铝合金锻造材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及在高速下进行旋转或滑动的高速运动构件用侣合金锻造材及其制造 方法。
【背景技术】
[0002] 侣具有低密度且高强度、加工容易运样的特性。将运些特性活用，在轻量且要求强 度、加工特性的铁道车辆、汽车、船舶等运输机械、各种机械构件、引擎构件等中使用侣合金 锻造材。具体来说，例如在发电机、压缩机等旋转转子（小型叶片）、旋转叶轮（大型叶片）、 引擎的活塞等在高速下旋转或滑动的高速运动构件中使用侣合金锻造材。
[0003] 对于用于运些用途的高速运动构件，在大于100°C的高溫使用环境、进行旋转和/ 或滑动运样的构件的性质方面要求高溫特性（耐热性和高溫屈服强度）。与为了回应该要 求而开发的侣合金、侣合金锻造材有关的发明公开在例如专利文献1~6中。
[0004] 专利文献1中公开了一种高溫特性优异的侣合金锻造材的制造方法，其特征在 于，其是含有Cu :4. 0~7. 0质量％、Mg :0. 2~0. 4质量％、Ag :0. 05~0. 7质量％且余量 由侣和不可避免的杂质构成的侣合金锻造材的制造方法，其具有如下特性：将由该组成构 成的铸造材在500~545°C的溫度进行均质化热处理后，在280~360°C的溫度进行热锻， 之后在510~545°C的溫度进行溶体化和泽火处理，实施人工时效硬化处理后，此时的侣合 金锻造材在室溫的屈服强度为400MPa W上。 阳〇化]专利文献2中公开了一种高溫疲劳强度优异的侣合金锻造材，其特征在于，其是 含有 Cu :4. 0 ~7. 0 质量％、Mg :0. 2 ~0. 4 质量％、Ag :0. 05 ~0. 7 质量％、V :0. 05 ~0. 15 质量％且余量由侣和不可避免的杂质构成的侣合金锻造材，锻造材组织中的A1-V系析出 物的分布密度为1.5个/(ym) 3W上。
[0006] 专利文献3中公开了一种高速运动构件用侣合金冷锻材，其特征在于，其是包含 化：1. 5~7. 0质量％、Mg :0. 01~2. 0质量％且余量由侣和不可避免的杂质构成的侣合金 冷锻材，其由微观组织具有Θ '相和/或Ω相且晶粒直径为500 μπι W下的等轴再结晶晶 粒构成，该等轴再结晶晶粒的组织中W相互紧贴的形态集合体化的1 μπι W下的微细再结 晶晶粒的面积率为10% W下，1000小时蠕变破裂强度为250N/mm2W上且高溫屈服强度为 280N/mm2W 上。
[0007] 专利文献4中公开了一种初性优异的延展加工用耐热侣合金，其特征在于，含有 Cu 5. 1 ~6. 5% (mass%，下同）、M邑 0. 10 ~0. 7%、A邑 0. 10 ~1. 0%、Mn 0. 10 ~0. 50%、 Ti 0. 22~0. 50%，而且Μη量与Ti量之比Mn/Ti位于0. 5~2. 5的范围内，余量由A1和 不可避免的杂质构成。
[0008] 专利文献5中公开了一种耐热性优异的侣合金锻造材，其特征在于，含有化 5. 1 ~6. 5% (mass%，下同）、Mg 0. 30 ~0. 70%、Ag 0. 10 ~1. 0%、Mn 0. 10 ~0. 50%、Cr 0. 07~0. 11 %、Ti 0. 06~0. 30%且余量由A1和不可避免的杂质构成的侣合金在200°C、 leOMPa下的蠕变破裂寿命为500小时W上。
[0009] 专利文献6中公开了一种高溫特性优异的侣合金，其特征在于，含有Si :大于0. 1 质量％且1.0质量％1^下、化：3. 0质量％ W上且7. 0质量％ W下、Μη :0. 05质量％ W上且 1. 5质量％ W下、Mg :0. 01质量％ W上且2. 0质量下、Ti :0. 01质量％ W上且0. 10质 量％ W下、Ag :0. 05质量％ W上且1. 0质量％ ^下，并且Zr限制在小于0. 1质量％，余量由 A1和不可避免的杂质构成。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本专利第4088546号公报
[0013] 专利文献2 :日本专利第4058398号公报
[0014] 专利文献3 :日本专利第3997009号公报
[0015] 专利文献4 :日本专利第4676906号公报
[0016] 专利文献5 :日本特开2013-142168号公报
[0017] 专利文献6 :日本特开2013-14835号公报
【发明内容】
[001引发明要解决的问题
[0019] 近年，对于旋转转子、旋转叶轮等，在高溫环境下的稳定性、材料特性的性能改善 正在提高。虽然上述专利文献1、3~6中公开的发明是回应上述要求而得到的，但对于提 高在高溫环境下的疲劳强度尚未进行任何研究。因此，专利文献1、3~6中公开的发明存 在无法实现使在高溫环境下的疲劳强度提高的侣合金锻造材运样的问题。
