焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法_2

文档序号:9225880阅读:来源:国知局
在现有的锻造材中,如图7所示,晶粒在长轴方向 上为直线状,因此裂纹容易沿结晶晶界进展。相对于此,在本发明的锻造材中,如图8所示, 因为晶粒在长轴方向有弯曲(因为晶粒弯曲),所以即使在结晶晶界的一部分发生裂纹时, 裂纹也难以进展。即,如图8所示,因为晶粒在长轴方向有弯曲,所以撕裂晶界的应力相对 于通常施加到结晶晶界上的应力来说变小。由此,裂纹难以进展。因此,本发明的锻造材的 耐焊接裂纹性优异。
[0057] 接下来,对于式(1)~(3)进行说明。
[0058] 晶粒越小,焊接时越难以发生裂纹,但是若长宽比(长轴/短轴)变大,则焊接时 裂纹容易沿着长轴进行。因此关于晶粒直径,需要进行式(1)~(3)的规定。需要说明的 是,该式(1)~(3)是以实验为根据导出的。
[0059] 在式(1)中,GL低于50 μπι时,耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性降低。另一方面, 若高于500 μ m,则耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性降低。因此,为"50 μ m彡GL彡500 μ m"。 从进一步提高耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性的观点出发,GL优选为200 μπι以下。
[0060] 在式⑵中,GS低于10 μL?时,耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性降低。另一方面, 若高于180 μ m,则耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性降低。因此,为" 10 μ m < GS < 180 μ m"。 从进一步提高耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性的观点出发,GS优选为50 μπι以下。
[0061] 在式(3)中,"GS彡GL"规定的是,在晶粒中可以是长轴比短轴长或者也可以是长 轴和短轴为同等长度。
[0062] 还有,若晶粒粗大化,则有强度降低的情况。
[0063] 接下来,对于晶粒的GL和GS的测定方法,以m3面为例进行说明。图9是说明晶 粒的GL和GS的测定方法的m3面的放大剖面示意图。供试用试样研磨至成为镜面后,使 用Barker(日文:八一力一)氏液使其发生阳极氧化,使用带有偏振光的光学显微镜进行观 察。
[0064] 晶粒尺寸以切片法分别测量m3面的晶粒长度GL μ m和晶粒长度GS μ m。
[0065] 在图9中,沿长轴方向(横向)上引直线A1-A2,测量由此A1-A2直线横切的晶界 的数量(该图中为5),通过用图9的横向的长度(μπι)除以(日文:割9返玄)晶界的数 量而求得GL (μ m)。
[0066] 同样,沿短轴方向(纵向)引直线B1-B2,测量由此B1-B2直线横切的晶界的数量 (该图中是22),通过用图9的纵向的长度(μ m)除以晶界的数量而求得GS ( μ m)。
[0067] 在锻造材中,为了处于满足式(1)~(3)的范围,需要使用后述特定的制造条件进 行制造。另外如后所述,在锻造工序中,通过以铸锭的各面的锻造比达到规定的方式进行三 面的锻造,能够将锻造材的晶粒的形态控制为规定的形状。
[0068] 接着,对于构成本发明的锻造材的铝合金进行说明。
[0069] 作为用于本发明的铝合金锻造材的铝合金没有限定,优选为7000系的铝合金,特 别优选的组成为以下。
[0070] 〔错合金〕
[0071] 构成锻造材的铝合金优选含有Mg :0.4~4. 0质量%、Zn :3.5~7.0质量%、Cu: 0. 1~0.5质量%、Mn :高于0.3质量%且为0.8质量%以下、Ti :0.001~0. 15质量%,此 外,还含有Cr :0. 1~0. 5质量%、Zr :0. 05~0. 25质量%之中一种以上,Si :限制在0. 5质 量%以下,Fe :限制在0. 5质量%以下,并且余量由Al和不可避免的杂质构成。
[0072] 以下,对于构成铝合金的各元素的含量进行说明。
[0073] (Mg :0· 4 ~4. 0 质量% )
[0074] Mg具有使铝合金的抗拉强度提高的效果。如果Mg的含量为0. 4质量%以上,则该 效果变大。另一方面,如果Mg的含量在4. 0质量%以下,则耐应力腐蚀裂纹性(耐SCC性) 提高。因此,Mg的含量优选为0. 4~4. 0质量%。从进一步提高抗拉强度的观点出发,Mg 的含量更优选为I. 〇质量%以上,进一步优选为1. 5质量%以上。另外,从进一步提高耐应 力腐蚀裂纹性的观点出发,更优选为2. 5质量%以下,进一步优选为2. 0质量%以下。
[0075] (Zn :3· 5 ~7. 0 质量% )
[0076] Zn具有使铝合金的抗拉强度提高的效果。如果Zn的含量在3. 5质量%以上,则该 效果变大。另一方面,如果Zn的含量在7. 0质量%以下,则耐应力腐蚀裂纹性(耐SCC性) 提高。因此,Zn的含量优选为3. 5~7. 0质量%。从进一步提高抗拉强度的观点出发,Zn 的含量更优选为4. 0质量%以上,进一步优选为4. 5质量%以上。另外,从进一步提高耐应 力腐蚀裂纹性的观点出发,更优选为5. 5质量%以下,进一步优选为5. 0质量%以下。
