各種アルミニウム合金およびマグネシウム合金の流動性について
重土重晴＊山本清一＊＊昏 惑＊
（昭和58年4月30日受理）
Fluidity of aluminum alloys and magnesium alloys
Shigeharu KAMADo， Seiichi ToMoMoro and Makoto TsuKuDA
（Received April 30， 1983）
Investigations for the fluidity of aluminum alloys and magnesium alloys were carried out by means of spiral−
fluidity shell mould at superheated temperatures of 50， 100， 150 and 2000C． The results obtained summarized as follows ：
（1）Fluidity of alu皿illum alloys is in the order of decreasing， AC8A， AC8B， AC8C， AC3A， AC4A， AG7B， AC4B，
AC4C， pure aluminum， ACsA， AC2B， AC4D， AC2A， ACIA as compared with pouring temperature and is better with increasing amount of alloying elements， particularly silicon content．
（2） Fluidity of rmagnesium alloys is in the order of decreasing MC2， MC3， NC5， MC6， MC7， QE22A， MCI， MC8，
ZE41A． as cornpared with pouring temperature．
（3） Fluidity of aluminum alloys is superior to that of magnesium a！loys at same pouring temperature or super−
heated temperature． ［［he difference of fluidity between aluminum alloys and magnesium alloys corresponds to that of heat capacity between these alloys．
1 緒 言
アルミニウム合金およびマグネシウム合金は比重がそれ ぞれ約2．8および1．8と実用金属材料の中では軽く，しかも 比強度に優れている。これらの合金はその特性を生かして 航空・宇宙用，原子力用，輸送機用，産業機械・工具用，
電気・通信機器用，事務・光学機器用，スポーツ用品なら びに日用品など多方面に実用されている。なかでも特に輸 送機などでは，大形部品であるエンジン等にこれらの合金 を使用することにより軽量化し，低燃費向上を図ってい る。しかしエンジンクランクケースのような薄肉でしかも 複雑な形状の鋳物を健全な品質で鋳造するには，使用する 合金の鋳造性および鋳造条件による機械的性質等の変化を 十分に把握しておく必要がある。特に流動性についてはそ の重要性を認めながらも，一部の合金についてのみ相対比 較されている1）、3）だけで，一般的には経験的に処理され ていることが多い。
そこで本研究では実用されているアルミニウム合金およ びマグネシウム合金中で，前者についてはJIS規格のACIA
〜AC8CおよびASTM規格の40E，後者についてはJAS規格 のMC1〜MC8およびASTM規格のZE41A， QE22Aの合計24 種類の合金について渦巻型流動性試験を行い，各合金を比 較するとともに，過熱温度の影響を調べた。
＊津山高専金属工学科
＊三山高専金属工学科前教官
2 実 験 方 法
99． 9％アルミニウム地金，99． 7％マグネシウム地金，
A1−12％Si中間合金， Al−20％Si中間合金， Aレ40％Cu中間 合金，99．9電解亜鉛地金，A1−10％Mn中間合金， Al−5％
Ti−O．2％B申間合金， Al−10％Ni中間合金， Mg−70％Zr中 問合金，およびEZ33A， ZE41A， QE22Aについてはそれぞ れMg−3． 8％ RE−2．7％ Zn−0．76％Zr， Mg−4．4％Zn−1．7％
R．E−O．80％Zr， Mg−2．5％Ag−2．3％ RE−O．64％Zrの鋳塊を 用いて溶製した。分析結果をTables 1および2に示す。
アルミニウム合金はシリコニット炉を用い10番黒鉛るつ ぼ中で8㎏溶解し，溶け落ち後専用フラックスで精錬し た。マグネシウム合金はニクロム電気抵抗炉を用い，内径
一23一
