JP7699938B2 - Aluminum alloy plate for car body parts - Google Patents
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Description
本発明は、車体部品用アルミニウム合金板に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy sheet for vehicle body parts.
近年、地球環境を保護するために、環境負荷を低減できる材料の採用が求められている。アルミニウム合金板においても、各種使用済みアルミニウム合金部品のくず(以下、アルミニウムスクラップ材という)を再利用して製造するニーズは非常に高い。このアルミニウムスクラップ材を再利用してアルミニウム合金板を製造すると、アルミニウム地金を採用する場合に比べて、CO2の発生量を大幅に抑制し、環境負荷を低減できる。このようなアルミニウムスクラップ材を再利用したアルミニウム合金を車体部品(例えば、自動車レインフォ―ス部材)として用いる場合、部品成型時のプレス成形性や塗装性、製品としての構造強度、耐食性等の確保が重要となる。しかし、アルミニウムスクラップ材を再利用したアルミニウム合金板は様々な添加元素が含まれるため、これら構造体に求められる全ての要求特性を満足する事が難しかった。例えば、材料強度に関して、部品成型時のプレス成形性を確保するためには一定の強度範囲に収める必要があり、強度が高すぎても低すぎてもプレス成形性が劣る。一方で最終製品としては構造強度を確保するため、高強度であることが必要とされる。これらレインフォ―ス用部材はプレス成形後の塗装工程(ベーキング工程)で負荷される温度によって材料強度が向上し最終製品の強度となるが、このベーキングによる強度向上を考慮してもプレス成形性と最終製品の構造強度確保を両立する事が難しかった。
このようなアルミニウムスクラップ材を再利用したアルミニウム合金板として、例えば、特許文献1に記載のアルミニウム合金板が知られている。
In recent years, in order to protect the global environment, there is a demand for the adoption of materials that can reduce the environmental load. In the case of aluminum alloy plates, there is a high demand for recycling scraps of various used aluminum alloy parts (hereinafter referred to as aluminum scrap material) to manufacture them. When this aluminum scrap material is recycled to manufacture aluminum alloy plates, the amount of CO 2 generated can be significantly reduced and the environmental load can be reduced compared to the case of using aluminum ingots. When such aluminum alloys recycled from aluminum scrap material are used as car body parts (e.g., automobile rainforce members), it is important to ensure press formability and paintability during part molding, structural strength as a product, corrosion resistance, etc. However, since aluminum alloy plates recycled from aluminum scrap material contain various additive elements, it has been difficult to satisfy all the required characteristics required for these structures. For example, with regard to material strength, it is necessary to keep it within a certain strength range in order to ensure press formability during part molding, and if the strength is too high or too low, the press formability is poor. On the other hand, high strength is required to ensure structural strength as a final product. The material strength of these rainforce components is improved by the temperature applied in the painting process (baking process) after press forming, which determines the strength of the final product. However, even taking into account the strength improvement caused by baking, it was difficult to achieve both press formability and the structural strength of the final product.
As such an aluminum alloy plate made from recycled aluminum scrap material, for example, the aluminum alloy plate described in Patent Document 1 is known.
例えば、特許文献1のアルミニウム合金板は、Si:0.4~2.0質量%、Fe:0.2~0.6質量%、Cu:0.1~0.7質量%、Mn:0.5~1.5質量%、Mg:0.5~2.0質量%、Zn:0.05~1.0質量%を含み、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金により形成されている。この特許文献1に記載のアルミニウム合金板は、板厚全断面にわたって再結晶組織を有し、かつ、再結晶粒径:50μm以下、導電率:43.0~49.5%IACSとされており、これによりプレス成形性及び耐食性を向上させている。 For example, the aluminum alloy sheet of Patent Document 1 is formed from an aluminum alloy containing 0.4-2.0 mass% Si, 0.2-0.6 mass% Fe, 0.1-0.7 mass% Cu, 0.5-1.5 mass% Mn, 0.5-2.0 mass% Mg, 0.05-1.0 mass% Zn, with the remainder being Al and unavoidable impurities. The aluminum alloy sheet described in Patent Document 1 has a recrystallized structure throughout the entire cross section of the sheet thickness, a recrystallized grain size of 50 μm or less, and an electrical conductivity of 43.0-49.5% IACS, which improves press formability and corrosion resistance.
ところで、特許文献1では、アルミニウム合金板のプレス成形性や耐食性についての記述はあるものの、対象製品が自動車等のヒートインシュレータであり、車体部品用アルミニウム合金板(例えば、自動車レインフォ―ス用アルミニウム合金板)とは異なるため、必ずしも必要特性が一致しない。また、前述のプレス成形性と最終製品の構造強度確保を達成するのは難しいと考えられる。 Incidentally, although Patent Document 1 describes the press formability and corrosion resistance of aluminum alloy sheets, the target product is a heat insulator for an automobile, etc., which is different from aluminum alloy sheets for vehicle body parts (e.g., aluminum alloy sheets for automobile rainforce), and therefore the required properties do not necessarily match. In addition, it is considered difficult to achieve both the above-mentioned press formability and the structural strength of the final product.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アルミニウムスクラップ材を原料とすることで環境負荷を抑制しつつ、成形性、製品強度および耐食性を有する車体部品用アルミニウム合金板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has an object to provide an aluminum alloy sheet for vehicle body parts that has formability, product strength, and corrosion resistance while reducing the environmental load by using aluminum scrap as a raw material.
本研究者らは、鋭意研究の結果、アルミニウム圧延工場で発生するアルミニウムスクラップ材の成分を分析し、アルミニウムスクラップ材に多く含まれる合金元素の影響を詳細に検討して、合金成分範囲の選択と、その後の製造条件の組み合わせを適切に制御することで、成形性、製品強度および耐食性を有する車体部品用アルミニウム合金材を見出した。 As a result of intensive research, the researchers analyzed the composition of aluminum scrap generated at aluminum rolling plants, investigated in detail the effects of the alloying elements contained in large amounts in aluminum scrap, and by appropriately controlling the selection of the alloying composition range and the combination of subsequent manufacturing conditions, discovered an aluminum alloy material for car body parts that has formability, product strength and corrosion resistance.
すなわち、本発明者らは上記課題を鑑み、アルミニウムスクラップ材を再利用したアルミニウム合金の成分最適化に加えて、鋳造、圧延、熱処理等の製造工程を最適化する事で各添加成分の固溶・析出状態、各種金属間化合物のサイズ、数密度などの分散状態、集合組織を制御し、車体部品用アルミニウム合金板に求められる要求特性をいずれも高い次元で満足する発明品を得る事ができた。例えば、金属間化合物の分散状態に関しては、粗大なMg-Si化合物の存在割合を適正化する事で部品成型時のプレス成形性に必要な材料強度を確保しつつ、その後の部品塗装工程における熱負荷によって、時効硬化を生じさせて最終製品での高い強度を得ることができる。 In other words, in consideration of the above problems, the inventors have optimized the components of the aluminum alloy made from recycled aluminum scrap material, as well as the manufacturing processes such as casting, rolling and heat treatment, to control the solid solution/precipitation state of each added component, the size and dispersion state such as number density of various intermetallic compounds, and the texture, and have obtained an invention that satisfies at a high level all the required characteristics required for aluminum alloy sheets for car body parts. For example, with regard to the dispersion state of the intermetallic compounds, the proportion of coarse Mg-Si compounds is optimized to ensure the material strength required for press formability during part molding, while the heat load in the subsequent part painting process causes age hardening, resulting in high strength in the final product.
本発明の車体部品用アルミニウム合金板は、Fe:0.5質量%以下、Si:1.0質量%以上2.0質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:0.5質量%以上1.5質量%以下、Mg:0.4質量%以上1.2質量%以下、Zn:1.0質量%以下、Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、平均結晶粒径が100μm以下であり、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上であり、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa以上である。 The aluminum alloy sheet for vehicle body parts of the present invention contains Fe: 0.5 mass% or less, Si: 1.0 mass% to 2.0 mass% or less, Cu: 0.2 mass% or less, Mn: 0.5 mass% to 1.5 mass% or less, Mg: 0.4 mass% to 1.2 mass% or less, Zn: 1.0 mass% or less, Zr: 0.10 mass% to 0.20 mass% or less, with the remainder being Al and unavoidable impurities, has an average crystal grain size of 100 μm or less, a 0.2% yield strength of 120 MPa to 175 MPa, an elongation of 15% or more, and a 0.2% yield strength of 180 MPa or more after applying a uniaxial strain of 2% in the rolling direction and then heat treatment at 170°C for 20 minutes.
本発明では、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下、伸びが15%以上とされているので、プレス加工を適切に施すことができる。また、2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力を180MPa以上と非常に高くでき、最終製品の強度を高めることができる。また、Cuが0.2質量%以下、Znが1.0質量%以下と少ないので、耐食性を高めることができる。さらに、平均結晶粒径が100μm以下と小さいので、一定の加工性を確保できる。 In the present invention, the 0.2% yield strength is 120 MPa or more and 175 MPa or less, and the elongation is 15% or more, so press processing can be performed appropriately. In addition, after applying 2% uniaxial strain and then heat treating at 170°C for 20 minutes, the 0.2% yield strength can be made very high at 180 MPa or more, which can increase the strength of the final product. In addition, the Cu content is low at 0.2 mass% or less and the Zn content is low at 1.0 mass% or less, so corrosion resistance can be improved. Furthermore, the average crystal grain size is small at 100 μm or less, so a certain level of workability can be ensured.
