アルミニウム鋳物の熱処理

1. 導入

熱処理は、アスキャストからアルミニウム鋳物を変換します, variable -propertyコンポーネント要求の厳しいアプリケーション要件を満たす正確に設計された部品へ.

温度を慎重に制御することにより, 時間を浸します, および冷却率, ファウンドリと冶金学者は、機械的特性を調整できます,

引張強度など, 硬度, 延性, と疲労抵抗, 摩耗特性も改善します, 加工性, および寸法の安定性.

この記事はファンダメンタルズを掘り下げています, プロセス, そして、熱処理アルミニウム鋳物のベストプラクティス.

私たちは専門家を提供することを目指しています, 権威ある, エンジニアへの包括的なガイド, 冶金学者, パフォーマンスとコストのためにアルミニウム鋳造コンポーネントを最適化しようとする高品質の専門家.

2. なぜ加熱アルミニウム鋳物?

熱処理の目的は次のとおりです:

• 引張強度と硬度の向上
• 延性と疲労抵抗の改善
• 加工性と耐摩耗性の向上
• 寸法の安定性と残留ストレスの緩和
• サービス条件のためのカスタマイズされたプロパティ
• 一貫性と品質保証

3. 一般的なアルミニウム鋳造合金

アルミ鋳造合金は通常、2つの主要なカテゴリに分割されます:

• 砂鋳造 / 永久型 (重力キャスト) 合金
• キャスティングダイ 合金 (圧力キャスト)

それらはaによって指定されます 4桁の番号 (例えば。, A356, A319, A380) どちらかに陥ります 2xx, 3xx, 4xx, または7xx 一次合金要素に応じてシリーズ.

テーブル: 一般的なアルミニウム鋳造合金の概要

4. アルミニウム鋳物にはどのような種類の熱治療が利用できますか?

アルミニウム鋳物の熱処理プロセスは、合金組成によって異なります, キャストタイプ, そして、望ましい機械的特性.

特殊な炉と慎重に制御されたクエンチング方法が採用され、寸法の安定性を確保し、治療中の亀裂を防ぐ. 以下は、アルミニウム鋳物に適用される一般的な熱処理タイプです:

TF (完全に熱処理されました)

TF治療の目的は、アルミニウム鋳物の硬度と強度を大幅に高めることです.

このプロセスでは、キャスティングを約515〜535°Cに加熱することが含まれます。 4 に 12 合金化要素を固形溶液に溶解する時間.

その後、割れを防ぐために温水で急速に癒されます, その後、150〜160°Cで老化します 4 に 16 時間.

この治療は、元のキャストの硬度をほぼ2倍にします. TFは、高強度と耐久性が必要な場合に一般的に使用されます, 構造コンポーネントなど.

その利点は、鋳造の完全性を維持しながら、機械的特性の大幅な改善にあります.

TB状態 (T4)

この熱処理は、延性と中程度の強度を改善することを目指しています.

鋳物は、合金元素が固形溶液に入るまで融点のすぐ下に加熱されます, その後、水で癒されます, 沸騰したお湯, またはポリマー溶液.

消光媒体は、機械的特性のバランスをとるために選択されます, 歪みを減らします, 内部ストレスを最小限に抑えます.

TBは、優れた形成性と溶接性を必要とする部品に適しています.

利点は延性と合理的な強さの保存です, これにより、さらに製造プロセスが促進されます.

TB7 (溶液が処理および安定化されています)

順応性を高める鋳物を生産するように設計されています, この治療はTFに似ていますが、240〜270°Cの高い温度で老化が行われます。 2 に 4 時間.

これにより、TFに比べてわずかに柔らかい鋳物が生じます, ある程度の柔軟性が必要なアプリケーションで作業しやすくする.

それは、より良い熱安定性と靭性を必要とするコンポーネントで使用されています.

TE (年齢硬化)

熱処理は、鋳物を150〜170°Cに加熱することにより、自然な老化プロセスを加速します 4 に 12 消光のない時間.

これは、急速な冷却によって損傷する可能性のある複雑なまたは細かく特徴のキャスティングに特に役立ちます.

このプロセスは、歪みを危険にさらすことなく硬度と安定性を向上させます. 形状の保持が重要な繊細な部品にはお好みです.

T5 (降水老化)

この人工老化プロセスは、比較的低い温度でそれらを加熱することにより鋳物を安定させます (150–200°C) のために 2 に 24 時間.

