JP4065758B2

JP4065758B2 - Wear-resistant aluminum alloy elongated body and method for producing the same

Info

Publication number: JP4065758B2
Application number: JP2002308523A
Authority: JP
Inventors: 保之大塚; 正樹尾嶋
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2004143511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャー切断性と鍛造性に優れた耐摩耗性アルミニウム合金長尺体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機械的特性と冷間加工性に優れた耐摩耗性アルミニウム合金長尺体とその製造方法は、たとえば、特許文献１（特開２００１−２００３２６号公報）で提案されている。
【０００３】
上記の特許公開公報で提案された耐摩耗性アルミニウム合金長尺体は、シリコンを７〜１３重量％、鉄を０．００１〜０．２重量％、マンガンおよびクロムの少なくとも１つを０．００１〜０．２５重量％、ストロンチウムを０．００３〜０．０３重量％、チタンを０．００５〜０．０３重量％含み、残部がアルミニウムおよび不可避不純物であり、かつ、最大のシリコン粒の大きさが４０μｍ以下であり、さらに、結晶組織が熱間圧延組織、あるいは再結晶組織、あるいは熱間圧延組織と再結晶組織の混合組織からなることを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２００３２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許公開公報で提案されたアルミニウム合金では、シリコン粒子の微細化剤としてストロンチウムを添加している。すなわち、ストロンチウムの添加によってシリコン粒子が大きくなるのを抑制し、さらにシリコン粒子の粒径のばらつきを熱処理により緩和することによって、シリコン粒子の粒径と粒径分布を制御している。
【０００６】
アルミニウム合金の鋳造材中には、相対的に遅い冷却速度で鋳造された箇所と相対的に速い冷却速度で鋳造された箇所とが存在するので、シリコン粒子の大きさに分布が生じる。ところが、ストロンチウムの添加によって微細化したシリコン粒子は、熱処理を行なうと、小さいシリコン粒子ほど速く成長し、温度と時間に対する依存性が認められるとしても、粒径がある程度になると粒成長が鈍化する。このため、相対的に遅い冷却速度で鋳造された箇所と相対的に速い冷却速度で鋳造された箇所との間でシリコン粒子の大きさに差がなく、シリコン粒子の粒径が均一になる。
【０００７】
しかしながら、アルミニウム合金長尺体の表層と内部で微細化されたシリコン粒子が均一に存在するので、多量のシリコン粒子が中心近傍の領域まで存在することになる。その結果、上記のアルミニウム合金長尺体に鍛造加工を施すと、強加工された部分において鍛造割れ等の欠陥が生じるという問題があった。
【０００８】
また、上記の特許公開公報で提案されたアルミニウム合金には、限定された含有量でストロンチウムが添加されているが、ストロンチウムは本来的に溶湯中に水素を吸蔵する作用を果たす元素である。このため、アルミニウム合金鋳造材の熱処理時に鋳造材中の水素が気化し、膨れやブリスターが生じるという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、耐摩耗性とシャー切断性に優れるとともに、鍛造性に優れ、膨れやブリスターの発生を防止することが可能な耐摩耗性アルミニウム合金長尺体およびその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に従った耐摩耗性アルミニウム合金長尺体は、シリコン（Ｓｉ）を４．５質量％以上１３質量％以下、鉄（Ｆｅ）を０．００１質量％以上０．３質量％以下、マグネシウム（Ｍｇ）を０．１質量％以上２質量％以下、マンガン（Ｍｎ）を０．００１質量％以上０．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）を０．００１質量％以上０．３質量％以下、チタン（Ｔｉ）を０．００５質量％以上０．０５質量％以下、カルシウム（Ｃａ）、アンチモン（Ｓｂ）およびリン（Ｐ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．００３質量％以上０．５質量％以下含み、残部がアルミニウム（Ａｌ）と不可避不純物からなり、シリコン粒子の大きさが平均値で５μｍ以下、最大値で２０μｍ以下であり、かつ、アルミニウム合金の結晶組織が熱間圧延組織、熱間圧延後に得られる再結晶組織、および、熱間圧延組織と熱間圧延後に得られる再結晶組織の混合組織からなる群より選ばれた１種の組織である。そして、当該アルミニウム合金長尺体の外周面から中心に向かって当該アルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する深さまでの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ ^２）が、当該アルミニウム合金長尺体の中心から外周面に向かって当該アルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する距離隔てた箇所までの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ ^２）に対して１．２５倍以上の比率を有する。
【００１１】
この発明の耐摩耗性アルミニウム合金長尺体は、銅（Ｃｕ）を０．００１質量％以上、５質量％以下含むのが好ましい。
【００１２】
また、この発明の耐摩耗性アルミニウム合金長尺体において、アルミニウム合金の表面硬度がロックウエル硬さのＦスケールで８０以上であることが好ましい。
【００１３】
さらに、アルミニウム合金の表面粗さをＲｍａｘで１０μｍ以下にするのが好ましい。
【００１４】
この発明に従った耐摩耗性アルミニウム合金長尺体は、ダイス皮剥ぎ処理が施された表面を有するのが好ましい。
【００１６】
この発明に従った耐摩耗性アルミニウム合金長尺体の製造方法は、以下の工程を備える。
【００１７】