なお、平均結晶粒径が100μmを超えると加工性が低下する。また、0.2%耐力が120MPa未満であるとプレス加工時にアルミニウム合金板が破断するおそれがあり、175MPaを超えると加工性が低下する。さらに、伸びが15%未満では、加工性が低下する。加えて、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa未満であると、最終製品(例えば、自動車レインフォース)の強度が低下する。 If the average grain size exceeds 100 μm, the workability decreases. If the 0.2% yield strength is less than 120 MPa, the aluminum alloy sheet may break during press processing, and if it exceeds 175 MPa, the workability decreases. Furthermore, if the elongation is less than 15%, the workability decreases. In addition, if the 0.2% yield strength after applying 2% uniaxial strain in the rolling direction and then heat treatment at 170°C for 20 minutes is less than 180 MPa, the strength of the final product (e.g., automobile reinforcement) decreases.
Feは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.5質量%を超えると金属間化合物の割合が増加して、耐力が高くなりすぎることにより、成形性が悪化する。
Siは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、1.0質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られず製品強度が不足する。一方、2.0質量%を超えると金属間化合物の割合が増加して、耐力が高くなりすぎることにより、成形性が悪化する。
Cuは、アルミニウム合金板の耐力向上及び耐食性に寄与し、0.2質量%を超えると耐食性が大幅に低下する。
Mnは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.5質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られず、製品強度が不足する。一方、1.5質量%を超えると、金属間化合物が粗大化して、やはり十分な170℃熱処理後の耐力が得られない。
Mgは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.4質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られない。一方、1.2質量%を超えると耐力が高くなりすぎて、成形性が悪化する。
Znは、アルミニウム合金板の耐食性に寄与し、1.0質量%を超えると耐食性が悪化する。
Zrは、アルミニウム合金板の耐力向上及び結晶粒の微細化に寄与し、0.10質量%未満では0.2%耐力及び170℃熱処理後の耐力を向上できず、0.20質量%を超えると結晶粒がむしろ粗大化し、成形性が悪化する。
Fe contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, but if it exceeds 0.5 mass %, the proportion of intermetallic compounds increases, and the yield strength becomes too high, resulting in deterioration of formability.
Si contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 1.0 mass%, sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is not obtained, resulting in insufficient product strength. On the other hand, if it exceeds 2.0 mass%, the proportion of intermetallic compounds increases, and the yield strength becomes too high, resulting in poor formability.
Cu contributes to improving the yield strength and corrosion resistance of the aluminum alloy plate, and if its content exceeds 0.2 mass %, the corrosion resistance is significantly reduced.
Mn contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 0.5 mass%, sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is not obtained, resulting in insufficient product strength. On the other hand, if it exceeds 1.5 mass%, intermetallic compounds become coarse, and sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is also not obtained.
Mg contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 0.4 mass %, sufficient yield strength cannot be obtained after heat treatment at 170° C. On the other hand, if it exceeds 1.2 mass %, the yield strength becomes too high, and formability deteriorates.
Zn contributes to the corrosion resistance of the aluminum alloy sheet, and if its content exceeds 1.0 mass %, the corrosion resistance deteriorates.
Zr contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet and refining the crystal grains. If the content is less than 0.10% by mass, the 0.2% yield strength and the yield strength after heat treatment at 170°C cannot be improved, whereas if the content exceeds 0.20% by mass, the crystal grains become coarse and the formability deteriorates.
本発明の車体部品用アルミニウム合金板の好ましい態様としては、Cr:0.01質量%以上0.10質量%以下、Ti:0.01質量%以上0.10質量%以下のうち、1種または2種以上をさらに含有するとよい。
Crは、強度向上と結晶粒の微細化および組織の安定化に寄与し、0.01質量%未満では上記効果が十分に得られず、0.10質量%を超えると上記の効果が飽和する他、多数の金属間化合物が生成されて、成形性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Tiは、強度向上と鋳塊組織の微細化に寄与し、0.01質量%未満では上記効果が十分に得られず、0.10質量%を超えると、上記効果が飽和する他、粗大な晶出物が生じるおそれがある。
In a preferred embodiment of the aluminum alloy sheet for vehicle body parts of the present invention, it further contains one or more of Cr: 0.01% by mass to 0.10% by mass and Ti: 0.01% by mass to 0.10% by mass.
Cr contributes to improving strength, refining crystal grains, and stabilizing the structure. If the content is less than 0.01% by mass, the above effects cannot be fully obtained. If the content exceeds 0.10% by mass, the above effects become saturated and a large number of intermetallic compounds are generated, which may adversely affect formability.
Ti contributes to improving strength and refining the ingot structure. If the content is less than 0.01% by mass, the above effects cannot be sufficiently obtained. If the content exceeds 0.10% by mass, the above effects become saturated and coarse crystallized products may occur.
本発明の車体部品用アルミニウム合金板の好ましい態様としては、円相当径が1.0μm以上のMg-Si系第二相粒子が5.0×103個/mm2以下で、かつ、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr系第二相粒子が2.0×10個/mm2以上であるとよい。
上記態様では、粗大なMg-Si化合物の存在割合を5.0×103個/mm2以下にするとともに、Al-Zr化合物の存在割合を2.0×10個/mm2以上と適正化することにより、部品成型時のプレス成形性に必要な材料強度を確保しつつ、その後の部品塗装工程における負荷熱によって、時効硬化を生じさせて最終製品での高い強度を得ることができる。
In a preferred embodiment of the aluminum alloy sheet for vehicle body parts of the present invention, the number of Mg-Si based second phase particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more is 5.0 × 103 particles/ mm2 or less, and the number of Al-Zr based second phase particles having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less is 2.0 × 10 particles/ mm2 or more.
In the above embodiment, the proportion of coarse Mg-Si compounds is set to 5.0 x 103 particles/ mm2 or less, and the proportion of Al-Zr compounds is set to 2.0 x 103 particles/ mm2 or more. This ensures the material strength required for press formability during part molding, while causing age hardening due to the load heat in the subsequent part painting process, thereby making it possible to obtain high strength in the final product.
本発明の車体部品用アルミニウム合金板の好ましい態様としては、圧延方向の断面の立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和が5%以上であるとよい。
ここで、EBSD(Electron BackScatter Diffraction)法における集合組織の表現は、圧延による板材の集合組織の場合、圧延面と圧延方向で表されており、圧延面は{hkl}で表現され、圧延方向は<uvw>で表現される。この表現を用いた場合、立方体方位(Cube方位)は、{001}<100>と表現され、Goss方位は{110}<001>と表現される。
上記Cube方位{001}<100>及びGoss方位{110}<001>では、結晶面(圧延面)上のすべり線は、曲げ軸に対して45°および135°と対称性を良好にすることができる。このため、上記態様では、圧延面の全結晶粒における立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和(以下、方位面積率という)を一定以上に高めることで、曲げ外側におけるせん断帯形成が抑制され、曲げ加工性を大幅に向上できる。
In a preferred embodiment of the aluminum alloy sheet for vehicle body parts of the present invention, the sum of the area ratio of crystal grains having an orientation that differs from the cube orientation of the cross section in the rolling direction by 15° or less to all crystal grains and the area ratio of crystal grains having an orientation that differs from the Goss orientation by 15° or less to all crystal grains is 5% or more.
Here, in the case of a texture of a plate material obtained by rolling, the texture in the EBSD (Electron Backscatter Diffraction) method is expressed by the rolling surface and the rolling direction, where the rolling surface is expressed by {hkl} and the rolling direction is expressed by <uvw>. When this expression is used, the cube orientation is expressed as {001}<100> and the Goss orientation is expressed as {110}<001>.
In the above-mentioned Cube orientation {001}<100> and Goss orientation {110}<001>, the slip lines on the crystal plane (rolled surface) can be well symmetrical with respect to the bending axis at 45° and 135°. Therefore, in the above-mentioned embodiment, by increasing the sum of the area ratio of crystal grains having an orientation with an orientation difference of 15° or less from the cube orientation to all crystal grains in all crystal grains on the rolled surface and the area ratio of crystal grains having an orientation with an orientation difference of 15° or less from the Goss orientation to all crystal grains (hereinafter referred to as the orientation area ratio) to a certain level, the formation of shear bands on the outer side of bending can be suppressed, and bending workability can be significantly improved.
