(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３．００ｗｔ％≦Ｍｇ≦３．５０ｗｔ％、０．２０ｗｔ％≦Ｆｅ≦０．６０ｗｔ％、０．１０ｗｔ％≦Ｓｉ≦０．１５ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．０５ｗｔ％、Ｍｎ＜０．０５ｗｔ％および不可避不純物を含む残部ＡｌよりなるＡｌ合金組成の溶湯を用いて直接鋳造圧延を行うことにより板材を製造し、
次いでその板材に冷間圧延を施して冷延板を製造し、
その後前記冷延板に、温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔを９時間≦ｔ≦１１時間にそれぞれ設定された焼なまし処理を施すことによって、厚さが０．８〜３．０ｍｍの自動車車体用Ａｌ合金板を得ることを特徴とする、自動車車体用Ａｌ合金板の製造方法。
【請求項２】
厚さが０．８〜３．０ｍｍの自動車車体用Ａｌ合金板を、直接鋳造圧延、冷間圧延および焼なまし処理を順次行って製造する場合に用いられるＡｌ合金であって、
前記焼なまし処理が、温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔを９時間≦ｔ≦１１時間にそれぞれ設定されたものにおいて、
３．００ｗｔ％≦Ｍｇ≦３．５０ｗｔ％、０．２０ｗｔ％≦Ｆｅ≦０．６０ｗｔ％、０．１０ｗｔ％≦Ｓｉ≦０．１５ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．０５ｗｔ％、Ｍｎ＜０．０５ｗｔ％および不可避不純物を含む残部Ａｌよりなることを特徴とする、優れた強度および延性を有するＡｌ合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車車体用Ａｌ合金板の製造方法ならびにその製造方法に用いられる、優れた強度および延性を有するＡｌ合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の製造方法としては、Ｍｎ、Ｆｅ等の合金元素を含むＡｌ合金を用いて直接鋳造圧延、冷間圧延、および熱処理を順次行う、といった方法が公知である（特開平１０−１３０７６７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
直接鋳造圧延においては、溶湯の冷却速度が極めて速いため、Ａｌマトリックスへの合金元素の固溶量が大となる。従来のＡｌ合金においては、Ｍｎが強度向上元素であることからその含有量を比較的多量に設定しているため、ＡｌマトリックスへのＭｎの固溶量も大となる。ところが、Ｍｎはその後の熱処理工程においてＡｌ6 （ＭｎＦｅ）系金属間化合物として析出し、この化合物がＡｌ合金板の延性を阻害する、という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｍｎ含有量を低減し、それに伴う強度の低下を他の合金元素で補うようにして、優れた耐力および伸びを有する自動車車体用Ａｌ合金板を得ることが可能な前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば、３．００ｗｔ％≦Ｍｇ≦３．５０ｗｔ％、０．２０ｗｔ％≦Ｆｅ≦０．６０ｗｔ％、０．１０ｗｔ％≦Ｓｉ≦０．１５ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．０５ｗｔ％、Ｍｎ＜０．０５ｗｔ％および不可避不純物を含む残部ＡｌよりなるＡｌ合金組成の溶湯を用いて直接鋳造圧延を行うことにより板材を製造し、次いでその板材に冷間圧延を施して冷延板を製造し、その後前記冷延板に、温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔを９時間≦ｔ≦１１時間にそれぞれ設定された焼なまし処理を施すことによって、厚さが０．８〜３．０ｍｍの自動車車体用Ａｌ合金板を得ることを特徴とする、自動車車体用Ａｌ合金板の製造方法が提供され、また厚さが０．８〜３．０ｍｍの自動車車体用Ａｌ合金板を、直接鋳造圧延、冷間圧延および焼なまし処理を順次行って製造する場合に用いられるＡｌ合金であって、前記焼なまし処理が、温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔを９時間≦ｔ≦１１時間にそれぞれ設定されたものにおいて、３．００ｗｔ％≦Ｍｇ≦３．５０ｗｔ％、０．２０ｗｔ％≦Ｆｅ≦０．６０ｗｔ％、０．１０ｗｔ％≦Ｓｉ≦０．１５ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．０５ｗｔ％、Ｍｎ＜０．０５ｗｔ％および不可避不純物を含む残部Ａｌよりなることを特徴とする、優れた強度および延性を有するＡｌ合金が提供される。
