(57)【要約】【課題】  簡略な工程によって、再結晶粒径が１００μｍ以下であり、再結晶温度以下の鍛造加工に優れた、鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材を製造することができる方法を提供する。【解決手段】    断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊へ、相当歪みεＮが０．１５以上の高剪断歪みを付与し、再結晶温度以下の所定の温度まで０．５℃／分以上の昇温速度で加熱し、前記所定の温度を２４時間以下の時間保持して、再結晶粒径を１００μｍ以下とする再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。【選択図】  図１
2006297421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊へ、相当歪みεＮが０．１５以上の高剪断歪みを付与し、
再結晶温度以下の所定の温度まで０．５℃／分以上の昇温速度で加熱し、
前記所定の温度を２４時間以下の時間保持して、再結晶粒径を１００μｍ以下とする
再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【請求項２】
前記高剪断歪みの付与は、側方押出し法を用い、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入する加圧法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に前記鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を前記鋳塊出口において鋳塊に付与する加圧法、前記鋳塊出口から前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に前記鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を前記鋳塊出口において鋳塊に付与し断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、及び断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ前記鋳塊出口から前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法から選ばれる方法によって行なわれると共に、
前記鋳塊出口における合金材通過速度が１０，０００ｍｍ／秒以下である
請求項１に記載の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【請求項３】
前記高剪断歪みの付与は、内角５°以上１８０°未満の剪断角度Φで前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を折り曲げることによって行なわれる
請求項１に記載の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【請求項４】
内角５°以上１８０°未満の剪断角度Φで前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を曲げた後、更に５°以上１８０°未満の折り曲げ角度Ｘで折り曲げる
請求項３に記載の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【請求項５】
前記金型の硬さは２５ＨＲＣ以上であり、
前記金型と前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊との接触部は０．５以下の摩擦係数μを有しており、
前記金型の温度は前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の再結晶温度以下である
請求項２に記載の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【請求項６】
前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を連続的に製造し、前記高剪断歪みを連続的に付与する
請求項１に記載の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法に関する。詳しくは、再結晶粒径が１００μｍ以下であり、再結晶温度以下の鍛造加工に優れた、再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の再結晶温度以下の鍛造加工用に使用される金属素材の製造方法としては、半連続竪型鋳造装置によって製造された鋳塊を金属素材としたり、その鋳塊外周面を切削加工して所定の形状としたりする「方式Ａ」が一般的に用いられており、また、半連続竪型鋳造装置によって製造された鋳塊を押出し加工により所定の形状とする「方式Ｂ」や、同じく半連続竪型鋳造装置によって製造された鋳塊を圧延加工した材料を打ち抜き、所定の形状とする「方式Ｃ」も使用される。更に、特許文献１には、超微細結晶粒を有するアルミニウムもしくはその合金材の製造方法として、鋳塊を再結晶温度以下に加熱し、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に繰返し温間鍛造し超微細結晶粒組織を得る方法、いわゆる「方式Ｄ」が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の再結晶温度以下の鍛造加工用の金属素材を製造する場合、「方式Ａ」では鋳塊を製造する際、外周部のみからの冷却であり鋳塊断面中の凝固速度にバラツキが発生する。そのため、再結晶粒サイズが均一とならず、再結晶粒径も１００μｍを超える。また、鋳塊外周部を切削加工する方法は、生産性が落ち、材料歩留りも悪い。尚、何れの方法とも半連続竪型鋳造装置の鋳塊を使用するため、金属素材の長さが１０ｍ以下となり、数十ｍの長尺素材の製造は出来ない。
