JPH04235259A - Ａｌ合金製部材の熱処理方法 - Google Patents
Ａｌ合金製部材の熱処理方法Info
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- JPH04235259A JPH04235259A JP16991A JP16991A JPH04235259A JP H04235259 A JPH04235259 A JP H04235259A JP 16991 A JP16991 A JP 16991A JP 16991 A JP16991 A JP 16991A JP H04235259 A JPH04235259 A JP H04235259A
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- JP
- Japan
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- cooling
- treatment
- alloy
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- quenching
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 29
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- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 19
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- 230000035882 stress Effects 0.000 description 24
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
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- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ合金製部材の熱処
理方法に関する。
理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、Ａｌ合金製部材の多くは、熱処
理によって機械的性質を改善することが行われている。 特に、強度（引張強度、耐力）を改善するためには、溶
体化（焼入れ）処理と焼戻し処理とからなるＴ６ 処理
と呼ばれる熱処理が施される。このＴ６ 処理の溶体化
（焼入れ）処理の際、Ａｌ合金製部材は高温に加熱され
た後急冷されるが、各部位で冷却速度の差異により残留
応力（内部応力）が発生する。丸棒を例に挙げると、冷
却速度の速い外面部に圧縮残留応力が、冷却速度の遅い
中心部に引張残留応力がそれぞれ発生する。これらの残
留応力は、Ａｌ合金製部材の寸法安定性を悪化させたり
疲労寿命の低下を招くといった悪影響を及ぼす。したが
って、これらの残留応力を軽減もしくは除去する必要が
あり、従来より以下の如き対策が採られている。
理によって機械的性質を改善することが行われている。 特に、強度（引張強度、耐力）を改善するためには、溶
体化（焼入れ）処理と焼戻し処理とからなるＴ６ 処理
と呼ばれる熱処理が施される。このＴ６ 処理の溶体化
（焼入れ）処理の際、Ａｌ合金製部材は高温に加熱され
た後急冷されるが、各部位で冷却速度の差異により残留
応力（内部応力）が発生する。丸棒を例に挙げると、冷
却速度の速い外面部に圧縮残留応力が、冷却速度の遅い
中心部に引張残留応力がそれぞれ発生する。これらの残
留応力は、Ａｌ合金製部材の寸法安定性を悪化させたり
疲労寿命の低下を招くといった悪影響を及ぼす。したが
って、これらの残留応力を軽減もしくは除去する必要が
あり、従来より以下の如き対策が採られている。
【０００３】■ 焼入れに際し、Ａｌ合金製部材を高
温に加熱した後、強度が要求される特定部位のみを急冷
し、その後、全体を急冷する（特開平２―７００２１号
公報参照）。
温に加熱した後、強度が要求される特定部位のみを急冷
し、その後、全体を急冷する（特開平２―７００２１号
公報参照）。
【０００４】■ 冷媒を変更して焼入れ時の冷却速度
を遅くし、各部位の温度差を小さくする。
を遅くし、各部位の温度差を小さくする。
【０００５】■ Ｔ６ 処理後、Ａｌ合金製部材に引
張応力又は圧縮応力を加えて残留応力を開放する。
張応力又は圧縮応力を加えて残留応力を開放する。
【０００６】■ Ｔ６ 処理後、極低温に保持した後
高温に加熱することにより焼入れ時の残留応力を相殺す
る。