津山高：専紀要ee 21号（1983）
Table 1 Chemical composition of aluminum and its alloys
Alloy
AC1．A
AC2A AC2B AC3A AC4A AC4B AC4C AC4D ACsA AC7A AC7B AC8A AC8B AC8C
40 E Pure Al
Chemical Composition （wt％）
Cu L
4． 20
4． 33
・3． 16
OL 02
2． 96
o． oo
1． 40
4． 45
O． 74
2． 82
3． 08
O． 1．4
F C15
c
3． 50
si
4． 15
5．50
11． 32
8． 59
8． 02
6． 69．
3． 80
O． 12
O． 05
11． 52
8． 44
9． 19
O． 09
si
2． 60
ua
O． Ol
O． 37
O． 03
O． 07
O． 60
O． 05
O． 36
O． 52
1． 84
4． 99
10． 06
1 07
1． 03
1． 16
1． 57
晦
O． 70
Zn
O． Ol
O． Ol
O． 03
O． Ol
O． 02
O． 02
5． 38
P
O． 64
Fe 血
mp．i4 i
O． 07
O． 10
O． 17
O． 18
O． 10
O． 12
O． 09
O． 12
O． 02
O． 02
．O． 20
O． 20
O． 18
O． 12
O． 03
O． 02
O． Ol
O． 55
O． 03
O， Ol
O． 03
O． Ol
O． 06
O． 06
O． 09
Ni
O． 02
O． O1
1． 70
1． 70
O． 90
Ti
O． 03
O． Ol
O． 02
O． Ol
O， Ol
O． Ol
O． Ol
O． 03
O． 19
Al
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
bal．
99． 99
s
O． 88
c． f． Fig． 22
Table 2 Chemical composition of magnesium anq its alloys
Alloy
MC1 MC2
MC 3
MC5 MC6 MC7
MC 8 ZE41A QE22A
Pure Mg
Chemical composition （wt％〉
A1
6： 27
9． 89
Zn
3． 2i
1． 30
10． 201・ 2． 32
10． 97
O． O1 4． 60
O． Oll 5． 98
2． 56
4． 07
O． 05
O． 02
Mn 1 R． E． （Ce La Nd Pr） si
O． 31
I O． 25i
O． 12i
1
L
O． 221
O． O1
3． 42 1．75
1． 67
2． 42 O． 86
O． 04 一i
O． 63 O． 81
O． 301 O． 37
O． 06 1． 95
s O． 02
O． 04
O． 02
一［
O． 23
O． 13
f
O． 37
O． Ol
Cu コ﹈
Ni
L
O． Ol
O． Ol
O． Ol
O． Ol
．一1 O． Ol
O． Ol
O． Ol
Fe
O． Ol
O． Ol
o． el
O， 02
O． 03
O． 04
O． 03
O． 03
O． 03
O． Ol
Zr Ag kp
O． 59
O． 67
O． 581
一 @bal．
一！ bal．
O． 631・
O． 40 2． 69
一1
1 ．．
bal．
bal．
bal．
ba真．
bal．
bal．
99． 7
一24一
105mmx高さ300㎜の円筒形の括るつぼ中で2．5kg溶解 し，溶け落ち後専用フラックスで精錬した。
マグネシウム合金は高温では酸化燃焼が激しいので，溶 解用フラックス（SK13）およびイオウ＋ホウ酸を，るつぼ 内壁および溶湯表面に散布し，空気との接触をできるかぎ
り避けるようにした。
鋳込温度は溶製した試料の冷却曲線をとり，凝固開始温 度を求め，決定した。
流動性試験は試料を再加熱，溶解し，分析試料採取後，
過熱温度200。C，150。C，100。C，および50。Cに相当する 温度で行なった。鋳型は渦巻型シェルモールドで，主型用
コーテッドサンド（近畿鋳品品）を用いて作製した。鋳型 の形状および寸法をFig．1に示す。鋳込む際の条件を一定
とするため以下のことに注意した。
3 実験結果ならびに考察
3．1各種アルミニウム合金およびマグネシウム合金の 凝固開始および終了温度
流動性試験を行なうにあたり，鋳込温度を決定するため 本研究で用いた合金の凝固開始温度（Ts）と凝固終了温度
（TE）を測定した。その結果をTable 3に示す。またこの 結果をもとに各合金の主要元素であるアルミニウムおよび マグネシウムの含有量をパラメータとしてTsを比較し た。その結果をFig．2に示す。図より明らかなように主要 元素量が少なくなるほど，すなわち合金元素含有量が多く なるほどTsが低くなっている。マグネシウム合金ではTs および合金元素含有量から，MC1〜MC5とMC6〜MC8，
