JP2025180061A - アルミニウム合金鍛造材 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度化と耐応力腐食割れ性の向上とを両立することができるアルミニウム合金鍛造材を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金鍛造材１１は、Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下、Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下、Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下、Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、を含有するとともに、Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種を、Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下、Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下、の範囲で含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。また、マトリックスと、円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、の最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、１４４ｍＶ以下である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、アルミニウム合金鍛造材に関する。

従来より、車両における乗員の安全性向上が求められており、係る目的のために車体の強度を向上させてきた。一方、地球温暖化問題等の深刻化を背景に、自動車の燃費改善の動きが加速している。燃費改善には車体の軽量化が有効であることが知られている。そこで、サスペンションなどの足回り部品の材料として、高強度高靱性であり、耐食性も比較的優れている６０００系アルミ合金鍛造材が使用されてきている。近年、車体をより一層軽量化するために、車体に使用される部材を、従来と比較して更に薄肉化したうえで、高強度化や高靱性化することが求められている。

例えば、特許文献１～５には、強度向上に有効な添加元素であるＣｕの含有量が適切に制御された自動車足回り部品又はアルミニウム合金鍛造材が提案されている。

特許第５１１０９３８号公報 特許第５８６３６２６号公報 特許第５８３７０２６号公報 特許第５９０１７３８号公報 特許第６４４５９５８号公報

しかしながら、上記特許文献１～特許文献５に記載の部品又は鍛造材においては、高強度化にともなって、耐応力腐食割れ性が劣化するという課題がある。したがって、強度と耐応力腐食割れ性のいずれもが優れた部材を得ることは困難であった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、輸送機などの強度部材、特に、自動車の足回り部材に好適に用いられ、高強度化と耐応力腐食割れ性の向上とを両立することができ、これにより、軽量化による燃費改善を実現することができるアルミニウム合金鍛造材を提供することを目的とする。

上記の目的は、本発明に係る下記［１］又は［２］のアルミニウム合金鍛造材により達成される。

［１］ Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下、
Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下、
Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下、
Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、を含有するとともに、
Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種を、
Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下、
Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下、の範囲で含有し、
残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金鍛造材であって、
マトリックスと、円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、の最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、１４４ｍＶ以下であることを特徴とする、アルミニウム合金鍛造材。

［２］ Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下、
Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下、
Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下、
Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、を含有するとともに、
Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種を、
Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下、
Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下、の範囲で含有し、
残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金鍛造材であって、
円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物において、下記（条件１）及び（条件２）の少なくとも一方を満足することを特徴とする、アルミニウム合金鍛造材。
（条件１）下記式（１）により算出される平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが０．４６５超である。
・・・式（１）
（条件２）下記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが０．１２５以上０．２３５未満である。
・・・式（２）
ただし、上記式（１）及び上記式（２）において、
Ｆｅ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｆｅ濃度を原子％で表した値である。
Ｍｎ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｍｎ濃度を原子％で表した値である。
Ｃｒ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｃｒ濃度を原子％で表した値である。

また、アルミニウム合金鍛造材に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［３］に関する。

［３］ ０．２％耐力が３９０ＭＰａ以上であることを特徴とする、［１］又は［２］に記載のアルミニウム合金鍛造材。

本発明によれば、高強度化と耐応力腐食割れ性の向上とを両立することができ、これにより、軽量化による燃費改善を実現することができるアルミニウム合金鍛造材を提供することができる。

図１Ａは、アルミニウム合金鍛造材からの試験材の採取位置を示す平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図２は、アルミニウム合金鍛造材から採取した引張試験片の形状を示す平面図である。 図３は、アルミニウム合金鍛造材から採取した応力腐食割れ試験片の形状を示す断面図である。

アルミニウム合金の応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）のメカニズムに関しては、これまでいくつかの説が提案されている。例えば、腐食が優先的に粒界に沿って起こる陽極溶解説、粒界に拡散した水素による脆化で起こる水素脆化説、粒界に沿った不働態皮膜の破壊による不導体皮膜説が挙げられる（箕田正、戸次洋一郎：軽金属、７２（２０２２）、４３１－４４０．）。本願発明者らは、これらの説のうち、腐食は陽極溶解説によって生じていると推測し、耐応力腐食割れ性（耐ＳＣＣ性）の影響組織因子の調査について、鋭意検討を行った。その結果、化合物とアルミニウム母相（マトリックス）との間の電位差と、結晶粒の形態が、耐ＳＣＣ性に影響を及ぼしていることを見出した。

陽極溶解説とは、電気化学的要因として、化合物とアルミニウム母相との間において、ある値以上の電位差を持つことで、ＳＣＣの起点となる孔食が発生すると考えられる。さらに、力学的要因として、孔食が発生した箇所に応力が集中することによって、割れが発生して進展し、ＳＣＣが生じると考えられる。そこで、本願発明者らは、耐応力腐食割れ性を表す破断寿命と、化合物とアルミニウム母相間との電位差との関係について検討を行った。その結果、所定の化合物が形成されている領域とアルミニウム母相（マトリックス）との間の最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が小さい方が、破断寿命が長くなる傾向にあり、高強度化と耐ＳＣＣ性を両立することができることを見出した。また、本願発明者らは、耐ＳＣＣ性を向上させるために、所定の領域内におけるＭｎ濃度やＣｒ濃度を規定することが有効であることも見出した。本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。