（ａ）シリコンを４．５質量％以上１３質量％以下、鉄を０．００１質量％以上０．３質量％以下、マグネシウムを０．１質量％以上２質量％以下、マンガンを０．００１質量％以上０．３質量％以下、クロムを０．００１質量％以上０．３質量％以下、チタンを０．００５質量％以上０．０５質量％以下、カルシウム、アンチモンおよびリンからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．００３質量％以上０．５質量％以下含み、残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を溶解することによって溶湯を得る工程。
【００１８】
（ｂ）デンドライトの２次枝間隔が４０μｍ以下となるように上記の溶湯を連続鋳造することによって鋳造体を得る工程。
【００１９】
（ｃ）３５０℃以上５００℃以下の温度範囲で４０％以上の加工度で鋳造体を熱間圧延することによって圧延体を得る工程。
【００２０】
（ｄ）３００℃以上４８０℃以下の温度範囲で２時間以上５０時間以下、圧延体を熱処理する工程。そして、熱処理する工程の後、圧延体の表面にダイス皮剥ぎ処理を施す工程。
【００２１】
この発明の耐摩耗性アルミニウム合金長尺体の製造方法においては、アルミニウム合金が銅を０．００１質量％以上、５質量％以下含むのが好ましい。
【００２２】
また、この発明の耐摩耗性アルミニウム合金長尺体の製造方法においては、アルミニウム合金の溶湯中に存在する水素量がアルミニウム１００ｇ当たり０．１５ｃｃ以下であるのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について詳細に述べる。
【００２５】
本発明の耐摩耗性アルミニウム合金長尺体は、たとえば、カーエアコンディショナ用ピストンのように、鍛造加工により成形され、耐摩耗性の要求特性の高い用途に適している。すなわち、連続鋳造圧延されることにより、得られたアルミニウム合金の表面部分を摺動面として配置することによって、耐摩耗性が飛躍的に向上する。
【００２６】
本発明のアルミニウム合金における各成分元素の含有量の限定理由は以下のとおりである。
【００２７】
マグネシウムの添加は強度を決定し、この量が少なすぎると強度が不足し、多すぎると脆化挙動を示す。たとえば、カーエアコンディショナ用ピストンのように高い耐摩耗性が要求される用途では、耐摩耗性とダイス皮剥ぎ性を考慮すると、マグネシウムの含有量が０．１質量％以上２質量％以下の範囲内である必要がある。
【００２８】
シリコンは、その添加量、粒径、粒径分布が耐摩耗性に影響を与える。粒径と粒径分布の制御は、製造方法に依存するところが大きい。本発明では、冷却速度の分布やばらつきを許容するため、晶出するシリコン粒子のサイズが大きくなる傾向がある。しかし、本発明では、カルシウム、アンチモンまたはリンのいずれか１種または２種以上の添加によってシリコン粒子のサイズが大きくなるのを抑制するとともに、冷却速度に応じてシリコン粒子の微細化の程度を制御することができる。すなわち、アルミニウム合金長尺体において、相対的に速い冷却速度で冷却された外周表層近傍部分では微細化されたシリコン粒子が比較的密に分布し、相対的に遅い冷却速度で冷却された中心近傍部分で微細化されたシリコン粒子が比較的疎に分布する。このように凝固時の冷却速度を最適化することによりシリコン粒子の粒径と粒径分布を制御することによって、シリコン粒子が中心近傍部分まで多量に存在することがなくなる。すなわち、凝固時の冷却速度を最適化することにより中心近傍領域でのα相の領域を比較的大きくすることによって、内部に存在するシリコン粒子の密度を低減させることができる。これにより、外周表層近傍においてシリコン粒子を高密度に分布させることによって耐摩耗性を確保するとともに、鍛造加工を施しても、鍛造割れ等の欠陥が生じるのを効果的に防止することができる。
【００２９】
良好な鍛造性を得るためには、アルミニウム合金長尺体の外周面から中心に向かってアルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する深さまでの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ²）は、アルミニウム合金長尺体の中心から外周面に向かってアルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する距離隔てた箇所までの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ²）に対して１．２５倍以上の比率を有するのが好ましい。
【００３０】
また、シリコン粒子の微細化剤としてのカルシウム、アンチモンまたはリンは、溶湯中に水素を吸蔵する作用を果たさないので、熱処理時に水素の気化による膨れやブリスターが生じるのを防止することができる。
【００３１】
なお、、カルシウム、アンチモンまたはリンは初晶シリコンの微細化に対して有効であるが、これらの元素の合計の添加量は０．００３質量％以上０．５質量％以下の範囲内とする。これらの元素の合計の含有量が０．５質量％を超えると、シリコン粒子の微細化効果が飽和する。また、これらの元素の合計の含有量が０．００３質量％未満であれば、シリコン粒子の微細化効果が認められない。
【００３２】
本発明のアルミニウム合金の場合には、シリコンの添加量の上限値は共晶組成に限られる。このため、非平衡状態の凝固においては共晶点の拡大が認められるので、シリコンの含有量の上限値は１３質量％とする。一方、シリコンの含有量が少ないと、アルミニウム合金初晶（α相）は粗大化するので、シリコンの含有量の下限値を４．５質量％とする。
【００３３】
チタンはα相を微細化するために必要である。チタンの含有量は０．００５質量％より少ない場合には、その微細化効果が小さく、また０．０５質量％を超えて添加してもその効果は小さい。
【００３４】
鉄の含有量は０．００１質量％以上０．３質量％以下、マンガンの含有量は０．００１質量％以上０．３質量％以下、クロムの含有量は０．００１質量％以上０．３質量％以下とする。
【００３５】
鉄の含有量が多すぎると、アルミニウム合金の凝固時に合金中の他の添加元素と粗大な晶出物を形成しやすくなり、合金の機械的特性を損なう可能性があるので、鉄の含有量を０．３質量％以下とする。したがって、鉄と粗大な晶出物を形成するマンガンやクロムの含有量についても、同じ理由で０．３質量％以下とする。
【００３６】