Table 3 Liquidus point and solidus point of aluminum ailoys and magnesium alloys
A
f『 〃一 噺、
A 、、、 1竃
亀、、 9贈軸
2凋 占託4
P45
All・；「L 麗1郵電us AII・fiL 圏usl S糟s
．．．A一
ut
鴇
Alumlnum alloys
ACIAAC2AI AC2BAC3Al
l
AC4Aj
，
AC4BAC4CI Ac4D P AC5Al AC7Al
Q：1員i
AC8B ヒ
639 P
624i 612
5801
604 1
590 612 625 631 632 596 569 580
】i…C…587526
ローII 40E 654 580 SiS ！p・re Al・1660・1−
5221M。gnesi㎜・11・y。
560 565 525 555
549 i
530 580 550 541 519
MCII 6061 424 iMC2i 597i 425 MC31 590i 417i
MC5 1 594 1 440 1
MC61 6331 530
MC7 1 637 1 532 MC81 642 E 554 ZE41Af 642［ 523 QE22Al 6461 542 iPureMg l 650［ 一
1
A 一・A section
Fibv．1 Shape and size of fluidity test specimen used in this study
1．鋳型の湯溜部と渦巻部の継ぎ目にストッパーを入 れ，溶湯を溜め，湯量を一・定にし，かつ鋳込時の高さ の影響をなくした。
2．鋳込みの際，溶湯から鋳型が奪う熱量をできるだけ 均一にするため，シェル層を削り鋳型の肉厚を均一に した。
3．流動長への鋳型の傾斜の影響をなくするため，水準 器を用いて鋳型を砂場に水平に固定した。
鋳込温度は凹溜部にCA熱電対を浸漬し，ストッパーを 抜く瞬間に測定した。流動性試験は各過熱温度に対して2 回以上行なった。
︵ρ︶
650
00 6
︸￡oα匂リコUう9﹂
550
content of alloying elemerTt〈efe）
5 10 15
Pure Al
Rre Mg ・合，鰍ザ・
が6輸 oの 寄
ゴ
。騒
O AturnSnum al［ay e Macpesium altoy
曜。覧
8 th is
一25一
100 95 90 85
Al content ln aluminum−base alloys and Mg content in magnesi um−base alloys （ fo）
Fig．2 Tlhe effect of Al content and Mg content on liquidus point of aluminum alloys and rnag−
nesium alloys．
津山高専紀要1第21号（1983）
Z】E41AおよびQE22Aの2種類に分類できる。
3．2各種アルミニウム合金の流動性の比較
本研究で用いたアルミニウム合金の流動性について，鋳 込温度をパラメータとして比較した結果をFig．3に，過熱 温度をパラメータとして比較した結果をFig．4に示す。こ れらの結果をもとに一般的な鋳込温度である720。Cにおけ
る各合金の流動長について凝固開始温度をパラメータとし て比較した結果をFig．5に示す。なお図にはマグネシウム 合金についても示しているが，これについては後述する。
70
60
ハ§ 二50毛至
L40
a，ACSA b，AC8B c，ACBC d，40E e，AL
珍ユ 笏笏
鯵μ一漸雛／んz／a／／ffiACIA g，AC2A hごAC2B レAC3A j，AC4A k＝AC妃 いAC4C mTAC4D n監AC5A o：AC7B
：t70 ku
蔓60覆
警50当
，：． 40
野
面30茎︑︒
ぎ（Si3 0ec
戯
。 Aluminum alioy e tvtagnesium atloy
04A 4Bo o
B oec 瑠隻 MCs
MC 3eO
?lc2
び
nt警鐘
喫聞A
0600 700 800
Pα」rlnq te噸鯉e（。C）
Fig．3 ［［he effect of pouring temperature on fluidity of aluminu田alloys．
550 600 650
Liquidus point （ c）
Fig．5 Relation between liquidus point and fluidity in aluminum alloys and magnesium alloys
BO
70
GO
50@ 40
