結構材料用鋁合金板制造技術

一邊抑制由常規方法制造的、特定組成的7000系鋁合金板的Zn量，一邊利用與Mg量的平衡，保持高強度，并且，對于使制造后的板在室溫時效時的晶界析出物的Zn與Mg的平均組成比和對該板進一步進行人工時效硬化處理之后的板的晶內析出物的Zn與Mg的平均組成比加以控制，使之兼備結構材料所要求的高強度、成形性和耐腐蝕性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及使加工性提高，耐腐蝕性也優異的高強度的結構材料用鋁合金板。所謂本專利技術的鋁合金板，是軋制板，是對于通過軋制而制造的板進行固溶化和淬火處理后，再經過2周以上室溫時效之后的板，是指面向結構材料的成形加工之前和人工時效硬化處理前的板。另外，本專利技術中所說的使之經過室溫時效的板的組織，是指在所述固溶化和淬火處理后再經過2周以上室溫時效之后的板的組織。
技術介紹
近年來，從地球環境等方面考慮，對汽車車體的輕量化的社會性的要求日益高漲。為了響應這樣的要求，進行的是在汽車車體之中，針對面板(引擎罩、車門、車頂等的外面板、內面板)，和加強件(保險杠R/F)及車門橫梁等的補強材等，應用鋁合金材料，部分性地取代鋼板等的鋼鐵材料。但是，為了使汽車車體更輕量化，汽車構件之中也特別有助于輕量化車架、柱等的汽車結構構件，也需要擴大鋁合金材的應用。但是，這些汽車結構構件所要求的0.2％屈服強度為350MPa以上等，與所述汽車面板相比，需要高強度化。在這一點上，在所述汽車面板中所使用的，成形性、強度和耐腐蝕性，還有低合金組成下再循環性優異的JIS至AA6000系鋁合金板中，即使控制組成和調質(固溶化處理和淬火處理，再進行人工時效硬化處理)，仍與達成所述高強度化相去甚遠。因此，在這樣的高強度的汽車結構構件中，需要使用要求有這樣同等高強度的作為所述補強材使用的JIS至AA7000系鋁合金板。但是，作為Al－Zn－Mg系鋁合金7000系鋁合金，一般耐腐蝕性差。另外，因為是使Zn和Mg所構成的析出物MgZn2高密度分布而達成高強度的合金，所以有發生應力腐蝕開裂(以下，SCC)的危險性。為了對此加以防止，實際情況是不得不進行過時效處理，在0.2％屈服強度為300MPa左右使用，作為高強度合金的特征薄弱。因此，強度和耐SCC性這兩方都優異的7000系鋁合金擠壓材的組成控制，和析出物等的組織控制，過去提出有種種。相對于此，7000系鋁合金板中，現有的組成控制和析出物等的組織控制例，與板的實用化少相應而極少。其中，在專利文獻1中，對于使熔液急冷凝固后進行冷軋，再經過人工時效硬化處理后的7000系鋁合金板的結晶晶粒內的結晶析出物，通過400倍的光學顯微鏡的測量，使大小(面積換算成等價的當量圓直徑)為3.0μm以下，使平均面積分率為4.5％以下，以使強度和延伸率提高。另外，在專利文獻2、3中，為了實現結構材料用的7000系板的高強度化、高耐SCC性化，在鍛造鑄塊后，在溫熱加工域反復軋制，以使組織細小。這是為了通過細化組織，從而抑制取向差為20°以上的大角晶界，其是構成成為耐SCC性降低的原因的晶界和晶內的電位差的要因，以便得到3～10°的小角晶界為25％以上的集合組織。但是，這樣的溫軋的反復，在常規方法的熱軋、冷軋的方式中，是為了不得到這樣的小角晶界為25％以上的集合組織而進行的。因此，由于與常規方法存在工序上的巨大差異，所以在用于制板上很難稱得上是實用的方法。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本國特開2009－144190號公報專利文獻2：日本國特開2001－335874號公報專利文獻3：日本國特開2002－241882號公報專利技術的概要專利技術要解決的課題如此，強度和耐SCC性這兩者均優異的7000系鋁合金的組成控制和析出物，或集合組織等的組織控制等，過去在擠壓材的領域被提出種種。但是，關于鑄塊在均熱處理后進行熱軋和冷軋這樣的，遵循常規方法制造的軋制板，實際情況是，除了包覆板、急冷凝固法、溫軋等的特殊的軋制或制法以外，沒怎么提出。而且，擠壓材其熱加工工序等的制造過程與所述軋制板完全不同，完成的晶粒、出物等的組織，例如晶粒是在擠壓方向上伸長的纖維狀等，與晶粒基本上是等軸粒的軋制板也大不相同。因此，所述擠壓材的組成控制和析出物等的組織控制等的提出，不能直接適用于7000系鋁合金板，而且，也不能直接適用于由該7000系鋁合金板構成的汽車結構構件，對強度和耐SCC性這兩者的提高到底是否有效并不清楚。即，除非實際確認，否則絕不能預想。因此，關于由所述常規方法制造的7000系鋁合金板的強度和耐SCC性兩者均優異的組織控制技術，現狀是尚無有效的手段，不明之外很多，還有闡明的余地。另外，一般關于耐腐蝕性，會涉及通過Zn添加而使電位低，而從強度和耐腐蝕性的觀點出發，需要降低Zn添加量。但是，若降低Zn含量，則雖然耐腐蝕性有所改善，但所述結構構件中作為必要特性的彎曲性等的成形加工性提高，而另一方面則是強度降低，與高強度化矛盾成為技術上困難的課題。
技術實現思路