高温に加熱することにより焼入れ時の残留応力を相殺す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の各対
策では、熱処理の効果が薄れたり、複雑な形状のものに
は適用し難いなどの欠点がある。特に、自動車等車両の
エンジン部品であるシリンダヘッドの場合には、ウォー
タジャケットが迷路のように張り巡らされており、この
ウォータジャケット側は外側に比べて冷媒の循環が悪く
冷却速度が遅いことから、シリンダヘッドの内外で約１
６０℃の温度差が生じて（図２参照）、Ｔ６ 処理の溶
体化（焼入れ）処理時に各部位の冷却速度の差異により
ウォータジャケット側に引張残留応力が、外側に圧縮残
留応力がそれぞれ発生し、これらの残留応力はその後の
焼戻し処理によっても開放されずに残存している。した
がって、上記シリンダヘッド等のようにウォータジャケ
ット等の中空部を有するＡｌ合金製部材においては、残
留応力の残存により寸法安定性が悪化したり疲労寿命が
低下して製品強度が低下するという問題があった。参考
のためにシリンダヘッドの各部位に発生した残留応力の
データを図３および図４に示す。なお、図４中に記載し
た○印等の記号は測定箇所を示し、そのデータを図３に
同一記号を付して表わす。また、図４の右側はシリンダ
ヘッドのリヤ側を、左側はフロント側をそれぞれ示す。
策では、熱処理の効果が薄れたり、複雑な形状のものに
は適用し難いなどの欠点がある。特に、自動車等車両の
エンジン部品であるシリンダヘッドの場合には、ウォー
タジャケットが迷路のように張り巡らされており、この
ウォータジャケット側は外側に比べて冷媒の循環が悪く
冷却速度が遅いことから、シリンダヘッドの内外で約１
６０℃の温度差が生じて（図２参照）、Ｔ６ 処理の溶
体化（焼入れ）処理時に各部位の冷却速度の差異により
ウォータジャケット側に引張残留応力が、外側に圧縮残
留応力がそれぞれ発生し、これらの残留応力はその後の
焼戻し処理によっても開放されずに残存している。した
がって、上記シリンダヘッド等のようにウォータジャケ
ット等の中空部を有するＡｌ合金製部材においては、残
留応力の残存により寸法安定性が悪化したり疲労寿命が
低下して製品強度が低下するという問題があった。参考
のためにシリンダヘッドの各部位に発生した残留応力の
データを図３および図４に示す。なお、図４中に記載し
た○印等の記号は測定箇所を示し、そのデータを図３に
同一記号を付して表わす。また、図４の右側はシリンダ
ヘッドのリヤ側を、左側はフロント側をそれぞれ示す。
【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、焼戻し処理に適切な処
置を施すことにより、焼入れ処理時の冷却温度差に起因
する残留応力を緩和して寸法安定性や疲労寿命等を向上
させ、製品強度を高めんとすることにある。
あり、その目的とするところは、焼戻し処理に適切な処
置を施すことにより、焼入れ処理時の冷却温度差に起因
する残留応力を緩和して寸法安定性や疲労寿命等を向上
させ、製品強度を高めんとすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の解決手段は、内部に中空部を有するＡｌ合
金製部材を熱処理する方法として、まず、上記Ａｌ合金
製部材を焼入れ処理する。次いで、焼戻し処理時の冷却
時に上記中空部側を外側よりも低温で冷却しながら焼戻
し処理するようにしたことである。
め、本発明の解決手段は、内部に中空部を有するＡｌ合
金製部材を熱処理する方法として、まず、上記Ａｌ合金
製部材を焼入れ処理する。次いで、焼戻し処理時の冷却
時に上記中空部側を外側よりも低温で冷却しながら焼戻
し処理するようにしたことである。
【００１０】
【作用】上記の構成により、本発明方法では、内部に中
空部を有するＡｌ合金製部材は、焼入れ処理された後、
焼戻し処理時の冷却時に上記中空部側が外側よりも低温
で冷却されながら焼戻し処理されることが、この焼戻し
処理時の強制冷却によって上記Ａｌ合金製部材の内外に
焼入れ時とは逆の熱応力が発生し、よって焼入れ処理時
の冷却温度差に起因する残留応力が緩和されて寸法安定
性や疲労寿命等が向上し、製品強度が高められることと
なる。
空部を有するＡｌ合金製部材は、焼入れ処理された後、
焼戻し処理時の冷却時に上記中空部側が外側よりも低温
で冷却されながら焼戻し処理されることが、この焼戻し
処理時の強制冷却によって上記Ａｌ合金製部材の内外に
焼入れ時とは逆の熱応力が発生し、よって焼入れ処理時
の冷却温度差に起因する残留応力が緩和されて寸法安定
性や疲労寿命等が向上し、製品強度が高められることと
なる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例に係るＡｌ合金製部材
熱処理方法を図面に基づいて説明する。
熱処理方法を図面に基づいて説明する。
【００１２】本実施例に適用されるＡｌ合金製部材は、
例えば図４に示すような自動車等車両のエンジン部品で
あるシリンダヘッド１であり、該シリンダヘッド１の内
部には、中空部としてのウォータジャケット２が迷路の
ように張り巡らされている。該シリンダヘッド１を熱処
する方法を説明するに、図１に示すように、まず、シリ
ンダヘッド１を５３５℃の焼入れ温度に保持して４時間
に亘って溶体化（焼入れ）処理する。次いで、焼戻し処
理を行うが、まず、上記焼入れ処理が終わったシリンダ
ヘッド１を１８０℃の焼戻し温度に保持して６時間に亘
って焼戻しし、続いて冷却工程に入る。この冷却時に上
記シリンダヘッド１に形成された孔部３，３から冷却水
等の冷媒を内部に導入し、上記ウォータジャケット２側
を外側よりも低温で冷却しながら焼戻し処理する。なお
、図１および図２中、実線はウォータジャケット（中空
部）２側の温度変化であることを、破線はシリンダヘッ
ド１の外側の温度変化であることをそれぞれ表わす。 因みに、低圧鋳造したＡＣ４Ｄ製のシリンダヘッド１を
上記焼入れおよび焼戻し処理条件で熱処理し、図４の測
定ポイントの残留応力を測定した。その各測定ポイント
の残留応力を平均すると、２．７ｋｇ／ｍｍ２ であっ
たが、焼戻し処理工程でウォータジャケット２側を強制
冷却しない場合は４．０ｋｇ／ｍｍ２ であり、本実施
例の方が残留応力を約３０％低減することができた。
例えば図４に示すような自動車等車両のエンジン部品で
あるシリンダヘッド１であり、該シリンダヘッド１の内
部には、中空部としてのウォータジャケット２が迷路の
ように張り巡らされている。該シリンダヘッド１を熱処
する方法を説明するに、図１に示すように、まず、シリ
ンダヘッド１を５３５℃の焼入れ温度に保持して４時間
に亘って溶体化（焼入れ）処理する。次いで、焼戻し処
理を行うが、まず、上記焼入れ処理が終わったシリンダ
ヘッド１を１８０℃の焼戻し温度に保持して６時間に亘
って焼戻しし、続いて冷却工程に入る。この冷却時に上
記シリンダヘッド１に形成された孔部３，３から冷却水
等の冷媒を内部に導入し、上記ウォータジャケット２側
を外側よりも低温で冷却しながら焼戻し処理する。なお
、図１および図２中、実線はウォータジャケット（中空
部）２側の温度変化であることを、破線はシリンダヘッ
ド１の外側の温度変化であることをそれぞれ表わす。 因みに、低圧鋳造したＡＣ４Ｄ製のシリンダヘッド１を
上記焼入れおよび焼戻し処理条件で熱処理し、図４の測
定ポイントの残留応力を測定した。その各測定ポイント
の残留応力を平均すると、２．７ｋｇ／ｍｍ２ であっ
たが、焼戻し処理工程でウォータジャケット２側を強制
冷却しない場合は４．０ｋｇ／ｍｍ２ であり、本実施
例の方が残留応力を約３０％低減することができた。
【００１３】このように、本実施例では、シリンダヘッ
ド１を焼入れ処理した後、焼戻し処理時の冷却時にウォ
ータジャケット２側を外側よりも低温で冷却しながら焼
戻し処理することから、この焼戻し処理時の強制冷却に
よって上記シリンダヘッド１の内外に焼入れ時とは逆の
熱応力を発生させ、これにより焼入れ処理時の冷却温度
差に起因する残留応力を緩和して寸法安定性や疲労寿命
等を向上させ、製品強度を高めることができる。
ド１を焼入れ処理した後、焼戻し処理時の冷却時にウォ
ータジャケット２側を外側よりも低温で冷却しながら焼
戻し処理することから、この焼戻し処理時の強制冷却に
よって上記シリンダヘッド１の内外に焼入れ時とは逆の
熱応力を発生させ、これにより焼入れ処理時の冷却温度
差に起因する残留応力を緩和して寸法安定性や疲労寿命
等を向上させ、製品強度を高めることができる。
【００１４】なお、上記実施例では、Ａｌ合金製部材が
シリンダヘッド１である場合を示したが、内部に中空部
を有するＡｌ合金製のものであれば他のものであっても
よい。
シリンダヘッド１である場合を示したが、内部に中空部
を有するＡｌ合金製のものであれば他のものであっても
よい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、内部に中空部を有するＡｌ合金製部材を焼入れ処理
した後、焼戻し処理時の冷却時に上記中空部側を外側よ
りも低温で冷却しながら焼戻し処理するので、この強制
冷却によって焼入れ処理時の冷却温度差に起因する残留
応力を緩和して製品強度を高めることができる。
ば、内部に中空部を有するＡｌ合金製部材を焼入れ処理
した後、焼戻し処理時の冷却時に上記中空部側を外側よ
りも低温で冷却しながら焼戻し処理するので、この強制
冷却によって焼入れ処理時の冷却温度差に起因する残留
応力を緩和して製品強度を高めることができる。
【図１】本実施例に係る熱処理条件を示すグラフである
。
。
【図２】従来例に係る熱処理条件を示すグラフである
【
図３】シリンダヘッドの熱処理後の残留応力を示すグラ
フである。
図３】シリンダヘッドの熱処理後の残留応力を示すグラ
フである。
【図４】シリンダヘッドのリヤ側とフロント側を示す断
面図である。
面図である。
１…シリンダヘッド（Ａｌ合金製部材）２…ウォータジ
ャケット（中空部）
ャケット（中空部）
Claims (1)
- 【請求項１】 内部に中空部を有するＡｌ合金製部材
を熱処理する方法であって、上記Ａｌ合金製部材を焼入
れ処理した後、焼戻し処理時の冷却時に上記中空部側を
外側よりも低温で冷却しながら焼戻し処理することを特
徴とするＡｌ合金製部材の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16991A JP2971145B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | Ａｌ合金製部材の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16991A JP2971145B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | Ａｌ合金製部材の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04235259A true JPH04235259A (ja) | 1992-08-24 |
| JP2971145B2 JP2971145B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=11466524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16991A Expired - Fee Related JP2971145B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | Ａｌ合金製部材の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971145B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103627873A (zh) * | 2012-08-22 | 2014-03-12 | 上海重型机器厂有限公司 | Cap1400蒸汽发生器用椭圆封头锻件的热处理方法 |
| CN104152659A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-11-19 | 芜湖金宇紧固件有限公司 | 紧固件连续热处理装置 |
| CN107267716A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-20 | 江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司 | 一种复合热处理工艺 |
-
1991
- 1991-01-07 JP JP16991A patent/JP2971145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103627873A (zh) * | 2012-08-22 | 2014-03-12 | 上海重型机器厂有限公司 | Cap1400蒸汽发生器用椭圆封头锻件的热处理方法 |
| CN103627873B (zh) * | 2012-08-22 | 2016-01-06 | 上海重型机器厂有限公司 | Cap1400蒸汽发生器用椭圆封头锻件的热处理方法 |
| CN104152659A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-11-19 | 芜湖金宇紧固件有限公司 | 紧固件连续热处理装置 |
| CN107267716A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-20 | 江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司 | 一种复合热处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2971145B2 (ja) | 1999-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |