切削用铝合金挤压材制造技术

本发明专利技术得到相对于挤压材的挤出方向垂直的方向(LT方向)的疲劳强度高的切削用铝合金挤压材。一种铝合金挤压材，其中，含有Cu：2.9～5.5质量％、Mg：1.0～2.5质量％、Ni：0.5～3.0质量％、Fe：0.5～1.5质量％、Si：0.4质量％以下、Ti：0.005～0.15质量％，还含有Mn：0.05～0.6质量％、Cr：0.05～0.3质量％、Zr：0.05～0.3质量％、V：0.05～0.3质量％的一种或两种以上合计で0.7质量％以下，余量由Al和不可避免的杂质构成，设σWLT：LT方向的疲劳强度、σWL：L方向(挤出方向)的疲劳强度、TSLT：LT方向的抗拉强度、TSL：L方向的抗拉强度时，满足下式(1)。σWLT/TSLT＞σWL/TSL…(1)。

【技术实现步骤摘要】
切削用铝合金挤压材
本专利技术涉及汽车等的发动机、压缩机等的构件和涡轮(叶轮)构件所使用的切削用铝合金挤压材，特别是涉及相对于挤出方向为垂直方向(LT方向)的疲劳强度高，适于切削挤压材而制造这些构件的切削用铝合金挤压材。
技术介绍
现有的发动机、压缩机等的旋转、直动构件，是切削A2618合金的铸造·锻造品而制造的，但由于近年的切削加工技术的提高，铝合金挤压材的切削品化推进，关于挤压材，需要切削性的提高，强度和疲劳强度的改善。另一方面，专利文献1～7中记载有适于发动机、压缩机等的零件制造的JIS2000(Al－Cu－Mg)系铝合金挤压材。根据专利文献1～7，这些Al－Cu－Mg系铝合金挤压材，通过Mn、Zr、Cr等的添加，Cu和Mg含量的增加，或稀土类、Be等的添加，与A2618合金相比，认为耐热性和疲劳特性更优异。【专利文献】【专利文献1】日本特开昭63－11643号公报【专利文献2】日本特开昭63－161137号公报【专利文献3】日本特开平08－144002号公报【专利文献4】日本特开平08－144003号公报【专利文献5】日本特开2008－101264号公报【专利文献6】日本特开2008－202121号公报【专利文献7】日本特开2011－122180号公报在发动机、压缩机等的旋转、直动构件中，要求进一步轻量化、高旋转化，随之而来的，是要求Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的强度和疲劳强度的进一步改善。上述挤压材用于涡轮充电器涡轮等的旋转构件的制造时，是从挤压材(圆棒)上，以使挤出方向与旋转构件的轴向平行的方式被进行削切。因此，涡轮等的高速旋转零件中，在相对于挤压材的挤出方向垂直的方向(LT方向)上，会发生因离心力造成的反复载荷。因此，相对于挤压材的挤出方向为垂直方向(LT方向)的强度和疲劳特性成为问题。挤压材通常在挤出方向和相对于挤出方向垂直的方向(如果是圆棒则是半径方向)上，机械性质不同的情况很多。大部分情况下，挤出方向的强度(静强度、疲劳强度)比挤压材的半径方向的强度高，这是由于经挤出加工而产生的微观组织的取向引起的。另一方面，在涡轮等的高速旋转零件中，对于疲劳强度低的挤压材的半径方向来说，会发生反复载荷，在此为了确保零件的耐疲劳特性，需要在半径方向上使壁厚增加。但是，这会带来零件的重量增加，作为要求轻量化的汽车零件是不合需要的。
技术实现思路
因此，本专利技术其目的在于，改善相对于Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的挤出方向的垂直方向(LT方向)的疲劳强度。本专利技术的切削用铝合金挤压材，其特征在于，含有Cu：2.9～5.5质量％、Mg：1.0～2.5质量％、Ni：0.5～3.0质量％、Fe：0.5～1.5质量％、Si：0.4质量％以下、Ti：0.005～0.15质量％，还含有Mn：0.05～0.6质量％、Cr：0.05～0.3质量％、Zr：0.05～0.3质量％、V：0.05～0.3质量％的一种或两种以上，合计0.7质量％以下，余量由Al和不可避免的杂质构成，满足下式(1)。σWLT/TSLT＞σWL/TSL…(1)在此，σWLT：LT方向(相对于挤出方向的垂直方向)的疲劳强度，σWL：L方向(挤出方向)的疲劳强度，TSLT：LT方向的抗拉强度，TSL：L方向的抗拉强度。该Al－Cu－Mg系铝合金挤压材，满足上述化学组成和上述式(1)，在相对于挤出方向的垂直方向(LT方向)上，显示出140MPa以上的高疲劳强度。为了使Al－Cu－Mg系铝合金挤压材拥有上述特性，除了上述化学组成，还需要选择适当的制造条件(特别是均质化温度、挤出温度、挤出速度、挤压比)。即，本专利技术的切削用铝合金挤压材，能够通过如下方式制造：对于由上述化学组成构成的铝合金坯锭，以450～520℃的温度进行1～20小时的均质化处理后，以挤出温度320～500℃、挤出速度2～8m/sec、挤压比20～40的条件进行挤出成形，对于所得到的挤压材，以480～540℃进行0.5～4小时的固溶处理后，进行时效处理。