なお、銅を０．００１質量％以上、５質量％以下添加するのが望ましい。アルミニウム合金における添加元素として銅は、耐摩耗性と機械的特性、特に強度に影響を与える。銅の添加量が増加するに伴い、固溶体強化、析出強化により耐摩耗性と強度が向上する。しかし、本発明のアルミニウム合金に銅を添加すると、他の添加元素と複雑な化合物を形成する。特に、鋳造時に生成するアルミニウム−銅系やアルミニウム−鉄−マンガン−銅系の化合物は、本発明の製造方法では、銅を５質量％より多く添加すると粗大に晶析出し、加工性が低下し、鋳造後の熱間圧延工程において圧延割れを生じさせる。このため、銅を添加しない方が望ましいが、硬度を確保するために添加する場合には銅の添加量の上限値は５質量％とする。一方、銅の添加量の下限値については、インゴットの不純物レベルの０．００１質量％とする。添加元素としての銅は、所望の機械的特性、特に強度を得るために、必要に応じて添加する。
【００３７】
さらに、本発明では、シャー切断時のクラックの偏向現象を未然に防ぐために、また後述するダイス皮剥ぎ性を確保するために、内部に存在するシリコン粒子の大きさを平均値で５μｍ以下、最大値で２０μｍ以下とする。
【００３８】
このようにシリコン粒子のサイズを制御しなければ、本発明のアルミニウム合金組成の範囲内でも、銅とマグネシウムの含有量が、それぞれ５質量％、２質量％を超えると、優れたシャー切断性とともに優れたダイス皮剥ぎ性を兼ね備えたアルミニウム合金を得ることができない。その理由と本発明のアルミニウム合金の組織との関係については、以下のように考えられる。
【００３９】
アルミニウム合金の内部に２０μｍを超えるような大きなシリコン粒子が存在すると、シャー切断時においてクラックが偏向しやすくなる。さらに、シャー切断の初期の段階、すなわち表面に剪断力が負荷された時点で、適正なクラックを生じさせないと材料の変形が大きくなり、大きなシリコン粒子の周りに空隙が生じやすくなるとともに、シリコン粒子が破損し、クラックが偏向する。このため、クラック偏向と変形が互いに影響し合う現象が生じやすくなる。したがって、シャー切断時に適正なクラックを生じさせるためには、内部に存在するシリコン粒子の大きさを平均値で５μｍ以下、最大値で２０μｍ以下とする必要がある。
【００４０】
なお、このとき、シリコン粒子がマトリックスの結晶粒界に高密度に晶出した共晶組織であると、クラックは容易に結晶粒界に沿って、言い換えれば高密度なシリコン粒子の領域を伝って、偏向して進展するので切断破面の平滑性が失われる。したがって、シャー切断時にクラックの偏向を生じさせることなく、シャー切断を行なうために本発明のアルミニウム合金は、鋳造組織を解消した熱間圧延組織、再結晶組織、または、熱間圧延組織と再結晶組織の混合組織のいずれかの組織を備えるように制御される。
【００４１】
材料の硬度もシャー切断性に影響を与える。シャー切断の初期の段階でクラックが発生する前において材料の変形量が大きくなると、２０μｍよりも小さいシリコン粒子もクラックを偏向させるように作用する。このため、表面硬度はロックウエル硬さのＦスケールで８０以上であるのが好ましい。一方、表面硬度がロックウエル硬さのＦスケールで１０３より大きくなると、鍛造性が悪くなり、また材料の表層での初期クラックの発生が表面粗さに過敏になるため、表面硬度の範囲はロックウエル硬さのＦスケールで８０以上１０３以下であるのが好ましい。
【００４２】
材料の表面粗さもシャー切断性に影響を与えるため、Ｒｍａｘで１０μｍ以下であるのが好ましい。
【００４３】
本発明では、最もシャー切断性に優れるものとして、上述の特徴を有するアルミニウム合金長尺体をさらにダイス皮剥ぎ処理したものを提案する。ダイス皮剥ぎ処理は、表面欠陥を除去するとともに、ピーリング処理では必然的に生じる螺旋状の挽き目段差を生じさせないため、この段差に伴ってシャー切断時にクラックの偏向を引き起こさせない。
【００４４】
ダイス皮剥ぎ処理時に生じる材料の破断は、機械的な強度を高めるために添加される銅とマグネシウムを多量に含む場合に、これらの成分の加工硬化能が高いために、アルミニウム合金が加工限界に達して生じるものである。この破断を防止するためには、通常、軟化処理によって硬度を下げる必要がある。一方、軟化処理によって硬度が下がると、ダイス皮剥ぎ処理時に剥れが生じやすくなる。これらの相反する課題を克服するために、本発明では上述したようにシリコン粒子のサイズを制御する。
【００４５】
すなわち、本発明者らがダイス皮剥ぎ処理時の材料破断の改善と、剥れの発生の抑制に関して調査を進めた結果、まず、材料破断には、材料内部に存在するシリコン粒子の大きさが関与していることがわかった。すなわち、２０μｍを超える大きさのシリコン粒子が材料の内部に存在すると、材料は容易にカッピー破断する。このため、シリコン粒子の大きさを最大値でも２０μｍ以下にする。
【００４６】
また、剥れの発生を抑制するためには、材料の表面硬度を高めることが有効であり、ダイス皮剥ぎ時の加工硬化を考慮して、ダイス皮剥ぎ処理中に破断しない範囲内で表面硬度を向上させるのが望ましい。
【００４７】
なお、上記のシリコン粒子のサイズの制御は、鋳造組織をベースにして行なったとしても、本発明のような優れたシャー切断性とダイス皮剥ぎ性の材料を得ることはできない。すなわち、本発明のアルミニウム合金では、その結晶組織が熱間圧延組織、再結晶組織、または、熱間圧延組織と再結晶組織の混合組織のいずれかの組織から構成されるために、シャー切断性とダイス皮剥ぎ性の両者に優れたアルミニウム合金を得ることができる。
【００４８】
また、ダイス皮剥ぎ処理時の皮剥ぎ量も製造上の重要な条件の１つとなる。皮剥ぎ量が過大となると、皮剥ぎダイスにおいて抵抗が増大し、材料が破断するとともに、材料損失が多くなるので、１ｍｍ以下であるのが好ましい。さらに好ましくは、表面欠陥を除去するためには、皮剥ぎ量は０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
【００４９】
上述のアルミニウム合金の内部組織を得るためには、基本的には可動鋳型方式の鋳造機と熱間圧延機とを組合せた連続鋳造圧延方式を用いて、アルミニウム合金長尺体を製造するのがよい。これは、バッチ方式の鋳造と圧延とを行なう方法を採用すると、再結晶粒子が大きくなりやすく、得られた材料の冷間加工が困難になるためである。
【００５０】
但し、鋳造時の冷却速度は、デンドライトの２次枝間隔が４０μｍ以下になるように制御されなければ、上述のように制御されたシリコン粒子のサイズを得ることはできない。このようにデンドライトの２次枝間隔を４０μｍ以下とした場合には、鋳造後に析出する鉄系の化合物のサイズも小さくなる。本発明のアルミニウム合金の基本成分からなる組成物を用いて本発明の連続鋳造圧延方式によって長尺体を製造する場合、鋳造において、このデンドライトの２次枝間隔を特別に制御しないと、鉄系の化合物のサイズは粗大化しやすくなる。したがって、デンドライトの２次枝間隔を制御しない場合には、鉄の含有量を０．２質量％以下に抑制しないと、本発明によるシャー切断性とダイス皮剥ぎ性を達成することができない。この場合、鋳造時に鉄と化合物を形成するマンガンとクロムも同様に０．２５質量％以下の含有量に抑制する必要がある。
