[發明專利]汽車用鋁合金鍛造材及其制造方法

有效

• 申請號: 201310106436.4
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103361519A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 堀雅是;稻垣佳也;中井學
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/02;C22C21/08;C22F1/04;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 龔敏

技術領域

本發明涉及適用于汽車用底盤構件和結構構件等的汽車用鋁合金鍛造材及其制造方法。

背景技術

一直以來，在車輛、船舶、飛機、摩托車或汽車等的運輸用車輛的結構構件中，使用的是JIS規格或AA規格所規定的6000系(Al-Mg-Si系)等的鋁合金(以下簡略表述為“Al合金”。)。該6000系鋁合金，耐腐蝕性比較優異，另外廢料能夠作為6000系鋁合金熔解原料再利用，從再循環性這一點出發也優異。

另外，在汽車用結構構件中，從制造成本的削減和加工成復雜形狀零件的觀點出發，使用鋁合金鑄造材和鋁合金鍛造材。在這些要求高強度、高韌性等的機械的性質的結構構件中，例如，在上臂、下臂等的汽車用底盤構件中，主要使用鋁合金鍛造材。然后，這些鋁合金鍛造材其制造是在對于鋁合金鑄造材進行均質化熱處理后，進行機械鍛造、液壓鍛造等的熱鍛，之后再實施固溶處理、淬火處理和人工時效處理(以下也僅稱為時效處理)等的調質處理。

近年來，在這些汽車用結構構件中，由于低油耗、低CO₂排放的要求提高，所以產生進一步的輕量化、薄壁化的必要性。歷來在這些用途中，雖然使用6061和6151等的6000系鋁合金鍛造材，但在強度這一點上，性能方面并不充分。另外，作為汽車用，為了能夠在實用上用于各種用途，也需要具有耐腐蝕性。

因此，例如，在專利文獻1中公開有一種由6000系的Al合金構成，強度、韌性優異的Al合金擠壓材。

【先行技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】特開2007-177308號公報

然而，專利文獻1所述的Al合金擠壓材，Cu的含量比較高，雖然強度高，但是推定耐腐蝕性的水平低。

發明內容

本發明鑒于上述的情況而形成，其課題在于，提供一種既維持良好的耐腐蝕性，抗拉強度又優異的汽車用鋁合金鍛造材及其制造方法。

因此，本發明者們為了實現鋁合金鍛造材的抗拉強度的進一步提高，在組成和制造條件的兩方面進行了有效的手段的研究。

抗拉強度與Al合金鍛造材內部的微觀的結晶形態密切相關。特別是若在鍛造材中存在的再結晶部分的比率大，則容易成為破壞現象的起點，因此帶來抗拉強度的降低。因此需要使再結晶部分不要產生，或者即使產生也不變大。

在現有的制造方法中，擠壓加工這樣的工序不過是專門用于調整鍛造品的形狀的一個手法。但是，本發明者們針對在鍛造鑄造品之前進行擠壓加工，使其擠壓比發生各種變化的情況，研究抗拉特性。其結果發現，對應擠壓比的增大，抗拉強度增大至預期之上。作為一個原因，認為是由于在微觀的結晶結構中，發生沿擠壓方向取向的結構變化。

此外本發明者們還認為，這是由于通過以高倍率對于鑄造品進行擠壓加工，存在于鑄造品中的結晶物的形態發生巨大變形，結晶物被破壞，或者被微細化，結晶結構的變質等發生。如果是以往，則結晶物成為結晶化的核而使再結晶得到促進，但是因為這樣的結晶物的微細化和質的變化發生，所以再結晶受到抑制，推測這會帶來抗拉強度的意想不到的提高。

此外，不僅擠壓加工的擠壓條件，而且均質化熱處理工序中的溫度、時間、冷卻速度，鍛造工序中的結束溫度，擠壓工序前后的加熱工序等，也同樣帶來抗拉強度的提高，本發明者們也進行了關于這些條件的研究。

另一方面，以擠壓加工為前提時，對于適合于擠壓加工的合金組成也加以研究。一般為了提高抗拉強度，除了Mg和Si這樣基本的賦予強度的成分以外，添加Cu和Zn也有效。但是卻發現，因為Cu和Zn使耐腐蝕性大大降低，所以使含量增加有困難。因此，使Cu和Zn的含量極力減少，取而代之的是，以規定量含有Mn等過渡性元素和Fe，通過控制結晶物的粒徑和面積率來抑制再結晶，從而既能夠維持耐腐蝕性，又能夠達成優異的抗拉強度。

即，本發明根據基于上述各種研究得出的新結論，通過進行擠壓加工這一工序，使特定的制造條件和特定的組成加以組合，從而成功地取得了兼備一直以來難以達成的高水平的抗拉強度和耐腐蝕性的Al合金鍛造材。