［アルミニウム合金鍛造材］
本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材は、以下に示す特定の元素を所定の含有量の範囲で含有する。以下、本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材に含有される元素及びその含有量の限定理由を詳細に説明する。なお、以下の説明において、アルミニウム合金鍛造材を、単に鍛造材ということがある。

（Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下）
Ｍｇは、人工時効硬化処理により、Ｓｉ、ＣｕとともにＭｇ_２Ｓｉ（β''相、β'相）やＱ相として析出する。このため、Ｍｇは、鍛造材の０．２％耐力を高めるために必須の元素である。
鍛造材中のＭｇ含有量が０．５０質量％未満であると、時効硬化量が低下して、鍛造材の０．２％耐力が低下する。また、耐ＳＣＣ特性も低下する。したがって、鍛造材中のＭｇ含有量は、鍛造材全質量に対して０．５０質量％以上とし、０．８０質量％以上であることが好ましく、０．９０質量％以上であることがより好ましい。

一方、鍛造材中のＭｇ含有量が１．２５質量％を超えると、０．２％耐力が高くなりすぎて、鋳塊の鍛造性が低下する。また、溶体化処理後の焼き入れ途中に多量のＭｇ_２ＳｉやＱ相が析出しやすくなる。このため、粒界上に存在するＭｇ_２Ｓｉ、Ｑ相や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅが選択的に結合したＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ－（Ｍｎ、Ｃｒ）系化合物の平均粒径が小さくならず、これらの化合物同士の平均間隔を大きくすることができない。その結果、鍛造材の耐食性が劣化する。したがって、鍛造材中のＭｇ含有量は、鍛造材全質量に対して１．２５質量％以下とし、１．２０質量％以下であることが好ましく、１．１０質量％以下であることがより好ましい。

（Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下）
ＳｉもＭｇ、Ｃｕとともに、人工時効硬化処理により、Ｍｇ_２Ｓｉ（β''相、β'相）として析出する元素であり、鍛造材の０．２％耐力を高めるために必須の元素である。
鍛造材中のＳｉ含有量が０．４０質量％未満であると、時効硬化量が低下して、鍛造材の０．２％耐力が低下するとともに、耐食性が低下する。したがって、鍛造材中のＳｉ含有量は、鍛造材全質量に対して０．４０質量％以上とし、０．８０質量％以上であることが好ましく、０．９０質量％以上であることがより好ましい。

一方、鍛造材中のＳｉ含有量が１．４０質量％を超えると、鍛造時及び溶体化処理後の焼き入れ途中で、粗大な単体Ｓｉ粒子が晶出及び析出する。また、Ｓｉが過剰となり、粒界上に存在するＭｇ_２Ｓｉ、Ｑ相や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅが選択的に結合したＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ－（Ｍｎ、Ｃｒ）系化合物の平均粒径が小さくならず、これらの化合物同士の平均間隔を大きくできない。その結果、上記Ｍｇと同様に、鍛造材の耐食性が低下する。したがって、鍛造材中のＳｉ含有量は、鍛造材全質量に対して１．４０質量％以下とし、１．３０質量％以下であることが好ましく、１．２０質量％以下であることがより好ましい。

（Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下）
Ｃｕは、固溶強化によって、鍛造材の０．２％耐力を向上させる効果を有する元素である。また、Ｃｕは、人工時効硬化処理において、ＭｇやＳｉとともにＱ相を形成し、鍛造材の時効硬化を著しく促進する効果を有する元素でもある。
鍛造材中のＣｕ含有量が０．５０質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、０．２％耐力が低下する。したがって、鍛造材中のＣｕ含有量は、鍛造材全質量に対して０．５０質量％以上とする。また、これらの効果を安定的に得るために、鍛造材中のＣｕ含有量は、鍛造材全質量に対して０．６０質量％超であることが好ましく、０．６５質量％以上であることがより好ましい。

一方、鍛造材中のＣｕ含有量が１．００質量％を超えると、鍛造材の組織の応力腐食割れや粒界腐食の感受性が著しく高くなり、鍛造材の耐食性が低下する。したがって、鍛造材中のＣｕ含有量は、鍛造材全質量に対して１．００質量％以下とし、０．９０質量％以下であることが好ましく、０．８５質量％以下であることがより好ましい。

（Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下）
Ｆｅは、鋳造時の生産性の向上及び再結晶の抑制のために、鋳塊中に添加される元素である。しかし、鍛造材中にＦｅが含有されることにより、Ａｌ_７Ｃｕ_２Ｆｅ、Ａｌ_１２（Ｆｅ、Ｍｎ）_３Ｃｕ_２、（Ｆｅ、Ｍｎ）Ａｌ_６、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系の晶出物や析出物が生成される。これらの化合物は、破壊や腐食の起点となり、靱性、疲労特性及び耐応力腐食割れ性などを劣化させる。
特に、鍛造材中のＦｅ含有量が０．４０質量％を超えると、粒界上に存在するＡｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物の平均粒径が大きくなり、また、化合物同士の平均間隔が小さくなる。その結果、靱性及び耐食性が低下する。したがって、鍛造材中のＦｅ含有量は、鍛造材全質量に対して０．４０質量％以下とし、０．３０質量％以下であることが好ましい。

一方、鍛造材中のＦｅ含有量が０．０５質量％未満であると、鋳造時の割れや、異常組織などが発生する。したがって、鍛造材中のＦｅ含有量は、鍛造材全質量に対して０．０５質量％以上とし、０．１０質量％以上であることが好ましい。

（Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下）
Ｔｉは、鋳塊の結晶粒を微細化し、鍛造時の加工性を向上させるために、鋳塊中に添加される元素である。
鍛造材中のＴｉ含有量が０．００５質量％未満であると、結晶粒微細化効果を得ることができない。したがって、鍛造材中のＴｉ含有量は、鍛造材全質量に対して０．００５質量％以上とし、０．０１質量％以上であることが好ましい。

一方、鍛造材中のＴｉ含有量が０．１０質量％を超えると、粗大な晶出物が形成されて、鍛造時の加工性が低下する。したがって、鍛造材中のＴｉ含有量は、鍛造材全質量に対して０．１０質量％以下とし、０．０５質量％以下であることが好ましい。

本実施形態においては、上記Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＴｉの他に、Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種の元素を所定の範囲で含有する。Ｍｎ及びＣｒの含有量の限定理由について、以下に説明する。

（Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下）
Ｍｎは、均質化処理時に、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物を形成し、更に均質化処理時及びその後の熱間鍛造時に、分散粒子となるＡｌ_６Ｍｎを形成する。このような分散粒子は、粒界移動を防止する効果を有するため、微細な結晶粒や、亜結晶粒組織を得ることができる。鋳塊中に所定量のＭｎ及び後述するＣｒの少なくとも一方が含有されていることにより、結晶粒界や亜結晶粒界の移動を阻止し、結晶粒の微細化や亜結晶粒化の効果を得ることができる。その結果、鍛造材の破壊靱性や疲労特性などを向上させることができる。さらに、Ｍｎは、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、アルミニウム母相（マトリックス）との間の電位差を低減する効果を有する。この電位差を低減することにより、腐食環境における応力腐食割れの起点となるＡｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、アルミニウム母相との界面でのピット及び孔食の発生を抑制して、耐ＳＣＣ性を改善することができる。

鍛造材中のＭｎ含有量が０．５０質量％未満であると、上記化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減する効果を十分に得ることができず、耐ＳＣＣ性が劣化する。したがって、鍛造材中にＭｎを含有させる場合に、鍛造材中のＭｎ含有量は、鍛造材全質量に対して０．５０質量％以上とし、０．６０質量％超であることが好ましく、０．７０質量％以上であることがより好ましい。

一方、鍛造材中のＭｎ含有量が１．２０質量％を超えると、粗大なＡｌ_６Ｍｎ、（Ｆｅ、Ｍｎ）Ａｌ_６、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉなどの晶出物を形成し、破壊の起点となるため、鍛造材の靱性などが低下する。したがって、鍛造材中のＭｎ含有量は、鍛造材全質量に対して１．２０質量％以下とし、１．１０質量％以下であることが好ましく、１．００質量％以下であることがより好ましい。

（Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下）
Ｃｒは、均質化処理時に、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物を形成し、更に均質化処理時及びその後の熱間鍛造時に、Ａｌ－Ｃｒ系などの分散粒子を形成する。このような分散粒子は、再結晶後の粒界移動を妨げる効果を有するため、微細な結晶粒や亜結晶粒組織を得ることができる。鋳塊中に所定量のＭｎ及びＣｒの少なくとも一方が含有されていることにより、鍛造材の破壊靱性や疲労特性などを向上させることができる。さらに、ＣｒはＡｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減する効果を有する。この電位差を低減することにより、腐食環境における応力腐食割れの起点となるＡｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、アルミニウム母相との界面でのピット及び孔食の発生を抑制して、耐ＳＣＣ性を改善することができる。

鍛造材中のＣｒ含有量が０．２０質量％未満であると、上記化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減する効果を十分に得ることができず、耐ＳＣＣ性が劣化する。したがって、鍛造材中にＣｒを含有させる場合に、鍛造材中のＣｒ含有量は、鍛造材全質量に対して０．２０質量％以上とし、０．２２質量％以上であることが好ましく、０．２５質量％以上であることがより好ましい。

一方、鍛造材中のＣｒ含有量が０．３３質量％を超えると、上記化合物の電位を低下させる効果が低下し、Ａｌ－（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物とアルミニウム母相との間の電位差が増大することから、耐ＳＣＣ性が劣化する。したがって、鍛造材中のＣｒ含有量は、鍛造材全質量に対して０．３３質量％以下とし、０．３２質量％以下であることが好ましく、０．３０質量％以下であることがより好ましい。

なお、本実施形態においては、Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種の元素を上記の範囲で含有するものとするが、Ｍｎ及びＣｒのうち、Ｍｎを含有することがより好ましい。

（残部：Ａｌ及び不可避的不純物）
本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物である。不可避的不純物としては、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどが挙げられる。これらの不可避的不純物は、各々が鍛造材全質量に対して０．０５質量％以下であることが好ましい。また、不可避的不純物の合計は、鍛造材全質量に対して０．１５質量％以下であることが好ましい。不可避的不純物の含有量が上記の範囲内であれば、本発明の効果を妨げない。

次に、本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材において、所定の化合物とアルミニウム母相（マトリックス）と間の電位差の限定理由について、詳細に説明する。