︵εり︶﹀鋸コ⊃江
30
20
10
髪髪接
0 03．﹂III −Iードー1−2．
／／de
ノ・
t．○
ｽ
1：孝
． a： AL b： AL c，40E d； AC5A e：AC4D f，AC3A g；AC2A h：AC4A i：AC7B j：Ae6A k：AC2B t：AceB m：AC4B n：AC4C o：ACIA P：AC8C
o O 50 100 150 200
Superheat temperature （OC）
Eig．4 ［［Ehe effect of superheat temperature on fluidity of aluminu皿alloys
アルミニウム合金中では鋳込温度720。Cにおける流動長は AC8A（以下ACを略す）が最も長く，約63cmで，以下
8B，8C，3A，4A，7B，4B，4C，純アルミニ
ウム，5 A，2B，4D，2A，1Aの順になっている。
最も流動長の短い1Aは33cmしか流れず，これは8Aの 約53％である。しかしFig．4より過熱温度150DCにおける 流動長を比較すると純アルミニウムが最も長く63cmで，
以下40E，5A，4 A，2A，4D，7B，8A，4B，
2B，3A，8B，4C，8C，1Aの順になっている。
最も流動長の短いIAでも50．2cm流れ，これは純アルミ ニウムの約80％，40Eの約84％に相当する。以上述べたよ うに同一鋳込温度で比較すると流動長の最大と最小には大 きな差があるが，同一過熱温度で比較するとその差は少な くなり，特に同じ合金系ではほぼ同一線上に乗るようにな る。このことはFig．5に示すように流動性は凝固開始温度 の高低に大きく影響されることを意味している。すなわち 同一一ee込温度で比較した場合，8種系および3Aの流動長 が長いというのは，Fig．2および5より合金元素量が多く なるにつれて凝固開始温度が低くなり，鋳込温度が同一で も実質的には過熱温度を大きくしたことになるためと考え られる。
以下合金元素の種類および含有量の影響について述べ
る。
実用アルミニウム合金鋳物の主要添加元素はCu， Siお
一as一
よびMgである。 Fig．6にこれらの合金元素を単独添加した 実用合金1A，3Aおよび7Bの流動長に及ぼす鋳込温度 の影響を示す。またFig．7に過熱温度の影響を示す。なお 比較のため純アルミニウムについても併示した。Fig．6に 示すように鋳込温度で比較すると，3合金の流動長にはか なりの差が生じており，3Aが最も長く，1Aが最も短 い。このことは一般に言われていることと一致している。
70 60 50
∈
ど40惹 号30
配
20 10
0 600 700 800
Pouring temperature （ c）
Fig．6 The effect of pouring temperature on fluidity of aluminum alloys， containing Cu， Si or Mg separately
70 60
AC3A「璽春…
AL 一一〇一
̀CIA陶卓
@ ノ ノ
@ 窯 ノ
AC 7 B｝「← 陶
@
@ ♂
@ @
@ @
9@／．
U／B／展／ ／
●
ノ
「 ヴ
@ ／／／γ， ，！／
^
50
？40
ど
き30逼
2L
20
10
o−Erat fifo−g6nt5660 l o 200 Superheat temperature （ c）
Fig．7 Tlie effect of superheat temperature on fluidity of aluminum alloys， centainig Cu， Si or Mg sep−
arate！y
AL ＋
̀CIA一一●一一
̀C3A鳴 ムー曹
AC7B一ト @ ！@ 4循・ ▲
D騨〃
シ
@
@ ， 二
ｵ
しかしFig．7に示すように過熱温度で比較すると，流動長 の順位そのものは鋳込温度で比較した場合と同じである が，3合金の流動長の差は縮まり，ほとんど同じである。
つぎに主要添加元素であるSiの含有量が異なる3A，
4A，4C，4Dの流動性について比較した。鋳込温度お よび過熱温度の及ぼす影響をそれぞれFig．8および9に示 す。上記4種の合金をSi含有量の多い順番に並べると，3 A→4A→4C→4Dとなり， Fig．8よりこの順番は流動
70 60 50 ∈40
ε
＝30あ
．コ
三L
20
10
0 600 700 800
Pouring temperature （ec）
Fig．8 Tlie effect of pouring temperature on fluidity of aluminum alloys of different silicon content
AC3A−o−
̀C 4A一噺一
̀C4C…御一・
∠
AC 4 D一☆…
〃イ／
／ ，
B／・戸
C4ン
，
