析出硬化型AL合金及其热处理方法技术

一种存在于Ａｌ合金中的共晶组织的平均面积小于４μｍ＃＋［２］的析出硬化型Ａｌ合金。该Ａｌ合金含有６．５～７．５质量％的Ｓｉ，０．３６质量％以下的Ｍｇ，２０～７０ｐｐｍ的Ｓｒ，优选地作为车辆用车轮使用。在析出硬化型Ａｌ合金的热处理方法中，通过使工件处于流化床中进行固溶退火，在固溶处热理中，Ｓｉ及／或Ｍｇ的α相中的固溶率在６０％以上，并且，时效处理在１５０℃以上、小于２００℃的温度下进行。获得的析出硬化型Ａｌ合金，平衡良好地具有抗拉强度，屈服强度，以及拉伸率三种机械特性，此外，疲劳强度也很优异。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
作为铸件，压铸件等的铸造材料以及延展材料用的铝(Al)合金，已知在Al中含有几个重量％的Si的Al-Si系Al合金，通常采用以Al-Si系的Al合金为基本组分，进一步含有其它元素Cu，Mg等的多元Al-Si系合金。这是因为，在铸件，压铸件等的铸造材料以及延展材料的铸造中，作为十分重要的特性的金属熔液的流动性，铸型的填充性等比其它合金好，几乎不引起铸造裂纹，通过与其它元素的组合获得强度及伸缩率大的合金，热膨胀系数小，耐磨损性良好等。作为在Al-Si系合金中添加少量Mg的合金，有AC4A，AC4C，AC4CH，这些合金通过进行热处理析出Mg2Si的中间相可以提高强度。特别是，AC4C以及将铁限制在0.20质量％以下提高韧性的AC4CH，被用作汽车等车辆的车轮用合金。进而，也使用在Al-Si系合金中添加少量的Mg及Cu的合金，通过析出Mg2Si的中间相的析出硬化以及Cu的固溶硬化，通过Al2Cu的中间相的析出硬化等，可以提高强度。如上所述，通过添加其它元素并借助其中间相的时效析出，可以获得热处理型Al合金的高强度化，用于时效析出的热处理，由固溶退火以及时效处理构成。固溶退火是一种在凝固时使结晶的非平衡相在高温下固溶，然后通过水冷获得在常温下均匀的固溶体的热处理。接着固溶退火的时效处理，保持在比较低的温度下，将固溶的元素作为中间相析出使之析出硬化，通过这些热处理，提高Al合金的机械性能。在现有技术中，作为这种Al合金的固溶退火和时效处理，利用将空气作为热媒体的隧道炉等的常压炉，但是，在这种情况下，除升温时间慢之外，温度起伏很大，大约为±5℃，因此，除存在着不能在更高的温度下进行固溶退火等问题之外，所获得的Al合金的机械特性，其抗拉强度约为290MPa。0.2％屈服强度约200Mpa，拉伸率8％左右。此外，在采用现有技术的常压炉的热处理方法中，升温到固溶退火的温度的升温速度慢，升温花费时间，而且在固溶退火温度保温超过3小时进行固溶退火，所以，存在着固溶退火的整个时间需要花费4小时以上的问题，而且，本专利技术人经过研究发现，当如上所述在固溶退火温度保温超过3小时时，存在着共晶组织粗大化，Al合金的强度及延展性大大降低的问题。此外，如果进一步提高用作汽车齿轮的Al合金的抗拉强度，0.2％屈服强度及拉伸率等机械特性的话，可以将汽车的车轮的厚度减薄，所以，可以减轻作为一个整体的汽车的重量，减小滚动摩擦，所以除提高燃油费用和提高排放气体的净化性能之外，还可以改善操作的稳定性，极为有效。因此，本专利技术人从各种角度研究的结果，着眼于所获得的Al合金的显微结构，发现，当存在于Al合金中的共晶组织小到规定值以下时，其机械性能提高，达到本专利技术的目的。即，本专利技术的目的是提供一种具有抗拉强度，屈服强度及拉伸率三种机械特性很好的平衡，并且疲劳强度也十分优异的Al合金。此外，本专利技术的另外一个目的是提供一种通过利用流化床进行固溶退火，将Si，Mg的固溶率提高到规定值以上，提高所获得的Al合金的强度和拉伸率的析出硬化性Al合金的热处理方法。专利技术概述根据本专利技术，提供一种析出硬化型Al合金，在析出硬化型Al合金中，其特征为，存在于该Al合金中的共晶组织的平均面积小于4μm2。在这种析出硬化型Al合金中，作为其成分，优选地，Si的含量在6.5～7.5质量％，Mg的含量在0.36质量％以下，此外，更优选地，含有20～70ppm的Sr。此外，本专利技术的析出硬化型Al合金，适合于用作车辆用车轮。