（［ΔＶｍａｘ平均］：１４４ｍＶ以下）
主に、標準電極電位が高いＦｅを含むＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物は、標準電極電位が低いアルミニウム母相との電位差が大きい。このため、腐食環境下において、化合物とアルミニウム母相との間の界面で孔食が生じやすくなる。そこで、本実施形態においては、マトリックスと、円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、の最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］を規定している。

最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が１４４ｍＶを超えると、化合物とアルミニウム母相との間の界面でピットや孔食が発生し、腐食環境において応力腐食割れが発生する。したがって、マトリックスとＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物との最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］は１４４ｍＶ以下とし、１４０ｍＶ以下であることが好ましく、１３５ｍＶ以下であることがより好ましい。

ここで、マトリックス及びＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物の電位差分布と、化合物の対応付けの方法について説明する。電位差分布と化合物の対応付けの方法は、特定の方法に限定されず、種々の態様が考えられるが、例えば、以下の（Ｉ）～（ＩＩＩ）の工程により行うことができる。

（Ｉ）電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）による取得データ及び機械学習を用いた化合物の同定を行う。
（ＩＩ）表面電位顕微鏡（ＫＦＭ：Ｋｅｌｖｉｎ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による取得データを用いた電位差分布の評価を行う。
（ＩＩＩ）電位差分布と化合物の対応付けを行う。

上記（Ｉ）～（ＩＩＩ）の具体的な工程は、以下のとおりである。

（Ｉ）ＥＰＭＡによる取得データ及び機械学習を用いた化合物の同定
ＥＰＭＡを用いて元素濃度分布の測定を行い、ＥＰＭＡによる元素濃度分布のデータより、機械学習を用いて化合物やアルミニウムマトリックスを同定する。ＥＰＭＡによる取得データ及び機械学習を用いた化合物の同定法については、特開２０２３－１０３８００号公報の段落［００２４］～［００３０］に記載の＜取得工程＞、段落［００３１］～［００３５］に記載の＜元素領域特定工程＞、及び段落［００３６］～［００４１］に記載の＜不純物領域特定工程＞に倣って実施することができる。なお、本実施形態においては、種々のサイズの化合物のうち、分解能等を考慮して、円相当直径が１μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のみに着目するものとする。

（ＩＩ）表面電位顕微鏡（ＫＦＭ：Ｋｅｌｖｉｎ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による取得データを用いた電位差分布の評価
ＫＦＭによる取得データを用いて電位差分布を評価する。評価方法については、特開２０２３－１０３８００号公報の段落［００２４］～［００３０］に記載の＜取得工程＞、及び段落［００４２］～［００４５］に記載の＜電位差領域特定工程＞に倣って実施することができる。なお、ＫＦＭを用いた電位差分布の評価については、『升田博之，表面科学，「ＫＦＭを用いた金属表面の腐食反応の解析」，Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．２，ｐｐ．７２－７８，１９９７』ｐ．７３－７４の“３．実験”や、『Ｙ．Ｔａｋａｒａ，Ｔ．Ｏｚａｗａ，Ｍ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，６１，２０２２），ＳＬ１００８』ｐＳＬ１００８－２の”２．２ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ”に記載されている。

（ＩＩＩ）電位差分布と化合物の対応付け
上記（Ｉ）により同定された化合物と、上記（ＩＩ）により得られた電位差分布との対応付けを行う。対応付けの方法については、特開２０２３－１０３８００号公報の段落［００４６］～［００５２］に記載の＜座標系一致工程＞に倣って、元素濃度分布図と電位差分布図とを同一座標となるように調整し、対応付けを行う。

上記のとおり、ＥＰＭＡを用いて元素濃度分布の測定を行う方法や、ＫＦＭによる取得データを用いて電位差分布を評価する方法については、公知の方法を用いることができる。また、上記の工程においては、機械学習を用いたデータ取得及び解析を行っているが、手動による方法を用いることもできる。手動による方法を用いる場合には、Ａｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物を構成する各元素が存在する座標を特定し、円相当直径が１μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物の領域のみを抽出する。その後、この化合物の領域における電位と、マトリックスの領域の電位と、から最大電位差の数値データを読み取り、各化合物で得られた最大電位差の平均値を算出する。このように、手動による方法でも、上記最大電位差の平均値を算出することができる。

さらに、本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材において、（条件１）及び（条件２）に規定されるＭｎ濃度やＣｒ濃度の限定理由について、詳細に説明する。

上述のとおり、標準電極電位が高いＦｅを含む化合物は、標準電極電位が低いアルミニウム母相との電位差が大きい。そこで、ＦｅとＡｌとの間の標準電極電位を持つＭｎやＣｒを、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物に固溶させることによって、化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減させることができる。具体的には、化合物中のＭｎ、Ｃｒ組成を所定の範囲に制御することによって、化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減でき、耐ＳＣＣ性の向上を実現することができる。本実施形態においては、円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物において、下記（条件１）及び（条件２）の少なくとも一方を満足するものとする。

（（条件１）：平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ：０．４６５超）
本実施形態において、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖとは、以下の式（１）により算出される値である。

・・・式（１）

ただし、上記式（１）において、
Ｆｅ（ｉ）は、上記（Ｉ）及び（ＩＩ）における測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｆｅ濃度を原子％で表した値である。
Ｍｎ（ｉ）は、上記（Ｉ）及び（ＩＩ）における測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｍｎ濃度を原子％で表した値である。
Ｃｒ（ｉ）は、上記（Ｉ）及び（ＩＩ）における測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｃｒ濃度を原子％で表した値である。

