【発明の詳細な説明】
本発明は切削性、特に切屑処理性にすぐれた冷
間鍛造用アルミニウム合金に関するものである。
マンガン１〜2.5％（重量％。本明細書において
合金組成を表わす％はすべて重量％である）を含
むアルミニウム合金は、冷間鍛造性にすぐれてい
るが、切削性、特に切屑処理性においては劣る。
本発明はこれを改善するため、マンガン１〜2.5
％を含むアルミニウム合金に、鉛、ビスマス、ス
ズの低融点金属の１種類または２種類以上を添加
し、冷間鍛造後の材料の切削性、特に切屑処理性
を改善したものである。
本発明に係る合金を詳細に説明すると、マンガ
ンは１％未満では素材の強度が低く、また2.5％
をこえると晶出物が生じて冷間鍛造時に割れが発
生するので、その含有量は１〜2.5％が適当であ
る。低融点金属の鉛、ビスマス、スズは、0.2％
未満では切削性特に切屑処理性の改善の効果は少
く、また0.8％をこえると合金の結晶粒界に晶出
して冷間鍛造時に割れが発生する。低融点金属の
添加は１種類だけでも効果があるが、２種類以上
の場合の方が効果が高い。なお２種類以上の低融
点金属を添加する場合は、融点が最も低くなる共
晶組成ないしはそれに近い組成として添加するの
が望ましい。つまりビスマス―鉛においては56.5
％：43.5％、鉛―スズの場合は38.1％：61.9％、
スズ―ビスマスの場合は43％：57％、ビスマス―
鉛―スズの場合は50.0％：25.0％：25.0％の割合
で添加するのが好ましい。
アルミニウム中の不可避的不純物である鉄は冷
間鍛造性を低下させるので、その含有量は0.3％
以下であることが必要であり、好ましくは0.15％
以下であり、少いほど好ましい。アルミニウムの
もう一つの不可避的不純物である珪素も鋳造性を
低下させるので、その含有量は0.3％以下、特に
0.1％以下であることが好ましい。本発明に係る
合金には、合金組織を微細化するため、常法によ
り少量のチタンまたはジルコニウムを添加しても
良い。これらの元素の添加量は0.01〜0.1％の範
囲が好ましい。なおチタンを添加するときは、チ
タンに対して４〜20％の硼素を併用するのが好ま
しい。本発明に係る合金は各種の鋳造方法によつ
て作りうるが、水冷鋳型を用いる常法の半連続鋳
造法により作るのが適当である。その場合、鋳造
速度は約100〜600mm／分、溶湯温度は720〜780℃
が適当である。鋳造は所望の直径の水冷鋳型の上
に耐火断熱材製の溶湯受容器をのせ、この溶湯受
容器に合金溶湯を注入して鋳造するいわゆるホツ
トトツプ鋳造法によるのが有利である。本発明合
金の切削性、特に切屑処理性が良好なのは、切削
加工時に工具と被削物との間に生じる摩擦熱によ
り、合金中の低融点金属が融解して切炊き効果を
与えることによるものと推定される。
次に実施例および比較例により本発明を更に具
体的に説明するが、本発明はその要旨をこえない
限り、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１〜６および比較例１
(1) 溶湯の調製
表１に示す組成の溶湯を750℃に保持し、こ
れによく乾燥させた塩素と窒素との混合ガスを
吹込んで脱ガス処理をおこなつた。ついで溶湯
にアルミニウム―チタン―硼素母合金（チタン
含有量５％、硼素含有量１％）をチタン含有量
が0.02％となるように添加した。
(2) ビレツトの鋳造
上述の溶湯から、水冷鋳型を用いる半連続鋳
造法により、直径62mmのビレツトを鋳造した。
このビレツトの鋳造速度は300mm／分であつた。
(3) 冷間鍛造
直径62mmのビレツトから、直径22mm、高さ50
mmの円柱試料を切り出し、加工率が65％になる
よう冷間鍛造をした。試料は各組成につき３個
づつ用いた。結果は表１に示すように、いずれ
の試料にも割れは発生せず、良い冷間鍛造性を
示した。
(4) 硬度測定
上述の冷間鍛造をおこなつた試料につき、ピ
ツカース硬さ計を用い、静荷重５Kgでの硬さ数
を測定した。結果は表１に示すごとく、低融点
金属添加による硬さ数の変化は認められなかつ
た。
(5) 切削試験
冷間鍛造後の試料を切削し、切削性特に切屑
処理性を試験した。結果を表１に示す。低融点
金属１種類添加で良い切削性特に切り屑処理性
を示し、共晶組成に近い２種類の低融点金属の
添加においては更に良好な切削性特に切屑処理
性を示した。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an aluminum alloy for cold forging that has excellent machinability, particularly excellent chip disposal properties.