[0020] 专利文献2中公开的发明W V为必要成分，通过使A1-V系析出物运样的特殊的析 出物W特定的分布密度析出，由此使在高溫环境下的疲劳强度提高。然而，要求进一步提高 在高溫环境下的疲劳强度。
[0021] 本发明是鉴于运样的情况而完成的，课题在于提供高溫特性（在高溫环境下的疲 劳强度）优异的侣合金锻造材及其制造方法。
[0022] 用于解决问题的手段
[0023] 解决上述课题的本发明的侣合金锻造材的特征在于，其是将含有化：3. 0~8. 0质 量％、]\% :0. 01~2. 0质量％、Ag :0. 05~1. 0质量％、Mn :0. 05~1. 5质量％且余量由A1和 不可避免的杂质构成的侣合金进行锻造而形成的侣合金锻造材，其平均晶粒直径为500 μm W下，晶粒直径比（长轴/短轴）为10 W下。
[0024] 本发明的侣合金锻造材中，上述侣合金可化含有选自化：0.01~0.40质量％、Si : 0. 01 ~1. 00 质量％、V :0. 01 ~0. 15 质量％、Cr :0. 01 ~0. 30 质量％、Zr :0. 01 ~0. 50 质 量％、Sc :0. 01~1. 00质量％和Ti :0. 01~0. 20质量％中的一种或两种W上的元素。
[0025] 另外，解决上述课题的本发明的侣合金锻造材的制造方法的特征在于，其包括：铸 造工序，将由上述组成构成的侣合金烙解并铸造成铸造材；均质化热处理工序，在500~ 545°C的保持溫度对上述铸造材进行均质化热处理；热锻工序，在180~360°C的锻造溫 度对进行了上述均质化热处理的铸造材进行锻造比为1. 5 W上的热锻；固溶处理工序， 在510~545°C的保持溫度对进行了上述热锻的锻造材进行固溶处理；泽火处理工序，W 400~290°C之间的平均冷却速度为10°C /分钟W上且小于30000°C /分钟的条件对进行 了上述固溶处理的锻造材进行泽火处理；w及人工时效硬化处理工序，对进行了上述泽火 处理的锻造材进行人工时效硬化处理。
[00%] 本发明的侣合金锻造材的制造方法中，优选上述热锻至少依次对上述铸造材的不 同的两个面进行锻造。
[0027] 本发明的侣合金锻造材的制造方法中，优选上述热锻依次对上述铸造材的不同的 Ξ个面进行锻造。
[0028] 本发明的侣合金锻造材的制造方法中，优选将上述锻造溫度设为180°C W上且小 于 28(TC。
[0029] 本发明的侣合金锻造材的制造方法可W在上述热锻工序和上述固溶处理工序之 间包括在180~36(TC的模锻溫度对上述锻造材进行模锻的模锻工序。
[0030] 本发明的侣合金锻造材的制造方法中，优选将上述模锻溫度设为180°C W上且小 于 28(TC。 阳0川发明效果
[0032] 本发明的侣合金锻造材的高溫特性（在高溫环境下的疲劳强度）优异。
[0033] 本发明的侣合金锻造材的制造方法可W制造高溫特性（在高溫环境下的疲劳强 度）优异的侣合金锻造材。
【附图说明】
[0034] 图1是对本发明的一个实施方式的侣合金锻造材的制造方法的内容进行说明的 流程图。
[0035] 图2是对计算平均晶粒直径和晶粒直径比（长轴/短轴）时的方法进行说明的说 明图。
[0036] 图3是对计算平均晶粒直径和晶粒直径比（长轴/短轴）时的方法进行说明的说 明图。
【具体实施方式】
[0037] W下，适当参考附图，对用于实施本发明的侣合金锻造材及其制造方法的方式 (实施方式）进行详细说明。 阳0測[侣合金锻造材]
[0039] 本发明的一个实施方式的侣合金锻造材下称作A1锻造材）是将含有化： 3. 0 ~8. 0 质量％、Mg :0. 01 ~2. 0 质量％、Ag :0. 05 ~1. 0 质量％、Mn :0. 05 ~1. 5 质量％ 且余量由A1和不可避免的杂质构成的侣合金进行锻造而形成的。本实施方式的A1锻造材 的平均晶粒直径为500 μπι W下、晶粒直径比（长轴/短轴）为10 W下。
[0040] 该Α1锻造材相当于在后述的热锻工序S3结束后进行了固溶处理工序S5至人工 时效硬化处理工序S8的Α1锻造材（参见图1)、W及在热锻工序S3结束后进行模锻工序 S4,随后进行了固溶处理工序S5至人工时效硬化处理工序S8的Α1锻造材（同样参见图 1)。在任一情况下，冷压（加工）工序S7均可W可选地进行，运在后文中有描述。本发明 的Α1锻造材的平均晶粒直径和晶粒直径比尽管也受成分的影响，但基本取决于在热锻工 序S3和/或模锻工序S4的锻造条件下被赋予的材料内部的应变状态，通过进行固溶处理 工序S5,由此W组织的形态、即平均晶粒直径和晶粒直径比呈现。通过固溶处理工序S5所 呈现的平均晶粒直径和晶粒直径比基本上不会随之后的处理而变化，另外，由所呈现的平 均晶粒直径和晶粒直径比得到的效果也基本上不发生变化。因此，对于平均晶粒和晶粒直 径比的计算而言，即使在固溶处理工序S5后进行泽火处理工序S6、人工时效硬化处理工序 S8,也可W测定。
[0041] 需要说明的是，本实施方式的A1锻造材中，侣合金可化含有选