【０００６】
前記のように、Ａｌ合金組成の溶湯において、Ｍｎ含有量をＭｎ＜０．０５ｗｔ％といったように不純物レベルまで低減すると、直接鋳造圧延、冷間圧延および焼なまし処理を経て、Ａｌ6 （Ｍｎ、Ｆｅ）系金属間化合物を殆ど含まないＡｌ合金板を得ることができる。一方、Ｍｎ含有量の減少に伴うＡｌ合金板の強度低下は、他の合金元素により補われるので、そのＡｌ合金板は優れた耐力（０．２％耐力、以下同じ）と伸びを有する。
【０００７】
各合金元素の含有量限定理由は以下の通りである。
【０００８】
Ｍｇは、Ａｌマトリックスへの固溶によりＡｌ合金板の延性を維持した上で強度を確保する効果を持つ。ただし、Ｍｇ＜３．００ｗｔ％では必要強度を得ることができず、一方、Ｍｇ＞３．５０ｗｔ％では形状凍結性と相関のある耐力が上昇するためプレスによる形状の品質維持が困難となる。
【０００９】
Ｆｅは、Ａｌ−Ｆｅ系晶出物を形成してＡｌ合金板の強度を向上させる効果を有する。ただし、Ｆｅ＜０．２０ｗｔ％では必要強度を得ることができず、一方、Ｆｅ＞０．６０ｗｔ％ではＡｌ−Ｆｅ系晶出物が粗大化して延性が低下するためプレス成形性が低下する。
【００１０】
Ｓｉは、Ａｌ合金板の強度を向上させる効果を発揮する。ただし、Ｓｉ＜０．１０ｗｔ％ではその効果がなく、一方、Ｓｉ＞０．１５ｗｔ％では延性が低下する。
【００１１】
Ｔｉは再結晶粒を微細化する効果を有する。ただし、Ｔｉ＜０．０１ｗｔ％ではその微細化効果を得ることができず、一方、Ｔｉ＞０．０５ｗｔ％ではＡｌ合金板のプレス成形性が悪化する。
【００１２】
Ｍｎの含有量は不純物レベルとする。Ｍｎ≧０．０５ｗｔ％では、前記のごとくＡｌ6 （Ｍｎ、Ｆｅ）系金属間化合物の析出によりＡｌ合金板の延性が阻害される。
【００１３】
冷間圧延は要求厚さのＡｌ合金板を得るために常法に則って行われる。
【００１４】
Ａｌ合金板は、その耐力が低い程プレス成形時の形状凍結性に優れるが、低過ぎると破損や破壊に対するタフネスが懸念され、反面、その耐力が高過ぎると成形時のスプリングバック量が増大して成形精度が損なわれる。従来、自動車車体用Ａｌ合金板には、耐力が１５０ＭＰａ程度の５０５２−Ｏや１３０ＭＰａ程度の５１８２−Ｏが適用されており、これらが実用化の範囲とされている。また耐力のバラツキが大きいと精度の誤差は広がる傾向にある。これらの事実から、本発明により製造される厚さが０．８〜３．０ｍｍのＡｌ合金板の耐力σ0.2 は、１１０ＭＰａ≦σ0.2 ≦１４０ＭＰａに設定される。
【００１５】
Ａｌ合金板の伸びは、成形加工時における変形能と、部品としての靱性に関係する。本発明により製造されるＡｌ合金板の伸びδは、５１８２−Ｏ等の自動車車体用Ａｌ合金板としての実績を考慮してδ≧２５％に設定される。
【００１６】
板材に関する焼なまし処理の温度Ｔが高いと、それが軟化してＡｌ合金板は高延性となり、一方、その温度Ｔが低いと、Ａｌ合金板は高強度で、且つ低延性となる傾向がある。Ａｌ合金板の伸びδをδ≧２５％にするためには板材に対する焼なまし処理の温度ＴをＴ≧３２０℃に設定すればよいが、高Ｍｇ板材の耐力の挙動から３２０℃では再結晶が十分に進行しないことが懸念されるため焼なまし処理の温度Ｔの下限値はＴ＝３４０℃に設定される。またこの温度ＴがＴ＞３４０℃であれば、Ａｌ合金板の耐力σ0.2 をσ0.2 ≦１４０ＭＰａに抑制することができる。一方、焼なまし処理の温度ＴがＴ＞４００℃では、Ａｌ合金板の厚さが大である場合に、その耐力σ0.2 がσ0.2 ＜１１０ＭＰａとなることがあるため温度Ｔの上限値はＴ＝４００℃に設定される。
【００１７】
焼なまし処理の時間ｔは、温度Ｔに幅をもたせているので１０時間で十分であるが、作業上の余裕を配慮して前記のように設定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
表１はＡｌ合金の例（１）〜（３）の組成を示す。
【００１９】
【表１】
0003737055.tif 000002
【００２０】
〔実施例Ｉ〕
（ａ）低ＭｇのＡｌ合金の例（１）を溶解して溶湯を調製し、次いで、その溶湯を一対の冷却ロール間に供給して凝固させると同時に圧延を行う、つまり直接鋳造圧延を行って厚さ６．２mm、幅１０００mmの長尺の板材を得た。
【００２１】
（ｂ）長尺の板材から切出された板材に冷間圧延を施して、厚さ３．０mmの冷延板、厚さ２．０mmの冷延板、厚さ１．２mmの冷延板、厚さ１．０mmの冷延板、および厚さ０．８mmの冷延板をそれぞれ得た。