上記式（１）により算出される平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが０．４６５超であると、Ａｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物における領域の電位を低下させ、化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減させることができる。その結果、耐ＳＣＣ性の向上を実現することができる。したがって、上記式（１）により算出される平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖは０．４６５超とし、０．４８０以上であることが好ましく、０．５００以上であることがより好ましい。

（（条件２）平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖ：０．１２５以上０．２３５未満）
本実施形態において、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖとは、以下の式（２）により算出される値である。

・・・式（２）

上記式（２）におけるＦｅ（ｉ）、Ｍｎ（ｉ）、Ｃｒ（ｉ）は、上記式（１）と同様である。

上記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが０．１２５以上であると、Ａｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物における領域の電位を低下させ、化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減させることができる。その結果、耐ＳＣＣ性の向上を実現することができる。したがって、上記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖは０．１２５以上とし、０．１３０以上であることが好ましく、０．１３５以上であることがより好ましい。

一方、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが０．２３５以上になると、化合物とアルミニウム母相との間の電位差を低減させる効果が得られなくなる。この原因については定かではないが、化合物中のＣｒ濃度が増加することで、化合物の構造などが変化し、それに伴い電位が変化するのではないかと推測される。したがって、上記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖは０．２３５未満とし、０．２３０以下であることが好ましく、０．２２０以下であることがより好ましい。

（０．２％耐力：３９０ＭＰａ以上）
従来の鍛造材においては、高強度化に伴って、耐応力腐食割れ性が劣化するという問題点があった。これに対して、本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材は、高強度化と耐応力腐食割れ性の向上とを両立することを目的としている。具体的には、本実施形態によれば、０．２％耐力が３９０ＭＰａ以上の範囲であっても、耐ＳＣＣ性を所望の値まで向上させることができる。なお、鍛造材の０．２％耐力は、３９０ＭＰａ以上であることが好ましく、３９５ＭＰａ以上であることがより好ましい。

以上、本実施形態によれば、軽量なアルミニウム合金鍛造材において高強度化と耐応力腐食割れ性の向上とを両立することができる。したがって、輸送機などの強度部材、特に、自動車の足回り部材に好適に使用することができ、軽量化による燃費改善を実現することができる。

［アルミニウム合金鍛造材の製造方法］
次に、本実施形態に係るアルミニウム合金鍛造材の製造方法について説明する。なお、本発明に係るアルミニウム合金鍛造材の製造方法は、特に限定されず、種々の態様が考えられる。以下に示す製造方法は、好ましい製造方法の一例である。

＜鋳造工程＞
鋳造工程は、上述の化学成分組成に溶解調整された溶湯を鋳造して、鋳塊を製造する工程である。鋳造の方法としては、連続鋳造法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）、ホットトップ鋳造法等の通常の溶解鋳造法を使用することができ、これらの鋳造方法のうち、適宜選択して鋳造する。鋳塊の形状は、丸棒などのインゴットやスラブ形状などがあり、特に制限されるものではない。

＜均熱工程＞
均熱工程は、上記鋳造工程により得られた鋳塊に、均質化処理を施す工程である。均質化処理の炉としては、空気炉、誘導加熱炉、硝石炉等を適宜使用することができる。鋳塊を均質化処理する際の保持温度は、４００℃～５７０℃とすることが望ましい。また、保持時間は３時間以上とすることが好ましい。

＜鍛造前の加熱工程＞
上記均熱工程後の鋳塊に対して、鍛造工程の前に、２回目の加熱工程を実施することも望ましい。この加熱工程により、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物にＭｎ、Ｃｒ原子の固溶が更に促進され、マトリックスとＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物との電位差を低減することができる。その結果、高強度で耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金鍛造材を製造することができる。鍛造前の加熱工程の温度は、均熱工程の到達温度よりも高温とすると、より一層高い効果を得ることができる。また、均熱工程後に、一度冷却し、その後に再加熱する２回の熱処理工程としても、均熱工程において所定の温度に保持した後に、更に温度を上げる２段の熱処理工程としてもよい。

＜鍛造工程＞
鍛造工程は、均熱工程後、又は鍛造前の加熱工程後の鋳塊（鍛造素材）を加熱して、熱間鍛造を施す工程である。鍛造工程においては、メカニカルプレスや油圧プレスなどにより、鋳塊又は押出棒等の鍛造素材を熱間鍛造する。鍛造素材に対して熱間鍛造を施す際の開始温度（鍛造開始温度）が４５０℃以上であれば、鍛造組織における亜結晶粒組織の割合が増加し、亜結晶粒径が微細化するため、アルミニウム合金鍛造材の強度、靱性及び耐食性が向上する。したがって、鍛造開始温度は、４５０℃以上とすることが好ましい。

また、鍛造素材に対して熱間鍛造を施す際に、高温で塑性加工することによって、動的回復を促進し、加工後の転位密度を下げることができる。その結果、再結晶による結晶粒粗大化を抑制することができる。鍛造素材に対して熱間鍛造を施す際の終了温度（鍛造終了温度）が４００℃以上であれば、動的回復が抑制され、Ａｌ合金鍛造材の強度、靱性、耐食性が向上する。したがって、鍛造終了温度は、４００℃以上とすることが好ましい。

