機械的特性向上 成形性向上 50. 加工・通電熱処理による アルミニウム合金板の機械的特性の向上 車両の軽量化 塑性加工学研究室 石黒 農 50. 加工・通電熱処理による アルミニウム合金板の機械的特性の向上 塑性加工学研究室 石黒 農 地球規模での環境保全 車両の軽量化 燃費向上 自動車運動性能向上 高比強度 アルミ合金，高張力鋼 リサイクル性， 比重が鉄の1/3という利点 深絞り表面の縞模様 焼付き硬化特性 6000系熱処理硬化型 機械的特性向上 成形性向上
現状の6000系合金板の製造工程 大型炉 圧延方向 鋳造 均質化 熱間分塊圧延 熱間多段圧延 結晶微細化 冷間多段圧延 中間焼鈍し (コイルフォーム) 溶体化・人工時効 組織粗大化 = 成形性低下
組織微細化のための提案する製造工程 大型炉 圧延方向 鋳造 均質化 熱間分塊圧延 熱間多段圧延 本研究 通電加熱 水冷 結晶微細化 急速熱処理 溶体化 冷間多段圧延 結晶粒微細化 = 成形性向上
組織微細化のための加工・通電熱処理の工程 対象材： A6061 Mg 0.77，Si 0.61 通電加熱 ｔ：～2s 加熱温度 T ：室温～620℃ 温度 溶体化 加熱温度：540℃ 保持時間：4h 水冷 時間 初期寸法 5ｔ×50W×50L 30 分 4時間 多段冷間圧延 5t→0.5t
通電 急速加熱方法 急速加熱方法 急速加熱方法 急速加熱方法 8V，2500A 100A/mm2 通電時最高加熱温度を 加熱温度Tと定義 赤外線温度計 圧延後の試験片 0.5ｔ×50W×450L 電極 8V，2500A 100A/mm2 急速加熱方法 8V，2500A 100A/mm2 急速加熱方法 余熱による 組織粗大化防止 8V，2500A 100A/mm2 急速加熱方法 通電
大量生産での組織微細化の可能性 光学顕微鏡による組織の比較 (a) 従来熱処理材 (b) 開発熱処理材 T= 620℃ 粒径 60μm 板 厚 方 向 圧延方向 60 μm 60 μm (a) 従来熱処理材 (b) 開発熱処理材 T= 620℃ 粒径 60μm 粒径 17μm 大量生産での組織微細化の可能性
通電加熱処理後の硬さの上昇 T=420℃以上 時効硬化 125 T6 (人工時効) / HV0.2 ta= 72h 100 ta=96h 75 T4 (自然時効) ta= 12h 50 ta= 0h ビッカース硬さ O材 (焼鈍材) 25 200 400 600 加熱温度 T / ℃
引張強さ，破断伸びと加熱温度の関係 時効硬化 再結晶 T6 T4 O 材 400 20 300 T4 / MPa / % T6 破断伸び / % T6 破断伸び 200 引張強さ 10 引張強さ 伸び O 材 100 時効硬化 再結晶 100 200 300 400 500 600 加熱温度 T / ℃
絞り比と加熱温度との関係 通電加工熱処理による 成形性向上の可能性 O 材， T4 2.0 T6 1.8 絞り比 1.6 1.4 1.2 絞り比 1.6 1.4 通電加工熱処理による 成形性向上の可能性 1.2 1.0 100 200 300 400 500 600 加熱温度 T / ℃
耳率と加熱温度の関係 耳が発生 10㎜ 20 / % (a) 390 ℃ (b) 480 ℃ 耳率 10 100 200 300 400 耳山 耳谷 / % (a) 390 ℃ (b) 480 ℃ 耳率 10 平均山高さ – 平均谷高さ 平均容器高さ 耳率 = 100 200 300 400 500 600 加熱温度 T / ℃
ｒ値の変化と加熱温度の関係 ｒ = ε ε 45 90 1 2 290℃ 370℃ 420℃ 500℃ 620℃ 圧延方向との角度 / ° 290℃ 370℃ 420℃ 500℃ 620℃ 圧延方向との角度 / ° r 値 0.0 ε w ｒ = ε -0.3 ｔ -0.6 値 -0.9 r Δ -1.2 -1.5 -1.8 100 200 300 400 500 600 加熱温度 T / ℃
加工・通電熱処理を変化させることによって A6061の加工・通電熱処理の適用結果 結晶粒径17μm程の微細組織が得られた． 硬さおよび引張強さはT4に相当し、伸びはT4 およびO材に相当する板材が得られた． 加熱温度480～560℃において，従来熱処理材に 比べ深絞り性が若干向上した． 加熱温度T=440℃以上では，面内異方性の極めて 小さい板材が得られた． 加工・通電熱処理を変化させることによって 更なる機械的特性の向上が期待される