【００５１】
しかしながら、本発明の製造方法においては、デンドライト２次枝間隔を４０ｍｍ以下に制御することによって、鉄の含有量を０．３質量％まで、マンガンとクロムの含有量を、それぞれ、０．３質量％まで高めることが可能となり、上述のように特に鉄の含有量が０．２質量％を超え、０．３質量％以下の領域でも、シャー切断性とダイス皮剥ぎ性の両者に優れた合金が得られるようになる。
【００５２】
但し、鉄の含有量が０．３質量％より多くなると、２０μｍを超える大きさの鉄系の化合物が生成し、粗大なシリコン粒子と同様に、ダイス皮剥ぎ処理時にカッピー破断の原因となる。
【００５３】
さらに、本発明の製造方法においては、鋳造後、圧延温度を３５０℃以上５００℃以下の範囲にして４０％以上の加工度で熱間圧延を行なう。この加工度は、鋳造組織を、熱間圧延組織、再結晶組織、または、熱間圧延組織と再結晶組織の混合組織にするために必要な加工度である。圧延温度を上記の範囲とするのは、３５０℃未満では加工硬化により圧延が困難となり、５００℃を超えると粒界割れにより圧延が困難となるためである。熱間圧延終了後のアルミニウム合金は、コイル状に巻き取っても、または定尺に切断して棒材にしてもよいが、ダイス皮剥ぎ処理の利点を生かすためにはコイル状に巻くのが好ましい。
【００５４】
コイル状または棒材のアルミニウム合金は、硬度調整、シリコン粒子の粒径の調整、結晶粒の制御のために、３００℃以上４８０℃以下の温度範囲で、２時間以上５０時間以下の範囲で熱処理が施される。熱処理温度が３００℃未満では、熱処理時間が極端に長くなり過ぎる。一方、熱処理温度が４８０℃を超えると、凝固時に非平衡状態で晶出した銅系化合物が平衡状態に移行する際に、物質収支の差により小さなボイドを生じさせるとともに、固溶する銅の量が増えるためである。ダイス皮剥ぎ処理時に生成したボイドは破壊の起点となり、また固溶した銅は加工硬化能を大きくするので、ダイス皮剥ぎ処理を困難にする。
【００５５】
本発明の製造方法において、アルミニウム合金を溶解した後、鋳造時のアルミニウム合金溶湯中のアルミニウム１００ｇ当たりの水素量を０．１５ｃｃ以下にすることが好ましい。これは、アルミニウム合金溶湯中に０．１５ｃｃ／１００ｇアルミニウム以上の水素を含むと、アルミニウム合金の機械的特性や冷間加工性が低下し、また、ブリスターの発生等の問題が生じやすくなるためである。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００５７】
表１に示す本発明例の試料Ｎｏ．１〜１４と比較例の試料Ｎｏ．１５〜１９（単位：質量％）の各組成のアルミニウム合金を溶解した溶湯を用いて鋳造材を作製した。
【００５８】
プロペルチ連続鋳造機で作製される鋳造材の断面積は３５００ｍｍ²で、溶湯の鋳造機への鋳湯温度は６５０℃〜６９０℃とした。プロペルチ連続鋳造機で作製された鋳造材は、凝固完了後５分以内に４２０℃の温度で熱間圧延して、直径３０ｍｍの長尺体とした。この長尺体を直径１．７ｍのコイル状に巻き取った。このときの加工度は、減面率で８０％であった。その後、長尺体にコイルの状態で４５０℃の温度で８時間の熱処理を施した。この長尺体の外周表面から０．１ｍｍの深さまで、皮剥ぎダイスを用いて表面切削した。その後、シャー切断した。
【００５９】
表２は、表１に示す本発明例の試料Ｎｏ．１〜１４と比較例の試料Ｎｏ．１５〜１９について、ＤＡＳ（デンドライト２次枝間隔）、平均のシリコン粒子径、最大のシリコン粒子径、シリコン粒子の表面粒密度／中心粒密度の比率、ロックウエル硬さのＦスケール、表面粗さＲｍａｘ、水素量、シャー切断性、熱間圧延割れの発生の有無、鍛造性、膨れ・ブリスターの発生の有無、耐摩耗性、それぞれの測定結果または評価結果を示す。
【００６０】
ＤＡＳは、鋳造材を対象にして、軽金属協会「アルミニウムのデンドライトアームスペーシングと冷却速度の測定法」に準拠し、交線法により算出した。平均のシリコン粒子径、最大のシリコン粒子径、表面粒密度／中心粒密度の比率、ロックウエル硬さのＦスケールは、熱処理後の長尺体を対象にして測定した。
【００６１】
シリコン粒子の粒径は次のようにして測定した。アルミニウム合金長尺体の断面を倍率１０００倍で観察した光学顕微鏡写真を画像処理した。断面積が０．１μｍ²以上の個々のシリコン粒子の断面積を画像処理で算出した。この算出した個々のシリコン粒子の断面積から、個々のシリコン粒子の断面が円形であると仮定して、直径を算出した。この等価円の直径の値をシリコン粒子の粒径とした。
【００６２】
表面粒密度／中心粒密度の比率は、アルミニウム合金長尺体の中心から外周面に向かってアルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する距離隔てた箇所までの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ²）（中心粒密度とする）に対する、アルミニウム合金長尺体の外周面から中心に向かってアルミニウム合金長尺体の外径の１０％に相当する深さまでの領域に存在するシリコン粒子の個数密度（個／ｍｍ²）（表面密度とする）の比率とした。
【００６３】
表面粗さＲｍａｘは、皮剥ぎ処理後の長尺体を対象にして測定した。水素量は、溶湯の状態で測定した。
【００６４】
シャー切断性は、試料をシャー切断機により切断後、剪断面の凹凸を目視判定して評価した。シャー切断時の良不良の判断基準としては、試料外周面に生じる外形割れ、または試料切断面に生じる端面割れが観察された場合に不良（×）とし、それ以外を良（○）とした。
【００６５】
熱間圧延割れの発生は、熱間圧延後の長尺体を目視して判定した。
鍛造性は、皮剥ぎ処理後の長尺体を対象にして高さに対して６０％の圧縮率で圧縮試験を行ない、割れが発生したものを不良（×）とし、割れが発生しなかったものを良（○）とした。
【００６６】
膨れ・ブリスターの発生は、熱処理後の長尺体を対象にして外周面を目視して判定した。
【００６７】
耐摩耗性試験は、皮剥ぎ後の長尺体を対象にして、ピン／ディスク式の試験機を用い、毎分６００回転で回転するＳＵＪ２製のディスクに、長尺体から作製した直径２８ｍｍのピンを４９０Ｎの力で押し当てて３００時間経過後の摩耗量として重量の減少量を測定することによって行なった。重量の減少があったものを不良（×）とし、それ以外を良（○）とした。
【００６８】
【表１】