＜調質工程＞
調質工程は、上記鍛造工程後の部材に対して、溶体化処理と人工時効硬化処理を行う工程である。溶体化処理の保持温度は、５２０℃～５７０℃の範囲で行うことが好ましい。また、溶体化処理の保持時間は、２０分～２０時間、昇温速度は、１００℃／ｈｒ以上とすることが望ましい。溶体化処理後に焼入れ処理を行ってもよい。焼入れ処理の方法としては、溶体化処理後の部材を、水中、温湯中に浸漬する方法等が挙げられる。焼入れ処理時の冷却速度は、４０℃／秒以上とすることが望ましい。

人工時効硬化処理として、具体的には、Ｔ６（５２０～５７０℃での溶体化処理後、最大強さを得る人工時効硬化処理）、Ｔ７（上記溶体化処理後、最大強さを得る人工時効硬化処理条件を超えて過剰に処理を行う過剰時効処理）、Ｔ８（上記溶体化処理後、冷間加工を行い、更に最大強さを得る人工時効硬化処理）等が挙げられる。人工時効硬化処理は、上記Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８の調質処理材となる条件（最大強さ）を考慮しながら、１７０℃～２００℃の温度で、４時間～９時間の範囲から選択することが好ましい。

以下に実施例を挙げて本実施形態を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

＜アルミニウム合金鍛造材の製造＞
まず、種々の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊から、直径Φが２３ｍｍであり、高さｈが２３ｍｍである円柱形状のサンプルを切り出した。次に、得られたサンプルに対して、均質化処理を行った後、室温まで空冷した。その後、２回目の加熱工程を実施した後、水冷を行った。さらに、熱間加工により円柱軸方向に圧縮加工を行い、直ちに室温まで水冷した。その後、調質処理として、溶体化処理を行なった後、直ちに４０℃の温湯で冷却し、人工時効硬化処理を実施することにより、円柱形状のアルミニウム合金鍛造材を得た。アルミニウム合金鍛造材中の各成分の含有量を下記表１に示し、人工時効硬化処理の条件を下記表２に示す。

（均質化処理）
昇温速度：１６７℃／時間
到達温度：５００℃
保持時間：４時間

（２回目の加熱工程）
昇温速度：１６７℃／時間
到達温度：５２０℃
保持時間：１時間

（熱間加工）
昇温速度：１０℃／秒
到達温度：４５０℃
保持時間：３００秒
歪速度：６．５／秒
加工率：７４％

（調質処理）
溶体化処理の昇温速度：１６７℃／時間
溶体化処理の到達温度：５５５℃
溶体化処理の保持時間：３時間

＜試験による測定＞
（引張試験）
得られたアルミニウム合金鍛造材から、引張試験片を採取した。図１Ａは、アルミニウム合金鍛造材からの試験材の採取位置を示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図である。また、図２は、アルミニウム合金鍛造材から採取した引張試験片の形状を示す平面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、得られたアルミニウム合金鍛造材１１は、平面図における円形状の直径Φが約４５ｍｍであり、軸方向（圧縮方向）の高さＴ１は約６ｍｍであった。このアルミニウム合金鍛造材１１の中心軸Ｏからメタルフロー方向（Ｌ方向）に３ｍｍ離隔した領域Ｒ１から、図２に示す引張試験片１４を採取した。なお、引張試験片１４は、引張方向がＬ方向に対して平面視で垂直方向（ＬＴ方向）になるように、アルミニウム合金鍛造材１１の圧縮方向（ＳＴ方向）の中心部より切り出した。引張試験片１４の厚さは１．６ｍｍ、平行部１４ａにおけるＬ方向の幅は４ｍｍ、ＬＴ方向の長さは１０ｍｍ、つかみ部１４ｂにおけるＬ方向の幅は６ｍｍとした。

その後、採取した引張試験片１４を用いて、評点間距離を１０ｍｍ、引張速度を１ｍｍ／分として、引張試験を実施し、０．２％耐力を測定した。

（応力腐食割れ試験（ＳＣＣ試験））
得られたアルミニウム合金鍛造材から、応力腐食割れ試験片を採取した。図３は、アルミニウム合金鍛造材から採取した応力腐食割れ試験片の形状を示す断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、アルミニウム合金鍛造材１１における領域Ｒ１よりも径方向外側から、図３に示す断面Ｕ字型形状のＳＣＣ試験用の試験片１３を採取した。なお、底部となる湾曲部１３ｂがアルミニウム合金鍛造材１１の中心軸Ｏ側、一対の平行部１３ａの端部がアルミニウム合金鍛造材１１の径方向外側となるように、採取する位置を設計した。

試験片１３の厚さは０．５ｍｍ、平行部１３ａにおけるＬ方向の長さは５ｍｍ、湾曲部１３ｂの内側の曲率半径ｒは２ｍｍとし、平行部１３ａの端部から２．５ｍｍの位置に、ジグを挿入するための穴１３ｃを設けた。

ＳＣＣ試験においては、まず、上記試験片１３の穴１３ｃにボルト等を装着することにより、０．２％耐力の８０％の応力をＳＴ方向に負荷し、この状態で、９５℃のクロム酸水溶液に浸漬する浸漬法で行った。クロム酸水溶液は、３ｇ／リットルのＮａＣｌと、３３ｇ／リットルの酸化クロムと、３０ｇ／リットルのニクロム酸カリウムとを混合することにより調製した。

