用途に適した 7075 アルミニウム合金テンパーを選択する方法

合金の選択よりも質の選択が重要な理由

7075 は熱処理可能な Al-Zn-Mg-Cu 合金で、一般的な鍛造アルミニウム製品の中で最も高い強度を実現します。ただし、合金の名称だけでは、設計に適用される特性は定義されません。文字と数字の接尾辞で示される焼き戻しは、材料の熱処理と機械加工履歴を表し、強度、延性、寸法安定性、応力腐食割れに対する耐性の間のバランスを他の単一の決定よりも大きく変化させます。{7}}

焼き戻しを選択する前に、部品がどのような負荷とサイクルに耐えなければならないか、どのような環境にさらされるか、完成した部品がどの程度の加工歪みに耐えられるかという 3 つのサービス上の質問を解決する必要があります。通常、答えは 1 つの気質を示し、残りの気性を排除します。

提供される質別指定

強度、応力-耐食性、T6 と T73 のトレードオフ-

最大の強度が基本的な要件である場合、通常は 7075-T6 が推奨されるオプションです。その引張強さは 570 MPa 程度で、通常長手方向の伸びは約 11% です。そのため、耐摩耗性が求められる高負荷の機体フィッティング、工具、高応力の構造ブラケットや金型に使用されます。

その強度の代償として、腐食環境における持続的な引張応力に敏感になることが挙げられます。 T6 材料は、湿った空気中または塩化物が集まる場所で継続的な引張応力下に保持されると、応力腐食割れが発生する可能性があります-。 T73 および T7351 処理では、応力腐食割れや剥離腐食に対する耐性が大幅に向上するのと引き換えに、通常は 10% 程度の少量の強度を意図的に低下させる過時効ステップが使用されます。したがって、屋外、海岸近く、または湿気と接触して恒久的な負荷がかかる部品は、T6 ではなく T73 タイプの焼き戻しで指定する必要があります。

実践的なメモが 2 つ続きます。まず、T6 部品がコーティング システムで完全に保護され、その保護が維持されていれば、腐食性の場所でも引き続き使用できますが、これは物質的な解決策ではなく、メンテナンスの取り組みです。第 2 に、機械的特性は製品の形状と方向によって異なります。特性は縦方向、長さ{3}}横方向、短さ-方向で指定され、短-横方向が常に最も弱いです。設計許容値は、部品を支配する方向から取得する必要があります。

加工安定性: T651、T6511 および残留応力

機械加工中の寸法安定性が重要な要件である場合、7075-T651 がより適切な選択肢です。 T651 の指定は、材料が溶体化処理され、制御された量だけ引き伸ばされ、その後人工的に時効処理されることを意味します。伸張により、金属の除去時に解放される内部残留応力のほとんどが緩和されるため、最終切断後に薄いリブや長いポケットが湾曲することなく平らな状態を保ちます。

T6511- タイプの状態の押出または圧延棒材は、長いセクションでも同じ原理を提供します。操作の順序も重要です。すべての面に余裕を残して荒加工し、部品を安定させてから、両側に軽くバランスのとれたパスで機械を仕上げます。応力を軽減したストックと 2 段階の加工シーケンスにより、どちらかの対策のみよりもはるかに確実に歪みを制御します。{4}}

その他の物件と購入チェック

7075 の典型的な特性は、気性と並んで言及する価値があります。密度は約 2.81 g/cm3、ヤング率は約 71.7 GPa、ポアソン比は約 0.33 です。融解範囲は約 477 ～ 635 度、熱伝導率は 130 ～ 150 W/m・K の範囲にあります。 T6 状態のロックウェル硬度は約 87 HRB です。登録されている組成範囲は、亜鉛約 5.1 ～ 6.1 パーセント、マグネシウム 2.1 ～ 2.9 パーセント、銅 1.2 ～ 2.0 パーセント、クロム 0.18 ～ 0.28 パーセントで、残りはアルミニウム、鉄、シリコン、マンガン、チタンが少量添加されています。

溶接には明確な警告が必要です。7075 は、熱の影響を受けた部分で強度の大部分が失われ、亀裂が発生しやすくなるため、通常、構造用途には溶接可能とは考えられていません。-ジョイントは、溶接されたものではなく、機械的に固定または接着されたアセンブリとして設計される必要があります。

注文を出す前に、次の 4 つのことを確認してください。1 つは、合金と製品形状に焼き戻しが明示的に記載されていること、検査証明書が実際の熱に対する引張特性と組成を報告していること、材料がシートおよびプレートの場合は ASTM B209、棒の場合は ASTM B211 などの認識された製品仕様に従って供給されていること、部品に大きな応力がかかる場合には超音波または同等の内部健全性試験が利用できることです。合金の名前は記載されているが、焼き戻しが省略されている証明書は、設計要件に照らして検証することができません。

よくある質問

Q: 7075-T6 は屋外の海洋使用に適していますか?
持続的な引張荷重下で保護されていない状態ではないこと。応力腐食割れは、湿った塩化物環境における主要なリスクであるため、T73 または T7351 焼き戻しと保護コーティングが通常の仕様です。

Q: T6 から T73 に移動すると、強度はどのくらい失われますか?
製品の形状と方向によって異なりますが、引張強度と降伏強度は約 10% です。その代わりに、応力腐食割れや剥離腐食に対する耐性が大幅に向上します。{1}

Q: T651 の余分な数字は何を意味しますか?
これは、材料が溶体化処理後に制御された量で引き伸ばされて内部残留応力が緩和されたことを示しており、これにより精密機械加工に適しています。

Q: 7075は溶接できますか?
溶接部と熱影響部は強度の大部分を失い、亀裂が発生しやすいため、通常は構造用途には溶接できません。{0}}機械的固定または接着が好ましい。

Q: 7075 は疲労性能に優れていますか?
時効焼戻し後のアルミニウム合金としては疲労強度が高く、これがサイクリングや航空宇宙構造物に使用される理由の 1 つです。性能は依然として表面仕上げ、ノッチ、腐食ピットの存在に依存します。

Q: 7075 コンポーネントはどのくらいの期間使用できますか?
耐用年数は一定の数値ではなく、負荷、環境、メンテナンスによって決まります。保護コーティングと腐食の迅速な除去により、長期間の使用が可能になりますが、保護されていない材料は湿った環境で持続的なストレスを受けると、より早く劣化する可能性があります。