(57)【要約】【課題】引張強度および耐力が向上したアルミニウム合金熱間鍛造品の製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金熱間鍛造品の製造方法は、アルミニウム合金材を、加熱温度が５４０℃以上５５５℃以下となり、加熱時間が２時間以上となる条件で、加熱する材料加熱工程Ｓ１と、加熱された状態のアルミニウム合金材を、第１の方向から鍛造する第１熱間鍛造工程Ｓ２と、第１熱間鍛造工程Ｓ２後のアルミニウム合金材を、第１の方向と異なる第２の方向から鍛造する第２熱間鍛造工程Ｓ３と、第２熱間鍛造工程Ｓ３後のアルミニウム合金材を、第２熱間鍛造工程Ｓ３後１００秒以内に、焼入れ開始温度４５０℃以上となる条件で焼入れをする焼入れ工程Ｓ４と、焼入れ工程Ｓ４後のアルミニウム合金材を、時効処理温度が１８０℃以上２００℃以下となり、時効処理時間が１時間以上となる条件で、時効処理を行う時効処理工程Ｓ５と、を少なくとも含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．７〜１．５質量％、Ｆｅ：０．８質量％以下、Ｃｕ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｇ：０．０５〜１．１質量％、Ｃｒ：０．０４〜０．２５質量％、Ｚｎ：０．３０質量％以下、Ｔｉ：０．１５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金材からアルミニウム合金熱間鍛造品を製造する方法であって、
前記アルミニウム合金材を、加熱温度が５４０℃以上５５５℃以下となり、加熱時間が２時間以上となる条件で、加熱する材料加熱工程と、
加熱された状態の前記アルミニウム合金材を、第１の方向から鍛造する第１熱間鍛造工程と、
前記第１熱間鍛造工程後の前記アルミニウム合金材を、前記第１の方向とは異なる第２の方向から鍛造する第２熱間鍛造工程と、
前記第２熱間鍛造工程後の前記アルミニウム合金材を、前記第２熱間鍛造工程後１００秒以内に、焼入れ開始温度４５０℃以上となる条件で焼入れをする焼入れ工程と、
前記焼入れ工程後の前記アルミニウム合金材を、時効処理温度が１８０℃以上２００℃以下となり、時効処理時間が１時間以上となる条件で、時効処理を行う時効処理工程と、を少なくとも含むことを特徴とするアルミニウム合金熱間鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金材からアルミニウム合金熱間鍛造品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野においては、軽量化と操縦安定性・乗り心地向上などのために、アッパーアーム、ロアーアームなどの足廻り部品に対するアルミ鍛造材料の適用が拡大しつつある。この自動車用足廻り部品を構成するアルミ鍛造材料としては、耐食性と強度のバランスが取れたＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合などのアルミニウム合金材が主に採用されている。
【０００３】
このようなアルミニウム合金材からアルミニウム合金熱間鍛造品を製造する方法は、熱間鍛造工程、溶体化処理工程、焼入れ工程、および時効処理工程など、複数の工程を行うことが知られている。たとえば、特許文献１では、アルミニウム合金材を４００〜５５０℃の温度で鍛造した後、４８０〜５５０℃の温度で鍛造焼入れを行い、続いて１６０〜２００℃の温度および２〜１２時間の処理時間で、時効処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、アルミニウム合金熱間鍛造品を製造できるものの、製造されたアルミニウム合金熱間鍛造品は、その引張強度および耐力が十分でないことがあった。本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、本発明では、引張強度および耐力が向上したアルミニウム合金熱間鍛造品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るアルミニウム合金熱間鍛造品の製造方法は、Ｓｉ：０．７〜１．５質量％、Ｆｅ：０．８質量％以下、Ｃｕ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｇ：０．０５〜１．１質量％、Ｃｒ：０．０４〜０．２５質量％、Ｚｎ：０．３０質量％以下、Ｔｉ：０．