熱処理の実体試験のポイント

熱処理の実体試験（実態試験）は、アルミ製品に穴を開けて、そこに熱電対の素線（温度センサー）を入れることにより、熱処理中の温度変化を直接計測する方法です。

通常は、炉内は雰囲気温度を計測しています。「雰囲気温度」という言葉は、炉内に窒素ガスや水素ガスなどを入れた炉でも使える用語で、弊社はガスは使用せずに普通の大気中で熱処理を行なっていますので、「空気の温度」と言っても良いと思います。

そして、その「雰囲気温度」は、実際の製品の温度とは「ずれ」があります。

例えば、水を沸かすときに炎の温度は高くても実際の水の温度とは「ずれ」があります。

冬にこたつの中の温度が上がっていても、その中に何かを入れた時にもすぐにこたつの中の温度と同じになるわけではありません。

そのようなときには、こたつの中に入れる物に直接温度センサーを入れて、何分ぐらいでどのように暖かくなるかを計測することで実際の温度変化を知ることが可能になります。

アルミの熱処理の場合、弊社の炉は多い場合には１度に１トン以上の製品を入れることができます。

そのときに、

「どの部分が１番早く温度があがり、どの部分が遅いのか。」

また、

「全体的に温度が落ち着いたときに、全体の温度が均一なのかバラツキがあるのか。」

などを知ることができます。

温度の上昇が早い部分と遅い部分の差が、例えば設定温度に到達するまでの時間が３時間も差がでるとよくありません。

また、保持に入っても中の温度のバラツキが２０?３０℃もあるような場合もよくありません。

実体温度測定を行うことにより、製品の炉内への入れ方を最適化することができます。

アルミ熱処理の炉内への入れ方に関するノウハウも蓄積しておりますので、色々な形状にも対応することが可能です。

何かご質問等がございましたら、お気軽にお問い合わせをいただければと思います。よろしくお願いいたします。

お客様のご要望によっては、１?２個の熱処理の依頼を受けることがあります。

１個の熱処理をする場合、弊社の炉は小型炉でも約３００ｋｇぐらいの重量まで入る炉の設備で行うため、それなりに費用がかかります。

お問い合わせには使用する炉によって決まっている一式の価格を提示させていただいておりますが、他社の製品で同じ温度と時間で熱処理する製品がある場合には一緒に炉に入れることで価格を安く抑えることが可能です。

その場合、炉内への入れ方が決まっている量産製品の中に入れることはできませんので、温度と時間だけの指定の他社製品と一緒に入れることになります。

弊社の場合には熱処理スケジュールが一定で決まっているわけではなく、毎日が受注生産の製品が多いためにタイミングによってはすぐに熱処理できる場合もありますが、１ヶ月ぐらいかかる場合もあります。

また、温度と時間の交差は通常は±５℃の製品が多いのですが、±１０℃ぐらいまで許容範囲が広がりますと一緒に入れられる場合があります。

ただ、その場合には硬さの保証は可能ですが、エンドユーザー様に確実にご確認をいただいて許可を得てからでお願いいたします。

アルミ熱処理の成績書には実際に熱処理をした温度と時間と硬さ検査の試験結果を記載してお渡しいたします。

少量の場合や量産品など、どのような場合でもお気軽にご相談をしていただければと思いますので、よろしくお願いいたします。

アルミニウムの熱処理には色々な種類がありますが、質別記号で「O（アルファベットのオー）」になるのが焼なましです。

呼び方は、「O材処理」、「焼鈍（しょうどん）」と呼ばれることもあり、場合によっては「アニール」や「安定化処理」と呼ばれることもあります。

「アニール」や「安定化処理」はT5の熱処理を指す場合もありますので、一応希望熱処理の温度や希望の目標硬さなども確認させていただいております。

「焼なまし」は、通常は冷間加工の前に行われることが多く、熱処理型、非熱処理型の両方のアルミニウムで行われます。熱処理により、強度の低下と伸びの上昇が起こります。

温度としては、例えば１０００系、２０００系、３０００系、５０００系では約３４５℃、３０００系の一部、６０００系、７０００系では約４１０?４１５℃になっています。

軟化処理の場合には、加熱保持後の冷却時に２６０℃までは毎時３０℃以下の速度で行う規格となっています。

ただ、２０００系、６０００系で冷間加工や熱処理の影響を除くだけの場合には３４５℃に加熱した後、炉から出して放冷すればよいことになっています。

7N01、7075で熱処理をしたものの場合には４１０～４３０℃で２時間保持した後に空冷（放冷）し、そして約２３０℃に再び加熱後４時間保持します。この場合も、冷間加工や熱処理の影響を除くだけだったら、約３４５℃に加熱後に放冷となります。

熱処理に関するご質問等は、いつでもお受けしておりますのでお気軽にお問い合わせをいただければと思います。

アルミニウムの熱処理において、硬さを測定する方法のひとつに「ブリネル硬さ試験」というものがあります。口頭で話をするときには「ブリネルで測定します。」等に略されることもあります。

ブリネル硬さの測定にはいくつか種類がありますが、アルミ熱処理の場合には１０ミリの硬球を５００ｋｇの重さで試料に押し付けて、そのくぼみの大きさから硬さを判断する方法が一般的です。

たまにご質問を受けるのですが、

「硬球を押し付けている時間はどのくらいですか？」

というものがあります。

JISの規格を見ますと、Z2243：2008では、硬球を押し付ける時間と保持する時間が規定されています。

硬球を押し付ける時間についての記述は、

「力を加え始めてから規定の試験力に達するまでの時間は２?８秒とする。」

となっています。

速く行うと１秒ぐらいで押し付けることもできますが、どちらかというとゆっくりの方が正確に出やすいのではないかと思います。

そして、

「この試験力を１０?１５秒保持する。」

とあります。

また、

「一部の試料（試験片）には、これより長い保持時間が採用される場合があるが、その場合の許容誤差は±２秒とする。」

となっています。

つまり、通常は１０?１５秒で、必要に応じて社内規格で決める場合には、１５秒よりも長くすることと、決められた時間に対して±２秒の許容誤差で行うということになります。

硬さ測定の作業としては、まずは測定する面を少し削って綺麗にしてからブリネル試験機で測定し、そのあとで拡大鏡で大きさを確認して記録する手順になります。

測定する面を削るのは、拡大鏡で見た時に表面が粗いと正確な数値を出すことが難しくなるためです。

また、

「周囲温度１０?３５℃の範囲内で行う。管理条件下で行う試験の場合は、２３±５℃の温度で行う。」

とあります。製品自体の温度については、熱処理直後は温度が上がっていますので、温度が下がってから測定を行います。温度が高いと柔らかめに測定される傾向があります。

特にご指定がなければ、アルミ熱処理のブリネル硬さ試験についてはJISの規格で行いますが、それ以外でも、色々な社内規格などに沿うような試験も行なっております。

ご質問やご要望等がございましたら、いつでもお気軽にご連絡をいただければ幸いです。