【０００５】
また、「方式Ｂ」では、押出し加工を用いるため、再結晶粒が押出し方向に平行な線状結晶粒となり、鍛造時の均一なメタルフローを阻害されやすい。更に、押出し加工が金属素材の再結晶温度以上で実施されるため、再結晶粒径が１００μｍよりも大きくなり細かくならない。また、押出し加工を用いるため、鋳塊長さよりも長尺素材の製造も可能であるが、１００ｍを超えるような金属素材の連続製造は出来ない。
【０００６】
更に、「方式Ｃ」では、圧延加工を用いるため、押出し加工の場合と同様に、再結晶粒が線状結晶粒となり、鍛造時の均一なメタルフローを阻害されやすい。更に、金属素材が打ち抜き材であるため、タブレット状の素材となり長尺素材の連続製造は出来ない。また、圧延材を打ち抜くため生産性も悪く、製造工程も煩雑となる。
【０００７】
また、「方式Ｄ」では、微細再結晶粒組織を得ることは可能であるが、３軸方向への温間鍛造法であるため、長尺製品の製造が難しい。更に、生産性も悪く、製造工程も煩雑となる。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、簡略な工程によって、再結晶粒径が１００μｍ以下であり、再結晶温度以下の鍛造加工に優れた、再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材を製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法は、断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊へ、相当歪みεＮが０．１５以上の高剪断歪みを付与し、再結晶温度以下の所定の温度まで０．５℃／分以上の昇温速度で加熱し、前記所定の温度を２４時間以下の時間保持して、再結晶粒径を１００μｍ以下とする。
【００１０】
なお、相当歪みεＮは（１）式で定義した。
εＮ＝２Ｎ／√３（１／tan(Φ／２＋Ψ／２)＋
Ψ／２（１／sin(Φ／２＋Ψ／２)）          …（１）
ここでのＮは剪断付与回数を示し、Φは図１に示すように剪断付与（折り曲げ）における内角（剪断角度）であり、Ψは図１に示すように剪断付与における金型弧部の角度を示す。
【００１１】
また、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法では、前記高剪断歪みの付与は、側方押出し法を用い、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入する加圧法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に前記鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を前記鋳塊出口において鋳塊に付与する加圧法、前記鋳塊出口から前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、前記金型内に前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を前記鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に前記鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を前記鋳塊出口において鋳塊に付与し断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、及び断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ前記鋳塊出口から前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法から選ばれる方法によって行なわれると共に、前記鋳塊出口における合金材通過速度が１０，０００ｍｍ／秒以下とすることができる。
【００１２】
更に、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法では、前記高剪断歪みの付与が、内角５°以上１８０°未満の剪断角度Φで前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を折り曲げることによって行なうことができる。
【００１３】
また、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法では、内角５°以上１８０°未満の剪断角度Φで前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を曲げた後、更に５°以上１８０°未満の折り曲げ角度Ｘで折り曲げることがきできる。
【００１４】
また、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法では、前記金型の硬さは２５ＨＲＣ以上であり、前記金型の前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊との接触部は０．５以下の摩擦係数μを有しており、前記金型の温度は前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の再結晶温度以下とすることができる。
【００１５】
なお、摩擦係数μは（２）式で定義した。
μ＝Ｆ／Ｎ  …（２）
