赋予了残余应力的金属部件的制造方法技术

本发明专利技术的一个实施方式的金属部件的制造方法包括：进行使金属部件的晶粒微细化的第1处理的工序；在第1处理后，进行使金属部件的残余应力松弛的第2处理的工序；以及在第2处理后，进行对金属部件赋予残余应力的第3处理的工序。工序。工序。

【技术实现步骤摘要】
赋予了残余应力的金属部件的制造方法


[0001]本公开涉及赋予了残余应力的金属部件的制造方法。

技术介绍

[0002]为了提高金属部件的疲劳强度等，已知有对金属部件赋予残余应力的技术。例如，专利文献1中记载了对搭载于汽车的悬架弹簧进行激光喷丸等，对该悬架弹簧的内部赋予压缩残余应力后，对该悬架弹簧进行喷丸处理，对该悬架弹簧的表层部分赋予压缩残余应力。如此，通过从表层面到一定程度的深度对悬架弹簧导入压缩残余应力，从而即便在悬架弹簧的表面产生腐蚀的情况下，也能够维持悬架弹簧的疲劳强度。
[0003]专利文献1：日本特开2015－121262号公报

技术实现思路

[0004]如上所述，通过对金属部件进行喷丸处理，从而对金属部件赋予残余应力。对金属部件赋予的残余应力随着时间的经过而被释放并逐渐松弛。特别是铝合金中，随着时间的经过而β相化合物析出，在该β相化合物析出时，松弛铝合金的内部的应变。因此，铝合金的残余应力容易经时被释放。如果金属部件的残余应力如此经时被释放，则成为金属部件的疲劳强度降低的原因。
[0005]因此，本公开的目的在于提供一种残余应力不易被释放的金属部件的制造方法。
[0006]一个方式中，提供一种赋予了残余应力的金属部件的制造方法。该制造方法包括：进行使金属部件的晶粒微细化的第1处理的工序；在第1处理后，进行使金属部件的残余应力松弛的第2处理的工序；以及在第2处理后，进行对金属部件赋予残余应力的第3处理的工序。
[0007]上述方式的方法中，通过第1处理而将金属部件的晶粒微细化。在此，对金属部件的X射线残余应力测定中的可靠性依赖于金属部件的晶体数，因此，通过将金属部件的晶粒微细化而使晶体数增加，从而能够提高对金属部件的X射线残余应力测定中的可靠性。而且，通过在第1处理后进行第2处理和第3处理，从而能有效地对金属部件赋予残余应力，并且相对地抑制残余应力的释放。
[0008]根据本公开，能够制造残余应力不易被释放的金属部件。
附图说明
[0009]图1为表示一个实施方式的金属部件的制造方法的流程图。
[0010]图2为表示激光喷丸处理的流程的流程图。
[0011]图3为表示金属部件的残余应力的经时变化的图表。
具体实施方式
[0012]以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同要素或具
有相同功能的要素赋予相同符号，省略重复的说明。
[0013]一个实施方式中，制造赋予了残余应力的金属部件。作为制造的金属部件，可举出汽车零件、铁路零件或飞机零件等要求高疲劳强度和耐磨损性的金属零件。金属部件没有限定，可以例示钢等以铁为主成分的合金、或铝合金。例如，金属部件由析出β相化合物的铝合金构成。作为析出β相化合物的铝合金，可例示含有选自Mg、Cu和Mn中的至少一种以上的元素的铝合金。
[0014]在这种铝合金中，在等温状态下的时效工序中，依次经过过饱和固溶体、针状区和棒状析出物而析出板状稳定相析出物(β相)。析出的β相的总体积从过饱和固溶体的总体积减少。如果将基于总体积减少的产生能量设为E，将β相的析出、即用于生成新的相的能量设为G，则G＞E。原本通过施加热能H而为G＝E+H。通过使用在材料内部具有的应变能ΔG作为H的代替，从而即便在常温状态下也可析出β相。Mg、Cu和Mn的含量(合计含量)如果至少为0.2％以上，则可生成β相化合物。
[0015]有时通过喷丸处理对金属部件赋予残余应力。通过对金属部件赋予残余应力，从而金属部件的疲劳强度提高。然而，对金属部件赋予的残余应力随着时间的经过而逐渐被释放。特别是在金属部件由含有Mg、Cu和Mn之类的元素的铝合金构成的情况下，通过这些元素与铝的反应，在导入于金属部件的应变上形成β相化合物。此时，金属部件的形变被松弛，残余应力被释放。以下，对残余应力不易被释放的金属部件的制造方法进行说明。
