填缝性和耐磨损性良好的铝合金挤压材制造技术

铝合金挤压材，其中，含有Ｓｉ：３．０－６．０质量％、Ｍｇ：０．１－０．４（０．４除外）质量％、Ｃｕ：０．０１－０．５质量％、Ｍｎ：０．０１－０．５质量％，Ｆｅ控制在０．２９－０．９０质量％的范围内，余量由Ａｌ和不可避免的杂质组成，具有良好的填缝性和耐磨损性。特别优选的是，含有Ｓｉ：４．１－５．１质量％、Ｍｇ：０．３－０．４（０．４除外）质量％、Ｃｕ：０．１０－０．２０质量％、Ｍｎ：０．０５－０．１５质量％、Ｃｒ：０．０１－０．５质量％，Ｆｅ控制在０．２９－０．９０质量％的范围内。另外，如果经过挤压和固溶处理，再进行过时效处理则更好。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于机械加工时作为粘着(;fa(i' 0 )性的填缝(力i>乂 )性优良并且强度高的耐磨损性铝合金挤压材。
技术介绍
在曰本工业标准中规定了各种铝合金材料，其中，4000系列 合金是在铝中添加Si，使金相组织中弥散析出硬质的Si粒子，从 而获得较高的耐磨损性能。但是，如果金相组织中存在大量硬质的Si粒子，由于以这些 Si粒子为起点的缺口效应，金属材料的粘着性恶化。在切削加工过程中，Si粒子具有使切屑断开的效杲，同时又 是导致切削表面的光洁度恶化的主要原因之一 。将铝合金挤压材用于汽车的制动部件等时，要求相对于与之 配合的滑动部件具有良好的耐磨损性，同时，在大多数情况下还 要求高的切削加工精度和填缝加工精度。例如，在汽车用防锁死制动系统执行元件(以下简称AB S元件) 中，内装活塞和阀部件等的油缸部和油压回3各沟等要进行切削加 工，在部件组装后进行填缝密封。因此，不仅要求强度，还要求相对于与之配合的滑动部件的 耐磨损性、加工成复杂形状时的切削性以及填缝部对于液压油等 的耐压性。伴随着汽车重量日趋减轻，要求ABS元件也要进一步小型、 轻量化，但目前还没有可以与此相适应的铝合金挤压材。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供能有效地同时提高彼此具有负的相关 关系的强度、耐磨损性和填缝性等性能的铝合金挤压材。本专利技术人对于能实现上述目的的合金组织进行了各种研究， 结果得到含有Si: 3.0 - 6.0质量％、 Mg: 0.1 - 0.4(0.4除外)质量％、 Cu: 0.01 - 0.5质量％、 Mn: 0.01-0.5质量％， Fe控制在0.29-0.90质量％的范围内，余量由Al和不可避免的杂质组成的挤压材 (以下，为简便起见将质量％表示为％)。Si成分与Mg成分一起使得析出Mg2Si,通过时效硬化而获得 强度，同时通过Si粒子而确保耐磨损性，从这个角度考虑，规定 Si: 3.0 — 6.0%、 Mg: 0.1 — 0.4%。其中，Si的一部分与Mg形成Mg2Si,因而对耐磨损性有贡献 的Si粒子受Mg添加量的影响很大。因此，为了使挤压材的强度和耐磨损性稳定，优选的是将Mg 的含量控制在0.3 - 0.4(0.4除外)％的范围。如果按以上所述将Mg的成分范围控制在较窄的范围内，可以 使挤压材的强度稳定在较高的水平，同时容易控制对耐磨损性有 贡献的Si粒子，如果将Si成分控制在4.1 - 5.1%范围，则耐磨损 性也会稳定。另外，Si和Mg虽然对于通过Mg2Si析出效应产生的强度具有正面的影响，但对于填缝性产生很大的负面影响。因此，从强度角度考虑，Mg最低需要含有0.1%,从稳定的 角度考虑，如上所述其含量在0.3%或以上为宜，但为了确保填缝 性(粘着性)，Mg含量优选的是不足0.4%。作为确保填缝性同时提高强度的措施，可以添加0.01-0.5% 的Cu。Cu在一定程度上固溶，故通过固溶作用提高强度，同时还提 高切削性能。为了确保填缝性，将Mg含量限制在不足0.4%,相对于材料 要求来说强度稍显不足，在这种情况下可以期待添加Cu所产生的 效果。但是，Cu的添加量增多时，有可能引起电位差腐蚀，因而希 望将其含量控制在0.10 - 0.20%的范围。Mn具有使挤压材的晶粒细化的作用，从提高切削性能的角度 考虑，其添加量在0.01 - 0.5%就可以。但是，当Mn在晶界析出时，有可能成为导电位差腐蚀的原因 之一，同时还使填缝性降低，因而Mn的含量最好是控制在0.05 -0.15%的范围。