【００６９】
【表２】

【００７０】
表２からわかるように、本発明例の試料Ｎｏ．１〜１４においては、良好なシャー切断性と耐摩耗性を確保するとともに、熱間圧延割れや膨れ・ブリスターも発生せず、良好な鍛造性を有していることがわかる。
【００７１】
以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含む。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、耐摩耗性とシャー切断性に優れるとともに、鍛造性に優れ、膨れやブリスターの発生を防止することが可能な耐摩耗性アルミニウム合金長尺体を得ることができ、たとえば、カーエアコンディショナ用ピストンのような耐摩耗性の要求特性の高い部材に適した材料を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a long wear-resistant aluminum alloy having excellent shear cutting ability and forgeability and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
A long wear-resistant aluminum alloy having excellent mechanical properties and cold workability and a method for producing the same have been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-230366.
[0003]
The long wear-resistant aluminum alloy proposed in the above patent publication has a silicon content of 7 to 13% by weight, iron of 0.001 to 0.2% by weight, and at least one of manganese and chromium of 0.001. ~ 0.25 wt%, strontium 0.003-0.03% wt, titanium 0.005-0.03% wt, the balance being aluminum and inevitable impurities, and the largest silicon grain size Is 40 μm or less, and the crystal structure is a hot rolled structure, a recrystallized structure, or a mixed structure of a hot rolled structure and a recrystallized structure.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-230366
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the aluminum alloy proposed in the above patent publication, strontium is added as a silicon particle refining agent. That is, the silicon particle size and the particle size distribution are controlled by suppressing the silicon particles from becoming larger due to the addition of strontium and further relaxing the variation in the particle size of the silicon particles by heat treatment.
[0006]
In the cast material of the aluminum alloy, there are a portion cast at a relatively slow cooling rate and a portion cast at a relatively fast cooling rate, so that a distribution occurs in the size of silicon particles. However, silicon particles refined by the addition of strontium grow faster as heat treatment is performed, and smaller silicon particles grow faster. Even if the dependence on temperature and time is recognized, grain growth slows down when the particle size reaches a certain level. For this reason, there is no difference in the size of the silicon particles between the portion cast at a relatively slow cooling rate and the portion cast at a relatively fast cooling rate, and the particle size of the silicon particles becomes uniform.
[0007]
However, since the silicon particles refined in the surface layer and inside of the long aluminum alloy body exist uniformly, a large amount of silicon particles exist up to the region near the center. As a result, when the forging process is performed on the long aluminum alloy body, there is a problem in that defects such as forging cracks are generated in the strongly processed part.
[0008]
In addition, strontium is added in a limited content to the aluminum alloy proposed in the above patent publication, but strontium is an element that essentially serves to occlude hydrogen in the molten metal. For this reason, there has been a problem that hydrogen in the cast material is vaporized during heat treatment of the aluminum alloy cast material, resulting in blistering and blistering.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a wear-resistant aluminum alloy elongated body that is excellent in wear resistance and shear cutting ability, has excellent forgeability, and can prevent the occurrence of blistering and blistering, and a method for producing the same. It is to be.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The long wear-resistant aluminum alloy according to the present invention has silicon (Si) of 4.5 mass% to 13 mass%, iron (Fe) of 0.001 mass% to 0.3 mass%, magnesium (Mg) is 0.1 mass% to 2 mass%, manganese (Mn) is 0.001 mass% to 0.3 mass%, and chromium (Cr) is 0.001 mass% to 0.3 mass%. In addition, 0.005 mass% or more and 0.05 mass% or less of titanium (Ti), at least one element selected from the group consisting of calcium (Ca), antimony (Sb), and phosphorus (P) in total 003% by mass to 0.5% by mass, with the balance being aluminum (Al) and inevitable impurities,The average size of the recon particles is 5 μm or less, the maximum value is 20 μm or less, and the crystal structure of the aluminum alloy is a hot rolled structure,Obtained after hot rollingRecrystallized structure and hot rolled structureObtained after hot rollingIt is one kind of structure selected from the group consisting of a mixed structure of recrystallized structures.Then, the number density of silicon particles (pieces / mm) existing in a region from the outer peripheral surface of the aluminum alloy elongated body toward the center to a depth corresponding to 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body. ² ) Is the number density of silicon particles (pieces / piece) from the center of the long aluminum alloy body to the outer peripheral surface up to a distance of 10% of the outer diameter of the long aluminum alloy body. mm ² ) And a ratio of 1.25 times or more.
[0011]
The long wear-resistant aluminum alloy according to the present invention preferably contains 0.001 mass% or more and 5 mass% or less of copper (Cu).
[0012]
In the long wear-resistant aluminum alloy according to the present invention, the surface hardness of the aluminum alloy is preferably 80 or more on the F scale of Rockwell hardness.
[0013]
Furthermore, it is preferable that the surface roughness of the aluminum alloy is 10 μm or less in terms of Rmax.
[0014]
The long wear-resistant aluminum alloy according to the present invention preferably has a surface that has been subjected to a die peeling process.
[0016]
The manufacturing method of the wear-resistant aluminum alloy elongated body according to the present invention includes the following steps.
[0017]
(A) 4.5 mass% to 13 mass% of silicon, 0.001 mass% to 0.3 mass% of iron, 0.1 mass% to 2 mass% of magnesium, 0.001 mass of manganese % To 0.3% by mass, chromium from 0.001% to 0.3% by mass, titanium from 0.005% to 0.05% by mass, calcium, antimony and phosphorus. And a step of obtaining a molten metal by dissolving an aluminum alloy containing at least one element in total of 0.003% by mass to 0.5% by mass with the balance being aluminum and inevitable impurities.
[0018]
(B) A step of obtaining a cast body by continuously casting the molten metal so that the secondary branch interval of the dendrite is 40 μm or less.
[0019]
(C) A step of obtaining a rolled body by hot rolling the cast body at a working degree of 40% or more in a temperature range of 350 ° C. or more and 500 ° C. or less.
[0020]
(D) A step of heat-treating the rolled body in a temperature range of 300 ° C. to 480 ° C. for 2 hours to 50 hours.And after the process of heat-treating, the process of performing the die skinning process on the surface of the rolled body.
[0021]
In the manufacturing method of the wear-resistant aluminum alloy long body of this invention, it is preferable that an aluminum alloy contains 0.001 mass% or more and 5 mass% or less of copper.
[0022]
In the method for producing a long wear-resistant aluminum alloy according to the present invention, the amount of hydrogen present in the molten aluminum alloy is preferably 0.15 cc or less per 100 g of aluminum.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0025]
The wear-resistant aluminum alloy elongated body of the present invention is formed by forging, such as a piston for a car air conditioner, and is suitable for an application with a high required wear resistance characteristic. That is, by continuously casting and rolling, the surface portion of the obtained aluminum alloy is arranged as a sliding surface, so that the wear resistance is dramatically improved.
[0026]
The reasons for limiting the content of each component element in the aluminum alloy of the present invention are as follows.
[0027]
The addition of magnesium determines the strength. If this amount is too small, the strength is insufficient, and if it is too large, it exhibits embrittlement behavior. For example, in applications where high wear resistance is required, such as car air conditioner pistons, the magnesium content is 0.1 mass% or more and 2 mass% or less in consideration of wear resistance and die peelability. Must be within range.
[0028]
The amount of silicon added, the particle size, and the particle size distribution affect the wear resistance. Control of the particle size and particle size distribution largely depends on the manufacturing method. In the present invention, since the distribution and variation of the cooling rate are allowed, the size of the crystallized silicon particles tends to increase. However, in the present invention, the addition of one or more of calcium, antimony, and phosphorus suppresses the increase in the size of silicon particles, and controls the degree of miniaturization of silicon particles according to the cooling rate. can do. That is, in a long aluminum alloy body, fine silicon particles are distributed relatively densely in the vicinity of the outer peripheral surface layer cooled at a relatively fast cooling rate, and in the vicinity of the center cooled at a relatively slow cooling rate. The silicon particles refined in the part are relatively sparsely distributed. By controlling the particle size and particle size distribution of the silicon particles by optimizing the cooling rate during solidification in this way, silicon particles do not exist in large amounts up to the vicinity of the center. That is, by optimizing the cooling rate at the time of solidification, the density of the silicon particles existing inside can be reduced by making the α phase region relatively large in the region near the center. Thereby, it is possible to ensure wear resistance by distributing the silicon particles at high density in the vicinity of the outer peripheral surface layer, and to effectively prevent the occurrence of defects such as forging cracks even if forging is performed.