本発明の車体部品用アルミニウム合金板の製造方法は、Fe:0.5質量%以下、Si:1.0質量%以上2.0質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:0.5質量%以上1.5質量%以下、Mg:0.4質量%以上1.2質量%以下、Zn:1.0質量%以下、Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を溶解鋳造した後、500℃以上600℃以下で2時間以上保持する均質化処理を施し、次いで、50m/min以上の圧延速度で複数パスの熱間圧延を行った後、冷間圧延することにより、厚さ0.8mm以上2.5mm以下の板材を形成し、前記板材を100℃/秒以上の加熱速度で500℃以上550℃以下に加熱して15秒以上120秒以下保持してから、200℃/秒以上の冷却速度で100℃以下に冷却する溶体化処理を施した後、14日以上の室温保管による時効処理または50℃で72時間の時効処理を施す。 The method for producing an aluminum alloy sheet for vehicle body parts of the present invention comprises melting and casting an aluminum alloy containing Fe: 0.5% by mass or less, Si: 1.0% by mass to 2.0% by mass, Cu: 0.2% by mass or less, Mn: 0.5% by mass to 1.5% by mass, Mg: 0.4% by mass to 1.2% by mass, Zn: 1.0% by mass or less, Zr: 0.10% by mass to 0.20% by mass or less, with the balance being Al and unavoidable impurities, and then holding the aluminum alloy at 500°C to 600°C for 2 hours or more to homogenize the aluminum alloy. The plate is subjected to a tempering treatment, then to multiple passes of hot rolling at a rolling speed of 50 m/min or more, followed by cold rolling to form a plate material with a thickness of 0.8 mm to 2.5 mm. The plate material is then heated to 500°C to 550°C at a heating rate of 100°C/sec or more, held for 15 to 120 seconds, and then cooled to 100°C at a cooling rate of 200°C/sec or more for solution treatment, after which it is aged by storing at room temperature for 14 days or more, or aged at 50°C for 72 hours.
本発明では、熱間圧延及び冷間圧延により、最終の厚さが0.8mm以上2.5mm以下の板材を形成し、この板材に対して溶体化処理及び工業的乃至は14日以上の室温保管による時効処理を実行することで、成形性、強度および耐食性を有する車体部品用アルミニウム合金板を製造することができる。 In the present invention, a plate material having a final thickness of 0.8 mm to 2.5 mm is formed by hot rolling and cold rolling, and this plate material is then subjected to solution treatment and industrial aging treatment or aging treatment by storing at room temperature for 14 days or more, thereby making it possible to manufacture an aluminum alloy plate for vehicle body parts that has formability, strength, and corrosion resistance.
均質化処理の温度が500℃未満であると鋳造時に発生する偏析が残存し、充分な均質化が実施できず、その保持温度が600℃を超えると鋳塊が溶融するおそれがある。また、保持時間が2時間未満であると均質化が充分に進行しない場合がある。
熱間圧延の1回のパスの圧延速度が50m/min未満であると、素材の伸びや、立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和(方位面積率)が低下するとともに、170℃熱処理後の0.2%耐力が低下するため、アルミニウム合金板の成形性や製品強度が低下する。
溶体化処理の加熱速度が100℃/秒未満であると、アルミニウム合金板の生産性が低下し、その保持温度が500℃未満であると溶質元素の再固溶が充分に進行せず、600℃を超えると板が溶融し破断するおそれがある。また、保持時間が15秒未満であると再固溶が充分に進行せず、120秒を超えるとアルミニウム合金板の生産性が低下する。
また、溶体化処理の冷却速度が10℃/秒未満であると、アルミニウム合金板の生産性が低下する。
溶体化処理後の室温保管が14日未満であると、時効硬化が不足し、アルミニウム合金板の強度が不足し、成形性が低下する。
If the homogenization temperature is less than 500° C., segregation occurring during casting remains, making it impossible to perform sufficient homogenization, whereas if the holding temperature exceeds 600° C., the ingot may melt. Furthermore, if the holding time is less than 2 hours, homogenization may not proceed sufficiently.
If the rolling speed of one pass of hot rolling is less than 50 m/min, the elongation of the material and the sum of the area ratio of crystal grains having an orientation misorientated by 15° or less from the cube orientation to all crystal grains and the area ratio of crystal grains having an orientation misorientated by 15° or less from the Goss orientation to all crystal grains (orientation area ratio) decrease, and the 0.2% yield strength after heat treatment at 170° C. decreases, resulting in a decrease in formability and product strength of the aluminum alloy sheet.
If the heating rate of the solution treatment is less than 100° C./sec, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases, if the holding temperature is less than 500° C., the re-dissolution of the solute elements does not proceed sufficiently, and if the holding temperature exceeds 600° C., the sheet may melt and break. In addition, if the holding time is less than 15 seconds, the re-dissolution does not proceed sufficiently, and if it exceeds 120 seconds, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases.
Furthermore, if the cooling rate in the solution treatment is less than 10° C./sec, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases.
If the storage at room temperature after the solution treatment is less than 14 days, the age hardening will be insufficient, the strength of the aluminum alloy sheet will be insufficient, and the formability will be reduced.
本発明によれば、アルミニウムスクラップ材を原料とすることで環境負荷を抑制しつつ、優れた成形性、強度および耐食性を有する車体部品用アルミニウム合金板を提供できる。 According to the present invention, by using scrap aluminum as the raw material, it is possible to provide an aluminum alloy sheet for vehicle body parts that has excellent formability, strength, and corrosion resistance while reducing the environmental impact.
以下、本発明に係る車体部品用アルミニウム合金板(以下、アルミニウム合金板という)をレインフォース材に適用した実施形態について説明する。 The following describes an embodiment in which the aluminum alloy sheet for vehicle body parts (hereinafter referred to as aluminum alloy sheet) according to the present invention is used as a reinforcement material.
[アルミニウム合金板の構成]
本実施形態のアルミニウム合金板は、例えば、自動車のフード、トランクの内側に挿入されており、構造体の剛性を高めるために用いられるレインフォ―スメント等として用いられるいわゆるレインフォース材に加工される。このアルミニウム合金板は、アルミニウムスクラップ材を原料とするアルミニウム合金から形成されている。具体的には、アルミニウム合金板となるアルミニウム合金には、アルミニウムスクラップ材が50もしくは60質量%以上含まれており、全てアルミニウムスクラップ材により形成されていてもよい。
また、このようなアルミニウムスクラップ材は、アルミニウム圧延工場や各種使用済みアルミニウム合金部品のくずからなる。
[Configuration of aluminum alloy plate]
The aluminum alloy plate of the present embodiment is processed into a so-called reinforcement material that is inserted, for example, inside the hood or trunk of an automobile and is used as a reinforcement for increasing the rigidity of a structure. This aluminum alloy plate is made of an aluminum alloy made of aluminum scrap material. Specifically, the aluminum alloy that becomes the aluminum alloy plate contains 50 or 60 mass % or more of aluminum scrap material, and may be made entirely of aluminum scrap material.
Such aluminum scrap material may consist of scrap from aluminum rolling mills and various used aluminum alloy parts.
また、アルミニウム合金板は、上述したように、アルミニウムスクラップ材を主原料とするため、複数の元素を含んでいる。具体的には、アルミニウム合金板は、Fe:0.5質量%以下、Si:1.0質量%以上2.0質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:0.5質量%以上1.5質量%以下、Mg:0.4質量%以上1.2質量%以下、Zn:1.0質量%以下、Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなる。 As described above, the aluminum alloy plate contains multiple elements because it is made primarily from aluminum scrap. Specifically, the aluminum alloy plate contains Fe: 0.5 mass% or less, Si: 1.0 mass% to 2.0 mass% or less, Cu: 0.2 mass% or less, Mn: 0.5 mass% to 1.5 mass% or less, Mg: 0.4 mass% to 1.2 mass% or less, Zn: 1.0 mass% or less, Zr: 0.10 mass% to 0.20 mass% or less, with the remainder being Al and unavoidable impurities.
Feは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.5質量%を超えると金属間化合物の割合が増加して、耐力が高くなりすぎることにより、成形性が悪化する。
Siは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、1.0質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られず製品強度が不足する。一方、2.0質量%を超えると金属間化合物の割合が増加して、耐力が高くなりすぎることにより、成形性が悪化する。
Cuは、アルミニウム合金板の耐力向上及び耐食性に寄与し、0.2質量%を超えると耐食性が大幅に低下する。
Mnは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.5質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られず、製品強度が不足する。一方、1.5質量%を超えると、金属間化合物が粗大化して、やはり十分な170℃熱処理後の耐力が得られない。
Mgは、アルミニウム合金板の耐力向上に寄与し、0.4質量%未満であると十分な170℃熱処理後の耐力が得られない。一方、1.2質量%を超えると耐力が高くなりすぎて、成形性が悪化する。
Znは、アルミニウム合金板の耐食性に寄与し、1.0質量%を超えると耐食性が悪化する。
Zrは、アルミニウム合金板の耐力向上及び結晶粒の微細化に寄与し、0.10質量%未満では0.2%耐力及び170℃熱処理後の耐力を向上できず、0.20質量%を超えると結晶粒がむしろ粗大化し、成形性が悪化する。
Fe contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, but if it exceeds 0.5 mass %, the proportion of intermetallic compounds increases, and the yield strength becomes too high, resulting in deterioration of formability.
Si contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 1.0 mass%, sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is not obtained, resulting in insufficient product strength. On the other hand, if it exceeds 2.0 mass%, the proportion of intermetallic compounds increases, and the yield strength becomes too high, resulting in poor formability.
Cu contributes to improving the yield strength and corrosion resistance of the aluminum alloy plate, and if its content exceeds 0.2 mass %, the corrosion resistance is significantly reduced.
Mn contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 0.5 mass%, sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is not obtained, resulting in insufficient product strength. On the other hand, if it exceeds 1.5 mass%, intermetallic compounds become coarse, and sufficient yield strength after heat treatment at 170° C. is also not obtained.
Mg contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet, and if it is less than 0.4 mass %, sufficient yield strength cannot be obtained after heat treatment at 170° C. On the other hand, if it exceeds 1.2 mass %, the yield strength becomes too high, and formability deteriorates.