70 60 50 0 4
0 3
0 2
︵ε︒︶﹀毛5に
10
OmasO 100150200
Superheat temperature （ c ）
Fig．9 The effect of superheat temperature on fluidity of aluminum alloys of different silicon content
AC3A一←
̀C4A→ 一
〃
「
AC4C一一一ムー
r ←
AC4D一闘r卜一・一 z・
！， o
，
@ △
c〃タ
ぼ ，
ノ（〆
@， ，
m／︐
f
輌27一
津山高専紀要「第21号（1983）
長が短くなる順番に一致する。すなわちSi含有量が多いほ ど湯流れが良い。しかしFig．9に示すように過熱温度をパ ラメータとして比較すると直線の傾き，すなわち過熱温度 の影響の度合いは各合金によって多少異なるものの，ほと んど同一線上に乗っている。これはAl−Si二元系を主体と した合金では，状態図4）よりSiが11．6％（Al−Si二元共呈 点）まではSi含有量が多くなるほど凝固開始温度が低くな
り，同一鋳込温度で比較した場合，実質的には過熱温度が 大きくなるためSi含有量が多い合金ほど湯流れが良くなる
ものと考えられる。
Fig．10および11は1A，2A，2B，4Bおよび5Aの
流動性について鋳込温度および過熱温度をパラメータとし て比較したものである。上記5種の合金はCu含有量が約 3〜4．5％程度でSi含有量が0〜8％まで変化している。
Fig．6より鋳込温度で比較するとCu含有量はあまり変化し なくてもSi含有量が多くなると流動長は長くなっている。
また5AのようにSiのかわりにMgおよびNiの含有量が多 くなっても流動長は長くなっている。ただしFig．11に示す ように過熱温度で比較すると流動長には差がみられなくな っている。
70 60 50
540
ξ30歪
20
10
0 600 700 800
Pouring temperature （ c）
Fig．10 rlie effect of pouring temperature on fluidity of alumintt・m alloys of Al−Cu−Si system
ACIA唖一
̀C 2A 一●晶隔
̀C2B一」ト…
̀C4B一一★一一
̀C5A一暫〇一一
〃
／第S鋼拶 o
／：4 ／前グ ！ ︐陸／瀞
㌘ロ
B
△
Fig．12および13は8A，8Bおよび8Cの流動性に及ぼ す鋳込温度および過熱温度の影響を示したものである。な お比較のためASTM規格の40Eおよび純アルミニウムにつ いても併示した。8種系の合金はAレSi−Cu−Mg−Ni系合金 で，合金元素量が13．4〜15． 3％で前述した1A〜7Bの合 金より3〜5％多い。これらの合金の流動性について鋳込
70 60 50
Ag 40 vbv 30
コ己
20 10 o
ACIA一◎一
AC2A一・一●・・一
AC2B』一・春… ノ
AC4B一一rレ・一
̀C 5A一一ロー一
ロ吻 ︒ ！︐
ノ
ノ 4
！ノ 口
ノ
ノ1
ニ ロ
弓づ
o 50 100 150 200
Superheat temperature （t ）
Fig．11 The effect of superheat temperature on fluidity of aluminum alloys of Al−Cu−Si system
80 70 60
A50E ど
＞40登三
L30
20 10
0 600 700 800 900
Pburing temperature（eC）
Fig．12 1he effect of pouring temperature on fluidity of alurninum alloys of AC8A， 8B， 8C and 40E
グ^
︐ノ 〃14ノ
〃／／／
ノ7
^z ／
AL
̀C8A一一一一……
̀C8B一一一一一
̀C8 C一一一 S0E一・一一一
温度をパラメータとして比較すると，8Aの流動長が最も 長く，8C，8Bと続き，純アルミニウムより3合金とも 長くなっている。この順番はSi含有量および合金元素量の 順番に一致している。Fig．13より過熱温度で比較すると純 アルミニウムの流動長が最も長く，8Cが最も短いが，8 種系の3合金はほぼ同じ流動長を示している。40Eは一般 的には流動性が悪いと言われているが，過熱温度で比較す るかぎりでは8種系と比較してもさほど顕著な差はみられ
一28一
8
0 0 4 へ﹂︵∈u︶﹀起Uヨ匡
20
／
lz〃
．，〃
〃多／
影ク
0 0 0 0 0 夕
AL
S0E
AC8A…一一一一・…・・
̀C8B一・・一・・一
̀C8C一一一
｝■一噂 一
Q 50 100 150 20Q
Superheat temperature （Oc ）