ここでのＦは摩擦力を示し、Ｎは垂直抗力を示す。
【００１６】
また、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法では、前記アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を連続的に製造し、前記高剪断歪みを連続的に付与することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る製造方法によって、再結晶粒径が１００μｍ以下である、再結晶温度以下の鍛造加工に優れた、鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面も参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
本発明は、再結晶温度以下の鍛造加工において非常に優れた特性が得られる、鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法を規定したものである。本発明者らの鋭意研究の結果、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊に高剪断歪みを付与し、次ぎに適正な昇温速度、保持時間、保持温度を選択して熱処理を行なうことによって、微細再結晶粒組織を有する合金素材が得られることが判明した。
【００１９】
再結晶粒径が１００μmを越えると、再結晶温度以下の鍛造加工時に製品の割れや、製品表面に凹凸が発生し外観を著しく損なうため、再結晶粒径が１００μｍ以下の均一微細であることが必要であるが、特に３０μm以下が望ましい。また、これらの効果は高剪断歪みの付与によって得られるものであるから、アルミニウムまたはマグネシウムの合金組成や不純物の種類に関わらず上記効果を得ることができる。アルミニウムの場合は、主要添加元素または微量添加元素、不純物は、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｎ、Ｆ、Ｎａ、Ｐ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等である。また、マグネシウムの場合は、主要添加元素または微量添加元素、不純物は、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｎ、Ｆ、Ｎａ、Ｐ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等である。
【００２０】
また、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の断面積が５ｍｍ２未満の場合、鋳塊の内部欠陥や酸化物の混入などにより、健全な鋳塊を製造することが出来ないため、鋳塊の断面積は５ｍｍ２以上とした。
【００２１】
また、高剪断歪みの付与する際の、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の温度を０℃以上溶融温度以下とした限定理由は、温度が０℃未満となると冷却炉などの設備や高剪断歪み導入による発熱を防ぐ設備などが必要となるため、作業工程が煩雑となり、設備も大がかりなものとなる。また、溶融温度を越えると、高剪断歪みを付与する事が難しく、微細な再結晶粒組織が得られないため、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の温度は、０℃以上溶融温度未満とし、特に、再結晶温度以下が好ましい。
【００２２】
また、高剪断歪みによる相当歪みεＮが０．１５未満の場合、１００μｍ以下の微細再結晶粒組織が得られず、更に、高剪断歪み付与後の金属素材断面中の結晶粒組織が不均一となり、再結晶温度以下の鍛造加工用素材としては適さないものとなるため、相当歪みεＮは０．１５以上とし、特に０．４５以上で１以下の範囲が好ましい。
【００２３】
高剪断歪みにより０．１５以上の相当歪みεＮを付与したアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊に、０．５℃／分未満の昇温速度で再結晶温度を超える熱処理を施すと、再結晶粒が粗大で不均一となる。更に、保持時間が２４時間を越えても、再結晶粒が粗大化する。そのため、本発明では、再結晶温度以下の所定の温度まで０．５℃／分以上の昇温速度で加熱し、所定の温度を２４時間以下の時間保持することとした。
【００２４】
高剪断歪みを付与する方法としては、断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊に、側方押出し法によって０．１５以上の相当歪みεＮを付与する。その方法として、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を鋳塊挿入口から加圧して挿入する加圧法や、鋳塊出口から断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法は、装置が簡易的なものでよく、好ましい。
【００２５】
また、高剪断歪みを付与する方法としては、断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊に、側方押出し法によって０．１５以上の相当歪みεＮを付与する。その方法として、側方押出し方法を用いて、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を鋳塊出口において鋳塊に付与する加圧法の場合、高剪断歪み付与の解放部がなくなり、更に圧縮工程の作用も加わるため、材料の断面中に均一な高剪断歪みが付与され、高剪断歪み付与後の素材変形も小さい金属材料を得ることが出来る。