T5は機械性と寸法の安定性を向上させ、通常、制御された硬度と表面仕上げが重要なダイキャスティングに適用されます.

利点は、鋳造への熱への影響を最小限に抑えて、機械的特性の改善です.

T6気性

T6治療は、高強度と硬度を達成するために使用されます.

キャスティングは、約538°Cで約で処理されます 12 時間, 66〜100°Cで水またはグリコールで急速に消します, その後、154°Cで人工的に熟成します 3 に 5 時間.

頻繁, 幅の正確性を確保するために、クエンチングに続きます.

T6は航空宇宙に広く適用されています, 自動車, 優れた機械的性能を必要とする構造部品の防衛産業.

その主な利点は、負荷の下での変形を最小限に抑えながら強度を最大化することです.

TF7 (T7またはT71 - 溶液処理および安定化)

この治療は、鋳物を処理し、200〜250°Cでそれらを安定化することにより、高温の機械的安定性を高めます.

T6よりわずかに低い引張強度と降伏強度を提供しますが, TF7は、熱抵抗と寸法の安定性を改善します.

高温または長期的なストレスにさらされるコンポーネントに最適です.

ストレス緩和とアニーリング (TS条件)

ストレス緩和熱治療, 200〜250°Cで実行されます, 反りや亀裂を引き起こす可能性のある残留応力を減らします.

アニーリング, 300〜400°Cで行われます, 機械加工や形成を簡単にするために、キャストを柔らかくします.

これらの治療は通常、さらなる機械的操作を必要とする厚いまたは複雑な鋳物に使用されます. それらの利点は、次元の安定性の向上と作業性の向上です.

ポリマー消光

水の代わりに, ポリマーソリューションは、鋳造物をより遅い速度で消すために使用されます.

これにより、内部応力と歪みが軽減されます, 硬度が低いが高次元の精度が必要な複雑または薄壁の鋳物に適しています.

ポリマークエンチングは、繊細な幾何学を保護するための穏やかな冷却方法を提供します.

アルミニウム鋳物テーブルの一般的な熱処理タイプ

5. 合金固有の熱処理レシピ

A356/356.0: 標準のT6プロセス

• 解決策: 540–560°C, 6 h (25 MMセクション).
• クエンチ: 水 (〜20°C) 軽度の動揺で.
• エージング (T6): 160–165°C, 6 h; アンビエントからアンビエントまで空気.
• オプションのT7: 180 °C, 10 h; エアクール.

A380/A383: T4およびT5アプリケーション

• T4 (自然な老化): 505〜525°Cのクエンチ; 18〜24時間保持します; 限られた強さ (〜uts 200 MPA) 良好な延性を備えています (4–6％).
• T5: 直接人工老化 160 °C 4〜6時間; 結果〜UTS 210〜230 MPa, 伸長3〜4％.

319/319.0: HPDCのshtおよび老化

• sht: 505–525°C 4〜6時間 (10–20 mmセクション).
• クエンチ: ポリマー (10% パグ) 歪みを減らすため.
• 年 (T6): 160–170°Cで8〜10時間; UTS〜260 MPaを生成します, 伸長〜4–5％.

A413: 高強度鋳物

• sht: 540–560°Cで8〜10時間 (厚いセクション50〜100 mm).
• クエンチ: 水 + 腐食阻害剤; 目指してください 400 °C/s冷却.
• 年 (T6): 160–170°C, 10 h; UTS〜270–310 MPa, 伸長〜3〜4％.
• 過剰 (T7): 180–200°C, 10–12 h; UTS〜260–290 MPa, 伸長〜5–6％.

6061 (キャストバリアント) および特殊合金

• 6061 - キャストSHT: 530–550°Cで4〜6時間 (12–25 mmセクション).
• クエンチ: 水またはポリマー (どちらも中程度の歪みに受け入れられます).
• 年 (T6): 160 °C, 8 h; 〜UTS 240–270 MPaを生成します, 伸長〜8〜10％.
• 6063-キャスト: 同様です, T5はUTS 165〜200 MPaに十分な場合がありますが、T6はUTS〜210 MPaを生成します.