[0029]
In order to obtain good forgeability, the number density of silicon particles existing in a region corresponding to 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body from the outer peripheral surface of the aluminum alloy elongated body to the center ( Piece / mm²) Is the number density (pieces / mm) of silicon particles present in the region from the center of the aluminum alloy elongated body to the outer peripheral surface at a distance of 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body.²) Is preferably 1.25 times or more.
[0030]
Further, calcium, antimony, or phosphorus as a silicon particle refining agent does not perform the function of occluding hydrogen in the molten metal, so that blistering and blistering due to hydrogen vaporization during heat treatment can be prevented.
[0031]
Note that calcium, antimony, or phosphorus is effective for refinement of primary silicon, but the total amount of these elements added is within the range of 0.003% by mass to 0.5% by mass. When the total content of these elements exceeds 0.5% by mass, the effect of refining silicon particles is saturated. Moreover, if the total content of these elements is less than 0.003% by mass, the effect of miniaturizing silicon particles is not recognized.
[0032]
In the case of the aluminum alloy of the present invention, the upper limit of the amount of silicon added is limited to the eutectic composition. For this reason, since the expansion of the eutectic point is recognized in the solidification in the non-equilibrium state, the upper limit value of the silicon content is set to 13% by mass. On the other hand, if the silicon content is small, the aluminum alloy primary crystal (α phase) becomes coarse, so the lower limit of the silicon content is 4.5% by mass.
[0033]
Titanium is necessary to refine the α phase. When the content of titanium is less than 0.005% by mass, the effect of miniaturization is small, and even if added over 0.05% by mass, the effect is small.
[0034]
The iron content is 0.001% to 0.3% by mass, the manganese content is 0.001% to 0.3% by mass, and the chromium content is 0.001% to 0.3%. Less than mass%.
[0035]
If the iron content is too high, it becomes easy to form coarse crystals with other additive elements in the alloy during solidification of the aluminum alloy, which may impair the mechanical properties of the alloy. Is 0.3 mass% or less. Therefore, the content of manganese and chromium forming coarse crystals with iron is also set to 0.3% by mass or less for the same reason.
[0036]
In addition, it is desirable to add 0.001 mass% or more and 5 mass% or less of copper. Copper as an additive element in aluminum alloys affects wear resistance and mechanical properties, particularly strength. As the amount of copper added increases, wear resistance and strength are improved by solid solution strengthening and precipitation strengthening. However, when copper is added to the aluminum alloy of the present invention, a complex compound is formed with other additive elements. In particular, aluminum-copper and aluminum-iron-manganese-copper compounds produced during casting are coarsely crystallized in the production method of the present invention when copper is added in an amount of more than 5% by mass, resulting in reduced workability. In the hot rolling process after casting, a rolling crack is generated. For this reason, although it is desirable not to add copper, when adding in order to ensure hardness, the upper limit of the addition amount of copper shall be 5 mass%. On the other hand, the lower limit of the amount of copper added is 0.001% by mass of the impurity level of the ingot. Copper as an additive element is added as necessary to obtain desired mechanical properties, particularly strength.
[0037]
Furthermore, in the present invention, in order to prevent a crack deflection phenomenon at the time of shear cutting, and in order to ensure the ability to peel off a die, which will be described later, the size of the silicon particles existing inside is 5 μm or less on average, The value is 20 μm or less.
[0038]
If the size of the silicon particles is not controlled in this way, even within the range of the aluminum alloy composition of the present invention, when the contents of copper and magnesium exceed 5% by mass and 2% by mass, respectively, with excellent shear cutting ability An aluminum alloy having excellent die peelability cannot be obtained. The relationship between the reason and the structure of the aluminum alloy of the present invention can be considered as follows.
[0039]
When large silicon particles exceeding 20 μm are present inside the aluminum alloy, cracks are easily deflected during shear cutting. Furthermore, at the initial stage of shear cutting, that is, when shearing force is applied to the surface, if appropriate cracks are not generated, deformation of the material becomes large, and voids are likely to occur around large silicon particles, and silicon particles Is damaged and cracks are deflected. For this reason, a phenomenon in which crack deflection and deformation affect each other easily occurs. Therefore, in order to generate an appropriate crack at the time of shear cutting, it is necessary that the size of the silicon particles existing inside is 5 μm or less on average and 20 μm or less on maximum.
[0040]
At this time, if the silicon particles have a eutectic structure crystallized at a high density in the crystal grain boundaries of the matrix, the cracks easily travel along the crystal grain boundaries, in other words, through the region of the high density silicon particles. Since it progresses with deflection, the smoothness of the cut fracture surface is lost. Therefore, in order to perform shear cutting without causing crack deflection during shear cutting, the aluminum alloy of the present invention has a hot rolled structure, a recrystallized structure, or a hot rolled structure and recrystallized in which the cast structure is eliminated. Controlled to include any tissue of the mixed tissue of the tissue.
[0041]
The hardness of the material also affects the shear cutting ability. If the amount of deformation of the material increases before cracks occur at the initial stage of shear cutting, silicon particles smaller than 20 μm also act to deflect the cracks. For this reason, the surface hardness is preferably 80 or more on the F scale of Rockwell hardness. On the other hand, if the surface hardness is greater than 103 on the Rockwell hardness F scale, the forgeability deteriorates and the initial surface cracking of the material becomes sensitive to the surface roughness. It is preferably 80 or more and 103 or less on the F scale.
[0042]
Since the surface roughness of the material also affects the shear cutting ability, Rmax is preferably 10 μm or less.
[0043]
In the present invention, the aluminum alloy long body having the above-described characteristics is proposed as a material having the highest shear cutting property, which is further subjected to die peeling treatment. The die peeling process removes surface defects and does not cause a spiral grind step that is inevitably generated in the peeling process. Therefore, the die peeling process does not cause crack deflection during shear cutting.
[0044]
The material breakage that occurs during the die peeling process, when containing a large amount of copper and magnesium added to increase the mechanical strength, has a high work hardening ability of these components, so that the aluminum alloy is at the processing limit. That is what happens. In order to prevent this breakage, it is usually necessary to lower the hardness by a softening treatment. On the other hand, if the hardness is reduced by the softening treatment, peeling tends to occur during the die peeling treatment. In order to overcome these conflicting problems, the present invention controls the size of silicon particles as described above.
[0045]
That is, as a result of investigations on the improvement of material breakage at the time of the die skinning process and the suppression of the occurrence of peeling, the present inventors first determined that the size of silicon particles existing inside the material is the material breakage. I found it involved. That is, when silicon particles having a size exceeding 20 μm are present inside the material, the material easily undergoes a cuppy fracture. For this reason, the size of the silicon particles is set to 20 μm or less even at the maximum value.
[0046]
Also, in order to suppress the occurrence of peeling, it is effective to increase the surface hardness of the material, and considering the work hardening at the time of peeling the die, the surface hardness within a range not breaking during the die peeling process It is desirable to improve.
[0047]
Even if the above-described control of the size of the silicon particles is performed based on the cast structure, it is not possible to obtain a material with excellent shear cutting ability and die peelability as in the present invention. That is, in the aluminum alloy of the present invention, the crystal structure is composed of either a hot rolled structure, a recrystallized structure, or a mixed structure of a hot rolled structure and a recrystallized structure. And an aluminum alloy excellent in both the die peelability.
[0048]