割れの発生については、クロム酸水溶液に浸漬後、２時間、４時間、６時間、２４時間毎に、試験片１３における応力腐食割れ発生の有無を目視で観察することにより判定した。また、浸漬前に、試験片１３のＲ部にひずみゲージを貼付し、試験中のひずみの時間変化をデータロガーにより測定した。そして、目視による応力腐食割れの発生時間までに観測された、割れ時の急激なひずみの変動の発生時間を破断時間とした。

（平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ及び平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖの測定）
（最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］の測定）
上記ＳＣＣ試験用の試験片１３における湾曲部１３ｂを用いて、以下の（Ｉ）～（ＩＩＩ）の工程により、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ及び平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖの測定、並びに最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］の測定を行った。

（Ｉ）ＥＰＭＡによる取得データ及び機械学習を用いた化合物の同定
特開２０２３－１０３８００号公報（特許文献１）の段落［００２４］～［００３０］に記載の＜取得工程＞の手順に倣って、ＥＰＭＡ（日本電子株式会社製：ＪＸＡ８５３０Ｆ ＰＬＵＳ）により、元素濃度（原子％）の分布を画像データとして取得した。試験片としては、図３に示す試験片１３を使用し、細い間隔のハッチングで示す湾曲部１３ｂに対して測定した。なお、画像の範囲を１２０μｍ×１２０μｍとし、ステップを０．２４μｍとした条件で測定し、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒの６枚の画像データを得た。

次に、Ｆｅを含む化合物に着目し、特開２０２３－１０３８００号公報（特許文献１）の段落［００３１］～［００３５］に記載の＜元素領域特定工程＞の手順に倣って、機械学習を用いて化合物の特定を行った。化合物の特定は、非負値行列因子分解ソフト直交制約（ＮＭＦ－ＳＯ）による次元削減手段を手法として引用することによって実施した。ＮＭＦ－ＳＯについては、『Ｓ．Ｍｕｔｏ ａｎｄ Ｍ．Ｓｈｉｇａ，Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｖｏｌｕｍｅ６９，Ｉｓｓｕｅ２，Ａｐｒｉｌ２０２０，ｐｐ．１１０－１２２』に記載されているとおりである。その結果、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃｒ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系等の化合物が特定された。Ｃｕについては、ほぼ固溶状態にあり、化合物を形成していないことが分かった。これらの化合物が特定された領域のうち、Ｆｅを含む領域、すなわち、Ａｌ－Ｆｅ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｃｒ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃｒ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系及びＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃｒ－Ｓｉ系の化合物が形成されている領域を抽出した。

次に、それぞれの領域毎に、重心及び円相当直径を求め、得られた値のうち、円相当直径が１．０μｍ以上を満たす領域のみを抽出した。その後、円相当直径が１．０μｍ以上を満たすそれぞれの領域について、Ｆｅ濃度の平均値Ｆｅ（ｉ）、Ｍｎ濃度の平均値Ｍｎ（ｉ）、及びＣｒ濃度の平均値Ｃｒ（ｉ）を算出し、原子％で表した。なお、ｉは、円相当直径が１．０μｍ以上であって、各試験片において、Ａｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物が特定されたｎ個の領域のうち、ｉ番目の領域（１≦ｉ≦ｎ）を表す。

すなわち、Ｆｅ（ｉ）は、測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｆｅ濃度を原子％で表した値である。
Ｍｎ（ｉ）は、測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｍｎ濃度を原子％で表した値である。
Ｃｒ（ｉ）は、測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｃｒ濃度を原子％で表した値である。

さらに、得られたＦｅ（ｉ）、Ｍｎ（ｉ）、及びＣｒ（ｉ）を用いて、下記式（１）により算出される平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ、及び下記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖを算出した。

・・・式（１）

・・・式（２）

（ＩＩ）ＫＦＭによる取得データを用いた電位差分布の評価
特開２０２３－１０３８００号公報の段落［００２４］～［００３０］に記載の＜取得工程＞に倣って、ＫＦＭ（株式会社日立ハイテクサイエンス製：ＡＦＭ５３００）を用いて、電位差分布を評価した。なお、電位差分布は、ＥＰＭＡによる化合物の同定を行った試験片と同一の視野において、ステップを０．２３μｍとした条件で測定した。その後、電位分布を画像データとして、それぞれの試験片毎に１枚の画像データを取得した。さらに、得られた電位の値からマトリックスの電位を減ずることにより、電位差分布図を取得した。

（ＩＩＩ）電位差分布と化合物の対応付け
特開２０２３－１０３８００号公報の段落［００４６］～［００５２］に記載の＜座標系一致工程＞に倣って、Ｆｅの元素濃度分布を用いて、上記（Ｉ）により同定された化合物と、上記（ＩＩ）により得られた電位差分布との対応付け（座標系の一致）を行った。具体的には、上記（Ｉ）により得られた元素濃度分布の画像データと、上記（ＩＩ）により得られた電位差分布の画像データに対して、平行移動、回転、拡大縮小を行い、両者の２次元座標系を一致させた。２次元座標系を一致させる手法としては、Ｐｅｒｏｎａ ａｎｄ Ｍａｌｉｋ拡散法により、Ａ－ＫＡＺＥのアルゴリズムを用いて、行った。Ａ－ＫＡＺＥについては、『ＡＬＣＡＮＴＡＲＩＬＬＡ ｅｔ ａｌ．：Ｆａｓｔ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｆｏｒ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｓｃａｌｅ Ｓｐａｃｅｓ』に記載のとおりである。

