JP2004099962A - 軽合金鋳物の熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】軽合金鋳物の気孔率の上昇を抑制し，また軽合金鋳物表面の膨れ発生を防止して，その軽合金鋳物の靱性を向上させ得るようにした熱処理方法を提供する。
【解決手段】熱処理方法は，軽合金鋳物を固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持する工程と，前記軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷する工程とを用いる。
【選択図】 なし
【解決手段】熱処理方法は，軽合金鋳物を固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持する工程と，前記軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷する工程とを用いる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軽合金鋳物の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，軽合金鋳物の製造に当り，鋳造後，その軽合金鋳物を均一な固溶体にすべく溶体化処理が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，溶体化処理においては，加熱後，大気圧下にて急冷を行うので，この急冷中に，鋳造過程でその鋳物に固溶限を超えて含まれたガス（主として，水素）が膨脹して軽合金鋳物の気孔率が高められ，またガスが鋳物表面側に移行して，その表面に膨れが発生する，といったおそれがあり，これらは軽合金鋳物の靱性向上を図る上で障害となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，軽合金鋳物の気孔率の上昇を抑制し，また軽合金鋳物表面の膨れ発生を防止して，その軽合金鋳物の靱性を向上させ得るようにした前記熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，軽合金鋳物を固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持する工程と，前記軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷する工程とを用いる，軽合金鋳物の熱処理方法が提供される。
【０００６】
前記加熱および急冷により，通常の溶体化処理と同様の効果，つまり軽合金鋳物を均一な固溶体にし得る，といった効果を得ることができる。また軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷するので，鋳造過程でその鋳物に含まれたガスの膨脹を抑制すると共に鋳物表面側への移行を阻止して，その表面における膨れ発生を防止することができる。さらに被加圧下にある冷却媒体を軽合金鋳物の表面全体に密着させて，その冷却速度を速めることも可能である。
【０００７】
したがって，この熱処理方法によれば高い靱性を有する軽合金鋳物を得ることができる。
【０００８】
急冷過程の加圧力Ｐは２００ｂａｒ≦Ｐ≦２０００ｂａｒが適当である。Ｐ＜２００ｂａｒでは加圧の効果がなく，一方，Ｐ＞２０００ｂａｒでは加圧効果が圧力増分に対して顕著でなくなる。ただし，加圧力Ｐは，前記範囲内（２００ｂａｒ≦Ｐ≦２０００ｂａｒ）において高い程効果的である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
表１は，軽合金鋳物としてのＡｌ合金鋳物を鋳造するために用いられる二種のＡｌ合金，即ち，Ａ３５６合金およびＡＤＣ３合金（ＪＩＳ）の組成を有し，また表２は両合金の固相線温度ＴＳ および液相線温度ＴＬ を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
〔実施例１〕
（１）Ａ３５６合金を用いた重力砂型鋳造法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物Ｉを鋳造し，またＡＤＣ３合金を用いた真空ダイカスト法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物ＩＩを鋳造した。
【００１３】
（２）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについてガス含有量を測定した。
【００１４】
（３）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについて次のような熱処理を行った。即ち，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを大気圧下にて固溶体範囲（均一な固溶体として存在していられる温度領域）まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持し，次いで各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを冷却媒体を介し大気圧下にて，または加圧しつつ急冷するものである。冷却媒体としては水を用いた。この場合，各加熱温度Ｔは，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを構成するＡｌ合金の固相線温度ＴＳ に関してＴ≦ＴＳ に設定された。