Zn contributes to the corrosion resistance of the aluminum alloy sheet, and if its content exceeds 1.0 mass %, the corrosion resistance deteriorates.
Zr contributes to improving the yield strength of the aluminum alloy sheet and refining the crystal grains. If the content is less than 0.10% by mass, the 0.2% yield strength and the yield strength after heat treatment at 170°C cannot be improved, whereas if the content exceeds 0.20% by mass, the crystal grains become coarse and the formability deteriorates.
また、アルミニウム合金板は、Cr:0.01質量%以上0.10質量%以下、Ti:0.01質量%以上0.1質量%以下のうち、1種または2種以上をさらに含有することが好ましい。
Crは、強度向上と結晶粒の微細化および組織の安定化に寄与し、0.01質量%未満では上記効果が十分に得られず、0.10質量%を超えると上記の効果が飽和する他、多数の金属間化合物が生成されて、成形性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Tiは、強度向上と鋳塊組織の微細化に寄与し、0.01質量%未満では上記効果が十分に得られず、0.10質量%を超えると、上記効果が飽和する他、粗大な晶出物が生じるおそれがある。
In addition, the aluminum alloy plate preferably further contains one or more of Cr: 0.01 mass % or more and 0.10 mass % or less, and Ti: 0.01 mass % or more and 0.1 mass % or less.
Cr contributes to improving strength, refining crystal grains, and stabilizing the structure. If the content is less than 0.01% by mass, the above effects cannot be fully obtained. If the content exceeds 0.10% by mass, the above effects become saturated and a large number of intermetallic compounds are generated, which may adversely affect formability.
Ti contributes to improving strength and refining the ingot structure. If the content is less than 0.01% by mass, the above effects cannot be sufficiently obtained. If the content exceeds 0.10% by mass, the above effects become saturated and coarse crystallized products may occur.
このアルミニウム合金板は、平均結晶粒径が100μm以下であり、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上であり、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa以上である。2%の一軸ひずみ付与は、レインフォースとしてのプレス成形を想定した条件であり、170℃で20分間の熱処理は、レインフォースへの加工後の塗装を想定した条件である。つまり、この圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力(170℃熱処理後の耐力という場合がある)は、レインフォースの製品としての強度を想定している。 This aluminum alloy sheet has an average crystal grain size of 100 μm or less, a 0.2% yield strength of 120 MPa to 175 MPa, an elongation of 15% or more, and a 0.2% yield strength of 180 MPa or more after heat treatment at 170°C for 20 minutes after applying 2% uniaxial strain in the rolling direction. The application of 2% uniaxial strain is a condition assuming press forming as a reinforcement, and the heat treatment at 170°C for 20 minutes is a condition assuming painting after processing into a reinforcement. In other words, the 0.2% yield strength after heat treatment at 170°C for 20 minutes after applying 2% uniaxial strain in the rolling direction (sometimes referred to as the yield strength after 170°C heat treatment) assumes the strength of the reinforcement product.
また、平均結晶粒径が100μmを超えると加工性が低下する。さらに、0.2%耐力が120MPa未満であるとプレス加工時にアルミニウム合金板が破断するおそれがあり、175MPaを超えると加工性が低下する。加えて、伸びが15%未満では、加工性が低下する。また、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa未満であると、最終製品である自動車部品(例えば、自動車レインフォース)の強度が低下する。
なお、平均結晶粒径は25μm以下がより好ましい。0.2%耐力は145MPa以上170MPa以下がより好ましい。また、170℃熱処理後の耐力は195MPa以上がより好ましい。
Moreover, if the average grain size exceeds 100 μm, the workability is reduced. Furthermore, if the 0.2% proof stress is less than 120 MPa, the aluminum alloy sheet may break during press working, and if it exceeds 175 MPa, the workability is reduced. In addition, if the elongation is less than 15%, the workability is reduced. Furthermore, if the 0.2% proof stress after applying 2% uniaxial strain in the rolling direction and then performing heat treatment at 170° C. for 20 minutes is less than 180 MPa, the strength of the final product, which is an automobile part (e.g., automobile reinforcement), is reduced.
The average crystal grain size is more preferably 25 μm or less, the 0.2% proof stress is more preferably 145 MPa or more and 170 MPa or less, and the proof stress after heat treatment at 170° C. is more preferably 195 MPa or more.
また、アルミニウム合金板は、円相当径が1.0μm以上のMg-Si系第二相粒子が5.0×103個/mm2以下で、かつ、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr系第二相粒子が2.0×10個/mm2以上である。なお、円相当径が1.0μm以上のMg-Si系第二相粒子が5.0×103個/mm2を超える、若しくは、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr系第二相粒子が2.0×10個/mm2未満となると、部品成型時のプレス成形性に必要な材料強度を確保しにくく、その後の部品塗装工程における熱負荷によって、時効硬化が生じにくくなる可能性がある。 The aluminum alloy plate has 5.0× 103 Mg-Si second phase particles/ mm2 or less having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more and 2.0×103 Al-Zr second phase particles/mm2 or more having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less. If the number of Mg-Si second phase particles/ mm2 having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more exceeds 5.0× 103 or the number of Al-Zr second phase particles having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less is less than 2.0× 103 , it is difficult to ensure the material strength required for press formability during part molding, and age hardening may be difficult to occur due to the heat load in the subsequent part painting process.
さらに、アルミニウム合金板は、圧延方向の断面の立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率(Cube方位面積率)と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率(Goss方位面積率)との和(方位面積率)が5%以上である。この方位面積率は、5%以上であれば曲げ加工性の向上に寄与するものの、方位面積率の数値が5%を大きく超えてもその効果は飽和することから、5%以上であればよい。なお、上記結晶粒の全結晶粒に対する面積率が5%未満であると、曲げ外側におけるせん断帯形成を抑制しにくくなることから、曲げ加工性を大幅に向上させることが難しい。 Furthermore, the aluminum alloy sheet has an orientation area ratio (cube orientation area ratio) of crystal grains having an orientation difference of 15° or less with respect to all crystal grains in the cross section in the rolling direction, and an area ratio (Goss orientation area ratio) of crystal grains having an orientation difference of 15° or less with respect to all crystal grains, which is 5% or more. Although this orientation area ratio of 5% or more contributes to improving bending workability, even if the orientation area ratio value significantly exceeds 5%, the effect is saturated, so that it is sufficient that it is 5% or more. Note that if the area ratio of the above crystal grains to all crystal grains is less than 5%, it becomes difficult to suppress the formation of shear bands on the outside of the bend, making it difficult to significantly improve bending workability.
また、アルミニウム合金板は、素材の導電率が38%IACS以上43%IACS以下であるのが好ましい。導電率は各添加元素(特に、SiとMg)の固溶・析出状態を表す指標ともなり、アルミニウム合金板の強度(0.2%耐力及び170℃で20分間の熱処理後の0.2%耐力)等に影響を与える。アルミニウムマトリクスへの固溶が進むと導電率は低くなり、金属間化合物として析出が進むと導電率は高くなる。このため、素材の導電率が低すぎても高すぎても素材強度や時効後強度が低下する傾向にあり、上記範囲とすることが望ましい。
なお、導電率が38%IACS未満である場合、及び43%IACSを超える場合、アルミニウム合金板に対する各添加元素の固溶度が適切な範囲外となるため、0.2%耐力及び170℃で20分間の熱処理後の0.2%耐力が低下する可能性がある。また、導電率が43%IACSを超えると金属間化合物が粗大化する傾向にあることから、耐食性がやや低下する可能性がある。
この導電率は40%IACS以上42%IACS以下がより好ましい。
In addition, the aluminum alloy sheet preferably has a material electrical conductivity of 38% IACS or more and 43% IACS or less. The electrical conductivity is also an index showing the solid solution/precipitation state of each added element (especially Si and Mg), and affects the strength of the aluminum alloy sheet (0.2% proof stress and 0.2% proof stress after heat treatment at 170°C for 20 minutes). As the solid solution in the aluminum matrix progresses, the electrical conductivity decreases, and as precipitation as an intermetallic compound progresses, the electrical conductivity increases. Therefore, if the electrical conductivity of the material is too low or too high, the material strength and strength after aging tend to decrease, and it is desirable to keep it within the above range.
In addition, when the electrical conductivity is less than 38% IACS or exceeds 43% IACS, the solid solubility of each added element in the aluminum alloy sheet falls outside the appropriate range, so that the 0.2% proof stress and the 0.2% proof stress after heat treatment at 170° C. for 20 minutes may decrease. In addition, when the electrical conductivity exceeds 43% IACS, the intermetallic compounds tend to become coarse, so that the corrosion resistance may decrease slightly.
This electrical conductivity is more preferably 40% IACS or more and 42% IACS or less.
[アルミニウム合金板の製造方法]
アルミニウム合金板は、以下の手順にて製造される。まず、50質量%以上のアルミニウムスクラップ材を含んだ上記組成のアルミニウム合金に対して、溶解鋳造処理、均質化処理、均熱処理、熱間圧延処理、冷間圧延処理、溶体化処理及び時効処理をこの順で施すことにより製造する。以下、具体的に説明する。
[Method of manufacturing aluminum alloy sheet]
The aluminum alloy plate is manufactured by the following procedure. First, an aluminum alloy having the above composition containing 50% by mass or more of aluminum scrap material is subjected to a melting and casting treatment, a homogenization treatment, a soaking treatment, a hot rolling treatment, a cold rolling treatment, a solution treatment, and an aging treatment in this order. The process will be described in detail below.