【００２６】
更に、高剪断歪みを付与する方法としては、断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊に、側方押出し法によって０．１５以上の相当歪みεＮを付与する。その方法として、側方押出し方法を用いて、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、鋳塊挿入口と鋳塊出口とが形成された金型内に断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を鋳塊挿入口から加圧して挿入すると共に鋳塊挿入口における加圧荷重よりも小さい荷重を鋳塊出口において鋳塊に付与し断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ加圧法、及び断面減少率が３０％未満となるよう鋳塊を絞る工程を含んだ鋳塊出口から断面積５ｍｍ２以上であり温度が０℃以上溶融温度未満のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を引き抜く引き抜き法も挙げられる。３０％未満の絞り工程を含むと、低い相当歪みεＮの場合でも金属素材断面中へ均等に高剪断歪みが付与される。しかし、断面減少率が３０％以上となると、高剪断歪み付与時に、加圧法では非常に大きな挿入荷重が必要となり、高剪断歪み付与後の素材の表面品質も粗悪なものとなり、また、引き抜き法では、抵抗が大きくなり材料中に破断が起こる。そのため、断面減少率は３０％未満とした。なお、ここでの断面減少率（％）は「１００−（高剪断歪み付与後の断面積÷鋳塊断面積）×１００」と定義した。更に、金型出口における金属通過速度が１００００ｍｍ／秒を越えると、高剪断歪みの付与が不均一となる場合や、素材への内部割れや破断が発生するため、金型出口における合金材通過速度が１０，０００ｍｍ／秒以下とした。
【００２７】
次ぎに側方押出し方法で使用する金型について図１を参照して説明する。図１は本発明を適用した製造方法において、高剪断歪みを付与する一態様を示す概略図であり、側方押出し用金型１の上部から、側方押出し用金型内のアルミニウムもしくはマグネシウムの合金鋳塊３をポンチ２で加圧方向４へ加圧し、側方押出し用金型の側面から出す。この場合、合金鋳塊３が通る金型内の通路は２段階で折れ曲がっており、即ち剪断付与回数は２回であり、これにより、合金鋳塊に高剪断歪みが付与される。
【００２８】
ここで、側方押出しの内角（剪断角度Φ）が５°以上の場合は金属素材断面に均一な高剪断歪みを付与することができ、１８０°未満の場合では、金属素材の内部割れや破断を抑制することができるため、内角（剪断角度Φ）は５°以上１８０°未満が好ましい。また、内角（剪断角度Φ）５°以上１８０°未満でアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を折り曲げた後に、更に、５°以上１８０未満の折り曲げ角度Ｘでアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を折り曲げると、低い相当歪み数εＮの場合でも金属素材断面中に均等な高剪断歪みが付与され、更に、高剪断歪み付与後の金属素材変形も小さい合金材を得ることが出来る。
【００２９】
また、側方押出し方法に使用する金型の硬さが２５ＨＲＣ以上の場合、側方押出し時に金型の強度が充分であり、金型が破断したり、キズが発生したりすることを抑制できる。また、金型の硬さが２５ＨＲＣ以上であれば、金型の強度を増すために肉厚を厚くする必要もなく、その結果小型の金型を用いることができる、押出し装置を小型化できる。そのため、金型硬さは２５ＨＲＣ以上が好ましく、特に５０ＨＲＣ以上が好ましい。
【００３０】
また、金型と鋳塊との接触部の摩擦係数μが０．５以下であれば、鋳塊の押出し時に鋳塊が破断したり、金型への鋳塊材質の凝着により金属素材表面への表面損傷が発生したりすることを抑制できるため、摩擦係数μは０．５以下が好ましく、特に０．２以下が望ましい。
【００３１】
更に、金型温度がアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の再結晶温度以下であれば、再結晶粒が微細で均一であり、更に、金型への鋳塊材質の凝着も起こりにくくなる。そのため、金型温度はアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の再結晶温度以下であることが好ましい。
【００３２】
側方押出し方法は図１に示すような方法であり、現実的に加工できる鋳塊の長さが２００ｍｍ程度のものに限定されるため、生産性も悪く、長尺品の連続製造が出来ない。そこで、図２に示すように、分配器９内の溶湯８から鋳造ロール鋳型５によってアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊（合金鋳塊３）を連続的に製造し、そして鋳塊挿入用ロール６によって合金鋳塊３を側方押出し用金型１に挿入し、高剪断歪みを連続的に付与して合金材１０と成し、合金材引き抜き用ロール７によって合金材１０を側方押出し用金型１から引き抜くことで、生産性の高い長尺品のアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造を可能とした。図２は本発明を適用した製造方法において、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を連続的に鋳造し、これに高剪断歪みを連続的に付与する一態様を示す概略図である。
【実施例】
【００３３】