【００１５】
（４）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩに１６０℃，６時間の人口時効処理を施した。
【００１６】
（５）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについて比重を測定し，これらを見掛比重とした。またＡ３４５合金およびＡＤＣ３合金よりなる押出し材の比重を測定し，これを真比重とした。そして，気孔率（％）を，気孔率＝｛（真比重−見掛比重）／真比重｝×１００の式より求めた。
【００１７】
（６）シャルピー衝撃試験を行うべく，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩより３号試験片を製作し，それらについてシャルピー衝撃値を測定した。
【００１８】
表３は，Ａｌ合金鋳物Ｉ（１），Ｉ（２），ＩＩ（１），ＩＩ（２）に関する熱処理条件を示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】
表３において，Ａｌ合金鋳物Ｉ（２），（ＩＩ）（２）の急冷過程での時間が同Ｉ（１），ＩＩ（１）に比べて長いのは昇圧に時間を要したことに因る。
【００２１】
表４は，Ａｌ合金鋳物Ｉ（１）等に関するガス含有量，急冷過程の圧力，見掛比重，真比重，気孔率およびシャルピー衝撃値を示す。
【００２２】
【表４】
【００２３】
ガス含有量が少ないＡｌ合金鋳物Ｉ（１）と同Ｉ（２）とを比較したところ，それらの表面に膨れは認められず，またそれらの見掛比重および気孔率はほぼ同一であるのに，シャルピー衝撃値はＡｌ合金鋳物Ｉ（２）の方が同Ｉ（１）よりも大であることが判明した。これは，急冷過程において，被加圧下にある冷却媒体がＡｌ合金鋳物Ｉ（２）の表面全体に密着してその冷却速度が速められた，ということに起因する，と考えられる。
【００２４】
ガス含有量が多いＡｌ合金鋳物ＩＩ（１）と同ＩＩ（２）とを比較したところ，急冷過程で加圧が行われなかったＡｌ合金鋳物ＩＩ（１）の表面には複数の膨れが認められたが，加圧を適用された同ＩＩ（２）についてはこのような膨れの発生は認められなかった。Ａｌ合金鋳物ＩＩ（２）においては，その見掛比重が高められて気孔率が同ＩＩ（１）のそれに比べて大幅に低くなり，これによりシャルピー衝撃値について格段の向上が認められる。
【００２５】
〔実施例２〕
（１）Ａ３５６合金を用いた重力砂型鋳造法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物ＩＶを鋳造し，またＡＤＣ３合金を用いた真空ダイカスト法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物Ｖを鋳造した。
【００２６】
（２）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖについてガス含有量を測定した。
【００２７】
（３）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖについて次のような熱処理を行った。即ち，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持し，次いで各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを冷却媒体を介し加圧しつつ急冷するものである。冷却媒体としては水を用いた。この場合，各加熱温度Ｔは，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを構成するＡｌ合金の固相線温度ＴＳ に関してＴ＞ＴＳ に設定された。このように加熱温度Ｔを設定すると，靱性を阻害する低融点晶出物である共晶（Ａｌ＋Ｓｉ）の一部および金属間化合物ＡｌＳｉＦｅを溶解することができる。
【００２８】
（４）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖに１６０℃，６時間の人口時効処理を施した。
【００２９】
（５）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖに関し比重を測定してこれらを見掛比重とし，これら見掛比重と，前記真比重および前記式を用いて気孔率（％）を求めた。
【００３０】
（６）シャルピー衝撃試験を行うべく，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖより３号試験片を製作し，それらについてシャルピー衝撃値を測定した。
【００３１】
表５は，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１），ＩＶ（２），Ｖ（１），Ｖ（２）に関する熱処理条件を示す。
【００３２】
【表５】
【００３３】
表５において，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（２），Ｖ（２）の急冷過程での時間が長いのは昇圧に時間を要したことによる。
【００３４】
表６は，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１）等に関するガス含有量，急冷過程の圧力，見掛比重，真比重，気孔率およびシャルピー衝撃値を示す。
【００３５】
【表６】
【００３６】