【００２２】
（ｃ）各冷延板に、温度Ｔを３４０〜４００℃の範囲で変化させると共に時間ｔを１０時間に設定した焼なまし処理を施して自動車車体用Ａｌ合金板を得た。
【００２３】
（ｄ）各Ａｌ合金板より試験片を製作し、その試験片について引張り試験を行って耐力σ0.2 および伸びδを求めたところ、表２、３の結果を得た。
【００２４】
【表２】
0003737055.tif 000003
【００２５】
【表３】
0003737055.tif 000004
【００２６】
図１、２は表２、３に基づいて焼なまし処理の温度Ｔと、耐力σ0.2 および伸びδとの関係をそれぞれグラフ化したものである。図１、２から明らかなように、焼なまし処理の温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔをｔ＝１０時間にそれぞれ設定した厚さ０．８〜３．０ｍｍのＡｌ合金板において、耐力σ0.2 を１１０ＭＰａ≦σ0.2 ≦１４０ＭＰａに収め、また伸びδをδ≧２５％にし得ることが判る。
【００２７】
〔実施例II〕
（ａ）高ＭｇのＡｌ合金の例（２）を溶解して溶湯を調製し、次いで、その溶湯を用いて前記同様の直接鋳造圧延を行って厚さ６．２mm、幅１０００mmの長尺の板材を得た。
【００２８】
（ｂ）長尺の板材から切出された板材に冷間圧延を施して、厚さ３．０mmの冷延板、厚さ２．０mmの冷延板、厚さ１．２mmの冷延板、厚さ１．０mmの冷延板、および厚さ０．８mmの冷延板をそれぞれ得た。
【００２９】
（ｃ）各冷延板に、温度Ｔを３２０〜４６０℃の範囲で変化させると共に時間ｔを１０時間に設定した焼なまし処理を施して自動車車体用Ａｌ合金板を得た。
【００３０】
（ｄ）各Ａｌ合金板より試験片を製作し、その試験片について引張り試験を行って耐力σ0.2 および伸びδを求めたところ、表４、５の結果を得た。
【００３１】
【表４】
0003737055.tif 000005
【００３２】
【表５】
0003737055.tif 000006
【００３３】
図３、４は表４、５に基づいて焼なまし処理の温度Ｔと耐力σ0.2 および伸びδとの関係をそれぞれグラフ化したものである。
【００３４】
図３、４から明らかなように、焼なまし処理の温度Ｔを３４０℃≦Ｔ≦４００℃に、また時間ｔをｔ＝１０時間にそれぞれ設定した厚さ０．８〜３．０ｍｍのＡｌ合金板において、耐力σ0.2 を１１０ＭＰａ≦σ0.2 ≦１４０ＭＰａに収め、また伸びδをδ≧２５％にし得ることが判る。
【００３５】
〔比較例〕
（ａ）Ａｌ合金の例（３）を溶解して溶湯を調製し、次いでその溶湯を用いて、前記同様の直接鋳造圧延を行って厚さ６．０mm、幅１０００mmの板材を得た。
【００３６】
（ｂ）板材に冷間圧延を施して厚さ１．０mmの冷延板を得た。
【００３７】
（ｃ）冷延板に３７０℃、１０時間の焼なまし処理を施してＡｌ合金板を得た。
【００３８】
（ｄ）Ａｌ合金板より試験片を製作し、その試験片について引張り試験を行って耐力σ0.2 および伸びδを求めたところ、その耐力σ0.2 は１１３ＭＰａであって、前記の１１０ＭＰａ≦σ0.2 ≦１４０ＭＰａの要件を満たしていたが、伸びδはδ＝２２％であって、δ≧２５％の要件を満たしていないことが判明した。これはＭｎ含有量が、Ｍｎ＝０．３５ｗｔ％であって、Ｍｎ＜０．０５ｗｔ％の要件外にあることに起因する。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、前記のような手段を採用することによって、優れた耐力および伸びを有する自動車車体用Ａｌ合金板を得ることが可能な製造方法を提供することができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、優れた耐力および伸びを有する自動車車体用Ａｌ合金板を製造する場合に好適な、優れた強度および延性を有するＡｌ合金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  焼なまし処理の温度Ｔと耐力σ0.2 との関係を示すグラフである。
【図２】  焼なまし処理の温度Ｔと伸びδとの関係を示すグラフである。
【図３】  焼なまし処理の温度Ｔと耐力σ0.2 との関係を示すグラフである。
【図４】  焼なまし処理の温度Ｔと伸びδとの関係を示すグラフである。
【図１】
0003737055.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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