１５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金材からアルミニウム合金熱間鍛造品を製造する方法であって、前記アルミニウム合金材を、加熱温度が５４０℃以上５５５℃以下となり、加熱時間が２時間以上となる条件で、加熱する材料加熱工程と、加熱された状態の前記アルミニウム合金材を、第１の方向から鍛造する第１熱間鍛造工程と、前記第１熱間鍛造工程後の前記アルミニウム合金材を、前記第１の方向とは異なる第２の方向から鍛造する第２熱間鍛造工程と、前記第２熱間鍛造工程後の前記アルミニウム合金材を、前記第２熱間鍛造工程後１００秒以内に、焼入れ開始温度４５０℃以上となる条件で焼入れをする焼入れ工程と、前記焼入れ工程後の前記アルミニウム合金材を、時効処理温度が１８０℃以上２００℃以下となり、時効処理時間が１時間以上となる条件で、時効処理を行う時効処理工程と、を少なくとも含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、それぞれ異なる方向である第１および第２の方向からアルミニウム合金材を順次鍛造する。これにより、第１方向のみで鍛造した場合と比較して、鍛造後のアルミニウム合金材の亜結晶組織を多く発生させることができる。
【０００８】
第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間と、焼入れ開始温度と、時効処理の温度および時間と、を上述した範囲に設定することにより、後述する実施例で実証するように、鍛造品の引張強度および耐力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の製造方法に係る各工程の熱履歴を説明する図である。
【図２】試験体に係る断面のマクロ組織観察の結果であって、（ａ）は実施例１−１の試験体の写真であり、（ｂ）は比較例１−１の試験体の写真である。
【図３】試験体に係る断面のミクロ組織観察の結果であって、（ａ）は実施例１−１の試験体の写真であり、（ｂ）は比較例１−１の試験体の写真である。
【図４】試験体の亜結晶粒界マップであって、（ａ）は実施例１−１の試験体の亜結晶粒界マップであり、（ｂ）は、比較例１−２に係る試験体の亜結晶粒界マップである。
【図５】引張試験に用いた試験体の自動車用のステアリングナックルの採取部を説明する図である。
【図６】実施例２−１、２−２および比較例２−１、２−２に係る第１熱間鍛造工程前の加熱温度と強度との関係を示すグラフである。
【図７】実施例３−１、３−２、および比較例３−１に係る試験体の断面のミクロ組織の写真である。
【図８】実施例４−１、４−２および比較例４−１、４−２に係る試験体における焼入れ開始温度と強度との関係を示すグラフである。
【図９】実施例５−１〜５−５および比較例５−１、５−２に係る試験体における１９０℃での時効時間と強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図１を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態の製造方法に係る各工程の熱履歴を示すグラフである。
【００１１】
本実施形態にかかる製造方法は、Ｓｉ：０．７〜１．５質量％、Ｆｅ：０．８質量％以下、Ｃｕ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．７質量％、Ｍｇ：０．０５〜１．１質量％、Ｃｒ：０．０４〜０．２５質量％、Ｚｎ：０．３０質量％以下、Ｔｉ：０．１５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金材からアルミニウム合金熱間鍛造品を製造する。本実施形態の鍛造品としては、例えば、自動車用のステアリングナックルを挙げることができる。
【００１２】
この鍛造品の原料となるアルミニウム合金材としては、例えば、６０００系（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金）アルミニウム合金を挙げることができる。６０００系合金の一例としては、Ａ６１１０合金、またはＡ６０６１合金等を挙げることができる。
【００１３】
＜材料加熱工程Ｓ１＞
本実施形態の製造方法では、まず、図１に示す材料加熱工程Ｓ１を行う。この工程では、アルミニウム合金材を、加熱温度が５４０℃以上５５５℃以下となり、加熱時間が２時間以上となる条件で加熱する。具体的には、図１に示すように、加熱炉内に投入したアルミニウム合金材の温度を上昇させ、５４０℃以上５５５℃以下の加熱温度に到達したら、この加熱温度を維持しながら２時間以上の加熱時間で、アルミニウム合金材を加熱する。