次ぎに、本発明の再結晶温度以下の鍛造加工に優れた鍛造加工用アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金素材の製造方法の具体的実施例について詳述するが、本発明は下記の実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【００３４】
Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉがそれぞれ表１に示される組成となるように溶湯を調整し、アルミニウム合金鋳塊を製造した。残部はアルミニウムである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
各元素をそれぞれ表２に示される組成となるように溶湯を調整し、マグネシウム合金鋳塊を製造した。残部はマグネシウムである。
【００３７】
【表２】
2006297421.tif 000004
【００３８】
上記表１と表２に示すアルミニウム合金鋳塊とマグネシウム合金鋳塊を用いて、表３に示す条件でアルミニウム合金素材とマグネシウム合金素材を製造した。表３中、「比」は本発明の請求項から外れる条件を示す比較例であり、「実」は本発明の範囲内の条件を示す実施例である。
【００３９】
【表３】
2006297421.tif 000005
【００４０】
上記表３に示す条件で製造された、アルミニウム合金素材とマグネシウム合金素材の評価結果を表４に示す。表４に示す評価結果のうち、高剪断歪み付与後の金型状態で、押出し時に金型が破断したり金型へ鋳塊素材の凝着が発生したりしたものを×とし、押出し時の金型状態に破断、凝着が認められなかったものを○で判定した。また高剪断付与後の金属素材状態で、素材の破断や素材表面凹凸が大きく、素材表面への表面損傷の発生が認められたものを×で判定した。素材の再結晶粒は、再結晶粒径が１００μｍを超えたり、結晶粒径が不均一であったりしたものを×とし、高剪断付与時に金型の破損や凝着、更に素材が破断したものは−とした。表４中、「比」は本発明の請求項から外れる条件を示す比較例であり、「実」は本発明の範囲内の条件を示す実施例である。
【００４１】
【表４】
2006297421.tif 000006
【００４２】
次ぎに、表３に示す条件で製造された合金素材の再結晶温度以下での鍛造評価について詳述するが、下記の実施例に限定されるものでないことはもとよりである。図３は常温での鍛造評価に用いた端面拘束圧縮鍛造試験法（冷間）の概略図である。端面拘束圧縮鍛造試験の試験方法は、直径１４ｍｍで長さ２１ｍｍの円柱形状に加工した合金素材１２を用い、常温にて実施し、浅い同心円溝を付けた上下耐圧板１１を取付け、所定の圧縮率まで無潤滑で一気にプレス加工することによって行なった。図４は２００℃〜再結晶温度以下での鍛造評価に用いた恒温後方押出し鍛造試験法（温間）の概略図である。恒温後方押出し鍛造試験の試験方法は、直径３３ｍｍで長さ２０ｍｍの円柱形状に加工した合金素材１２を用い、合金素材１２と鍛造用金型１３とを再結晶温度まで加熱して、ポンチ２にて合金素材１２を後方押出しすることによって行なった。
【００４３】
表３に示す条件で製造された合金素材の鍛造評価結果を表５に示す。表５に示す鍛造評価結果のうち、端面拘束圧縮鍛造（冷間）の鍛造限界率は、素材へ割れが発生した際の鍛造率を示す。なお、ここでの鍛造限界率（％）は、『（１−（鍛造後の素材長さ／鍛造前の素材長さ））×１００』とした。また、鍛造後の表面状態は、表面凹凸が激しいものを×とし、平滑なものを○とした。プレス荷重は、単位面積当たりの最大荷重を示した。また、恒温後方押出し鍛造（温間）の鍛造時間は、鍛造開始から鍛造完了までの時間を示し、プレス荷重は、単位面積当たりの最大荷重を示した。
【００４４】
【表５】
2006297421.tif 000007
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば従来の再結晶温度以下の鍛造加工用の金属素材と比べ、鍛造限界率の向上、鍛造後の素材表面の平滑化、プレス荷重の減少、鍛造時間の短縮化を達成することが出来る。また、プレス荷重が減少することが可能であるから、金型寿命の向上や省エネ化にも寄与する。更に、鍛造限界率が向上し、表面も平滑となることから、複雑な鍛造製品の製造も可能となる。また、得られる組織もアルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊の組成に関わらず、微細再結晶粒組織となり、再結晶温度以下の鍛造加工用の優れた素材として使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した製造方法において、高剪断歪みを付与する一態様を示す概略図である。
【図２】本発明を適用した製造方法において、アルミニウムもしくはマグネシウムまたはこれらの合金鋳塊を連続的に鋳造し、これに高剪断歪みを連続的に付与する一態様を示す概略図である。
【図３】端面拘束圧縮鍛造試験（冷間）の概略図である。
【図４】恒温後方押出し鍛造試験（温間）の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    側方押出し用金型
２    ポンチ
３    合金鋳塊
４    加圧方向
５    鋳造ロール鋳型
６    鋳塊挿入用ロール
７    合金材引き抜き用ロール
８    溶湯
９    分配器
１０    合金材
１１    耐圧板
１２    合金素材
１３    鍛造用金型
【図１】
2006297421.tif 000008
【図２】
2006297421.tif 000009
【図３】
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【図４】
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