Aluminum alloys containing 1 to 2.5% manganese (% by weight; all percentages representing alloy compositions in this specification are % by weight) have excellent cold forgeability, but have poor machinability, especially chip disposability. Inferior.
The present invention improves this by using manganese 1 to 2.5
%, one or more of low melting point metals such as lead, bismuth, and tin are added to improve the machinability of the material after cold forging, especially the chip disposability. To explain the alloy according to the present invention in detail, if the content of manganese is less than 1%, the strength of the material is low, and if the content of manganese is less than 1%, the strength of the material is low.
If the content exceeds 1%, crystallized substances will be generated and cracks will occur during cold forging, so the appropriate content is 1 to 2.5%. Low melting point metals lead, bismuth, and tin: 0.2%
If it is less than 0.8%, the effect of improving machinability, especially chip disposability, will be small, and if it exceeds 0.8%, crystals will crystallize at the grain boundaries of the alloy and cracks will occur during cold forging. Although it is effective to add only one type of low melting point metal, the effect is higher when two or more types are added. In addition, when two or more types of low melting point metals are added, it is desirable to add them in a eutectic composition that gives the lowest melting point or a composition close to it. In other words, bismuth-lead is 56.5
%: 43.5%, 38.1% for lead-tin: 61.9%,
Tin - 43% for bismuth: 57%, bismuth -
In the case of lead-tin, it is preferable to add it at a ratio of 50.0%:25.0%:25.0%. Iron, an unavoidable impurity in aluminum, reduces cold forgeability, so its content is limited to 0.3%.
Must be less than or equal to 0.15%, preferably 0.15%
The lower the number, the better. Silicon, another unavoidable impurity in aluminum, also reduces castability, so its content should be 0.3% or less, especially
It is preferably 0.1% or less. In order to refine the alloy structure, a small amount of titanium or zirconium may be added to the alloy according to the present invention by a conventional method. The amount of these elements added is preferably in the range of 0.01 to 0.1%. When adding titanium, it is preferable to use boron in an amount of 4 to 20% based on titanium. Although the alloy according to the present invention can be made by various casting methods, it is suitably made by a conventional semi-continuous casting method using a water-cooled mold. In that case, the casting speed is approximately 100-600mm/min, and the molten metal temperature is 720-780℃.
is appropriate. Casting is advantageously carried out by a so-called hot-top casting method, in which a molten metal receiver made of a refractory heat-insulating material is placed on a water-cooled mold of a desired diameter, and the molten alloy is poured into the molten metal receiver. The reason why the present alloy has good machinability, especially chip disposability, is that the low melting point metal in the alloy melts due to the frictional heat generated between the tool and the workpiece during cutting, giving a cutting effect. It is estimated to be. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist thereof. Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 (1) Preparation of molten metal A molten metal having the composition shown in Table 1 was held at 750°C, and a well-dried mixed gas of chlorine and nitrogen was blown into it to degas it. Konatsuta. Next, an aluminum-titanium-boron mother alloy (titanium content: 5%, boron content: 1%) was added to the molten metal so that the titanium content was 0.02%. (2) Casting of billet A billet with a diameter of 62 mm was cast from the above-mentioned molten metal by a semi-continuous casting method using a water-cooled mold.
The casting speed of this billet was 300 mm/min. (3) Cold forging From a 62mm diameter billet to a diameter of 22mm and a height of 50mm
mm cylindrical samples were cut and cold forged to a processing rate of 65%. Three samples were used for each composition. As shown in Table 1, no cracks occurred in any of the samples, indicating good cold forgeability. (4) Hardness measurement The hardness number of the sample subjected to the above-mentioned cold forging was measured using a Pickers hardness meter at a static load of 5 kg. As shown in Table 1, no change in hardness was observed due to the addition of low melting point metals. (5) Cutting test Samples after cold forging were cut to test machinability, especially chip disposal. The results are shown in Table 1. Addition of one type of low-melting point metal showed good machinability, especially chip disposal properties, and addition of two types of low-melting point metals close to the eutectic composition showed even better machinability, especially chip disposal properties. 【table】