【００１４】
ここで、加熱温度が５４０℃未満であると、溶質元素の固溶が不十分となり、一方、加熱温度が５５５℃を超えると、鍛造の際に局所的に割れが発生してしまう。また、加熱時間が２時間未満の場合は、溶質元素の固溶が不十分である。
【００１５】
＜第１熱間鍛造工程Ｓ２＞
次いで、第１熱間鍛造工程Ｓ２を行う。この工程では、加熱された状態のアルミニウム合金材を、第１の方向から鍛造する。これにより、次の第２熱間鍛造工程Ｓ３において、鍛造圧下率が小さい部位に予めひずみを導入することができる。鍛造の回数は、特に限定されないが、少なくとも１回以上行う。本実施形態では、一例として、１回の据込鍛造を行う。
【００１６】
第１熱間鍛造工程の鍛造を開始する際の温度は、５４０℃以上５５５℃以下が好ましい。５４０℃未満の場合は、鍛造品の所望の強度を得ることができず、５５５℃を超えると、鍛造中に、アルミニウム合金材に割れが発生する。また、第１熱間鍛造工程中の温度は５００℃以上５４０℃以下が好ましい。
【００１７】
＜第２熱間鍛造工程Ｓ３＞
次いで、第２熱間鍛造工程Ｓ３を行なう。この工程では、第１熱間鍛造工程Ｓ２後のアルミニウム合金材を、第２の方向から鍛造する。第２の方向とは、第１方向とは異なる方向（第１方向と交差する方向）であり、一例として、第２の方向として、第１方向に対して直交する方向を挙げることができる。
【００１８】
鍛造の回数は、特に限定されないが、必要に応じて１回以上行ってよい。本実施形態では、一例として、バスター（つぶし）→ブロッカ（荒地）→フィニッシャー（仕上げ）の順に３回行う。
【００１９】
第２熱間鍛造工程中の温度は４８０℃以上５２０℃以下が好ましい。また、第２熱間鍛造工程を終了する際の温度は、４５０℃以上であればよく、４７０℃以上５００℃以下であることが好ましい。これにより、焼入れ開始温度を４５０℃以上にすることができるため、鍛造品の強度を向上させることができる。
【００２０】
このようにして、本実施形態では、第１および第２熱間鍛造工程により、異なる２つの方向からアルミニウム合金材料を鍛造することができる。これにより、１つの方向で鍛造する場合よりも多くひずみがアルミニウム合金材に導入されるため、アルミニウム合金材料に析出促進サイトとなる亜結晶組織を十分に生成することができる。
【００２１】
＜焼入れ工程Ｓ４＞
次に、焼入れ工程Ｓ４を行う。この工程では、第２熱間鍛造工程Ｓ３後のアルミニウム合金材を、第２熱間鍛造工程Ｓ３後１００秒以内に、焼入れ開始温度４５０℃以上となる条件で焼入れをする。本実施形態では、水冷により第２熱間鍛造工程Ｓ３後のアルミニウム合金材の焼入れを行う。
【００２２】
このように本実施形態では、第２熱間鍛造工程Ｓ３後、後述する比較例でのＴ６のような溶体化処理を省略して、焼入れを行うことにより、鍛造により生成した微細組織の再結晶粗大化を防止することができる。
【００２３】
ここで、第２熱間鍛造工程Ｓ３後から焼入れ開始までの時間Ｔ４（図１参照）が１００秒未満であると、亜結晶組織を十分に生成することができない。また、焼入れ開始温度が４５０℃未満であると、鍛造品の強度を向上させることができない。
【００２４】
＜時効処理工程Ｓ５＞
次いで、時効処理工程Ｓ５を行う。この工程では、焼入れ工程Ｓ４後のアルミニウム合金材を、時効処理温度が１８０℃以上２００℃以下となり、時効処理時間が１時間以上となる条件で、時効処理を行う。具体的には、図１に示すように、焼入れ後のアルミニウム合金材を加熱して、１８０℃以上２００℃以下の時効処理温度に到達したら、この温度を１時間以上維持することにより時効処理を行う。これにより、本実施形態のアルミニウム合金熱間鍛造品を得ることができる。
【００２５】
ここで、時効処理温度が１８０℃未満の場合は、金属間化合物Ｍｇ２Ｓｉを十分に析出することができない。一方、２００℃を超える場合は、Ｍｇ２Ｓｉの析出状態が粗大となり、強度が低下する。また、時効時間が１時間未満の場合は、鍛造品の強度を向上させることができない。
【００２６】
本実施形態の製造方法によれば、第１および第２の方向で、アルミニウム合金材を鍛造する。これにより、第１方向のみで鍛造した場合と比較して、亜結晶粒界を多く発生することができる。その結果、鍛造品の強度を向上させることができる。
【００２７】
また、溶体化処理を省略して、第２熱間鍛造工程の後に焼入れ工程を実施するため、鍛造により発生した微細組織が再結晶粗大化することを抑制することができる。結果として、機械的特性の低下を防止することができる。
【００２８】