[溶解鋳造処理]
50質量%以上のアルミニウムスクラップ材を含んだFe:0.5質量%を超え1.2質量%以下、Si:1.0質量%以上2.0質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:0.5質量%以上1.5質量%以下、Mg:0.4質量%以上1.2質量%以下、Zn:1.0質量%以下、Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を溶解してアルミニウム合金溶湯を生成する。そして、アルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法(DC鋳造)により鋳造する。
なお、鋳造法については、半連続鋳造法に限らず、連続鋳造法等、その他の常法を用いてもよい。また、アルミニウム合金鋳塊に対して、均質化処理の前後に面削加工を実施してもよい。
[Melting and casting process]
An aluminum alloy containing 50 mass% or more of aluminum scrap material, Fe: more than 0.5 mass% to 1.2 mass% or less, Si: 1.0 mass% to 2.0 mass% or less, Cu: 0.2 mass% or less, Mn: 0.5 mass% to 1.5 mass% or less, Mg: 0.4 mass% to 1.2 mass% or less, Zn: 1.0 mass% or less, Zr: 0.10 mass% to 0.20 mass% or less, with the balance being Al and unavoidable impurities, is melted to produce a molten aluminum alloy. The molten aluminum alloy is then cast by a semi-continuous casting method (DC casting).
The casting method is not limited to semi-continuous casting, and other conventional methods such as continuous casting may be used. Furthermore, the aluminum alloy ingot may be subjected to a surface cutting process before or after the homogenization treatment.
[均質化処理]
半連続鋳造法により得られた鋳塊に対して、偏析など不均質な組織を除去する事を目的に均質化処理を実施する。高温の均質化処理により、鋳造時にマトリクスに過飽和に固溶した添加元素が金属間化合物として析出する。析出する金属間化合物のサイズや分散量は均質化処理の温度、時間に影響を及ぼされるため、添加元素の種類に応じた熱処理条件を選択する必要がある。
[Homogenization treatment]
Homogenization is performed on the ingot obtained by the semi-continuous casting method in order to remove inhomogeneous structures such as segregation. The high-temperature homogenization causes the added elements that were supersaturated in the matrix during casting to precipitate as intermetallic compounds. The size and dispersion of the precipitated intermetallic compounds are affected by the temperature and time of the homogenization, so it is necessary to select heat treatment conditions according to the type of added elements.
例えば、アルミニウムスクラップ材を含んだアルミニウム合金が上記組成とされていることから、得られた鋳塊について均質化処理を500℃以上600℃以下の温度で2時間以上行う。この均質化処理は、535~595℃の温度で3~8時間保持することがより好ましい。
なお、均質化処理の保持温度が500℃未満であると、鋳造時に発生する偏析が残存し、充分な均質化が実施できず、その保持温度が600℃を超えると鋳塊が溶融するおそれがある。また、保持時間が2時間未満であると均質化が充分に進行しない場合がある。
For example, since the aluminum alloy containing the aluminum scrap material has the above composition, the obtained ingot is subjected to homogenization treatment at a temperature of 500° C. to 600° C. for 2 hours or more. More preferably, the homogenization treatment is performed at a temperature of 535 to 595° C. for 3 to 8 hours.
If the holding temperature for the homogenization treatment is less than 500° C., segregation occurring during casting remains, making it impossible to perform sufficient homogenization, whereas if the holding temperature exceeds 600° C., the ingot may melt. Furthermore, if the holding time is less than 2 hours, homogenization may not proceed sufficiently.
[均熱処理]
均質化処理がなされた鋳塊に対して均熱処理を実施する。この均熱処理は、均質化処理よりも若干低い温度で実行され、例えば、480℃以上550℃以下の温度で1時間以上保持する。なお、均熱処理と熱間圧延前の均熱処理を兼ねて実施しても良い。
[Soaking treatment]
The ingot that has been subjected to the homogenization treatment is subjected to a soaking treatment. This soaking treatment is performed at a temperature slightly lower than that of the homogenization treatment, and is maintained at a temperature of, for example, 480° C. to 550° C. for 1 hour or more. Note that the soaking treatment may be performed in combination with the soaking treatment before hot rolling.
[熱間圧延処理]
均質化処理がなされた鋳塊(均熱処理がなされた場合には、均熱処理がなされた鋳塊)に対して熱間圧延処理を実施する。この熱間圧延は、500℃前後の高温で実施される。具体的には、出側の温度が400℃~460℃となる熱間粗圧延後、シングルリバース式の熱間仕上圧延機に50m/min以上の圧延速度で3回通過させることにより、板材の厚さを2mm~6mmとする。具体的には、圧延速度が50m/min以上150m/min以下で、巻取り温度を350℃以上400℃以下の条件で熱間仕上げの1パス目を実行する。次に、圧延速度が50m/min以上150m/min以下で、巻取り温度を330℃以上380℃以下の条件で熱間仕上げの2パス目を実行する。最後に、圧延速度が150m/min以上300m/min以下で、巻取り温度を230℃以上330℃以下の条件で熱間仕上げの3パス目を実行する。
[Hot rolling process]
The homogenized ingot (or the soaked ingot, if soaked) is subjected to hot rolling. This hot rolling is performed at a high temperature of about 500°C. Specifically, after rough hot rolling with an outlet temperature of 400°C to 460°C, the plate is passed through a single-reverse hot finishing mill three times at a rolling speed of 50 m/min or more to obtain a thickness of 2 mm to 6 mm. Specifically, the first pass of hot finishing is performed under the conditions of a rolling speed of 50 m/min to 150 m/min and a coiling temperature of 350°C to 400°C. Next, the second pass of hot finishing is performed under the conditions of a rolling speed of 50 m/min to 150 m/min and a coiling temperature of 330°C to 380°C. Finally, a third pass of hot finishing is carried out under conditions of a rolling speed of 150 m/min to 300 m/min and a coiling temperature of 230° C. to 330° C.
なお、熱間圧延の圧延速度が50m/min未満であると、素材の伸びや立方体方位率が低下するとともに、170℃熱処理後の0.2%耐力が低下するため、アルミニウム合金板の成形性や製品強度が低下する。
本実施形態では、上記熱間仕上圧延の条件を種々変更する事で材料の集合組織を制御し、最終圧延品における圧延面の立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和(方位面積率)を所望の範囲に調整した。
If the rolling speed of the hot rolling is less than 50 m/min, the elongation and cube orientation rate of the material decrease, and the 0.2% yield strength after heat treatment at 170° C. decreases, resulting in a decrease in formability and product strength of the aluminum alloy sheet.
In this embodiment, the conditions of the hot finish rolling are variously changed to control the texture of the material, and the sum (orientation area ratio) of the area ratio of crystal grains having an orientation within 15° of the cube orientation of the rolled surface in the final rolled product to all crystal grains and the area ratio of crystal grains having an orientation within 15° of the Goss orientation to all crystal grains is adjusted to a desired range.
[冷間圧延]
次に、熱間圧延後の板材に対して、冷間圧延処理を実施する。この冷間圧延処理の方法は、特に限定されないが、例えば、圧延機に板材を通過させることにより実施できる。この冷間圧延後の板材の厚さは、例えば、0.8mm以上2.5mm以下とされる。
[Cold rolling]
Next, the plate material after the hot rolling is subjected to a cold rolling process. The method of this cold rolling process is not particularly limited, but it can be performed, for example, by passing the plate material through a rolling mill. The thickness of the plate material after this cold rolling is, for example, 0.8 mm or more and 2.5 mm or less.
[溶体化処理]
冷間圧延処理後の板材に対して、溶体化処理を実施する。この溶体化処理では、板材を100℃/秒以上の加熱速度で500℃以上550℃以下に加熱して15秒以上120秒以下保持してから、200℃/秒以上の冷却速度で100℃以下に冷却する。
なお、溶体化処理の加熱速度が100℃/秒未満であると、アルミニウム合金板の生産性が低下し、その保持温度が500℃未満であると再結晶化が充分に進行せず、600℃を超えるとアルミニウム合金板が溶融し破断するおそれがある。また、保持時間が15秒未満であると再結晶化が充分に進行せず、120秒を超えるとアルミニウム合金板の生産性が低下する。また、溶体化処理の冷却速度が200℃/秒未満であると、アルミニウム合金板の生産性が低下する。
[Solution treatment]
The cold-rolled plate is then subjected to a solution treatment, in which the plate is heated to 500° C. to 550° C. at a heating rate of 100° C./s or more, held at this temperature for 15 to 120 seconds, and then cooled to 100° C. or less at a cooling rate of 200° C./s or more.
If the heating rate of the solution treatment is less than 100°C/sec, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases, if the holding temperature is less than 500°C, the recrystallization does not proceed sufficiently, and if the holding temperature exceeds 600°C, the aluminum alloy sheet may melt and break. If the holding time is less than 15 seconds, the recrystallization does not proceed sufficiently, and if it exceeds 120 seconds, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases. If the cooling rate of the solution treatment is less than 200°C/sec, the productivity of the aluminum alloy sheet decreases.