鑒于上述課題，本專利技術的目的在于，提供一種汽車構件等的結構材料用7000系鋁合金板，其作為由所述常規方法制造的軋制板，即使在室溫時效后，也兼備強度和成形加工性，耐腐蝕性也優異。用于解決課題的手段為了達成此目的，本專利技術結構材料用鋁合金板的要旨在于，是以質量％計，分別含有Zn：3.0～6.0％、Mg：2.5～4.5％、Cu：0.05～0.5％，且Zn的含量[Zn]和Mg的含量[Mg]滿足[Zn]≥－0.3[Mg]+4.5的關系，余量由Al和不可避免的雜質構成的這一組成的Al－Zn－Mg系鋁合金板，其中，使該板在固溶化和淬火處理后經過室溫時效的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶界析出物的Zn和Mg的平均組成比(Zn/Mg)在0.5～3.0的范圍，對于所述固溶化和淬火處理后經過室溫時效的板，進行下述(I)或(II)中的任意一者，(I)第一段熱處理溫度在70～100℃的范圍并為2小時以上，第二段熱處理溫度在100～170℃的范圍并為5小時以上的二段人工時效處理，(II)熱處理溫度在100～150℃的范圍并為12～36小時的一段人工時效處理，在此后的板的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶內析出物的Zn和Mg的平均組成比(Zn/Mg)在1.5～3.5的范圍。專利技術的效果本專利技術者們，在為了提高耐腐蝕性而抑制Zn含量，另一方面，為了確保強度和成形性而增加Mg含量的這種組成的7000系鋁合金板中，著眼于經過室溫時效的板組織的晶界與晶內的析出物，對于這些析出物的組成對特性造成的影響進行了分析。其結果發現，若減少制造后的板經室溫時效而生成的晶界析出物中的Zn含量(Zn組成比)，則能夠使在該晶界析出物中消耗(浪費)的Zn量降低，確保基體中的Zn固溶量。而且，如果能夠如此確保基體中的Zn固溶量，則即使下調作為合金組成的Zn含量，也能夠使其后的人工時效處理時的人工時效析出物(晶內析出物)的形成所需要的Zn量最大化，帶來強度與成形性的平衡、BH性最大化。另外發現，若減少人工時效處理時所形成的、作為時效析出物的晶內析出物中的Zn含量(Zn組成比)，則人工時效處理時生成的晶內析出物(量)的形成所需要的Zn量很少就行。因此，即使下調作為合金組成的Zn含量，也能夠使人工時效處理時的、有助于強化的時效析出物的析出量最大化，使強度與成形性的平衡、BH性最大化。通過這樣的析出物的組成控制，本專利技術中，即使是抑制了Zn含量的7000系鋁合金板，也能夠使強度與延展性(成形性)的平衡和BH性提高，作為由常規方法制造的軋制板，能夠提供兼備強度和成形性(以下，也稱為成形加工性或加工性)，耐SCC性等的耐腐蝕性也優異的結構用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種結構材料用鋁合金板，其特征在于，所述鋁合金板為如下組成的Al－Zn－Mg系鋁合金板，即以質量％計分別含有Zn：3.0～6.0％、Mg：2.5～4.5％、Cu：0.05～0.5％，且Zn的含量[Zn]和Mg的含量[Mg]滿足[Zn]≥－0.3[Mg]+4.5的關系，余量由Al和不可避免的雜質構成，在對于該板進行固溶化和淬火處理后再使之經過室溫時效后的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶界析出物的Zn和Mg的平均組成比Zn/Mg為0.5～3.0的范圍，對于所述固溶化和淬火處理后再經過室溫時效后的板，進行下述(I)或(II)中的任意一者后的板的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶內析出物的Zn和Mg的平均組成比Zn/Mg為1.5～3.5的范圍，(I)第一段的熱處理溫度在70～100℃的范圍并為2小時以上，第二段的熱處理溫度在100～170℃的范圍并為5小時以上的二段人工時效處理，(II)熱處理溫度在100～150℃的范圍并為12～36小時的一段人工時效處理。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.17 JP 2014-0537021.一種結構材料用鋁合金板，其特征在于，所述鋁合金板為如下組成的Al－Zn－Mg系鋁合金板，即以質量％計分別含有Zn：3.0～6.0％、Mg：2.5～4.5％、Cu：0.05～0.5％，且Zn的含量[Zn]和Mg的含量[Mg]滿足[Zn]≥－0.3[Mg]+4.5的關系，余量由Al和不可避免的雜質構成，在對于該板進行固溶化和淬火處理后再使之經過室溫時效后的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶界析出物的Zn和Mg的平均組成比Zn/Mg為0.5～3.0的范圍，對于所述固溶化和淬火處理后再經過室溫時效后的板，進行下述(I)或(II)中的任意一者后的板的組織中，以60000倍的透射型電子顯微鏡觀察到的晶內析出物的Zn和Mg的平均組成比Zn/Mg為1.5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：松本克史，有賀康博，宍戶久郎，
申請(專利權)人：株式會社神戶制鋼所，
類型：發明
國別省市：日本;JP