[0077] (Cu :0· 1 ~0· 5 质量% )
[0078] Cu使铝合金的耐腐蚀性降低,但具有使耐应力腐蚀裂纹性(耐SCC性)和抗拉强 度提高的效果。如果Cu的含量在0. 1质量%以上,则该效果变大。另一方面,如果Cu的含 量在0. 5质量%以下,则耐焊接裂纹性提高。因此,Cu的含量优选为0. 1~0. 5质量%。从 进一步提高耐应力腐蚀裂纹性和抗拉强度的观点出发,Cu的含量更优选为0. 15质量%以 上,进一步优选为0.2质量%以上。另外,从进一步提高耐焊接裂纹性的观点出发,更优选 为0. 3质量%以下,进一步优选为0. 25质量%以下。
[0079] (Mn :高于0· 3质量%且为0· 8质量%以下)
[0080] Mn具有使晶粒微细化的效果。若Mn的含量大于0. 3质量%,则该效果变大。另一 方面,如果Mn的含量在0. 8质量%以下,则粗大的金属间化合物难以产生,因此韧性提高, 焊接时裂纹难以进展。因此,Mn的含量优选为高于0.3质量%且为0.8质量%以下。从进 一步增大使结晶组织微细化的效果的观点出发,Mn的含量更优选为0.4质量%以上。另外, 从进一步提高韧性的观点出发,更优选为〇. 6质量%以下。
[0081] (Ti :0· 001 ~0· 15 质量% )
[0082] Ti具有使铸造后的晶粒微细化的效果。如果Ti的含量为0. 001质量%以上,则 该效果变大。另一方面,如果Ti的含量在0. 15质量%以下,则粗大的金属间化合物难以生 成,因此韧性提高,焊接时裂纹难以进展。还有,若Ti的含量高于0. 15质量%,则其效果饱 和。因此,Ti的含量优选为0.001~0.15质量%。从进一步增大使晶粒微细化的效果的 观点出发,Ti的含量更优选为0.005质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上。另外, 从进一步提高韧性的观点出发,更优选为〇. 05质量%以下。
[0083] (Cr :0· 1 ~0· 5 质量% )
[0084] Cr在铸造工序和热处理工序中,作为微细的化合物析出,具有抑制晶粒生长的效 果。如果Cr的含量在0.1质量%以上,则该效果变大。另一方面,如果Cr的含量在0.5质 量%以下,则作为初晶而粗大的Al-Cr系金属间化合物难以生成,因此韧性提高,焊接时裂 纹难以进展。因此,Cr的含量优选为0.1~0.5质量%。从进一步增大抑制晶粒生长的效 果这一观点出发,Cr的含量更优选为0. 15质量%以上。另外,从进一步提高韧性的观点出 发,更优选为〇. 3质量%以下,进一步优选为0. 25质量%以下。
[0085] (Zr :0· 05 ~0· 25 质量% )
[0086] Zr具有使铝合金的晶粒微细化,并且使其稳定化的效果。如果Zr的含量为0. 05 质量%以上,则该效果变大。另一方面,如果Zr的含量在0.25质量%以下,则粗大的结晶 物难以生成,因此韧性提高,焊接时裂纹难以进展。因此,Zr的含量优选为0. 05~0. 25质 量%。从进一步增大使晶粒微细化并使其稳定化的效果的观点出发,Zr的含量更优选为 0.07质量%以上,进一步优选为0. 1质量%以上。另外,从进一步提高韧性的观点出发,更 优选为0.2质量%以下,进一步优选为0. 15质量%以下。
[0087] 本发明的焊接结构部件用铝合金也可以在不可避免的杂质的水平下含有这些Cr 和Zr,但为了使晶粒微细化,在添加 Cr和Zr之中的一种以上时,优选在上述的规定的范围 内含有。
[0088] (Si :0· 5 质量% 以下)
[0089] Si通常作为基体金属杂质混入到铝合金中,在铸造工序等中,使铸锭中产生 Al-Fe-Si系金属间化合物。如果Si的含量在0. 5质量%以下,则粗大的Al-Fe-Si系金属 间化合物难以在铸锭中产生,韧性提高,焊接时裂纹难以进展。因此,Si的含量优选为0.5 质量%以下。从进一步提高韧性的观点出发,Si的含量更优选为0.3质量%以下。
[0090] (Fe :0· 5 质量% 以下)
[0091] Fe也通常作为基体金属杂质混入铝合金中,在铸造工序等中,使铸锭中产生 Al-Fe系金属间化合物。如果Fe的含量在0. 5质量%以下,则粗大的Al-Fe系金属间化合 物在铸锭中难以产生,韧性提高,焊接时裂纹难以进展。因此,Fe的含量优选为0. 5质量% 以下。从进一步提高韧性的观点出发,Fe的含量更优选为0. 3质量%以下。
[0092] (不可避免的杂质)
[0093] 作为不可避免的杂质,能够设想有B、C、Hf、Na等元素,无论哪种元素,都允许在不 阻碍本发明的特征的水平下含有。具体来说,这些不可避免的杂质元素,各个元素的含量分 别优选为0.05质量%以下。另外,合计的含量优选为0. 15质量%以下。
[0094] 〔铝合金锻造材的制造方法〕
[0095] 接下来,对于本发明的焊接结构部件用铝合金锻造材的制造方法的实施方式进行 说明。
[0096] 本发明的焊接结构部件用铝合金锻造材的制造方法是上述记载的焊接结构部件 用铝合金锻造材的制造方法,其中,按顺序进行铸造工序、均质化热处理工序、加热工序、锻 造工序和调质工序。
[0097] 以下,对于各工序进行说明。需要说明的是,在本发明的铝合金锻造材的制造方法 中,对于铸造工序、均质化热处理工序、加热工序,可以根据常规方法制造,因
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1