ガス含有量が少ないＡｌ合金鋳物ＩＶ（１）と同ＩＶ（２）とを比較したところ，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１）においては，加熱過程での共晶（Ａｌ＋Ｓｉ）の一部溶解等で生じた空孔が急冷過程で拡大するため，見掛比重が低くなる一方，気孔率が高くなり，その結果，シャルピー衝撃値は極めて低いが，同ＩＶ（２）の場合は，急冷過程での加圧により空孔を収縮させて見掛比重を高める一方，気孔率を低下させたので，シャルピー衝撃値が大幅に高くなっている。これは，Ａｌ合金鋳物Ｖ（１）と同Ｖ（２）についても同様である。
【００３７】
Ａｌ合金鋳物ＩＶ（２）は，その加熱過程における加熱温度Ｔの上昇に起因して，その外の熱処理条件が同じである表４のＡｌ合金鋳物Ｉ（２）よりも高いシャルピー衝撃値を有する。これは，Ａｌ合金鋳物Ｖ（２）と同ＩＩ（２）に関しても同様である。
【００３８】
なお，加熱過程でもＡｌ合金鋳物に加圧力を付与することによって，そのＡｌ合金鋳物の特性改善を図り得ることが期待される。この場合には，その加圧下で急冷を行うようにすれば，急冷過程での昇圧時間を省いて，その急冷過程に要する時間を大幅に低減することができ，これはＡｌ合金鋳物の生産性向上を図る上で有効である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって優れた靱性を有する軽合金鋳物を得ることが可能な熱処理方法を提供することができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって靱性をさらに向上させた軽合金鋳物を得ることが可能な熱処理方法を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は軽合金鋳物の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，軽合金鋳物の製造に当り，鋳造後，その軽合金鋳物を均一な固溶体にすべく溶体化処理が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，溶体化処理においては，加熱後，大気圧下にて急冷を行うので，この急冷中に，鋳造過程でその鋳物に固溶限を超えて含まれたガス（主として，水素）が膨脹して軽合金鋳物の気孔率が高められ，またガスが鋳物表面側に移行して，その表面に膨れが発生する，といったおそれがあり，これらは軽合金鋳物の靱性向上を図る上で障害となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，軽合金鋳物の気孔率の上昇を抑制し，また軽合金鋳物表面の膨れ発生を防止して，その軽合金鋳物の靱性を向上させ得るようにした前記熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，軽合金鋳物を固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持する工程と，前記軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷する工程とを用いる，軽合金鋳物の熱処理方法が提供される。
【０００６】
前記加熱および急冷により，通常の溶体化処理と同様の効果，つまり軽合金鋳物を均一な固溶体にし得る，といった効果を得ることができる。また軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷するので，鋳造過程でその鋳物に含まれたガスの膨脹を抑制すると共に鋳物表面側への移行を阻止して，その表面における膨れ発生を防止することができる。さらに被加圧下にある冷却媒体を軽合金鋳物の表面全体に密着させて，その冷却速度を速めることも可能である。
【０００７】
したがって，この熱処理方法によれば高い靱性を有する軽合金鋳物を得ることができる。
【０００８】
急冷過程の加圧力Ｐは２００ｂａｒ≦Ｐ≦２０００ｂａｒが適当である。Ｐ＜２００ｂａｒでは加圧の効果がなく，一方，Ｐ＞２０００ｂａｒでは加圧効果が圧力増分に対して顕著でなくなる。ただし，加圧力Ｐは，前記範囲内（２００ｂａｒ≦Ｐ≦２０００ｂａｒ）において高い程効果的である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
表１は，軽合金鋳物としてのＡｌ合金鋳物を鋳造するために用いられる二種のＡｌ合金，即ち，Ａ３５６合金およびＡＤＣ３合金（ＪＩＳ）の組成を有し，また表２は両合金の固相線温度ＴＳ および液相線温度ＴＬ を示す。
【００１０】
【表１】
【表２】
〔実施例１〕
（１）Ａ３５６合金を用いた重力砂型鋳造法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物Ｉを鋳造し，またＡＤＣ３合金を用いた真空ダイカスト法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物ＩＩを鋳造した。
【００１３】
（２）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについてガス含有量を測定した。
【００１４】