D ig．13 The effect of superheat temperature on fluidity of aluminum alloys of AC8A， 8B， 8C and 40E
ない。
以上合金元素の種類，特にSiに注目して含有量の影響に ついて述べた。Fig．14はそれをまとめた結果で，各種ア ルミニウム合金のSi含有量をパラメータとして，各合金の 7200Cにおける流動長を比較したものである。なお比較の ためSiを含まない1 A，5Aおよび7こ口ついても併示し た。図よりほぼSi含有量が多くなるにつれて流動長が伸び ていることがわかる。
3．3各種マグネシウム合金の流動性の比較
Fig．15および16に本研究で用いたマグネシウム合金の流
0
0
7 6
5 β9臼卜婁一里EΦ剃9甚指﹀隠P⊃匡 ●1︒q一●﹂堕0 4 ︻﹂
● 晶
8B ●
@ 8C
0 0● 0 ●0
●7B
撃n5A 勉C
●4B
●
@ 3A●4A
●1A
4D⑫燕z昂
2 4 6 8 10 12
Sl｛icon content （O／e）
Fig．14 Relation between silicon content and fluidity in aluminum alloys
動性に及ぼす鋳込温度および過熱温度の影響を示す。また これらの結果をもとに一般的な鋳込温度である720。Cにお ける流動長について比較した結果をFig．5に示している。
Fg．15および5より鋳込温度で比較すると，マグネシウム 合金中ではMC2， MC3およびMC5の流動長が最も長く，
かつ鋳込温度の高低に影響されやすい。ついでQE22A，
MC6， MC7およびMC1で， MC8およびZE41Aの流動長が 最も短い。Fig．16より過熱温度で比較すると，過熱温度 50。CではQE22A， MC8， MC， MG5， MC3， MC6， ZE41 A，MC2， MC1の順番に流動長は短くなるが，過熱温度 150。CではQE22A， MC5， MC3， MC2， MC7， MC6， MC 8，MC1， ZE41Aとなり，順番が変化している。過熱温度 が大きくなって顕著に流動長が伸びている合金はMC2，
MG3， MC5， MC6およびMC7である。すなわちこれらの 合金は過熱温度の高低に影響されやすいことを意味してい
るQ
本研究で用いたマグネシウム合金は2種類に大別するこ とができる。ひとつは標準合金であるMC1〜MC5でMg−Al
−Zn系およびMg−Al−Mn系，他方は高力および耐熱合金で あるMC6〜MC8， ZE41AおよびQE22AでM9−Zn−zr系，
Mg−RE−Zn−Zr系およびMg−Ag−RE一一Zr系である。以下こ の2種類に分類して，各合金の流動性について詳細に比較
する。
Fig．17および18はMC1〜MC5の流動性に及ぼす鋳込温
80 70 60
0 ︵︶ら ムコ︵§︶︾董2﹂
30 20 10
aiMCI（M63A）
b ： MC 2 （AZgtC）
c ： MC 3（AZ92A）
d ： MC 5（AMrcDA）
e ： MC6（ZK51A）
f一： MC7（ZK61A）
g ： MC8（EZeeA）
h ： ZE41A i i QE22A j ： pu e Mg k i pure AI
K
0
膠
600 650 700 7so 800 8so
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Fig．15 The effect of pouring temper・ at ui：e on fluidity of magnesi， u・m alloys
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津山高専紀要第21号（1983）
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The effect of superheat temperature on
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Fig．16
度および過熱温度の影響を示したものである。なお比較の ため純アルミニウムおよび純マグネシウムについても併示 した。Fig．17にみられるように鋳込温度7400Cまでは純マ グネシウムの流動長が最も長いが，7400Cを越えるとMC3 の流動長が最も長くなっている。MC2およびMC5はMC3と ほぼ等しい流動長を示している。これは上記3種の合金の 添加元素の種類および含有量に大差がないことから，流動 性に影響する熱的性質および凝固形態がほぼ同じになるた めと考えられる。MC1の流動長はこれらの合金中では実験 温度範囲全般にわたって最も流動長が短い。Fig．18より過 熱温度をパラメータとして流動長を比較すると，純マグネ