此外，根据本专利技术，提供一种析出硬化型Al合金的热处理方法，在通对由析出硬化型Al合金构成的工件进行过固溶退火，然后进行时效处理，提高该工件的机械特性的析出硬化型Al合金的热处理方法中，其特征为，通过使该工件处于流化床中进行前述固溶退火的同时，在前述固溶退火中，使Si及/或Mg的α相中的固溶率在60％以上，并且，在150℃以上、小于200℃进行前述时效处理。在本专利技术中，优选地，在30分钟以内升温到固溶退火的温度，同时，在固溶退火温度保温的时间在25分钟～3小时，加快升温速度。此外，优选地，固溶退火温度在540～550℃。此外，在本专利技术中，优选地，流化床通过直接鼓入热风形成。附图的简单说明附图说明图1、是表示用于本专利技术的鼓入热风式流化床的一个例子的概图。图2、是表示用于本专利技术的流化床式固溶退火炉的一个例子的概图。图3、是表示用于实施例1的车辆用铝车轮的透视图。图4、是表示实施例1中的热处理程序的曲线图。图5、是表示实施例1中拉伸试验结果的曲线图。图6、是表示实施例1中的冲击及硬度试验结果的曲线图。图7、是表示共晶组织平均面积与固溶退火时间的关系的曲线图。图8、是表示用于实施例2的旋转弯曲疲劳试验的试验片的形状及尺寸的说明图。图9、是表示实施例2和比较例2中的疲劳强度(内轮辋)的曲线图。图10、是表示实施例2和比较例2中的疲劳强度(外轮辋)的曲线图。图11、是表示实施例3及比较例1中拉伸试验(抗拉强度，0.2％屈服强度，拉伸率)的结果的曲线图。图12、是表示在固溶退火中，测定Si及/或Mg的α相中固溶时放出的吸收能量的差热分析结果的曲线图。图13、是表示实施例4中热处理程序的曲线图。图14、是表示实施例4和比较例5、6中的拉伸试验结果的曲线图。图15、是表示实施例4中冲击及硬度试验结果的曲线图。图16、是表示比较例3中拉伸试验结果的曲线图。图17、是表示车辆用铝车轮的另外的例子的平面图。图18、是表示比较例3中的热处理程序表的曲线图。实施专利技术的最佳形式下面对本专利技术进行详细说明。本专利技术，涉及通过Mg2Si的中间相析出硬化和Al2Cu中间相的析出硬化提高强度的析出硬化型Al合金，更具体地说，涉及存在于Al合金组织中的共晶组织平均面积小于4μm2的Al合金。根据本专利技术的析出硬化型Al合金，存在于Al合金中的共晶平均面积小于4μm2，优选地为1～3μm2，更优选地，为1.2～3μm2。具有这种组织的Al合金，由于平衡很好地具有抗拉强度，屈服强度以及拉伸率三种机械特性，例如抗拉强度在310MPa以上，优选地在320MPa以上，0.2％屈服强度在240MPa以上，优选地为260MPa以上，并且，拉伸率在10％以上，优选地在12％以上。这里，Al合金的抗拉强度，0.2％屈服强度及拉伸率等机械特性，根据JIS Z2241规定的试验法求得。具有这种上述规定以上的机械特性的本专利技术的Al合金，作为其组分，以Al为基础，优选地，含有6.5～7.5质量％的Si，含有0.36质量％以下的Mg，进而，优选地，含有20～70ppm的Sr。即，在Si的含量在6.5～7.5质量％的范围内，由于可以提高Al合金的铸造性能，所以是优选的，更优选的范围为6.8～7.2质量％。对于Mg的含量，优选地在0.36质量％以下。Mg和Si一起，通过热处理，析出称之为Mg2Si相的中间相，由于这种析出产生显著的时效硬化，当含量超过0.36质量％时，抗拉强度加大，但反过来会产生拉伸率下降的问题。此外，由于Sr具有作为Al合金的共晶组织微细化剂的功能，所以优选含量在20～70ppm，更优选的范围为在30～60ppm。从而，本专利技术的Al合金，以AC4C，AC4CH为基础的合金为对象。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
析出硬化型Ａｌ合金，在所述析出硬化型Ａｌ合金中，其特征为，存在于该Ａｌ合金中的共晶组织的平均面积小于４μｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：酒井崇之，
申请(专利权)人：旭技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]