（３）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについて次のような熱処理を行った。即ち，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを大気圧下にて固溶体範囲（均一な固溶体として存在していられる温度領域）まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持し，次いで各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを冷却媒体を介し大気圧下にて，または加圧しつつ急冷するものである。冷却媒体としては水を用いた。この場合，各加熱温度Ｔは，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩを構成するＡｌ合金の固相線温度ＴＳ に関してＴ≦ＴＳ に設定された。
【００１５】
（４）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩに１６０℃，６時間の人口時効処理を施した。
【００１６】
（５）各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩについて比重を測定し，これらを見掛比重とした。またＡ３４５合金およびＡＤＣ３合金よりなる押出し材の比重を測定し，これを真比重とした。そして，気孔率（％）を，気孔率＝｛（真比重−見掛比重）／真比重｝×１００の式より求めた。
【００１７】
（６）シャルピー衝撃試験を行うべく，各Ａｌ合金鋳物Ｉ，ＩＩより３号試験片を製作し，それらについてシャルピー衝撃値を測定した。
【００１８】
表３は，Ａｌ合金鋳物Ｉ（１），Ｉ（２），ＩＩ（１），ＩＩ（２）に関する熱処理条件を示す。
【００１９】
【表３】
表３において，Ａｌ合金鋳物Ｉ（２），（ＩＩ）（２）の急冷過程での時間が同Ｉ（１），ＩＩ（１）に比べて長いのは昇圧に時間を要したことに因る。
【００２１】
表４は，Ａｌ合金鋳物Ｉ（１）等に関するガス含有量，急冷過程の圧力，見掛比重，真比重，気孔率およびシャルピー衝撃値を示す。
【００２２】
【表４】
ガス含有量が少ないＡｌ合金鋳物Ｉ（１）と同Ｉ（２）とを比較したところ，それらの表面に膨れは認められず，またそれらの見掛比重および気孔率はほぼ同一であるのに，シャルピー衝撃値はＡｌ合金鋳物Ｉ（２）の方が同Ｉ（１）よりも大であることが判明した。これは，急冷過程において，被加圧下にある冷却媒体がＡｌ合金鋳物Ｉ（２）の表面全体に密着してその冷却速度が速められた，ということに起因する，と考えられる。
【００２４】
ガス含有量が多いＡｌ合金鋳物ＩＩ（１）と同ＩＩ（２）とを比較したところ，急冷過程で加圧が行われなかったＡｌ合金鋳物ＩＩ（１）の表面には複数の膨れが認められたが，加圧を適用された同ＩＩ（２）についてはこのような膨れの発生は認められなかった。Ａｌ合金鋳物ＩＩ（２）においては，その見掛比重が高められて気孔率が同ＩＩ（１）のそれに比べて大幅に低くなり，これによりシャルピー衝撃値について格段の向上が認められる。
【００２５】
〔実施例２〕
（１）Ａ３５６合金を用いた重力砂型鋳造法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物ＩＶを鋳造し，またＡＤＣ３合金を用いた真空ダイカスト法の適用下で複数のＡｌ合金鋳物Ｖを鋳造した。
【００２６】
（２）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖについてガス含有量を測定した。
【００２７】
（３）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖについて次のような熱処理を行った。即ち，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持し，次いで各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを冷却媒体を介し加圧しつつ急冷するものである。冷却媒体としては水を用いた。この場合，各加熱温度Ｔは，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖを構成するＡｌ合金の固相線温度ＴＳ に関してＴ＞ＴＳ に設定された。このように加熱温度Ｔを設定すると，靱性を阻害する低融点晶出物である共晶（Ａｌ＋Ｓｉ）の一部および金属間化合物ＡｌＳｉＦｅを溶解することができる。
【００２８】
（４）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖに１６０℃，６時間の人口時効処理を施した。
【００２９】
（５）各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖに関し比重を測定してこれらを見掛比重とし，これら見掛比重と，前記真比重および前記式を用いて気孔率（％）を求めた。
【００３０】
（６）シャルピー衝撃試験を行うべく，各Ａｌ合金鋳物ＩＶ，Ｖより３号試験片を製作し，それらについてシャルピー衝撃値を測定した。
【００３１】
表５は，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１），ＩＶ（２），Ｖ（１），Ｖ（２）に関する熱処理条件を示す。
【００３２】
【表５】
表５において，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（２），Ｖ（２）の急冷過程での時間が長いのは昇圧に時間を要したことによる。
【００３４】
表６は，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１）等に関するガス含有量，急冷過程の圧力，見掛比重，真比重，気孔率およびシャルピー衝撃値を示す。
【００３５】
【表６】