シウムが最も長く，ついでMC5， MC3， MC2， MC1の順 番になっている。MC1の流動長は過熱温度500Cでは他の 合金と比較しても大差はないが，過熱温度が大きくなるに 従って差は大きくなり，過熱温度2000Cでは流動長36。4cm で，これはMC5の流動長の約80％に過ぎない。また直線の 傾きの大きい順に並べると純アルミニウム，ついでMC5，
MC3およびMC2がほぼ同じで， MC1，純マグネシウムと 続いている。すなわちMC2， MC3およびMC5がこれらの 合金中では過熱温度の影響が大きい。
MC6〜MC8， ZE41AおよびQE22Aの流動長に込ぼす鋳 込温度および過熱温度の影響をそれぞれFig．19および20
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Fig．17 The effect of pouring temperature on fluidity of magnesiu瓜alloys， not containing zirconium
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Superheat temperature（OC）
Fig．18 ［［Ehe effect of superheat temperature on fluidity of magnesium alloys， not containing zirconium
一 30 一一
に示す。Fig．19よりQE22Aの流動長が鋳込温度範囲全般 にわたって最も長く，ついでMC6およびMC7で，これらの 合金はほとんど同じ流動長を示している。MC8およびZE 41Aはこれら5種の合金中では流動長が短い。またこれら
5種類の合金は鋳込温度650。Cでほぼ同じ流動長である が，鋳込温度が高くなるにつれて直線の傾きの差により2 つのグループ，すなわちQE22A， MC6およびMC7とMC8 およびZE41Aに分けられる。前グループの3合金が鋳込温 度に影響されやすい。Fig．20より過熱温度をパラメータ として比較してもQE22Aの流動長が最：も長い。 MC6， MC7 およびMC8の流動長は過熱温度50。CではMC8， MG7， MC 6の順番に短くなっているが，過熱温度100。Cでは3合金
ともほぼ等しくなり，過熱温度200。CではMC6およびMC7 はほぼ同じで，MC8はMC7の約88％で36．2cmとなってい る。ZE41Aは測定過熱温度範囲全般にわたって最も流動長 が短く，過熱温度200。CではMC7の約83％で34．2cmであ
る。
3．4アルミニウム合金とマグネシウム合金の流動性の 比較
本研究で用いた各種アルミニウム合金およびマグネシウ ム合金の流動長に及ぼす鋳込温度および過熱温度の影響を それぞれFig．21および22に示す。なお比較のため純アル
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b： pure Mg c ： MC 6 （ZK51A）
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f ： ZE41A g ： QE 22A
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a ： pure Al b： pure Mg c ： MC6 （ZK51A）
d ： MC 7 （ZK61A）
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f ： ZE41A g： QE 22A
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Fburing te叩eature（℃）
Fig．19 ［￡he effect of pouring temperature on fluidity of magnesium alloys， containing zirconiurn
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Superheat temperature（OC）
Fig．20 ［［Ehe effect of superheat temperature on fluidity of magnesium alloys， containing zirconium
ミニウム，純マグネシウムおよび鋳鉄FC15の流動長も示 した。Fig．21よりアルミニウム合金は測定鋳込温度範囲 全般にわたってマグネシウム合金より優れ，Fig．5に示す
