鋳物でつながるネットワーク、日本鋳造工学会関東支部

アルミニウム合金の時効熱処理と析出硬化（第11回）

3 時効硬化型アルミニウム合金の析出過程と時効硬化

3.6　時効硬化挙動（析出相と転位との関係）

　典型的な時効硬化曲線の例を図41に模式的に示す。時効の進行とともに硬さは増大し、続いて最高硬さ（ピーク硬さ）をとり、その後、軟化する。通常、GPゾーンの形成段階を時効初期、中間相および安定相の形成段階を時効中期および後期とよぶ。また、最高硬さ到達前を亜時効、最高硬さ段階をピーク時効、最高硬さ以降を過時効とよぶ。時効初期のGPゾーンの生成温度や溶質濃度、また、復元現象（GPゾーンが高い温度で固溶・消滅する現象）は準安定溶解度ギャップにより説明できる。

図41　典型的な時効硬化曲線の模式図

　時効硬化曲線の特徴はGPゾーンや析出相と運動転位との相互作用の点から説明できる。図42に時効硬化曲線と析出粒子‐転位間の相互作用の関係を示す。亜時効段階では析出粒子が転位によりせん断され、過時効段階ではせん断されず、オローワン（Orowan）のバイパス機構により転位が移動する。これらの析出強化は粒子サイズをもとに整理すると、

亜時効段階（粒子せん断）				(29)
過時効段階（粒子バイパス）				(30)
	Δτ	せん断応力増加分	ƒ	析出粒子体積率
	r	析出粒子半径	ε	整合ひずみ
	α	定数	b	バーガースベクトル
	G	剛性率

を示す。亜時効段階では、 εが大きいものほど強度は大となる。式（30）は、次式のように粒子間隔と結びつけることも可能である。

			(31)
	τ0	析出粒子がない場合の臨界せん断応力
	ℓ	析出粒子半径

である。

図42　時効硬化曲線と析出粒子-転位間の相互作用の関係