[0016]图1为表示一个实施方式的金属部件的制造方法的流程图。如图1所示，在一个实施方式的金属部件的制造方法中，准备作为被处理体的金属部件(工序ST1)。
[0017]工序ST1中准备的金属部件例如为包含Mg、Cu或Mn的铝合金部件。更具体而言，金属部件可以为伸展用铝合金或铸造用铝合金。铝合金部件也可以为预先进行了退火等调质处理的块体。应予说明，金属部件只要是经时释放残余应力的材料，则也可以由钢等铝合金以外的金属材料构成。
[0018]接下来，进行使准备的金属部件的晶粒微细化的第1处理(工序ST2)。虽然没有限定，但作为第1处理，例如可使用喷丸、ECAP(Equal
‑
Channel Angular Pressing)、HPT(High
‑
Pressure Torsion)、冷锻。根据这些方法，通过使金属部件塑性变形而使晶体结构变化，从而能够将金属部件的晶粒微细化。例如，喷丸处理是通过投射喷丸介质使其与金属部件碰撞而对金属部件的表面赋予压缩残余应力的方法。通过喷丸介质的碰撞，在金属部件的表面塑性变形时，金属部件的表层部分的晶粒被微细化。
[0019]作为喷丸处理，已知有通过压缩空气来喷射喷丸介质的空气式的喷丸处理，以及通过高速旋转的叶轮的离心力来投射喷丸介质的叶轮式的喷丸处理。作为喷丸介质，例如可利用氧化锆制、玻璃制或钢制的投射材料。投射材料的直径例如可以为20μm～2000μm。喷丸介质的硬度例如可以为250HV～700HV。
[0020]在采用空气式的喷丸处理作为第1处理的情况下，压缩空气的喷射压力例如可以为0.05MPa～1MPa。在采用叶轮式的喷丸处理作为第1处理的情况下，叶轮的旋转速度例如可以为20m/s～150m/s。喷丸处理的覆盖率例如可以为80％～500％。喷丸处理的条件可以根据金属部件的材质而适当地设定。
[0021]如上所述，通过第1处理而金属部件的表面塑性变形，从而金属部件的晶粒被微细化。微细化的晶粒的粒径例如为5nm～50nm，也可以为5nm～20nm。微细化的晶粒例如存在于
从金属部件的表面起50μm以内的深度范围。通过金属部件的晶粒被微细化，从而金属部件的晶体数增加。能够导入于金属部件的应变的量依赖于晶体数，因此，通过利用第1处理将金属部件的晶粒微细化，从而能够导入于金属部件的残余应力增加。
[0022]一个实施方式中，在进行第1处理后，在后述的第2处理前，可以通过X射线残余应力测定来测定对金属部件赋予的压缩残余应力。例如，通过确认产生连续的德拜环产生来确认在X射线残余应力测定的测定范围内存在一定数量以上的晶粒。
[0023]在第1处理后，进行使晶粒被微细化的金属部件的残余应力松弛的第2处理(工序ST3)。第2处理也可以保持第1处理中将晶粒微细化的状态而直接使金属部件的残余应力松弛。第2处理例如为将金属部件在125℃～170℃的温度下保持1小时以上，之后冷却至常温的调质处理。β相化合物的生成可通过在125℃以上的温度范围对铝合金进行而促进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造方法，是赋予了残余应力的金属部件的制造方法，包括：进行使所述金属部件的晶粒微细化的第1处理的工序，在所述第1处理后，进行使所述金属部件的残余应力松弛的第2处理的工序，以及在所述第2处理后，进行对所述金属部件赋予残余应力的第3处理的工序。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述金属部件由含有Mg、Cu或Mn的铝合金构成。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述第1处理为...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤悠太，
申请(专利权)人：新东工业株式会社，
类型：发明
国别省市：