[发明专利]汽车用铝合金锻造材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于汽车用底盘构件和结构构件等的汽车用铝合金锻造材及其制造方法。

背景技术

一直以来，在车辆、船舶、飞机、摩托车或汽车等的运输用车辆的结构构件中，使用的是JIS规格或AA规格所规定的6000系(Al-Mg-Si系)等的铝合金(以下简略表述为“Al合金”。)。该6000系铝合金，耐腐蚀性比较优异，另外废料能够作为6000系铝合金熔解原料再利用，从再循环性这一点出发也优异。

另外，在汽车用结构构件中，从制造成本的削减和加工成复杂形状零件的观点出发，使用铝合金铸造材和铝合金锻造材。在这些要求高强度、高韧性等的机械的性质的结构构件中，例如，在上臂、下臂等的汽车用底盘构件中，主要使用铝合金锻造材。然后，这些铝合金锻造材其制造是在对于铝合金铸造材进行均质化热处理后，进行机械锻造、液压锻造等的热锻，之后再实施固溶处理、淬火处理和人工时效处理(以下也仅称为时效处理)等的调质处理。

近年来，在这些汽车用结构构件中，由于低油耗、低CO₂排放的要求提高，所以产生进一步的轻量化、薄壁化的必要性。历来在这些用途中，虽然使用6061和6151等的6000系铝合金锻造材，但在强度这一点上，性能方面并不充分。另外，作为汽车用，为了能够在实用上用于各种用途，也需要具有耐腐蚀性。

因此，例如，在专利文献1中公开有一种由6000系的Al合金构成，强度、韧性优异的Al合金挤压材。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2007-177308号公报

然而，专利文献1所述的Al合金挤压材，Cu的含量比较高，虽然强度高，但是推定耐腐蚀性的水平低。

发明内容

本发明鉴于上述的情况而形成，其课题在于，提供一种既维持良好的耐腐蚀性，抗拉强度又优异的汽车用铝合金锻造材及其制造方法。

因此，本发明者们为了实现铝合金锻造材的抗拉强度的进一步提高，在组成和制造条件的两方面进行了有效的手段的研究。

抗拉强度与Al合金锻造材内部的微观的结晶形态密切相关。特别是若在锻造材中存在的再结晶部分的比率大，则容易成为破坏现象的起点，因此带来抗拉强度的降低。因此需要使再结晶部分不要产生，或者即使产生也不变大。

在现有的制造方法中，挤压加工这样的工序不过是专门用于调整锻造品的形状的一个手法。但是，本发明者们针对在锻造铸造品之前进行挤压加工，使其挤压比发生各种变化的情况，研究抗拉特性。其结果发现，对应挤压比的增大，抗拉强度增大至预期之上。作为一个原因，认为是由于在微观的结晶结构中，发生沿挤压方向取向的结构变化。

此外本发明者们还认为，这是由于通过以高倍率对于铸造品进行挤压加工，存在于铸造品中的结晶物的形态发生巨大变形，结晶物被破坏，或者被微细化，结晶结构的变质等发生。如果是以往，则结晶物成为结晶化的核而使再结晶得到促进，但是因为这样的结晶物的微细化和质的变化发生，所以再结晶受到抑制，推测这会带来抗拉强度的意想不到的提高。

此外，不仅挤压加工的挤压条件，而且均质化热处理工序中的温度、时间、冷却速度，锻造工序中的结束温度，挤压工序前后的加热工序等，也同样带来抗拉强度的提高，本发明者们也进行了关于这些条件的研究。

另一方面，以挤压加工为前提时，对于适合于挤压加工的合金组成也加以研究。一般为了提高抗拉强度，除了Mg和Si这样基本的赋予强度的成分以外，添加Cu和Zn也有效。但是却发现，因为Cu和Zn使耐腐蚀性大大降低，所以使含量增加有困难。因此，使Cu和Zn的含量极力减少，取而代之的是，以规定量含有Mn等过渡性元素和Fe，通过控制结晶物的粒径和面积率来抑制再结晶，从而既能够维持耐腐蚀性，又能够达成优异的抗拉强度。

即，本发明根据基于上述各种研究得出的新结论，通过进行挤压加工这一工序，使特定的制造条件和特定的组成加以组合，从而成功地取得了兼备一直以来难以达成的高水平的抗拉强度和耐腐蚀性的Al合金锻造材。