6. 機械的特性相関

抗張力, 降伏強度, 治療後の伸長

• A356 T6: UTS 240〜280 MPa; YS 200〜240 MPa; 伸長6〜8％.
• A380 T5: UTS 210〜230 MPa; YS 160–180 MPa; 伸長3〜4％.
• 319 T6: UTS 260〜280 MPa; YS 210–230 MPa; 伸長4〜5％.
• A413 T6: UTS 270〜310 MPa; YS 220–260 MPa; 伸長3〜4％.

硬度は熱処理段階によって変化します

• A356: AS -CAST〜70 HB; sht〜60 Hbの後; T6〜80-85 HB; T7〜75–80 HB.
• 319: AS -CAST〜75 HB; T5〜85 HB; T6〜90-95 HB.
• A413: AS -CAST〜80 HB; T6〜95-105 HB; T7〜90–100 HB.

疲労性能と亀裂成長率

• A356 T6: 持久力制限〜70 MPa; T0〜50 MPa.
• 319 T6: 〜75 MPa; より細かいCu豊富な沈殿物によるより良い高テンプ疲労耐性.
• 残留応力の影響: 適切なストレス緩和は疲労寿命を20〜30％増やすことができます.

高温鋳造アプリケーションのクリープ抵抗

• A356 T7が過剰になった: 室温の強度の約85％を維持します 150 °C; エンジンブラケットには受け入れられます.
• A413: T7は〜80％を保持します 200 °C; 持続的な負荷の下でのトランスミッションハウジングに推奨されます.

7. アルミニウム鋳物の用途

自動車産業

• エンジンブロック (A356 T6): 実証されています 20% 減量対. 鋳鉄; 熱処理により、UTS〜260 MPaが得られます, より高いシリンダー圧力を有効にします.
• シリンダーヘッド (319 T6): T6治療は、多孔性関連の疲労障害を排除します; ラインを越えて繰り返されると、一貫したパフォーマンスが得られます <1% クエンチのひび割れによるスクラップ.

航空宇宙コンポーネント

• タービンインピーラー (6061 T6): 厳密なSHTと老化を通じて, 疲労寿命を達成します >10⁷サイクルアンダー 200 MPAストレス; 治療後のCMMは、ランアウトを確認します <0.01 mm.
• 着陸装置ブロック (A356 T7): 安定性のために過剰になった, 保持 75% の強さ 120 °C; サービス内のひび割れはありません 15,000 評価のサイクル.

産業機械

• ポンプハウジング (A413 T6): T6はUTを保証します >280 MPA, 壁の厚さを減らす 20% vs. キャストデザイン; 潤滑の通路は、クエンチの後±0.05 mm以内に残ります.
• バルブボディ (A380 T5): UTS〜220 MPAを達成します, 伸長〜4％; ストレスの緩和 300 °Cは除去します 80% As -Castの歪みの, 機械加工時間を短縮します 30%.

家電とヒートシンク

• ヒートシンク (6061 T6): 収量uts〜250 MPaと熱伝導率〜180 w/m・k; 押し出されてから熱処理されて、高出力LEDモジュールで最適なパフォーマンスを発揮します.
• ラップトップシャーシ (A356 T6): T6は、機械的負荷の下で構造的剛性を保証します; 最小限の反り (<0.2 MMの向こう 200 mmスパン) パネルのフィットと仕上げを保存します.

8. 結論

の熱処理 アルミニウム キャスティングは「1つのサイズのフィット」の提案ではありません.

冶金の基本を理解することにより、分解, 消光, 老化 - 金属師は特定の合金の特性を最適化するサイクルを設計できます (6061, 7075, 356, 等) および部分的なジオメトリ.

炉の温度を慎重に制御することにより, クエンチメディア, および老化プロファイル, 鋳物は、航空宇宙のスパーに適した高性能コンポーネントに変換されます, マリンハードウェア, 自動車アセンブリ, および精度の電子エンクロージャー.

最終的に, 成功した熱処理は依存します:

• 合金選択 と化学
• 正確なプロセス制御 (温度, 時間, クエンチレート)
• 治療後の検査 (NDT, 機械的テスト, 次元チェック)
• アプリケーション駆動型の気性の選択 (強度のためのT6, 安定性のためのT7, ストレス緩和のためのTS)

これらの原則を順守し、高度な炉技術とメトロロジーを活用することによって, 製造業者は、アルミニウム鋳物が出会うだけでなく機械を超えることを保証します, 耐久性, 近代産業の信頼性基準.