アルミニウム合金の熱処理

この記事は、熱処理の種類、規格と目的、一般的な欠陥の原因と回避策など、アルミニウム合金の熱処理について紹介しています。

アルミニウム合金鋳物の熱処理とは、特定の熱処理仕様に従って加熱温度、保持時間、冷却速度を制御し、合金の構造を変えることを指します。その主な目的は、機械的特性を改善し、加工性能を高め、寸法安定性を達成することです。

アルミニウム合金鋳物の熱処理工程は、主に焼鈍処理、溶体化処理、時効処理、サイクリック処理の 4 種類に分類できます。時効処理はさらに、不足時効、完全時効、過剰時効に分けられます。

焼鈍処理は、アルミニウム合金鋳物を比較的高温（通常 300 度前後）に加熱し、一定時間保持した後、炉で室温まで冷却する処理です。この処理は焼鈍と呼ばれます。焼鈍処理中に固溶体が分解し、二次相粒子が凝集し、内部応力が除去され、寸法安定性が確保され、変形が減少し、成形性が向上します。

溶体化処理では、鋳物を摂氏 300 度から 500 度に加熱し、約 2 時間保持して合金内の可溶性相を完全に溶解し、その後、合金内の強化相を最大限に溶解して試験時に固定するために水中で急冷します。このプロセスは急冷と呼ばれ、熱処理または冷間処理とも呼ばれます。

時効処理は低温焼戻しとも呼ばれ、事前に焼入れしたアルミニウム合金鋳物を特定の温度に加熱し、一定時間保持した後、室外で室温まで冷却して合金の構造を安定させます。時効不足とは、より低い時効温度またはより短い保持時間を使用して、総合的な機械的特性、より高い強度、良好な可塑性、および靭性を最適化することを指します。完全な人工時効とは、より高い時効温度とより長い保持時間を使用して、より高い硬度を実現することを指します。

過時効とは、高温で加熱して時効処理し、良好な耐応力腐食性、安定した組織、幾何学的寸法を実現することです。サイクリック処理とは、アルミニウム合金鋳物をマイナス50℃またはマイナス70℃以下に冷却し、2〜3時間保持した後、鋳物を350℃以下に加熱し、合金中の固溶体格子の収縮と膨張を繰り返し、各元素の結晶粒をわずかに変位させて安定した状態を実現することです。この加熱と冷却を繰り返す熱処理工程はサイクリック処理と呼ばれ、主に精密部品の製造に使用され、一般的な鋳物にはこのような処理は施されません。

アルミニウム合金の熱処理では、一般的に州の規格とその目的が使用されます。

*コードT1、人工時効は、硬度を高め、加工性能を改善し、ZL104やZL105などの合金の強度を高めることを目的としています。

*コード T2、アニーリングは、内部応力を除去し、機械加工による加工硬化を除去し、寸法安定性を改善し、合金の可塑性を高めることを目的としています。

*コード T4、溶体化処理は、強度と硬度を高め、最大限の可塑性と優れた耐食性を実現することを目的としています。

*コード T5、溶体化処理 + 時効処理。高い可塑性を維持しながら十分な強度を達成しますが、耐食性は低下します。

*コード T6、溶体化処理 + 完全時効処理。最大強度を達成するために使用されますが、可塑性と耐腐食性は低下します。

*コードT7、溶体化処理+安定化焼戻しは、高い機械的性能を維持しながら寸法安定性と耐食性を向上させることを目的としています。

*コード T8、溶体化処理および軟化焼戻しは、寸法安定性の達成、可塑性の向上を目的としていますが、強度は低下します。

アルミニウム合金熱処理における欠陥とその除去方法：

熱処理欠陥の分類: 機械的性質の不足、不均一な焼入れ、変形、割れ、過熱

欠陥の種類:

不十分な機械的特性: 焼鈍状態では伸びが低く、溶体化処理状態では引張強度と伸びが不十分であり、老化後は引張強度と伸びが不十分です。