設置於試驗機，在室溫下進行抗拉試驗，測定抗拉強度。而，抗拉試驗速度恆定為2mm/min。
-SCC(應力腐蝕龜裂)試驗-
由下支架支前叉管夾具部(前叉管裝設孔之周緣部)成形外徑：58mm、厚度：2mm、長度：25mm之C型環形狀的試驗片，以螺絲將試驗片嵌緊，使試驗片外面負荷相對於各下支架耐力為95%之抗拉應力，並將在25℃之溫度環境下將負載該負荷之狀態的試驗片浸漬於3.5%鹽水中10分鐘後使其乾燥50分鐘之步驟視為1循環，重複進行該浸漬及乾燥直至可於乾燥後之試驗片上以目視確認龜裂發生為止。於30日當中重複進行仍未於試驗片確認龜裂之情況即評估
為「無龜裂」。
-試驗材1~試驗材12-
準備12種Al合金擠壓材(直徑：45mm、長度：310mm)，該等Al合金擠壓材係由下述表1中所示合金組成構成之合金A~L中任一者所構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以450℃之熱擠壓溫度熱擠壓而成。將該等Al合金擠壓材加熱至450℃(鍛造開始溫度)並沿直徑方向進行熱鍛造，藉以成形呈現圖1至圖3中所示形狀之鍛造體。而，在製得之下支架形狀的鍛造體中，最薄部分的厚度為10mm且最厚部分的厚度為30mm。又，以熱鍛造時的應變速度在最慢位置是設為3s-1且在最快位置是設為8s-1，並且鍛造結束後之鍛造體溫度(鍛造結束溫度)為400~410℃之範圍內的方式實施熱鍛造。熱鍛造後，確認鍛造體溫度在390~410℃之範圍內後，立即使用風扇於60秒以內進行冷卻直到鍛造體溫度成為200℃為止，藉以進行淬火處理。鍛造體溫度降低至200℃以後，停止風扇之送風，直接在此狀態下將鍛造體冷卻至室溫。
對冷卻至室溫之鍛造體施行2日的自然時效處理，然後在約50℃/h之升溫速度下將鍛造體升溫至100℃，在此狀態下保持3小時後再次在約50℃/h之升溫速度下將鍛造體升溫至150℃，並在此狀態下保持8小時。將該保持後之鍛造體靜置在室溫下進行冷卻，藉以獲得呈現圖1至圖3中所示形狀之下支架(試驗材1~試驗材12)。針對製得之各試驗材進行微組織觀察、抗拉試驗及SCC(應力腐蝕龜裂)試驗。
其結果顯示於下述表2。
如從表2結果可知悉，依照本發明的下支架(試驗
材1~試驗材12)具有優異的抗拉強度，同時在SCC(應力腐蝕龜裂)試驗中亦無發現龜裂，故確認耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)亦佳。
-試驗材13~試驗材16-
準備由上述表1所示之合金C所構成，且微組織為纖維狀組織並且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下之Al合金擠壓材(直徑：45mm、長度：310mm)，且該Al合金擠壓材係可以下述表3所示之熱擠壓溫度進行熱擠壓而成。使用該等Al合金擠壓材依照下述表3所示之熱鍛造條件成形出呈現圖1至圖3所示形狀之鍛造體。而，在製得之下支架形狀之鍛造體中，最薄部分的厚度為10mm且最厚部分的厚度為30mm。將製得之各鍛造體從下述表3所示淬火開始溫度以各平均冷卻速度冷卻至200℃為止，並在鍛造體溫度降低至200℃後靜置於室溫下，使鍛造體冷卻至室溫。而，淬火處理在試驗材13~試驗材15中分別係藉由風扇之空冷實施，在試驗材16中則藉由水冷實施。
將冷卻至室溫之鍛造體在約50℃/h之升溫速度下升溫至100℃，在此狀態下保持3小時後，再次在約50℃/h之升溫速度下將鍛造體升溫至150℃，並在此狀態下保持8小時。將該保持後之鍛造體靜置於室溫下進行冷卻，藉以獲得呈現圖1至圖3中所示形狀之下支架(試驗材13~試驗材16)。針對製得之各試驗材進行微組織觀察、抗拉試驗及SCC(應力腐蝕龜裂)試驗。其結果顯示於下述表4。
[表3]
如從表4結果可知悉，依照本發明的下支架(試驗材13~試驗材16)具有優異的抗拉強度，同時在SCC(應力腐蝕龜裂)試驗中亦未發現龜裂，故確認耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)亦佳。而，該等試驗材13~試驗材16中淬火開始溫度均低於鍛造開始溫度，因此無須明言亦知不需要應變矯正步驟。
-試驗材17~試驗材24-
使用由下述表5所示合金組成所構成之合金aa~hh中
之任一者構成，且微組織為纖維狀組織並且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下之Al合金擠壓材(直徑：45mm、長度：310mm)，且該Al合金擠壓材係可以450℃之熱擠壓溫度熱擠壓而成，除此以外依照與試驗材1~試驗材12相同之條件，製得呈現圖1至圖3中所示形狀之下支架(試驗材17~試驗材24)。針對製得之各試驗材進行微組織觀察、抗拉試驗及SCC(應力腐蝕龜裂)試驗。其結果顯示於下述表6。
如從表6結果可知悉，首先在由Zn含量及Mg含量