Also, the amount of skin peeling during the die skinning process is one of the important manufacturing conditions. If the amount of skinning is excessive, the resistance increases in the skinning die, the material breaks, and the material loss increases. Therefore, the thickness is preferably 1 mm or less. More preferably, in order to remove surface defects, the amount of skinning is 0.01 mm or more and 1 mm or less.
[0049]
In order to obtain the above-mentioned internal structure of the aluminum alloy, basically, a long aluminum alloy body is manufactured by using a continuous casting rolling method in which a movable mold type casting machine and a hot rolling mill are combined. Good. This is because, when a batch-type casting and rolling method is employed, the recrystallized particles tend to be large, and it is difficult to cold work the obtained material.
[0050]
However, the size of the silicon particles controlled as described above cannot be obtained unless the cooling rate during casting is controlled so that the secondary branch spacing of the dendrites is 40 μm or less. Thus, when the secondary branch interval of the dendrite is set to 40 μm or less, the size of the iron-based compound deposited after casting becomes small. When a long body is produced by the continuous casting and rolling method of the present invention using the composition comprising the basic components of the aluminum alloy of the present invention, unless the secondary branch interval of the dendrite is specifically controlled in casting, The size of the compound tends to be coarsened. Therefore, when the secondary branch interval of the dendrite is not controlled, the shear cutting ability and the die peelability according to the present invention cannot be achieved unless the iron content is suppressed to 0.2% by mass or less. In this case, manganese and chromium that form a compound with iron at the time of casting must be similarly suppressed to a content of 0.25% by mass or less.
[0051]
However, in the production method of the present invention, by controlling the dendrite secondary branch interval to 40 mm or less, the iron content is reduced to 0.3 mass%, and the manganese and chromium contents are each 0.3 mass. As described above, even in the region where the iron content is more than 0.2% by mass and not more than 0.3% by mass, the alloy is excellent in both shear cutting ability and die peelability. Can be obtained.
[0052]
However, if the iron content exceeds 0.3% by mass, an iron-based compound having a size exceeding 20 μm is generated, and, like coarse silicon particles, causes a copper rupture during the die skinning process.
[0053]
Further, in the production method of the present invention, after the casting, the rolling temperature is set in the range of 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and hot rolling is performed at a workability of 40% or higher. This degree of work is the degree of work necessary for making the cast structure a hot rolled structure, a recrystallized structure, or a mixed structure of a hot rolled structure and a recrystallized structure. The reason why the rolling temperature is in the above range is that rolling is difficult due to work hardening when it is less than 350 ° C., and rolling becomes difficult due to grain boundary cracking when it exceeds 500 ° C. The aluminum alloy after hot rolling may be wound in a coil shape or cut to a standard length to form a bar, but in order to take advantage of the dice skinning process, the coil should be wound in a coil shape. preferable.
[0054]
Coiled or rod-shaped aluminum alloys are heat-treated in a temperature range of 300 ° C. or higher and 480 ° C. or lower for 2 hours or more and 50 hours or less for adjusting the hardness, adjusting the grain size of silicon particles, and controlling crystal grains. Is given. When the heat treatment temperature is less than 300 ° C., the heat treatment time becomes extremely long. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 480 ° C., the copper compound crystallized in a non-equilibrium state during solidification shifts to an equilibrium state, and a small void is generated due to the difference in material balance, and the amount of copper dissolved in a solid solution. This is because of the increase. Voids generated during the die skinning process become the starting point of destruction, and solid solution copper increases the work hardening ability, making the die skinning process difficult.
[0055]
In the production method of the present invention, after the aluminum alloy is melted, the amount of hydrogen per 100 g of aluminum in the molten aluminum alloy is preferably 0.15 cc or less. This is because if the molten aluminum alloy contains hydrogen of 0.15 cc / 100 g aluminum or more, the mechanical properties and cold workability of the aluminum alloy are lowered, and problems such as generation of blisters are likely to occur. is there.
[0056]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0057]
Sample No. of the present invention example shown in Table 1 1-14 and sample No. Cast materials were produced using molten metal in which aluminum alloys having respective compositions of 15 to 19 (unit: mass%) were dissolved.
[0058]
The cross-sectional area of the cast material produced by the Properti continuous casting machine is 3500 mm.²Thus, the temperature of the molten metal to the casting machine of the molten metal was set to 650 ° C to 690 ° C. The cast material produced by the Properti continuous casting machine was hot-rolled at a temperature of 420 ° C. within 5 minutes after completion of solidification to obtain a long body having a diameter of 30 mm. This long body was wound into a coil having a diameter of 1.7 m. The degree of processing at this time was 80% in terms of area reduction. Thereafter, the long body was heat-treated for 8 hours at a temperature of 450 ° C. in a coil state. Surface cutting was performed from the outer peripheral surface of this elongated body to a depth of 0.1 mm using a peeling die. Thereafter, the shear was cut.
[0059]
Table 2 shows the sample Nos. Of the examples of the present invention shown in Table 1. 1-14 and sample No. 15 to 19, DAS (Dendrite secondary branch interval), average silicon particle diameter, maximum silicon particle diameter, surface particle density / center particle density ratio of silicon particles, Rockwell hardness F scale, surface roughness Rmax , Hydrogen content, shear cutting ability, presence or absence of occurrence of hot rolling cracks, forgeability, presence or absence of occurrence of blistering / blistering, wear resistance, and respective measurement results or evaluation results are shown.
[0060]
The DAS was calculated by the intersection method for cast materials in accordance with the Light Metal Association “Measurement method of aluminum dendrite arm spacing and cooling rate”. The average silicon particle diameter, the maximum silicon particle diameter, the ratio of surface grain density / center grain density, and the F scale of Rockwell hardness were measured on a long body after heat treatment.
[0061]
The particle size of the silicon particles was measured as follows. An optical microscope photograph obtained by observing a cross section of the aluminum alloy elongated body at a magnification of 1000 was subjected to image processing. Cross-sectional area is 0.1μm²The cross-sectional areas of the individual silicon particles were calculated by image processing. From the calculated cross-sectional area of each silicon particle, the diameter was calculated on the assumption that each silicon particle had a circular cross section. The value of the diameter of this equivalent circle was taken as the particle size of the silicon particles.
[0062]
The ratio of the surface grain density / center grain density is the silicon particles present in the region from the center of the aluminum alloy elongated body to the outer peripheral surface at a distance of 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body. Number density (pieces / mm²) (The center particle density) with respect to the number density of silicon particles existing in a region from the outer peripheral surface of the aluminum alloy elongated body toward the center to a depth corresponding to 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body ( Piece / mm²) (Referred to as surface density).
[0063]
The surface roughness Rmax was measured for the elongated body after the skinning treatment. The amount of hydrogen was measured in the molten state.
[0064]
The shear cutting property was evaluated by visually judging the unevenness of the sheared surface after cutting the sample with a shear cutting machine. As a criterion for determining good or bad at shear cutting, a defect (x) was determined when an external crack generated on the outer peripheral surface of the sample or an end surface crack generated on the sample cut surface was observed, and the other was determined as good (◯).
[0065]
The occurrence of hot rolling cracks was determined by visually observing the elongated body after hot rolling.
As for forgeability, a compression test was performed at a compression rate of 60% with respect to the height of the elongated body after the skinning treatment, and a crack occurred as a defect (x), and no crack occurred. Things were considered good (◯).
[0066]
The occurrence of blistering / blistering was determined by visually observing the outer peripheral surface of the elongated body after heat treatment.
[0067]
The wear resistance test was conducted on a SUJ2 disk rotating at 600 revolutions per minute using a pin / disk type tester for a long body after peeling, and a 28 mm in diameter produced from the long body. This was done by pressing the pin with a force of 490 N and measuring the weight loss as the amount of wear after 300 hours. Those with a decrease in weight were judged as bad (x), and others were judged as good (◯).
[0068]
[Table 1]