[時効処理]
最後に、溶体化処理が施された板材に対して、室温で14日以上保管するか、50℃で72時間保持する室温相当の時効処理を実行する。これらアルミニウム合金板の圧延終了後の時効処理後の耐力、伸びは当該製品のプレス成形性に大きく影響する。この時効処理後のアルミニウム合金板の0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上となる。
[Aging treatment]
Finally, the solution-treated sheet material is stored at room temperature for 14 days or more, or aged at 50°C for 72 hours, which is equivalent to room temperature. The proof stress and elongation of the aluminum alloy sheet after aging treatment following rolling have a large effect on the press formability of the product. The 0.2% proof stress of the aluminum alloy sheet after this aging treatment is 120 MPa or more and 175 MPa or less, and the elongation is 15% or more.
さらに、このようにして製造されたアルミニウム合金板(時効処理後のアルミニウム合金板)に、当該製品におけるプレス成形後の塗装工程における熱負荷を想定し、以下の方法により0.2%耐力を測定した。具体的には、JISZ2241に基づく引張試験により2%のひずみを付与した後の試験片に対して、10℃/秒以上の加熱速度で170℃に加熱して20分保持してから、10℃/秒以上の冷却速度で冷却する熱処理を施した後に耐力を測定した。これらアルミニウム合金板の170℃熱処理後の耐力は、当該製品の製品強度に値する。この170℃熱処理後のアルミニウム合金板の0.2%耐力は、180MPa以上となる。 Furthermore, the 0.2% yield strength of the aluminum alloy sheets manufactured in this manner (aluminum alloy sheets after aging treatment) was measured by the following method, assuming the thermal load in the painting process after press forming of the product. Specifically, the test pieces were subjected to a 2% strain by a tensile test based on JIS Z2241, and then subjected to a heat treatment in which the test pieces were heated to 170°C at a heating rate of 10°C/sec or more, held for 20 minutes, and then cooled at a cooling rate of 10°C/sec or more, and then the yield strength was measured. The yield strength of these aluminum alloy sheets after the 170°C heat treatment is equivalent to the product strength of the product. The 0.2% yield strength of the aluminum alloy sheets after the 170°C heat treatment is 180 MPa or more.
次に、結晶方位について説明する。立方体方位(Cube方位)は、EBSD法における集合組織の表現では、{001}<100>と表現され、Goss方位は{110}<001>と表現される。このCube方位及びGoss方位は、圧延面の厚さ方向ND、圧延方向LD、圧延方向に対して直角方向TDの三つの方向に同様の特性を示す。このCube方位{001}<100>及びGoss方位{110}<001>では、結晶面(圧延面)上のすべり線は、曲げ軸に対して45°および135°と対称性を良好にすることができる。このため、全結晶粒における立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和(方位面積率)を一定上に高めることで、曲げ外側におけるせん断帯形成が抑制され、曲げ加工性を大幅に向上できることを見出した。 Next, we will explain the crystal orientation. In the expression of the texture in the EBSD method, the cube orientation is expressed as {001}<100>, and the Goss orientation is expressed as {110}<001>. The cube orientation and the Goss orientation show similar characteristics in three directions: the thickness direction ND of the rolled surface, the rolling direction LD, and the direction perpendicular to the rolling direction TD. In the cube orientation {001}<100> and the Goss orientation {110}<001>, the slip lines on the crystal plane (rolled surface) can be made to have good symmetry at 45° and 135° with respect to the bending axis. For this reason, it was found that by increasing the sum (orientation area ratio) of the area ratio of crystal grains with orientations that are within 15° of the cube orientation to all crystal grains and the area ratio of crystal grains with orientations that are within 15° of the Goss orientation to all crystal grains to a certain level, the formation of shear bands on the outside of the bend can be suppressed, and bending workability can be significantly improved.
このようにして製造されたアルミニウム合金板は、平均結晶粒径が100μm以下であり、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上であり、2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa以上であるアルミニウム合金板、すなわち、成形性、強度および耐食性を有する車体部品用アルミニウム合金板となる。また、アルミニウムスクラップ材を50質量%以上含んだアルミニウム合金からアルミニウム合金板を製造できるので、環境負荷を低減できる。 The aluminum alloy sheet produced in this manner has an average crystal grain size of 100 μm or less, a 0.2% yield strength of 120 MPa to 175 MPa, an elongation of 15% or more, and a 0.2% yield strength of 180 MPa or more after heat treatment at 170°C for 20 minutes after application of 2% uniaxial strain, i.e., an aluminum alloy sheet for vehicle body parts that has formability, strength, and corrosion resistance. In addition, since the aluminum alloy sheet can be produced from an aluminum alloy containing 50% or more by mass of aluminum scrap material, the environmental load can be reduced.
具体的には、本実施形態のアルミニウム合金板は、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上とされているので、プレス加工を適切に施すことができる。また、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力を180MPa以上と非常に高くでき、最終製品(例えば、自動車レインフォース)の強度を高めることができる。また、Cuが0.2質量%以下、Znが1.0質量%以下と少ないので、耐食性を高めることができる。さらに、平均結晶粒径が100μm以下と小さいので、加工性を向上できる。 Specifically, the aluminum alloy plate of this embodiment has a 0.2% yield strength of 120 MPa or more and 175 MPa or less, and an elongation of 15% or more, so that press working can be performed appropriately. In addition, after applying uniaxial strain of 2% in the rolling direction and then heat treatment at 170°C for 20 minutes, the 0.2% yield strength can be made very high at 180 MPa or more, and the strength of the final product (e.g., automobile reinforcement) can be increased. In addition, the Cu content is low at 0.2 mass% or less and the Zn content is low at 1.0 mass% or less, so that corrosion resistance can be increased. Furthermore, the average crystal grain size is small at 100 μm or less, so that workability can be improved.
また、粗大なMg-Si化合物の存在割合を5.0×103個/mm2以下で、かつ、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr化合物の存在割合を2.0×10個/mm2以上と適正化することにより、部品成型時のプレス成形性に必要な材料強度を確保しつつ、その後の部品塗装工程における負荷熱によって、時効硬化を生じさせて最終製品での高い強度を得ることができる。さらに、圧延面の立方体方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率との和(方位面積率)が5%以上であり、この立方体方位(Cube方位){001}<100>及びGoss方位{110}<001>では、結晶面(圧延面)上のすべり線を、曲げ軸に対して45°および135°と対称性を良好にすることができるため、方位面積率を一定上に高めることで、曲げ外側におけるせん断帯形成が抑制され、曲げ加工性を大幅に向上できる。加えて、導電率が38%IACS以上43%IACS以下とされているので、アルミニウム合金板の0.2%耐力及び170℃で20分間の熱処理後の0.2%耐力のそれぞれを上記数値範囲にすることができる。また、導電率を43%IACS以下であれば金属間化合物が粗大化することがないので、耐食性が低下することを抑制できる。 In addition, by optimizing the abundance ratio of coarse Mg-Si compounds to 5.0 × 103 particles/ mm2 or less and the abundance ratio of Al-Zr compounds having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less to 2.0 × 10 particles/ mm2 or more, it is possible to ensure the material strength required for press formability during part molding, while causing age hardening by the load heat in the subsequent part painting process, thereby obtaining high strength in the final product. Furthermore, the sum of the area ratio of the crystal grains having an orientation difference of 15° or less with respect to the cube orientation of the rolled surface to all the crystal grains and the area ratio of the crystal grains having an orientation difference of 15° or less with respect to the Goss orientation to all the crystal grains (orientation area ratio) is 5% or more, and in this cube orientation (Cube orientation) {001}<100> and Goss orientation {110}<001>, the slip lines on the crystal plane (rolled surface) can be made symmetrical at 45° and 135° with respect to the bending axis, respectively, so that by increasing the orientation area ratio to a certain level, the formation of shear bands on the outside of the bend can be suppressed and bending workability can be significantly improved. In addition, since the electrical conductivity is set to 38% IACS or more and 43% IACS or less, the 0.2% proof stress of the aluminum alloy sheet and the 0.2% proof stress after heat treatment at 170°C for 20 minutes can each be within the above numerical range. Furthermore, if the electrical conductivity is 43% IACS or less, the intermetallic compounds do not become coarse, and therefore the deterioration of corrosion resistance can be suppressed.
そして、上述したような車体部品用アルミニウム合金板に対してプレス成形加工を施した後、塗装を施すことにより、優れた成形性、強度および耐食性を有する自動車レインフォースを提供できる。 Then, by performing press forming on the aluminum alloy plate for vehicle body parts as described above and then painting it, it is possible to provide an automobile reinforcement having excellent formability, strength and corrosion resistance.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、自動車レインフォースに加工される例を説明したが、これに限らず、レインフォース以外の車両骨格部品や外板等の車体部品にこの車体部品用アルミニウム合金板を適用することも可能である。また、シャーシ部品に適用することも可能であり、本発明において車体部品にはシャーシ部品も含むものとする。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, an example has been described in which the aluminum alloy sheet is processed into automobile reinforcements, but the aluminum alloy sheet for vehicle body parts can also be applied to vehicle frame parts other than reinforcements, vehicle body parts such as outer panels, etc. Also, the aluminum alloy sheet can be applied to chassis parts, and in the present invention, the term "vehicle body parts" includes chassis parts.