低於本發明下限之Al合金所構成的試驗材17確認抗拉強度很低。又，由Zn含量及Mg含量超過本發明上限之Al合金所構成的試驗材18在SCC(應力腐蝕龜裂)試驗中發現有龜裂產生，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。此外，由完全不含Cu之Al合金所構成的試驗材19在SCC(應力腐蝕龜裂)試驗中發現有龜裂產生，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。再者，在由Cu含量超過本發明上限之Al合金所構成的試驗材20當中確認抗拉強度很低。另外，由Zr含量低於本發明下限之Al合金所構成的試驗材21確認其整體為再結晶組織所構成，且抗拉強度低，並且確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。而且，由Zr含量超過本發明上限之Al合金所構成的試驗材22以及Al合金組成雖在本發明範圍內但表面再結晶組織層的厚度超過0.05mm之試驗材23及試驗材24當中均有發現超過100μm之粗大結晶產物生成。
-試驗材25~試驗材33-
準備由上述表1所示合金C所構成，且微組織為纖維狀組織並且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下之Al合金擠壓材(直徑：45mm、長度：310mm)，且該Al合金擠壓材係可以下述表7所示熱擠壓溫度熱擠壓而成。使用該等Al合金擠壓材，依照下述表7所示之熱鍛造條件成形出呈現圖1至圖3中所示形狀之鍛造體。而，在製得之下支架形狀的鍛造體中，最薄部分的厚度為10mm，最厚部分的厚度則為30mm。將製得之各鍛造體從下述表7中所示淬火開始溫度
以各平均冷卻速度冷卻至200℃，並在鍛造體溫度降低至200℃後靜置於室溫下，使鍛造體冷卻至室溫。而，淬火處理在試驗材25~試驗材32分別係藉由使用風扇之空冷實施，在試驗材33則藉由放冷(於室溫下靜置)實施。
將冷卻至室溫之鍛造體在約50℃/h之升溫速度下升溫至100℃，在此狀態下保持3小時後，在此在約50℃/h之升溫速度下將鍛造體升溫至150℃，並在此狀態下保持8小時。將該保持後之鍛造體靜置於室溫下進行冷卻，藉以獲得呈現圖1至圖3中所示形狀之下支架(試驗材25~試驗材33)。針對製得之各試驗材進行微組織觀察、抗拉試驗及SCC(應力腐蝕龜裂)試驗。其結果顯示於下述表8。
[表7]
如從表7及表8可知悉，首先在使用製造時擠壓溫度低於本發明下限之擠壓材而形成的試驗材25中，表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm，且抗拉強度低，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。又，使用表面再結晶組織層的厚度超過本發明上限之擠壓材而形成的試驗材26中，表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm，且抗拉強度低，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。在試驗材27之下支架則是其熱鍛造開始溫度與擠壓材製造時之擠壓溫度之差的絕對值超過20℃，且抗拉強度低，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。試驗材28之下支架其鍛造開始溫度超過本發明上限，且抗拉強度低，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。試驗材29之下支架其鍛造開始溫度低於本發明下限，確認其缺乏抗拉強度。試驗材30之下支架的淬火開始溫度較為高溫，因此淬火應變大，確認其另外需要應變矯正步驟。試驗材31之下支架在熱鍛造時的應變速度較小，因此確認其缺乏抗拉強度。試驗材32之下支架在熱鍛造時的應變速度較大，所以其表面再結晶組織層的厚度超過0.5mm，且抗拉強度低，確認其缺乏耐SCC性(耐應力腐蝕龜裂性)。試驗材33之下支架在淬火處理時之降至200℃為止的平均冷卻速度低於本發明下限，因此確認其缺乏抗拉強度。
Claims (2)
- 一種二輪車與三輸車用下支架，係由Al合金擠壓材之熱鍛造體構成，且其微組織為纖維狀組織，並且表面再結晶組織層的厚度在0.5mm以下，前述Al合金之合金組成為：Zn：6.6~7.6質量%、Mg：1.0~1.6質量%、Cu：0.50質量%以下(惟，不含0質量%)、及Zr：0.10~0.18質量%，且剩餘部分為Al及無法避免的雜質。
- 一種二輪車與三輪車用下支架之製造方法，係製造如請求項1之二輪車與三輪車用下支架，該製造方法具有下述步驟：準備一Al合金擠壓材的步驟，該Al合金擠壓材係由Al合金構成，且其微組織為纖維狀組織且表面再結晶組織層的厚度在0.1mm以下，並且可以400℃以上之熱擠壓溫度熱擠壓而成，前述Al合金之合金組成為：Zn：6.6~7.6質量%、Mg：1.0~1.6質量%、Cu：0.50質量%以下(惟，不含0質量%)、及Zr：0.10~0.18質量%，且剩餘部分為Al及無法避免的雜質；將前述Al合金擠壓材在下述鍛造開始溫度及鍛造結束溫度之條件下進行熱鍛造成預定形狀之步驟，該條件係令鍛造開始溫度為400~480℃之溫度，且與前述熱 擠壓溫度之差的絕對值在20℃以內之溫度；且令鍛造結束溫度在380℃以上之溫度，且在前述鍛造開始溫度以下之溫度；及接續前述熱鍛造，以3℃/秒以上之平均冷卻速度實施淬火處理直至經該熱鍛造所製得之鍛造體的溫度成為200℃為止之步驟。
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