アルミ合金AC4CHのT6処理における時効処理の効果と内部応力の緩和について

アルミ合金AC4CHのT6処理は、溶体化処理後の焼き入れと時効処理によって、高い強度を得るために広く利用されています。しかし、焼き入れ工程後に発生する内部応力や歪みについて、時効処理がどのように影響を与えるかは多くの技術者が関心を持つポイントです。本記事では、アルミ合金AC4CHのT6処理における焼き入れ後の内部応力について詳しく解説し、時効処理による緩和の効果について考察します。

アルミ合金AC4CHのT6処理とは？

アルミ合金AC4CHは、主に自動車部品や産業機器に使用される合金で、強度と加工性を両立させた素材です。T6処理は、溶体化処理と焼き入れ後に時効処理を施すことで、合金の強度を最大化する熱処理法です。溶体化処理では、合金中の元素を溶け込ませ、焼き入れによって急冷することで、微細な組織を形成します。その後、時効処理により析出硬化を促進し、最終的に強度が向上します。

焼き入れ後の内部応力と歪み

T6処理の焼き入れ工程では、急激な冷却が原因で内部応力や歪みが発生します。この内部応力は、材料内部で異なる冷却速度により温度差が生じることから起こり、部品に変形を引き起こす可能性があります。特に複雑な形状や薄い部分では、応力の不均衡によりひずみが生じることがあり、これが製品の寸法精度や耐久性に影響を与えることがあります。

時効処理による内部応力の緩和

時効処理は、焼き入れ後に行う熱処理で、析出硬化を促進し、合金の強度を高めるだけでなく、内部応力の緩和にも寄与します。時間をかけて温度を上げることで、金属内部の不均衡な構造が安定化し、応力が緩和されるため、歪みの解消にもつながります。したがって、T6処理における時効処理は、焼き入れ後の歪みや内部応力を緩和し、最終的な製品の寸法安定性を向上させる効果があります。

特に、長時間かけて行う時効処理は、冷却後に残る微小な応力を解消し、材料全体を均一に強化するため、製品の耐久性や精度が大幅に改善されます。

実際の時効処理条件と内部応力緩和の程度

時効処理の条件（温度、時間）により、内部応力の緩和具合は異なります。例えば、低温で短時間の時効処理では応力緩和の効果が限定的ですが、高温で長時間処理することでより効果的に応力を解消できます。ただし、過度の時効処理は析出硬化の進行を過剰に促進し、逆に材料がもろくなる可能性があるため、最適な処理条件を選定することが重要です。

通常、アルミ合金AC4CHのT6処理では、300～400℃の温度帯で10～20時間程度の時効処理が行われます。これにより、強度と共に内部応力が適切に緩和され、製品の精度や信頼性が向上します。

まとめ

アルミ合金AC4CHのT6処理において、焼き入れ後の内部応力や歪みは確かに問題となりますが、時効処理によってこれらの応力は緩和されます。最適な時効処理を施すことで、製品の精度や強度を高め、長期的に安定した性能を発揮することができます。時効処理の条件を適切に設定し、内部応力を効果的に緩和することが、製造工程において重要なポイントとなります。