さらに、第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間と、焼入れ開始温度と、時効処理の温度および時間と、を上述した範囲に設定することにより、後述する実施例で実証するように、鍛造品の引張強度と耐力を向上させることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の図および表に示す実施例および比較例に係る引張強度および０．２％耐力の比率とは、汎用材Ａ６０６１の強度に対する比率を表し、亜結晶粒界長は単位ｍｍ２あたりに存在する亜結晶粒界の長さである。
【００３０】
＜実施例１−１＞
Ａ６１１０に相当するアルミニウム合金材を準備し、円柱状試験体を用意した。この試験体を５５５℃の温度かつ２時間の条件で加熱した（材料加熱工程）後、加熱した状態の試験体に第１の方向（円柱状試験体の軸方向）から鍛造した（第１熱間鍛造工程）。鍛造は、据込鍛造を１回行った。
【００３１】
次いで、第１熱間鍛造工程後の試験体を第２の方向から鍛造した（第２熱間鍛造工程）。第２の方向は、円柱状試験体の軸方向と直交する方向（径方向）である。鍛造は、バスター（つぶし）→ブロッカ（荒地）→フィニッシャー（仕上げ）の順に３回行った。
【００３２】
次いで、第２熱間鍛造工程終了後から６０秒後に焼入れ開始温度４５０℃で、第２熱間鍛造工程終了後の試験体を水焼入れした（焼入れ工程）後、１９０℃かつ５時間で時効処理（時効処理工程）を行った。得られた試験体を、ステアリングナックルに対応する試験体として、実施例１−１の試験体とした。
【００３３】
＜比較例１−１＞
実施例１−１と同様にして、比較例１−１の試験体を作製した。実施例１−１と相違する点は、比較例１−１の製造工程には、第２熱間鍛造工程と焼入れ工程との間に、溶体化処理（Ｔ６）が追加されている点である。
【００３４】
＜比較例１−２＞
実施例１−１と同様にして、比較例１−２の試験体を作製した。実施例１−１と相違する点は、鍛造方向が一方向のみであり、具体的には、材料加熱工程後、第１熱間鍛造工程を省略して（据込鍛造を行わず）、第２熱間鍛造工程を行った点である。
【００３５】
実施例１−１および比較例１−１の試験体に係る断面のマクロおよびミクロ組織を顕微鏡で観察した。結果を図２および図３に示す。図２は、試験体に係る断面のマクロ組織観察の結果であって、（ａ）は実施例１−１の試験体の写真であり、（ｂ）は比較例１−１の試験体の写真である。図３は、試験体に係る断面のミクロ組織観察の結果であって、（ａ）は実施例１−１の試験体の写真であり、（ｂ）は比較例１−１の試験体の写真である。
【００３６】
図２（ｂ）および図３（ｂ）からわかるように、比較例１−１の如く、溶体化処理（Ｔ６処理）を行った場合は、鍛造により形成されたバリ部で再結晶粗大化が認められた。これは溶体化処理の際に、微細組織が再結晶粗大化したことが考えられる。この再結晶粗大化により鍛造品の機械的特性が低下すると考えられる。
【００３７】
それに対して、図２（ａ）および図３（ａ）からわかるように、実施例１−１では、鍛造により形成されたバリ部で、再結晶粗大化が発生していなかった。また、次の結果で述べるように２方向の鍛造により、アルミニウム合金材に十分なひずみが導入されるため、微細な亜結晶組織が認められた。よって、試験体の強度を向上させるためには、第２熱間鍛造工程後は、溶体化処理をせずに、焼入れを行う方が良いことがわかる。
【００３８】
また、実施例１−１および比較例１−２に係る試験体の断面を顕微鏡で観察した。結果を図４に示す。図４は、試験体の亜結晶粒界マップであって、（ａ）は実施例１−１の試験体の亜結晶粒界マップであり、（ｂ）は、比較例１−２に係る試験体の亜結晶粒界マップである。
【００３９】
図４（ｂ）からわかるように、比較例１−２の如く、一方向のみの鍛造の場合には、圧下率の小さい部位では、十分なひずみが入らないため、析出促進サイトとなる亜結晶組織を十分に生成することができなかった。
【００４０】
それに対して、図４（ａ）からわかるように、実施例１−１の如く、２方向から鍛造した場合は、１方向の鍛造だけでは圧下率の小さい部位でも、別の方向から十分なひずみが入るため、多くの亜結晶組織を生成することができた。この結果より、試験体の強度を向上させるためには、２方向の鍛造を行う方が良いことがわかる。
【００４１】
１．材料加熱工程の適正温度に関する評価
材料加熱工程の適正な温度を調べるために、第１熱間鍛造工程前の加熱温度と強度との関係を確認する試験を行った。
【００４２】
＜実施例２−１＞
実施例１−１と同じ条件で、試験体を作製して、実施例２−１とした。したがって、実施例２−１の第１熱間鍛造工程前の加熱温度は５５５℃となる。