実施例1~17及び比較例1~14のアルミニウム合金を以下に示す方法で製造し、得られた各試料の0.2%耐力及び伸びを測定した後、成形性を評価した。以下に詳しく説明する。
実施例1~17及び比較例1~14の原料となるアルミニウム合金の組成(成分)は、表1に示す通りとした。
The aluminum alloys of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 14 were produced by the methods described below, and the 0.2% proof stress and elongation of each of the obtained samples were measured, and then the formability was evaluated.
The compositions (ingredients) of the aluminum alloys used as the raw materials for Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 14 were as shown in Table 1.
これらのアルミニウム合金を溶解しアルミニウム合金溶湯を生成し、半連続鋳造により鋳造した。半連続鋳造法により得られた鋳塊に対して、540℃で8時間の均質化処理を施した後、510℃で1時間保持する均熱処理を施し、表2に示す各種条件にて熱間圧延を行った後、冷間圧延を施すことにより厚さ1.5mmの板材を形成した。この板材を100℃/秒以上の加熱速度で520℃に加熱して20秒以下保持してから、50℃/秒の冷却速度で100℃以下に冷却する溶体化処理を施した後、50℃で72時間保持する時効処理を施し、各試料とした。
なお、表2の熱間圧延条件において、圧延速度は、圧延条件B~Dでは、各欄ごとに下限値以上、上限値未満で範囲を示しており(例えば圧延条件Dの1パス目では20m/min以上50m/min未満)、圧延条件Aでは各欄ごとに下限値以上、上限値以下(1パス目であれば100m/min以上150m/min以下)で範囲を示している。
These aluminum alloys were melted to generate molten aluminum alloys, which were then cast by semi-continuous casting. The ingots obtained by the semi-continuous casting method were subjected to homogenization treatment at 540°C for 8 hours, followed by soaking treatment at 510°C for 1 hour, hot rolling under the various conditions shown in Table 2, and cold rolling to form plates with a thickness of 1.5 mm. The plates were heated to 520°C at a heating rate of 100°C/s or more and held for 20 seconds or less, then cooled to 100°C or less at a cooling rate of 50°C/s, followed by aging treatment at 50°C for 72 hours to obtain the respective samples.
In addition, in the hot rolling conditions in Table 2, the rolling speed is shown in a range of not less than the lower limit value and not more than the upper limit value in each column for rolling conditions B to D (for example, not less than 20 m/min and not more than 50 m/min in the first pass of rolling condition D), and in the rolling condition A, the range is shown in a range of not less than the lower limit value and not more than the upper limit value in each column (not less than 100 m/min and not more than 150 m/min in the first pass).
(0.2%耐力の測定)
0.2%耐力については、JISZ2241に準ずる方法により測定した。具体的には、得られた各試料から圧延方向と平行にサンプルを切り出してJIS5号形状の試験片を作成し、常温で引張試験を実施し、耐力(MPa)を測定した。なお、引張速度は、5mm/分とした。
(Measurement of 0.2% Yield Strength)
The 0.2% proof stress was measured by a method conforming to JIS Z 2241. Specifically, a sample was cut out from each obtained sample parallel to the rolling direction to prepare a test piece of JIS No. 5 shape, and a tensile test was performed at room temperature to measure the proof stress (MPa). The tensile speed was 5 mm/min.
(伸びの測定)
伸びについては、JISZ2241に準ずる方法により測定した。具体的には、得られた各試料から圧延方向と平行にサンプルを切り出してJIS5号形状の試験片を作成し、常温で引張試験を実施し、伸びを測定した。なお、ここでいう伸びとは、JISZ2241に基づく破断後の永久伸びを原標点距離に対する百分率で表したものである。
(Measurement of Elongation)
The elongation was measured by a method conforming to JIS Z2241. Specifically, a sample was cut out from each obtained sample parallel to the rolling direction to prepare a test piece of JIS No. 5 shape, and a tensile test was performed at room temperature to measure the elongation. Note that the elongation referred to here is the permanent elongation after break based on JIS Z2241 expressed as a percentage of the original gauge length.
(導電率)
導電率については、4端子法にて測定した。20~25℃の室温環境にて試料に対し500mAの電流を流し、電圧値から抵抗を算出し、その後、導電率を算出した。
(conductivity)
The electrical conductivity was measured by a four-terminal method. A current of 500 mA was applied to the sample in a room temperature environment of 20 to 25° C., and the resistance was calculated from the voltage value, and then the electrical conductivity was calculated.
(化合物粒子分布状態の観察)
製造したアルミニウム合金について、圧延方向に平行な断面を観察した。観察はイオンミリング法に基づくCP加工(断面加工)を施した断面を電界放出型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)にて行った。観察した画像を基に画像解析によって化合物粒子(Mg-Si化合物粒子及びAl-Zr化合物)の円相当径と分布密度を算出し、円相当径が1.0μm以上のMg-Si化合物粒子の数密度(個/mm2)、及び円相当径が0.1μm以下のAl-Zr化合物の数密度(個/mm2)を表3に示した。
(Observation of compound particle distribution state)
The cross section parallel to the rolling direction of the produced aluminum alloy was observed. The cross section was subjected to CP processing (cross-section processing) based on the ion milling method, and the observation was performed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The circle equivalent diameter and distribution density of the compound particles (Mg-Si compound particles and Al-Zr compound particles) were calculated by image analysis based on the observed images, and the number density (pieces/mm 2 ) of Mg-Si compound particles with a circle equivalent diameter of 1.0 μm or more and the number density (pieces/mm 2 ) of Al-Zr compounds with a circle equivalent diameter of 0.1 μm or less are shown in Table 3.
(結晶粒径)
金属組織を露出させる方法として、アルミニウム合金板の圧延方向に対し平行に切断した断面をエメリー紙にて研磨し、荒バフ研磨、仕上げ研磨を施した後、水洗、乾燥を実施し、更に、バーカー氏液中で、浴温:25℃、印加電圧:30V、印加時間:120秒の条件で陽極酸化処理を施す方法を適用した。処理後の試料について、偏光をかけた光学顕微鏡を用いて撮影し、切断法により平均結晶粒径を算出した。
(crystal grain size)
The method for exposing the metal structure was to polish a cross section of the aluminum alloy plate parallel to the rolling direction with emery paper, roughly buff polish and finish polish, rinse with water, dry, and further perform anodizing treatment in Barker's solution under the conditions of a bath temperature of 25° C., an applied voltage of 30 V, and an application time of 120 seconds. The treated sample was photographed using a polarized optical microscope, and the average crystal grain size was calculated by a cut-off method.
(方位面積率)
結晶粒のCube方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率(Cube方位面積率)と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積率(Goss方位面積率)との和(方位面積率)は、EBSD(Electron BackScatter Diffraction)法にて測定した結晶粒方位分布マップOIM(Orientation Imaging Microscopy)像にCube{001}<100>方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積分率と、Goss方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒の全結晶粒に対する面積分率との和を方位面積率として測定した。具体的には、前述したアルミニウム合金板の圧延方向の板厚断面の0.20mm×1.5mm(板厚)の測定領域に対して、1μmのピッチで電子線を走査して、各測定点の結晶方位を測定し、測定点間の方位差から判定した結晶粒のうち、Cube方位との方位差が15°以内にある方位を持つ結晶粒及びGoss方位との方位差が15°以内にある方位を有する結晶粒のそれぞれについて、測定面積に対する平均面積率(%)を測定してCube方位面積率及びGoss方位面積率を算出し、これらの和を方位面積率とした。
(azimuth area ratio)
The sum (orientation area ratio) of the area ratio of crystal grains having an orientation within 15° of the Cube orientation to all crystal grains and the area ratio of crystal grains having an orientation within 15° of the Goss orientation to all crystal grains was measured as the sum of the area fraction of crystal grains having an orientation within 15° of the Cube{001}<100> orientation to all crystal grains and the area fraction of crystal grains having an orientation within 15° of the Goss orientation to all crystal grains in an OIM (Orientation Imaging Microscopy) image of a crystal grain orientation distribution map measured by an EBSD (Electron Backscatter Diffraction) method. Specifically, a measurement region of 0.20 mm × 1.5 mm (plate thickness) of the plate thickness cross section in the rolling direction of the above-mentioned aluminum alloy plate was scanned with an electron beam at a pitch of 1 μm to measure the crystal orientation at each measurement point, and among the crystal grains determined from the orientation difference between the measurement points, crystal grains having an orientation with an orientation difference of 15° or less from the Cube orientation and crystal grains having an orientation with an orientation difference of 15° or less from the Goss orientation were each measured for their average area ratio (%) relative to the measured area to calculate the Cube orientation area ratio and the Goss orientation area ratio, and the sum of these was taken as the orientation area ratio.
(成形性の評価)
成形性の評価については、JISZ2248に基づく180°密着曲げを実行した際に生じる割れ、しわの発生具合を目視にて評価した。この場合、しわの発生はあるものの割れていないものを非常に良好(◎)と評価し、一部に割れやしわが発生しているものの全体的には割れのないものを良好(〇)と評価し、全面に割れが顕著に発生しているものを不可(×)と評価した。
(Evaluation of formability)
The formability was evaluated by visual inspection of the occurrence of cracks and wrinkles when bending at 180° in close contact according to JIS Z 2248. In this case, a specimen with some wrinkles but no cracks was evaluated as very good (◎), a specimen with some cracks or wrinkles but no cracks overall was evaluated as good (◯), and a specimen with noticeable cracks over the entire surface was evaluated as poor (×).