[0069]
[Table 2]

[0070]
As can be seen from Table 2, sample No. It can be seen that Nos. 1 to 14 ensure good shear cutting ability and wear resistance, and do not generate hot rolling cracks, blisters or blisters, and have good forgeability.
[0071]
It should be considered that the embodiments and examples disclosed above are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of the claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a wear-resistant aluminum alloy long body that is excellent in wear resistance and shear cutting ability, is excellent in forgeability, and can prevent the occurrence of blistering and blistering. For example, it is possible to provide a material suitable for a member having a high required property of wear resistance such as a piston for a car air conditioner.

Claims

4.5 mass% to 13 mass% of silicon, 0.001 mass% to 0.3 mass% of iron, 0.1 mass% to 2 mass% of magnesium, 0.001 mass% to 0 of manganese .3% by mass or less, chromium from 0.001% by mass to 0.3% by mass, titanium from 0.005% by mass to 0.05% by mass, at least one selected from the group consisting of calcium, antimony and phosphorus includes species of elements in total 0.003 wt% to 0.5 wt% or less, the balance being aluminum and unavoidable impurities, 5 [mu] m or less in the average value the size of the divorced particles is at 20μm or less at the maximum value, The crystal structure of the aluminum alloy is selected from the group consisting of a hot rolled structure, a recrystallized structure obtained after hot rolling , and a mixed structure of a hot rolled structure and a recrystallized structure obtained after hot rolling. One of the organization Der was is,
The number density (pieces / mm ² ) of silicon particles present in a region up to a depth corresponding to 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body from the outer peripheral surface of the aluminum alloy elongated body toward the center is The number density (pieces / mm ² ) of silicon particles existing in a region from the center of the aluminum alloy elongated body to the outer peripheral surface up to a location separated by a distance corresponding to 10% of the outer diameter of the aluminum alloy elongated body. A wear-resistant aluminum alloy long body having a ratio of 1.25 times or more .

The long wear-resistant aluminum alloy body according to claim 1, comprising 0.001 mass% or more and 5 mass% or less of copper.

The long wear-resistant aluminum alloy according to claim 1 or 2, wherein the surface hardness is 80 or more on Rockwell hardness F scale.

The long wear-resistant aluminum alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface roughness is 10 µm or less in terms of Rmax.

The wear-resistant aluminum alloy elongated body according to any one of claims 1 to 4, which has a surface subjected to a die skinning process.

Silicon is 4.5 mass% to 13 mass%, Iron is 0.001 mass% to 0.3 mass%, Magnesium is 0.1 mass% to 2 mass%, Manganese is 0.001 mass% to 0 mass 0 .3% by mass or less, chromium from 0.001% by mass to 0.3% by mass, titanium from 0.005% by mass to 0.05% by mass, at least one selected from the group consisting of calcium, antimony and phosphorus A step of obtaining a molten metal by dissolving an aluminum alloy containing a total of 0.003% by mass to 0.5% by mass of seed elements and the balance being aluminum and inevitable impurities;
Obtaining a cast body by continuously casting the molten metal so that the secondary branch spacing of the dendrite is 40 μm or less;
A step of obtaining a rolled body by hot rolling the cast body at a working degree of 40% or more in a temperature range of 350 ° C. or more and 500 ° C. or less;
A step of heat-treating the rolled body for 2 hours to 50 hours in a temperature range of 300 ° C. or higher and 480 ° C. or lower ;
The manufacturing method of a wear-resistant aluminum alloy elongate body provided with the process of performing the die-peeling process on the surface of the said rolling body after the said heat processing process.

The manufacturing method of the wear-resistant aluminum alloy elongate body of Claim 6 in which the said aluminum alloy contains 0.001 mass% or more and 5 mass% or less of copper.

The method for producing a long wear-resistant aluminum alloy according to claim 6 or 7 , wherein the amount of hydrogen present in the molten aluminum alloy is 0.15 cc or less per 100 g of aluminum.