ように同じ凝固開始温度でも10〜15cmの流動長の差があ る。またFig．22より過熱温度で比較しても同じことがい える。直線の傾き，すなわち鋳込温度および過熱温度の上 昇に伴う流動長の増加にしてもアルミニウム合金の方が大 きい。マグネシウム合金の中でもAl含有量の多いMC2，
MG3およびMC5はアルミニウム合金に近い直線の傾きを 有している。ここでアルミニウム合金の比熱および凝固潜 熱は，各合金ともほぼ同じで，それぞれ0．23cal／9・K，93 cal／gである。それに対してマグネシウム合金のそれらは それぞれ0．24〜0．25cal／9・K，89cal／gである。そこで過 熱温度200。Cで鋳込んだ8AおよびMC5が凝固するまで に放出した熱量を渦巻流動部について計算すると，8Aで は渦巻流動部の重量は42g， MC5では22 gであるから，
それぞれ5840cal，3060ca1となり，その比は1．9：1とな る。この値は両合金の過熱温度2000Cにおける流動長の比 1．7：1にほぼ等しい。したがってアルミ三ウム合金とマ グネミウム合金の流動長の差は熱容量の差によるものと考 えられる。
以上のことよりマグネシウム合金は熱容量が小さいため
一31一
津山．高専紀要第21号（1983）
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Pouring temperature（OC）
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e ： MC6（Z〈51A）
f ： MC7 （ZKE A）
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h ： ZE41A i ： Ctii22A j ： pu，e Mg k ： pureAt ＝ i ： ACIA m ： AC2A
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溶湯の冷却速度が早く，相当に高温に過熱しても溶湯の流 動性が悪いということがわかった。したがって冷却速度の 遅い砂型鋳造法においてすら薄肉の複雑な形状の製品を健 全な品質で鋳造するには十分な配慮が必要であると思われ
る。
4 総 括
各種アルミニウム合金およびマグネシウム合金の流動長 を渦巻型流動試験法により測定し，鋳込温度および過熱温 度をパラメータとして比較検討した。得られた結果を要約 すると次のごとくである。
（1｝アルミニウム合金では鋳込湯度で比較した場合，合 金元素量，特にSi含有量が多くなるほど流動長くなる が，過熱温度で比較すると各合金における差はみられ なくなる。これは合金元素量が増加することにより凝 固開始温度が低下し，実質的には過熱温度を大きくす ることになるためであることがわかった。
（2）マグネシウム合金では鋳込温度で比較した場合，
MC2〜MC5の流動長が長く，ついでMC6， MC7， QE 22A， MC1で， REを含むMC8およびZE41Aの流動長 が最も短い。過熱温度で比較した場合も，MC2〜MC5 の流動長が長い。
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Superheat temperature（OC）
Fig．22 The effect of superheat te皿perature on fluidity nS Alnmlniim nllnvq fina mAcrnpqinm pllnvQ
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（3）マグネシウム合金は鋳込温度，過熱温度のどちらで 比較してもアルミニウム合金よりも流動性は劣ってい ることがわかった。これは両合金の熱容量の差によっ て生じることが確認された。
終わりに原材料を御提供下さり，化学分析，X線透過試 験に御便宜をはかっていただいた㈱神戸製鋼所名古屋研究 室福井泉室長ならびに鈴木敏夫主任研究員および同社名古 屋工場第一製造課広瀬喜興課長，徳富一郎氏に深く感謝す
る。
なお本研究は昭和55年度卒業生池田英治，立野昌義，中 島謙吾，昭和56年度卒業生中尾恵治，延原良典，昭和57年 度卒業生田野口誠二，中原昌弘，光岡久治の諸氏の卒業研 究の成果である。
文 献
1 ） B． Logowski， J． W． Meier； Modern Casting， July，
（1965）， 64．
2） M． C． Flemings， F． E． Niiyama， H． F． Taylor； Trans．
A． F． S．， 69（1961）， 625．
3）磯部俊夫，久保田昌夫，北岡正治；鋳物，47［5］．
（1975）， 345．
4 ） M． Hansen； Constitution of dinary alloys， McGraw−
Hill， New York， （1958）， 132．
一32一
