インベストメント鋳造品の高性能化：精密熱処理で優れた性能を実現

インベストメント鋳造部品は通常、機械加工がほぼ不要ですが、多くの場合熱処理が必要です。制御された加熱と冷却により、内部応力を除去し、機械的特性を最適化し、表面硬度を調整して耐久性と性能を向上させます。

Improは幅広い熱処理能力を保有し、インベストメント鋳造で製造された部品に必要な特性を付与しています。ここでは熱処理の役割、必要性、Improが提供できる能力を概説します。

金属鋳造と凝固

セラミックシェルやモールドに注湯されると、溶融金属は即座に冷却を開始します。液体から固体へ移行する過程で結晶や粒が形成・成長し、その速度は主に冷却速度で決まります。セラミックシェルと接触する金属が最も速く冷却し、部品内部深部が最後に凝固します。モールド予熱により凝固速度を遅くし、より大きな粒を形成させることができます。

この進行的冷却により、硬度と靭性が鋳造品全体で変動する構造が生まれます。さらに収縮により内部応力が生じ、部品が意図した形状から歪みます。これらの望ましくない特性を熱処理で改善します。

熱処理プロセス

熱処理は、鋳造品を規定温度まで昇温し、その温度で保持して冶金学的変化を起こさせ、制御された速度で冷却するプロセスです。各プロセスは主に、ピーク/浸漬温度、浸漬時間、冷却速度で定義されます。さらに、一部プロセスは真空または制御雰囲気下で実施されます。

インベストメント鋳造で一般的なアルミニウム、鋼、ニッケル基超合金は、組成が異なるため異なる熱処理プロセスを経ます。

アルミニウム合金は、硬度と延性を調整し切削性を改善する調質処理（テンパリング）が可能です。最も広く用いられるのはT4、T6、T61で、それぞれ加速時効の一形態を付与します。

インベストメント鋳造の低合金鋼と超合金は、以下の熱処理プロセスの1つ以上を受けることが多いです。

• 均質化： 合金元素が鋳造品全体に拡散するまで高温保持
• 溶体化処理と析出硬化： 均質化に類似だが、全体硬度を上げる温度で実施
• 応力均一化/除去： 再結晶温度未満で加熱保持し、内部応力を解放
• 表面硬化： ガス軟窒化、炭素窒化など、制御雰囲気下で表面硬度を向上
• テンパリング/焼鈍： 加工硬化材料に多用されるが、硬度低減と再結晶促進のために鋳造品にも適用可能

Improにおけるインベストメント鋳造熱処理能力

当社は自動化された多目的熱処理ラインを運営し、以下に対応可能です。

• 浸炭
• 炭素復元
• 正規化
• 炭素窒化
• 低合金鋼テンパリング

アルミニウム熱処理も可能で、真空熱処理炉、ガス軟窒化炉、焼鈍炉、応力除去炉も備えています。

炉熱処理の代替として誘導加熱があります。処理対象部品を誘導コイル内に配置し、必要に応じて加熱・冷却します。誘導加熱は硬化と軟化の両方に使用でき、局所的な強度・硬度・延性の改変が可能なため、鋳造品に特に有用です。

熱処理のメリットとオプションについてご相談ください

インベストメント鋳造は機械加工がほぼ不要なニアネットシェイプ部品を生み出しますが、この工法だけでは必要な機械的特性がすべて得られない場合があります。

熱処理は部品寸法を変えずに表面とバルク特性を改変する手段です。ワンストップショップとして、Improは幅広い熱処理プロセスで顧客のニーズと期待に応えます。詳細についてはお問い合わせください。