在本专利技术中， 一个突出的特征是控制了 Fe的含量。在挤压材中，Fe成分一般被视为杂质。另外，还已证实Fe具有细化晶粒的作用。但是，迄今为止对于填缝性的影响还没有充分研究后的报告实例。本专利技术人对于将F e含量作了微小改变的挤压材进行了试验评 价，结果表明，添加Fe超过0.9。/o时，填缝性降低，但如果将Fe 含量控制在0.29 - 0.90%的范围，可以保持填缝性。Fe含量在0.4%或以下时，未发现切削性能提高，优选的是将 Fe含量限制在0.50%以上、0.90%或以下。经过对金相组织观察推断，Fe粒子分散于晶粒边界处，在切 削时形成的很薄的切屑容易以Fe粒子为起点而断裂，因而切削性 能得到提高。因此推断，Fe添加量超过0.9%时对填缝性(延伸率)产生不利 的影响，是因为晶粒边界上析出过多Fe粒子所致。因此，挤压材固溶处理后的人工时效处理条件，最好是对于 填缝性和切削性能产生影响、稍微超过最高强度的过时效条件。Cr具有细化晶粒的作用，可以根据需要添加，但添加超过0.5% 时，有可能产生粗大的初晶生成物，致使填缝性降低，因而将Cr 含量控制在0.01 - 0.5%为宜。Ti也具有使晶粒细化的作用，含有微量的Ti时切削性能提高。但是，其含量超过0.1%时，切削刀具的工作寿命缩短，因而 添加时控制在0.01 - 0.1%的范围。附图说明图l(表l)表示本专利技术的挤压材和比较用挤压材的铝合金成 分，余量是铝和不可避免的杂质。图2(表2)表示挤压材的人工时效条件和机械性能。图3(表3)表示挤压材的切削性能和填缝性的评价结果。图4(曲线图)表示镦粗率s -约束因数f的关系。具体实施方式浇铸图l(表1)所示合金成分的方坯(8英寸)，在460 - 590°C 下进行6小时或以上的均匀化处理。将该方坯降温至450 - 510°C ,挤压成形为约35 mm x 80咖的 矩形形状的挤压材。进行固溶处理和人工时效处理等热处理，固溶处理的方法也 可以是在挤压后重新加热、急冷，不过，在本实施方式中是在挤 压模的附近挤压之后立即急冷淬火，然后通过规定的人工时效进 4亍回火处理。人工时效的条件示于图2(表2)中，时效一栏中的温度单位 是。C。例如，挤压材是在185。C进行4小时人工时效处理，其中 所述时效处理的状态，"稳定，，表示显示出该材料的大致最高抗 拉强度的状态，"亚时效"是指在不到该材料固有的最高抗拉强 度的状态下停止热处理，"过时效"是指进行热处理直至稍微超 过该材料固有的最高抗拉强度的状态。表2中示出挤压方向的抗拉强度、0.2%屈服强度以及挤压材 表面部的洛氏B硬度(HRB)的测定结果。作为填缝性(粘着性)的评价，表2中示出挤压方向的"延伸 率"，表3中示出临界镦粗率和平均变形阻抗值。这里所说的临界镦粗率，是指从挤压形材上沿挤压方向切取 直径14 mm x高21 mm的试片，在冷状态下将其在轴向上进行镦锻 压制，侧面上开始产生微小裂紋时的镦粗率。临界镦粗率可以按下列公式求出。 s hc=h0-hc/h0xl00式中，she是临界镦粗率度(％), h0是试片的原始高度，he 是产生裂紋时的试片高度。试验条件是室温和10 mm/s的压缩速度，使用25吨的万能精 密试验才几。所述的平均变形阻抗值是指试片的侧面上产生裂紋时的材料 的变形阻抗值，按照下列公式求出。a (hc)=(P/A0)/f (N/mm2) 式中，a (he):平均变形阻抗值 P:产生裂紋时的镦粗载荷 AO:试片的初始断面积 f:临界镦粗率时的约束因数 f( s (he)):根据图4所示的曲线图求出。切削性能的评价在图3(表3)中用"最大切屑长度"和"长切 屑总长本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝合金挤压材，其特征是，含有Ｓｉ：３．０－６．０质量％、Ｍｇ：０．１－０．４（０．４除外）质量％、Ｃｕ：０．０１－０．５质量％、Ｍｎ：０．０１－０．５质量％，Ｆｅ控制在０．２９－０．９０质量％的范围，余量由Ａｌ和不可避免的杂质组成，具有良好的填缝性和耐磨损性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：东信行，桥本欣次，
申请(专利权)人：爱信轻金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]