焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种维持抗拉强度，且耐焊接裂纹性和耐应力腐蚀裂纹性优异的焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法。焊接结构部件用铝合金锻造材(1)的特征在于，在焊接结构部件用铝合金锻造材(1)的组织中，设长轴的晶粒长度为GLμm，短轴的晶粒长度为GSμm时，在形成有剪切带的部位观察到的相互垂直的3个方向的面之中，两个面由下式表示，剩余的一面其晶粒(4)在长轴方向有弯曲。50≤GL≤500...(1)，10≤GS≤180...(2)，GS≤GL...(3)。

【技术实现步骤摘要】
焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法
本专利技术涉及适合用于焊接结构部件的铝合金锻造材及其制造方法。
技术介绍
作为汽车、摩托车、铁道车辆、飞机等的运输车辆的结构部件，广泛使用例如高强度，耐腐蚀性也优异的7000系铝合金材料。(以下，将“铝合金”记述为“Al合金”。)以作为7000系Al合金的代表性的合金的7N01为基础的Al合金锻造材，经如下工序制造：以350～500℃的温度进行热锻后，以400～500℃的温度进行固溶处理，其后不进行自然时效处理，而进行人工时效处理而制造。例如在专利文献1中，公开有一种Al合金锻造制品的制造方法，其特征在于，包括如下工序：得到含有如下合金组成的Al合金锻造原材的工序，该合金组成含有Fe：0.2～0.35质量％、Cu：0.05～0.20质量％、Mn：0.3～0.6质量％、Mg：1.3～2.0质量％、Zn：4.6～5.1质量％、Si：低于0.30质量％、Zr：0.1质量％以上且与Ti的合计量低于0.2质量％，满足“[Ti质量％]/[Zr质量％]≥0.2”的关系，余量由Al和不可避免的杂质构成；对于所述Al合金锻造原材，以350～500℃的温度进行热锻后，以400～500℃的温度进行固溶处理，从而得到Al合金锻造制品的工序；对于所述Al合金锻造制品，不进行自然时效处理而进行人工时效处理的工序。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-261061号公报专利技术所要解决的课题但是，在现有的铝合金锻造材中，要将7000系Al合金作为可以进行焊接的锻造材使用时，与铁和5000系Al合金相比，可知其是难以焊接的合金。即，7000系Al合金，若没有适当地选择其成分、制造条件等，则容易发生焊接裂纹等缺陷。另外，在现有的铝合金锻造材中，从晶粒的伸长方向垂直实施焊接时，存在裂纹容易沿着晶界进展的问题。另外，专利文献1公开的方法只规定了铝合金的组成，但根据制造条件不同，锻造材的性能会发生巨大变动，锻造材的性能的再现性差。此外，在专利文献1中由于没有对于晶粒尺寸、晶粒形态进行充分研究，因此可以说根据焊接条件不同，容易发生裂纹。如此，关于焊接时的裂纹，迄今为止，在晶粒尺寸和晶粒形态的关系上仍未进行充分的验证。另外，在铝合金锻造材中，也要求抗拉强度和耐应力腐蚀裂纹性。此外，在使用7000系以外的铝合金的锻造材中，要求维持抗拉强度，且耐焊接裂纹性和耐应力腐蚀裂纹性优异的特性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述这样的状况而完成的。即，本专利技术的课题在于，提供一种维持抗拉强度，且耐焊接裂纹性和耐应力腐蚀裂纹性又优异的焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法。用于解决课题的手段因此，本专利技术人对铝合金锻造材在焊接时发生裂纹的原因的查明及其对策，进行了潜心研究。其结果得出以下等结论，即，为了实现抗拉强度和焊接性的并立，进行焊接之前的铝合金锻造材的晶粒与焊接时的裂纹密切相关，通过在适当的范围内管理制造条件，将晶粒控制为规定的形态，可以抑制焊接时的裂纹，从而达成本专利技术。即，本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材(以下，适宜称为Al合金锻造材，或锻造材)的特征在于，在焊接结构部件用铝合金锻造材的组织中，设长轴的晶粒长度为GLμm，短轴的晶粒长度为GSμm时，在形成有剪切带的部位观察到的相互垂直的3个方向的面之中，两个面由下式表示，剩余的一面其晶粒在长轴方向有弯曲。50≤GL≤500...(1)10≤GS≤180...(2)GS≤GL...(3)通过成为具有这种构成的铝合金锻造材，可以达成维持抗拉强度，且焊接裂纹难以发生，耐应力腐蚀裂纹性优异的铝合金锻造材。另外，对于本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材而言，优选所述焊接结构部件用铝合金锻造材由7000系的铝合金构成。通过成为具有这种构成的铝合金锻造材，抗拉强度、耐焊接裂纹性、耐应力腐蚀裂纹性、韧性等提高。