上記のようにして２次元座標系を一致させることにより、元素濃度分布図（Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ）の６枚と、これに対応する電位差分布図の１枚とを対応付けた。具体的には、上記（Ｉ）において特定された、円相当直径が１．０μｍ以上である、Ａｌ－Ｆｅ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｃｒ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃｒ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系及びＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｃｒ－Ｓｉ系の化合物が形成されている領域と、上記（ＩＩ）において測定された電位差分布図とを対応付けた。そして、上記化合物が形成されている各領域について、マトリックスとの最大電位差［ΔＶｍａｘ］（ｍＶ）を求めた。さらに、ｎ個の領域の最大電位差［ΔＶｍａｘ］（ｍＶ）より、各試験片における最大電位差の平均［ΔＶｍａｘ平均］（ｍＶ）を求めた。

円相当直径が１．０μｍ以上である化合物における平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖ、及び最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］、並びに、各試験による測定結果を、下記表２に合わせて示す。なお、下記表２に示すように、本実施例において、各試験材で抽出された化合物の個数ｎは、３０個から７４個の間であった。

上記表１及び表２に示すように、発明例Ｎｏ．１～４は、鍛造材中の各成分の含有量が本発明で規定する範囲内であるとともに、円相当直径が１．０μｍ以上である化合物における最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が本発明で規定する範囲内であった。また、発明例Ｎｏ．１～４は、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖ及び平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖの少なくとも一方が、本発明で規定する範囲内であった。したがって、０．２％耐力を３９０ＭＰａ以上に維持した状態で、比較例と比較して破断時間が長くなり、強度と耐応力腐食割れ性の向上との両方を満足するアルミニウム合金鍛造材を得ることができた。

一方、比較例Ｎｏ．１は、Ｃｕ含有量が本発明で規定する下限値未満であるとともに、Ｍｎ及びＣｒの含有量が、いずれも本発明で規定する下限値未満である。また、最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、本発明で規定する上限値を超えていた。さらに、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが、本発明で規定する下限値以下であるとともに、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが、本発明で規定する下限値未満であった。したがって、特に０．２％耐力が低下し、破断時間も発明例と比較して短いものとなった。

比較例Ｎｏ．２は、Ｍｎ及びＣｒの含有量が、いずれも本発明で規定する下限値未満である。また、最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、本発明で規定する上限値を超えていた。さらに、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが、本発明で規定する下限値以下であるとともに、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが、本発明で規定する下限値未満であった。したがって、破断時間が短くなり、耐ＳＣＣ性が著しく低下した。

比較例Ｎｏ．３は、Ｍｎ含有量が、本発明で規定する下限値未満であるとともに、Ｃｒ含有量が、本発明で規定する上限値を超えている。また、最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、本発明で規定する上限値を超えていた。さらに、平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが、本発明で規定する下限値以下であるとともに、平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが、本発明で規定する上限値を超えていた。したがって、破断時間が短くなり、耐ＳＣＣ性が著しく低下した。

１１ アルミニウム合金鍛造材
１３ 試験片
１４ 引張試験片

Claims (3)

1. Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下、
   Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下、
   Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下、
   Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
   Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、を含有するとともに、
   Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種を、
   Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下、
   Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下、の範囲で含有し、
   残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金鍛造材であって、
   マトリックスと、円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物と、の最大電位差の平均値［ΔＶｍａｘ平均］が、１４４ｍＶ以下であることを特徴とする、アルミニウム合金鍛造材。
2. Ｍｇ：０．５０質量％以上１．２５質量％以下、
   Ｓｉ：０．４０質量％以上１．４０質量％以下、
   Ｃｕ：０．５０質量％以上１．００質量％以下、
   Ｆｅ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
   Ｔｉ：０．００５質量％以上０．１０質量％以下、を含有するとともに、
   Ｍｎ及びＣｒから選択される少なくとも１種を、
   Ｍｎ：０．５０質量％以上１．２０質量％以下、
   Ｃｒ：０．２０質量％以上０．３３質量％以下、の範囲で含有し、
   残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金鍛造材であって、
   円相当直径が１．０μｍ以上であるＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物において、下記（条件１）及び（条件２）の少なくとも一方を満足することを特徴とする、アルミニウム合金鍛造材。
   （条件１）下記式（１）により算出される平均Ｍｎ濃度［Ｍｎ］ａｖが０．４６５超である。
   ・・・式（１）
   （条件２）下記式（２）により算出される平均Ｃｒ濃度［Ｃｒ］ａｖが０．１２５以上０．２３５未満である。
   ・・・式（２）
   ただし、上記式（１）及び上記式（２）において、
   Ｆｅ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｆｅ濃度を原子％で表した値である。
   Ｍｎ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｍｎ濃度を原子％で表した値である。
   Ｃｒ（ｉ）は、所定の測定領域において特定されたＡｌ－（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）－Ｓｉ系化合物のうち、円相当直径が１．０μｍ以上であるｎ個の領域を測定対象とした場合における、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の領域内の平均Ｃｒ濃度を原子％で表した値である。
3. ０．２％耐力が３９０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金鍛造材。