【００４３】
＜実施例２−２および比較例２−１、２−２＞
実施例２−１と同様にして、実施例２−２および比較例２−１、２−２の試験体を作製した。実施例２−２および比較例２−１、２−２が、実施例２−１とは異なる点は、第１熱間鍛造工程前の加熱温度であり、具体的には、実施例２−２、比較例２−１、および比較例２−２に係る材料加熱工程での加熱温度を、それぞれ、５４０℃、５３０℃、および５２０℃とした点である。
【００４４】
図５は、引張試験に用いた試験体の自動車用のステアリングナックルの採取部を説明する図である。実施例２−１、２−２および比較例２−１、２−２では、図５に示すＡおよびＢ部から試験片を採取して、引張試験を行い、引張強度および０．２％耐力を測定した。図６は、実施例２−１、２−２および比較例２−１、２−２に係る第１熱間鍛造工程前の加熱温度と強度との関係を示すグラフである。
【００４５】
比較例２−１、２−２と比較して、実施例２−１、２−２の如く、第１熱間鍛造工程前の加熱温度が５４０℃以上である場合、引張強度および０．２％耐力の比率が、引張強度目標値および０．２％耐力目標値を超えた。よって、材料加熱工程での加熱温度を５４０℃以上に設定することにより、試験体の強度を向上させることができると考えられる。なお、発明者らは、材料加熱時間を２時間以上に設定することにより、試験体の溶質元素の固溶状態を確保できるため、試験体を効果的に鍛造できる結果、試験体の強度が向上するとの知見を得ている。
【００４６】
２．第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間について
適正な第２熱間鍛造工程後焼入れ開始までの時間を検討するために、以下の実施例および比較例を用いて、第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間とミクロ組織との関係を確認する試験を行った。
【００４７】
＜実施例３−１＞
実施例１−１と同じ条件で、実施例３−１の試験体を作製した。したがって、実施例３−１では、第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間は６０秒である。
【００４８】
＜実施例３−２＞
実施例３−１と同様にして、実施例３−２の試験体を作製した。実施例３−１と相違する点は、第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間を１００秒にした点である。
【００４９】
＜比較例３−１＞
実施例３−１と同様にして、比較例３−１の試験体を作製した。実施例３−１と相違する点は、焼入れを行わなかった点であり、具体的には、第２熱間鍛造工程後、試験体を放冷した点である。
【００５０】
実施例３−１、３−２、および比較例３−１の試験体の断面を顕微鏡で観察した。結果を図７に示す。図７は、実施例３−１、３−２、および比較例３−１に係る試験体の断面のミクロ組織の写真である。また、図７中、左側および右側の写真は、それぞれ、低倍および高倍のものである。
【００５１】
図７からわかるように、比較例３−１と比較して、実施例３−１、３−２の如く、第２熱間鍛造工程後１００秒以内に焼入れを開始した場合、亜結晶組織が生成された。よって、第２熱間鍛造工程後から焼入れ開始までの時間を１００秒以内に設定することにより、試験体の強度を向上させることができると考えられる。
【００５２】
３．焼入れ開始温度の適正温度に関する評価
焼入れ開始温度の適正な温度を評価するために、以下に示す実施例及び比較例を用いて、焼入れ開始温度と強度との関係を確認する試験を行った。
【００５３】
＜実施例４−１＞
実施例１−１と同じ条件で、実施例４−１の試験体を作製した。したがって、実施例４−１では、焼入れ開始温度４５０℃である。
【００５４】
＜実施例４−２、および比較例４−１、４−２＞
実施例４−１と同様にして、実施例４−２および比較例４−１、４−２の試験体を作製した。実施例４−２および比較例４−１、４−２が、実施例４−１と相違する点は、焼入れ開始温度であり、具体的には、実施例４−２、比較例４−１、および比較例４−２の焼入れ開始温度を、それぞれ、４８０℃、４００℃、および３５０℃とした点である。
【００５５】
作製した実施例４−１、４−２および比較例４−１、４−２について、上述したように、図５に示すＡおよびＢ部から採取した試験片で、引張試験を行い、引張強度および０．２％耐力を測定した。図８は、実施例４−１、４−２および比較例４−１、４−２に係る焼入れ開始温度と強度との関係を示すグラフである。なお、０．２％耐力比率および引張強度比率の結果は、ＡおよびＢ部の平均値を示す。