ガス含有量が少ないＡｌ合金鋳物ＩＶ（１）と同ＩＶ（２）とを比較したところ，Ａｌ合金鋳物ＩＶ（１）においては，加熱過程での共晶（Ａｌ＋Ｓｉ）の一部溶解等で生じた空孔が急冷過程で拡大するため，見掛比重が低くなる一方，気孔率が高くなり，その結果，シャルピー衝撃値は極めて低いが，同ＩＶ（２）の場合は，急冷過程での加圧により空孔を収縮させて見掛比重を高める一方，気孔率を低下させたので，シャルピー衝撃値が大幅に高くなっている。これは，Ａｌ合金鋳物Ｖ（１）と同Ｖ（２）についても同様である。
【００３７】
Ａｌ合金鋳物ＩＶ（２）は，その加熱過程における加熱温度Ｔの上昇に起因して，その外の熱処理条件が同じである表４のＡｌ合金鋳物Ｉ（２）よりも高いシャルピー衝撃値を有する。これは，Ａｌ合金鋳物Ｖ（２）と同ＩＩ（２）に関しても同様である。
【００３８】
なお，加熱過程でもＡｌ合金鋳物に加圧力を付与することによって，そのＡｌ合金鋳物の特性改善を図り得ることが期待される。この場合には，その加圧下で急冷を行うようにすれば，急冷過程での昇圧時間を省いて，その急冷過程に要する時間を大幅に低減することができ，これはＡｌ合金鋳物の生産性向上を図る上で有効である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって優れた靱性を有する軽合金鋳物を得ることが可能な熱処理方法を提供することができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば，前記のような手段を採用することによって靱性をさらに向上させた軽合金鋳物を得ることが可能な熱処理方法を提供することができる。
Claims (2)
- 軽合金鋳物を固溶体範囲まで加熱して，その加熱温度Ｔに保持する工程と，前記軽合金鋳物を冷却媒体を介し加圧しつつ急冷する工程とを用いることを特徴とする軽合金鋳物の熱処理方法。
- 前記加熱温度Ｔを，前記軽合金鋳物を構成する軽合金の固相線温度をＴＳ としたとき，Ｔ＞ＴＳ に設定する，請求項１記載の軽合金鋳物の熱処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002262890A JP2004099962A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 軽合金鋳物の熱処理方法 |
| US10/648,831 US20040103964A1 (en) | 2002-09-09 | 2003-08-27 | Process for thermally treating light alloy casting |
| DE10341575A DE10341575B4 (de) | 2002-09-09 | 2003-09-09 | Verfahren zum thermischen Behandeln eines Leichtmetall-Legierungsgussteils |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002262890A JP2004099962A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 軽合金鋳物の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004099962A true JP2004099962A (ja) | 2004-04-02 |
Family
ID=31944474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002262890A Pending JP2004099962A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 軽合金鋳物の熱処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040103964A1 (ja) |
| JP (1) | JP2004099962A (ja) |
| DE (1) | DE10341575B4 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2017155288A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 株式会社豊田中央研究所 | アルミニウム合金部材およびその製造方法 |
| JP2019157231A (ja) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | アルミニウム合金部材の製造方法 |
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| DE112012004236A5 (de) * | 2011-10-11 | 2014-08-21 | Ksm Castings Group Gmbh | Gussstück |
| CN103231013B (zh) * | 2013-04-22 | 2015-01-21 | 宁波合力模具科技股份有限公司 | 变速器壳体浇注方法及其使用的砂铸模具 |
| DE102016007450B4 (de) | 2016-06-17 | 2021-07-01 | Audi Ag | Verfahren zur Temperierung eines Gussteils |
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