(製品強度の評価)
試料に圧延方向に2%の一軸歪を付与した後、170℃で20分間の熱処理後の0.2%耐力を製品強度と想定した。その耐力が200MPa以上のものを非常に良好(◎)と評価し、180MPa以上200MPa未満のものを良好(〇)と評価し、180MPa未満のものを不可(×)と評価した。
(Product strength evaluation)
After applying 2% uniaxial strain in the rolling direction to the samples, the 0.2% yield strength after heat treatment for 20 minutes at 170° C. was assumed to be the product strength. Those with a yield strength of 200 MPa or more were evaluated as very good (◎), those with a yield strength of 180 MPa or more but less than 200 MPa were evaluated as good (◯), and those with a yield strength of less than 180 MPa were evaluated as unacceptable (×).
(耐食性の評価)
耐食性評価として、塩水噴霧試験(SST)を800時間実施した。この腐食試験後のサンプルについて、リン酸クロムによって腐食生成物を除去後、腐食減量を測定した。この結果に基づいて、腐食減量が15.0mg/cm2未満のものを良好(〇)、15.0mg/cm2以上のものを不可(×)と評価した。
これら耐力、伸び、導電率、円相当径が1.0μm以上のMg-Si化合物の数密度、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr化合物の数密度、結晶粒径、Cube方位面積率、Goss方位面積率、方位面積率、170℃熱処理後の耐力については表3に示し、各種評価については、表4に示した。
(Evaluation of corrosion resistance)
To evaluate corrosion resistance, a salt spray test (SST) was performed for 800 hours. After the corrosion test, the samples were subjected to the measurement of corrosion weight loss after removing the corrosion products with chromium phosphate. Based on the results, samples with corrosion weight loss of less than 15.0 mg/ cm2 were evaluated as good (◯), and samples with corrosion weight loss of 15.0 mg/ cm2 or more were evaluated as poor (×).
The yield strength, elongation, electrical conductivity, number density of Mg—Si compounds having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more, number density of Al—Zr compounds having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less, crystal grain size, Cube orientation area ratio, Goss orientation area ratio, orientation area ratio, and yield strength after heat treatment at 170° C. are shown in Table 3, and the various evaluations are shown in Table 4.
表3及び表4に示したように、Fe:0.5質量%以下、Si:1.0質量%以上2.0質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:0.5質量%以上1.5質量%以下、Mg:0.4質量%以上1.2質量%以下、Zn:1.0質量%以下、Zr:0.10質量%以上0.20質量%以下を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、平均結晶粒径が100μm以下であり、0.2%耐力が120MPa以上175MPa以下で、伸びが15%以上であり、圧延方向に2%の一軸ひずみ付与後に170℃で20分間の熱処理を施した後の0.2%耐力が180MPa以上である実施例1~17は、成形性及び製品強度がいずれも良好又は非常に良好となり、耐食性もすべて良好であった。 As shown in Tables 3 and 4, Examples 1 to 17 contain Fe: 0.5% by mass or less, Si: 1.0% by mass to 2.0% by mass, Cu: 0.2% by mass or less, Mn: 0.5% by mass to 1.5% by mass, Mg: 0.4% by mass to 1.2% by mass, Zn: 1.0% by mass or less, Zr: 0.10% by mass to 0.20% by mass, with the remainder being Al and unavoidable impurities, have an average crystal grain size of 100 μm or less, a 0.2% yield strength of 120 MPa to 175 MPa, an elongation of 15% or more, and a 0.2% yield strength of 180 MPa or more after applying 2% uniaxial strain in the rolling direction and then heat treatment at 170°C for 20 minutes. All of these have good or very good formability and product strength, and all have good corrosion resistance.
一方、比較例1及び2は、Fe成分が多すぎたため、0.2%耐力が高くなり、成形性が不可となった。比較例3は、Si成分が少なすぎたことから、170℃熱処理後の0.2%耐力が低くなったので、製品強度が不可となった。比較例4は、Si成分が多すぎたため耐食性が不可となった他、0.2%耐力が高くなり、成形性が不可となった。比較例5は、Cu成分が多すぎたことから、耐食性が不可となった他、0.2%耐力が高くなり、成形性も不可となった。比較例6は、Mn成分が少なすぎて、0.2%耐力及び170℃熱処理後の0.2%耐力が低くなったので、成形性及び製品強度のいずれもが不可となった。比較例7は、Mn成分が多すぎたことから、170℃熱処理後の0.2%耐力が低くなったので、製品強度が不可となった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the Fe content was too high, resulting in high 0.2% yield strength and poor formability. In Comparative Example 3, the Si content was too low, resulting in low 0.2% yield strength after 170°C heat treatment, resulting in poor product strength. In Comparative Example 4, the Si content was too high, resulting in poor corrosion resistance, high 0.2% yield strength, and poor formability. In Comparative Example 5, the Cu content was too high, resulting in poor corrosion resistance, high 0.2% yield strength, and poor formability. In Comparative Example 6, the Mn content was too low, resulting in low 0.2% yield strength and low 0.2% yield strength after 170°C heat treatment, resulting in poor formability and product strength. In Comparative Example 7, the Mn content was too high, resulting in low 0.2% yield strength after 170°C heat treatment, resulting in poor product strength.
また、比較例8は、Mg成分が少なすぎたことから、0.2%耐力及び170℃熱処理後の0.2%耐力のいずれもが低くなったので、成形性及び製品強度が不可となった。比較例9は、Mg成分が多すぎたことから、0.2%耐力が低くなり、成形性が不可となった。比較例10は、Zn成分が多すぎたことから、耐食性が不可となった。比較例11は、Zr成分が少なすぎたことから、0.2%耐力及び170℃熱処理後の0.2%耐力のいずれもが低くなったので、成形性及び製品強度が不可となった。比較例12~14は、熱間圧延の条件がDであり、他の条件A~Cに比べて、1パス目及び2パス目の圧延速度が低かった。このため、比較例12~14は、伸びが低くなった。これらのうち、比較例13は、Zr以外のFeやMn等の影響により結晶粒径が小さかったものの、伸びが低かったので成形性が不可となった他、170℃熱処理後の0.2%耐力が低くなったので、製品強度も不可となった。また、比較例14は、結晶粒径が大きく、伸びも低くなったことから成形性が不可となった他、170℃熱処理後の0.2%耐力が低くなったので、製品強度も不可となった。一方、比較例12は、Zr成分が多量に含まれていたことから、均質化処理等の一定の温度での熱処理により結晶粒が粗大化し、結晶粒径が大きくなった他、伸びも低かったため、成形性が不可となった。 In addition, in Comparative Example 8, the Mg content was too low, so both the 0.2% yield strength and the 0.2% yield strength after 170°C heat treatment were low, and the formability and product strength were poor. In Comparative Example 9, the Mg content was too high, so the 0.2% yield strength was low and the formability was poor. In Comparative Example 10, the Zn content was too high, so the corrosion resistance was poor. In Comparative Example 11, the Zr content was too low, so both the 0.2% yield strength and the 0.2% yield strength after 170°C heat treatment were low, and the formability and product strength were poor. In Comparative Examples 12 to 14, the hot rolling condition was D, and the rolling speeds in the first and second passes were lower than in the other conditions A to C. For this reason, Comparative Examples 12 to 14 had low elongation. Of these, in Comparative Example 13, the crystal grain size was small due to the influence of Fe, Mn, and other elements other than Zr, but the elongation was low, making the formability unacceptable, and the 0.2% yield strength after heat treatment at 170°C was low, so the product strength was also unacceptable. In Comparative Example 14, the crystal grain size was large and the elongation was low, making the formability unacceptable, and the 0.2% yield strength after heat treatment at 170°C was low, so the product strength was also unacceptable. On the other hand, in Comparative Example 12, the crystal grains were coarsened by heat treatment at a certain temperature such as homogenization treatment due to the large content of Zr components, and the crystal grain size became large, and the elongation was also low, so the formability was unacceptable.
Claims (3)
円相当径が1.0μm以上のMg-Si系第二相粒子が5.0×10 3 個/mm 2 以下で、かつ、円相当径が0.1μm以下のAl-Zr系第二相粒子が2.0×10個/mm 2 以上であることを特徴とする車体部品用アルミニウム合金板。 Fe: 0.5 mass% or less, Si: 1.0 mass% or more and 2.0 mass% or less, Cu: 0.2 mass% or less, Mn: 0.5 mass% or more and 1.5 mass% or less, Mg: 0.4 mass% or more and 1.2 mass% or less, Zn: 1.0 mass% or less, Zr: 0.10 mass% or more and 0.20 mass% or less, with the balance being Al and unavoidable impurities, the average crystal grain size is 100 μm or less, the 0.2% proof stress is 120 MPa or more and 175 MPa or less, the elongation is 15% or more, and the 0.2% proof stress after applying a uniaxial strain of 2% in the rolling direction and then performing a heat treatment at 170° C. for 20 minutes is 180 MPa or more,
An aluminum alloy sheet for vehicle body parts, characterized in that Mg-Si based second phase particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more are 5.0 × 103 particles /mm2 or less, and Al-Zr based second phase particles having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or less are 2.0 × 10 particles/mm2 or more .
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