【００５６】
図８からわかるように、比較例４−１、４−２と比較して、実施例４−１、４−２の如く、焼入れ開始温度が４５０℃以上の場合、引張強度および０．２％耐力比率が目標値を超えた。よって、焼入れ開始温度が４５０℃以上に設定することにより、試験体の強度を向上させることができると考えられる。
【００５７】
４．時効処理の適正時間に係る評価
適正な時効時間を評価するために、以下に示す実施例及び比較例を用いて、１９０℃での時効時間と強度との関係を確認する試験を行った。
【００５８】
＜実施例５−１＞
実施例１−１と同じ条件で、実施例５−１の試験体を作製した。したがって、実施例５−１では、時効時間が５時間である。
【００５９】
＜実施例５−２〜５−５および比較例５−１、５−２＞
実施例５−１と同様にして、実施例５−２〜５−５および比較例５−１、５−２の試験体を作製した。実施例５−２〜５−５および比較例５−１、５−２が実施例５−１と相違する点は、時効時間であり、具体的には、実施例５−２〜５−５、および、比較例５−１、５−２の時効時間を、それぞれ、４時間、３時間、２時間、１時間、０．５時間、０時間とした点である。
【００６０】
作製した実施例５−１〜５−５および比較例５−１、５−２について、上述したように、図５に示すＡおよびＢ部から採取した試験片で、引張試験を行い、引張強度および０．２％耐力を測定した。図９は、実施例５−１〜５−５および比較例５−１、５−２に係る１９０℃での時効時間と強度との関係を示すグラフである。
【００６１】
図９からわかるように、比較例５−１、５−２と比較して、実施例５−１〜５−５の如く、時効時間が１時間以上の場合、引張強度および０．２％耐力比率が目標値を超えた。よって、時効時間を１時間以上に設定することにより、試験体の強度を向上させることができると考えられる。
【００６２】
なお、上述の試験では、時効温度は１９０℃のみで実施しているが、発明者らは、時効温度を１８０℃以上２００℃以下に設定することにより、１９０℃の場合と同様に、試験体の強度を向上させることができるとの知見を得ている。
【００６３】
５．確認試験および結果
以上の試験結果を踏まえて、表１の条件に従って、実施例１−１と同様にして、実施例６−１〜６−４及び比較例６−１〜６−５の試験体を作製した。なお、表中、鍛造前加熱温度は、材料加熱工程の加熱温度に相当し、据込有無とは、第１熱間鍛造工程の有無をいう。
【００６４】
作製した試験体について、図６に示すＡおよびＢ部から採取した試験片で、引張試験を行い、引張強度を測定した。また、引張試験により０．２％耐力を求めた。さらに、実施例６−２、６−４および比較例６−２、６−３については、亜結晶粒界の長さを求めた。結果を表１に示す。なお、表中、０．２％耐力比率および引張強度比率の結果は、Ａ部の値を示す。
【００６５】
【表１】
2019123902.tif 000003
【００６６】
実施例６−１〜６−４の試験体は、高強度（引張強度比率および０．２％耐力が共に１２５％以上）を有した。
【００６７】
それに対して、比較例６−１の試験体は、時効時間が短く、０．２％耐力比率が低下した。比較例６−２の試験体は、第１熱間鍛造工程（据込鍛造）が無いため、亜結晶組織が少なく引張強度比率が向上しなかったと考えられる。
【００６８】
比較例６−３の試験体は、第２熱間鍛造工程後に放冷したため、亜結晶組織が回復するとともに、冷却速度が遅いため、時効処理を行っても引張強度および２％耐力比率が向上しなかったと考えられる。
【００６９】
比較例６−４は、鍛造前加熱温度が高く、鍛造時に局所的に割れが発生し、製品形状に成形できなかった。ここで、実施例６−２の如く、鍛造前加熱温度が５５５℃の場合は、試験体の強度が満足するものであった。よって、鍛造前加熱温度の上限値を５５５℃に設定することにより、試験体の強度を向上させることができると考えられる。
【００７０】
比較例６−５は、鍛造前加熱温度が低く、溶質元素の固溶が促進せず、時効処理を行っても、十分な強度が確保できなかったと考えられる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００７２】
Ｓ１：材料加熱工程、Ｓ２：第１熱間鍛造工程、Ｓ３：第２熱間鍛造工程、Ｓ４：焼入れ工程、Ｓ５：時効処理工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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