根据本专利技术，能够提供高抗拉强度，和相对于挤出方向的垂直方向(LT方向)上，显示出140MPa以上的高疲劳强度的切削用铝合金挤压材。切削本专利技术的切削用铝合金挤压材而制造涡轮等的旋转构件时，使用时离心力作用的方向为挤压材的LT方向。由于本专利技术的切削用铝合金挤压材在LT方向上具有高疲劳强度，另一方面，在通过切削加工制造的构件中，切削前的强度各向异性得到维持，所以使用本专利技术的切削用铝合金挤压材，与A2618等的现有材相比，能够改善旋转构件的疲劳特性。另外，本专利技术的切削用铝合金挤压材，具有高的高温强度，并且160℃下的LT方向的高温疲劳强度(经1×107次不会断裂的应力)，能够达成超过90N/mm2的应力振幅。本专利技术的切削用铝合金挤压材，具有与A2618挤压材同水平的切削性，不对挤压材进行锻造而是通过直接切削加工，就能够制造发动机、压缩机、涡轮等的旋转、直动构件。另一方面，对该挤压材进行锻造(热态、冷态)而得到近净形状后进行切削，也能够制造所述构件，这种情况下，与对于挤压材直接进行切削加工相比，能够提高成品率。具体实施方式以下，对于本专利技术的切削用铝合金挤压材及其制造方法，更具体地加以说明。[合金组成]Cu：2.9～5.5质量％Cu是用于使Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的常温和高温强度提高所需的不可欠缺的元素。Cu的含量低于2.9质量％时，强度提高的效果少，若含有超过5.5质量％，则挤出加工性劣化。因此，Cu含量为2.9～5.5质量％。优选为3.0～4.5质量％，更优选为3.4～4.5质量％。Mg：1.0～2.5质量％Mg与Cu同样，是使Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的常温和高温强度提高所需要的不可欠缺的元素。Mg的含量低于1.0质量％时，强度提高的效果少，另一方面，若含有超过2.5质量％，挤出加工性劣化。另外，Mg含量为1.0质量％以上，再结晶化进展。此外还带来结晶物分布均匀化、疲劳强度的改善。因此，Mg含量为1.0～2.5质量％。优选为1.2～2.2质量％。Ni：0.5～3.0质量％Ni是使Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的常温和高温强度提高的元素。Ni的含量低于0.5质量％时，强度提高的效果少，另一方面，若超过3.0质量％，则成为与合金中的Cu结合的结晶物，因此强度反而降低。因此，Ni为含量为0.5～3.0质量％。优选为0.9～1.5质量％。Fe：0.5～1.5质量％Fe是使Al－Cu－Mg系铝合金挤压材的高温强度提高的元素。Fe的含量低于0.5质量％时，该效果少，另一方面，若含有超过1.5质量％，则形成巨大结晶物，强度降低。因此，Fe含量为0.5～1.5质量％。优选为0.8～1.2质量％。Mn：0.05～0.6质量％、Cr：0.05～0.3质量％、Zr：0.05～0.3质量％、V：0.05～0.3质量％Mn、Cr、Zr、V使铝合金挤压材纤维组织化，是抑制再结晶化的元素，从常温至高温下使铝合金挤压材的强度提高，另外，如后述是用于提高挤压材的疲劳强度所必须的元素。Mn、Cr、Zr、V各自的含量在低于上述范围的下限值时，强度提高的效果少，另一方面，若超过上述范围的上限值含有，则形成巨大结晶物，挤压材的强度降低。另外，若Mn、Cr、Zr、V的一种或两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削用铝合金挤压材，其特征在于，含有Cu：2.9～5.5质量％、Mg：1.0～2.5质量％、Ni：0.5～3.0质量％、Fe：0.5～1.5质量％、Si：0.4质量％以下、Ti：0.005～0.15质量％，还含有合计为0.7质量％以下的Mn：0.05～0.6质量％、Cr：0.05～0.3质量％、Zr：0.05～0.3质量％、V：0.05～0.3质量％中的一种或两种以上，余量由Al和不可避免的杂质构成，并满足下式(1)，σWLT/TSLT＞σWL/TSL…(1)其中，σWLT：LT方向的疲劳强度，σWL：L方向的疲劳强度，TSLT：LT方向的抗拉强度，TSL：L方向的抗拉强度。

【技术特征摘要】
2013.07.31 JP 2013-1587901.一种切削用铝合金挤压材，其特征在于，含有Cu：2.9～5.5质量％、Mg：1.0～2.5质量％、Ni：0.5～3.0质量％、Fe：0.5～1.5质量％、Si：0.4质量％以下、Ti：0.005～0.15质量％，还含有合计为0.7质量％以下的Mn：0.05～0.6质量％、Cr：0....

【专利技术属性】
技术研发人员：志镰隆广，吉原伸二，
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