アルミニウム合金にはどのような熱処理が用いられるか？

アルミニウム合金の熱処理

焼鈍

焼鈍は、鋳造による応力や機械加工によって生じる内部応力を除去し、部品の形状や寸法を安定させるとともに、Al-Si合金中のシリコン結晶の一部を球状化させて延性を向上させます。 アルミニウム合金鋳物は、280～300°Cまで加熱され、2～3時間保持された後、炉内で室温まで冷却されます。 固溶体がゆっくりと分解し、析出した第二相粒子が凝集することで、内部応力が緩和され、寸法が安定し、延性が向上し、変形や反りが減少します。.

焼入れ

焼入れとは、アルミニウム合金鋳物を高温（一般に共晶融点付近、通常は500°C以上）まで加熱し、可溶相が完全に溶解するよう2時間以上その温度を維持する処理である。その後、鋳物を60～100°Cの水中で急速に冷却する。 急速冷却を行うことで、室温において強化成分を溶媒中に最大限に保持することができる。この処理は、溶体化熱処理または冷間処理とも呼ばれる。.

加齢

エイジング（低温焼戻しとも呼ばれる）とは、焼入れしたアルミニウム合金鋳物を所定の温度まで加熱し、その温度で保持した後、空気中で室温まで冷却する処理である。この処理により、過飽和固溶体が分解され、合金マトリックスが安定化する。 温度と時間の経過に伴い、まず過飽和固溶体の格子内で原子が再配列し、溶質が豊富なG-P I領域が形成される。G-P I領域が消失すると、第二相の原子が所定のパターンに従って偏析し、G-P II領域が形成される。 その後の段階には、準安定な第二相の形成、少量の準安定相と多数のG-P II領域の共存、準安定相から安定相への転移、および第二相粒子の凝集が含まれる。時効には、自然時効と人工時効がある。 自然老化は室温で発生する。人工老化には、部分人工老化、完全人工老化、および過老化が含まれる。.

部分的な人工老化

鋳物を150～170°Cまで加熱し、3～5時間その温度を維持する。これにより、優れた引張強度、延性、および靭性が得られるが、耐食性は比較的低くなる。.

完全人工老化

鋳物を175～185°Cまで加熱し、5～24時間その温度を維持する。これにより、十分な引張強度と最高の硬度が得られるが、伸びは低くなる。.

過度の老化

鋳物を190～230°Cまで加熱し、4～9時間その温度を維持する。これにより、強度は低下し、延性は向上し、応力および腐食に対する耐性が向上する。この工程は、安定化焼戻しとも呼ばれる。.

周期的処理

鋳造品を−50、−70、または−195°Cなどの氷点下の温度まで冷却して保持した後、350°C未満まで加熱する。 固溶体格子の収縮と膨張が繰り返されることで、各相において微細な結晶粒の変位が生じ、原子偏析領域や金属間化合物がより安定した状態になります。これにより、寸法および体積の安定性が向上します。 サイクリック処理は、一部の検査機器の部品など、高精度で寸法安定性の高い部品に使用されますが、一般的な鋳物には通常適用されません。.

アルミニウム合金の基本的な調質記号

ISO 2107:2023, アルミニウムおよびアルミニウム合金 ― 鍛造製品 ― 焼戻し状態の記号, では、大文字1文字を用いた基本的なテンパーの表記が定義されています。.