硬度、強度、機械加工性などの主要な物理的特性を大幅に改善するために、ほとんどの金属合金に熱処理が適用されます。これらの改善は、材料の微細構造の変更と表面の化学組成によるものです。これらの処理には、制御された冷却条件で極端な温度で合金を加熱することが含まれます。金属合金の最終的な物性は、加熱温度、加熱時間、冷却速度によって大きく影響されます。で最も一般的に使用される金属合金に対して、さまざまな熱処理を提供します。 CNC加工、最終的な CNC 部品のさまざまな特性を改善し、アプリケーションに最適な材料を選択するのに役立ちます。
熱処理時間
熱処理は金属合金全体に広く適用されます CNC加工製造工程. CNC 機械加工部品の場合、熱処理は通常、CNC 機械加工の前後に適用されます。
CNC 機械加工の前: 要求に応じて金属合金の標準化グレードがすぐに利用可能になると、在庫から直接金属材料を機械加工できます。これにより、リードタイムが短縮されます。
CNC機械加工後：金属材料の硬度を高めるために、成形後の仕上げ工程として通常の熱処理が適用されます。硬度が高いため、金属材料の被削性が低下します。これらのケースは、鋼部品の CNC 加工の標準的な方法です。
CNC 材料の一般的な熱処理
アニーリング、ストレスリリーフ & テンパリング
アニーリング、焼き戻し、および応力除去は、金属合金を高温に加熱し、その後ゆっくりと材料を冷却するプロセスであり、これらのプロセスはすべて通常、空気またはオーブン内で行われます。素材の加熱温度や製造工程の順番が異なります。
アニーリング: 金属材料を非常に高温に加熱し、ゆっくりと冷却して目的の微細構造を実現します。アニーリングは、成形プロセスの後、ほとんどの金属合金に常に適用されます。これは、金属を軟化させ、機械加工性を向上させるためのさらなる処理の前に行われます。ほとんどの CNC 材料は、別の熱処理なしでアニールされた状態の特性を取得します。
応力緩和: 部品を高温 (アニーリングよりも低い温度) に加熱します。このプロセスは、CNC 機械加工プロセスの後に適用され、CNC 機械加工プロセスからの残留応力を除去し、より一貫した機械的特性を持つ CNC 部品を製造します。
焼き戻し: アニーリングよりも低い温度で部品を加熱し、軟鋼 (1045 または A 36) および合金鋼 (4140 または 4240 ) の焼入れプロセスの後に適用して、金属の脆性を低減し、機械的性能を向上させます。
| 熱処理 | 目的 | 対応素材 |
| アニーリング | 金属合金の機械加工性を向上 | すべての金属合金 |
| 応力緩和 | 機械的変形による残留応力の解放 | すべての金属合金 |
| 焼き戻し | 焼入れ後のもろさを低減 | 軟鋼 (1045、A36) 合金鋼 (4140,4240) 工具鋼 (A2) |
焼入れ
焼入れとは、金属合金を非常に高温に加熱し、通常は材料を油または水に浸すか、冷気流にさらすことで急速に冷却することです。急速冷却プロセスにより、加熱領域に微細構造の変化が生じ、部品表面の硬度が非常に高くなります。 CNC 部品は通常、CNC 機械加工後の製造工程の最終工程として焼き入れを行います。これは、硬度が高くなるため、金属材料がさまざまに切削しにくくなるためです。
工具鋼は CNC 加工後に焼き入れされ、高い表面硬度が得られます。その後、最終的な硬度を制御するために追加の焼き戻しプロセスが適用されます。のような 工具鋼 A2 は焼入れ後に 63 ～ 65 HRC に達することができ、また 42 ～ 62 HRC まで焼き戻すこともできます。焼き戻しは脆性を軽減できるため、部品の耐用年数を長くすることができ、硬度 56 ～ 58 HRC の領域で最良の結果が得られます。
| 熱処理 | 目的 | 対応素材 |
| 焼入れ | 金属合金の硬度を上げる | 軟鋼 (1045、A36) 合金鋼 (4140,4240) 工具鋼 (D2、A2、O1) |
析出硬化
析出硬化は、通常、金属材料を高温に加熱し、急冷し、低温で長時間加熱するという 3 段階のプロセスを含みます。これにより、異なる組成の離散粒子として現れる合金元素が生じ、溶解し、金属マトリックス上に均一に分布します。析出硬化後、金属合金の強度と硬度は劇的に向上します。アルミニウム 7075 などでは、次の表のように降水の影響を確認できます。
| アルミ7075(焼戻し) | アルミ7075(析出硬化) | |
| 極限引張強度 | 280MPa | 510～540MPa |
| 降伏強さ | 140MPa | 430～480MPa |
| 伸長 | 9-10% | 5-11% |
| 硬度 | 68HV | 175HV |
すべての金属材料がこの方法で熱処理できるわけではありませんが、互換性のある超合金を使用した高性能用途により適しています。
| 熱処理 | 目的 | 対応素材 |
| 析出硬化 | 金属合金の硬度と強度を高める | アルミニウム合金 (6061、6068、7075) ステンレス鋼 (17-4) |
肌焼と浸炭
肌焼きは熱処理で、軟らかい下線材の部品表面に高い硬度を与えることができます。より硬い部品はより脆いため、このプロセスは焼き入れの全体的な硬度増加方法よりも好まれます。
浸炭は、最も一般的な表面硬化処理です。そのプロセスには、炭素が豊富な環境で軟鋼を加熱した後、急冷して金属マトリックスに炭素を固定することが含まれます。これは、アルミニウム合金の陽極酸化と同様に、鋼の表面硬度を高めます。
| 熱処理 | 目的 | 対応素材 |
| 肌焼・浸炭 | 金属部品の表面硬度を高め、芯材を柔らかく保ちます | 軟鋼 (1018、A36) |
熱処理の指定方法
CNC を注文したら、次の 3 つの方法で熱処理を依頼できます。
- 製造基準の参照: 多くの熱処理が標準化され、広く適用されています。
- 必要な硬度を指定する: これは、工具鋼および肌焼きの熱処理を指定する一般的な方法です。これは、CNC 加工後の熱処理を示している可能性があります。
- 熱処理サイクルの指定: 用途に合わせて材料特性を変更し、注文後にサプライヤーに連絡できます。