本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材的制造方法是前面记述的焊接结构部件用铝合金锻造材的制造方法，其特征在于，进行如下工序：铸造铝合金的铸锭的铸造工序；对于所述铸锭进行均质化热处理的均质化热处理工序；加热经过所述均质化热处理后的铸锭的加热工序；以350～460℃锻造经所述加热后的铸锭而成为锻造材的锻造工序；对于所述锻造材进行T6处理或T7处理的调质工序，所述锻造工序是进行1次以上的如下三面锻造工序，即所述锻造前的铸锭是长方体，设上表面为A面，一个侧面为B面，与B面相邻的一个侧面为C面时，使所述各面的锻造比高于1.0S且为3.5S以下，如此按顺序进行B面和C面的锻造、A面和C面的锻造、A面和B面的锻造。利用含有这样的工序的制造方法，可以制造维持抗拉强度，且焊接裂纹难以发生，耐应力腐蚀裂纹性优异的铝合金锻造材。特别是在锻造工序中进行三面锻造，本专利技术的锻造材的组织，满足前述的式(1)～(3)，并且成为晶粒在长轴方向有弯曲的形态。专利技术效果本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材维持抗拉强度，且耐焊接裂纹性和耐应力腐蚀裂纹性优异。另外，通过使用本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材的制造方法，能够制造上述的焊接结构部件用铝合金锻造材。附图说明图1是用于说明本专利技术的锻造材的组织观察位置的立体图。图2是放大图1的组织观察位置的锻造材的内部的晶粒的情况并示意性地进行描绘的立体图。图3是示意性地表示图1的锻造材的M1面的观察组织的平面图。图4是示意性地表示图1的锻造材的M2面的观察组织的平面图。图5是示意性地表示本专利技术的锻造材的晶粒组织的立体图。图6是示意性地表示现有的锻造材的晶粒组织的立体图。图7是关于现有的锻造材的结晶晶界与应力的说明图，是用于对裂纹进行说明的示意性的剖面图。图8是关于本专利技术的锻造材的结晶晶界与应力的说明图，是用于对裂纹进行说明的示意性的剖面图。图9是用于说明晶粒的GL与GS的测量方法的将m3面放大而示意性地进行描绘的剖面图。图10是用于说明本专利技术的锻造材的制造方法中，锻造工序中的三面锻造的示意性的立体图。图11是示意性地表示制造实施例的锻造材之前的铸锭的块状的立体图。图12是用于说明实施例的焊接试验的方法的示意性的立体图。具体实施方式以下，对于本专利技术的焊接结构部件用铝合金锻造材及其制造方法的实施方式详细地加以说明。首先，对于本专利技术的锻造材进行说明。〔铝合金锻造材〕对于铝合金锻造材而言，在其组织中，设长轴的晶粒长度为GLμm，短轴的晶粒长度为GSμm时，在形成有剪切带的部位观察到的互相垂直的3个方向的面之中，两个面由下式表示，剩余的一面其晶粒在长轴方向有弯曲。50≤GL≤500...(1)10≤GS≤180...(2)GS≤GL...(3)对于本专利技术的锻造材的构成进行说明。图1是用于说明本专利技术的锻造材的组织观察位置的立体图，图2是放大图1的组织观察位置的锻造材的内部的晶粒的情况并示意性地进行描绘的立体图。图1所示的锻造材1的M1面和M2面的观察组织(宏观观察组织)，分别显示在图3、图4中。如图3、4所示，在锻造材1的M1面和M2面，形成有剪切带(主变形区域)21。该剪切带21是通过宏观浸蚀变白的部分，形成为白色的带状。另外，剪切带21以外的部位称为死区金属(不变形区域)22，为低锻造组织。剪切带21相当于加工度比死区金属22高的区域。通过使该剪切带21广泛分布，可改善耐焊接裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接结构部件用铝合金锻造材，其特征在于，在所述焊接结构部件用铝合金锻造材的组织中，设长轴的晶粒长度为GLμm，短轴的晶粒长度为GSμm时，在形成有剪切带的部位观察到的互相垂直的3个方向的面之中，两个面由下式表示，剩余的一面其晶粒在长轴方向具有弯曲，50≤GL≤500...(1)10≤GS≤180...(2)GS≤GL...(3)。

【技术特征摘要】
2014.03.27 JP 2014-0666721.一种焊接结构部件用铝合金锻造材，其特征在于，在所述焊接结构部件用铝合金锻造材的组织中，设长轴的晶粒长度为GLμm，短轴的晶粒长度为GSμm时，在形成有剪切带的部位观察到的互相垂直的3个方向的面之中，两个面由下式表示，剩余的一面其晶粒在长轴方向具有弯曲，50≤GL≤500...(1)10≤GS≤180...(2)GS≤GL...(3)。2.根据权利要求1所述的焊接结构部件用铝合金锻造材，其特征在于，所述焊接结构部件用铝合金锻造材由7000系的铝合金构成。3.一种焊接结构部件用铝合金锻造材的...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀雅是，上高原廉树，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP