溶液処理

溶体化処理：熱処理工程

ステンレス鋼および金属合金の熱処理サービス

溶体化処理とは、合金を高温の単相領域に加熱して温度を維持し、余分な相を固溶体に完全に溶解させた後、急速に冷却して過飽和固溶体を得る熱処理プロセスを指します。 .

その操作過程が焼き入れに似ていることから、「溶体硬化」とも呼ばれます。 固溶体をマトリックスとする合金に適しており、温度変化により溶解度が大きく変化します。 一般的には予備熱処理であり、その後の熱処理に最適な条件を整える働きがあります。

溶体化処理は、合金を特定の温度に加熱し、その温度を 1 つまたは複数の成分を固溶体にするのに十分な時間維持し、その後急速に冷却して溶液の特性を維持します。 アニーリングは一般的に使用される溶体化処理であり、溶体化アニーリングと呼ばれることもあります。

溶体化アニーリングは、多くの異なる金属ファミリーの一般的な熱処理プロセスでもあります。 ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニッケルベースの超合金、チタン合金、および一部の銅ベースの合金には、溶体化アニーリングが必要になる場合があります。

溶体化アニーリングの目的は、材料中に存在する沈殿物を溶解し、溶体化アニーリング温度で材料を単相構造に変換することです。 溶体化アニーリング プロセスの最後に、材料は室温まで急速に急冷され、低温域での冷却中に沈殿が生じるのを防ぎます。 単相溶体化処理された材料は、処理後に柔らかい状態になります。

具体的には、鉄、ニッケル、コバルト、およびアルミニウムを含む一般的な合金は、通常、製造前に何らかの方法で溶体化処理されますが、ステンレス鋼などの他の材料は、雰囲気ガスを除去して酸化を防ぐため、真空炉での溶体化処理が必要です。 アニーリングと急冷の後、析出硬化は熱処理プロセスの一般的な次のステップです。 時効硬化プロセス中に形成された析出物のみが最終製品に存在するように、溶体化焼鈍プロセス中に作成された単相微細構造は、時効硬化前に必要です。 エージング中に形成されるこれらの沈殿物の組成、サイズ、および量は、エージング後の最終製品の硬度、強度、および機械的特性を決定します。 これらすべての要件を満たすには、エージング前の構造の適切な溶液処理が重要です。

溶体化熱処理のメリット

このプロセスは、非鉄合金の引張強度を高め、それらを固溶体に変え、機械的混合物に戻る構造変化の速度を制御するために実行されます。 この熱処理では、合金は材料の融点より低い特定の温度に加熱され、その後急冷または急冷されます。 加熱中に得られた固溶体は、冷却プロセスにより安定したままです。 この時点で、エージングと析出硬化 (合金内の材料の変化または固溶体からの脱離を助けるプロセス) が実行され、合金が元の構造を経時的に変化させないようにします。 時効により、金属の最終的な粒子構造が元の状態よりも大きな引張強度になります。 結論として、この硬化形態は、製品の表面汚染のリスクなしに、材料の金属記憶およびばね特性を保持します。

例：

ステンレス鋼鋳物の熱処理

溶体化処理を使用して、ステンレス鋼の鋳物を軟化させます。 通常、ステンレス鋼の鋳物は950-1150度程度に加熱され、一定時間保持されます。これは、オーステナイト中に炭化物やさまざまな合金元素を完全かつ均一に溶解させ、急速に急冷して冷却するためです。 炭素などの合金元素が析出するには遅すぎ、純粋なオーステナイト構造が得られます。

ステンレス鋳物の溶体化処理のメリット

1.注湯温度と冷却速度が異なり、一貫性のない微細構造が生じるため、原材料にとって特に重要なステンレス鋼鋳物の構造と組成を均一にします。 温度が上がると原子の活動が活発になり、σ相が溶解し、化学組成が均一になる傾向があります。 急速冷却後、均一な単相構造が得られます。

2.硬化をなくし、その後の加工を容易にします。 溶体化処理により、歪んだ格子が回復し、伸びて壊れた結晶粒が再結晶し、内部応力が緩和されます。 ステンレス鋼鋳物の引張強度は低下し、伸びは増加します。

3. ステンレス鋼鋳物の固有の耐食性を回復します。 インベストメント鋳造後のステンレス鋼の耐食性は低下します。 溶体化処理後、ステンレス鋼鋳物の耐食性は最良の状態に戻りました。

ステンレス鋼鋳物の場合、溶体化処理の主な要因は、温度、保持時間、および冷却速度です。