高性能 ウェーブスプリング を製造する際の 17-7 PH (グレード 631) ステンレス鋼の冶金学的変態と時効プロセスについて説明します。

17-7 PH (AISI 631) は、その高い疲労強度と耐食性により広く選ばれている半オーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼です。

加工と冶金の順序:
1. 冷間巻き (条件 C): 平角線は、焼きなまされた状態から冷間で圧延およびコイル化されます。冷間圧延により厳しい変形が達成され、オーステナイト マトリックスが高強度の冷間加工マルテンサイトに変化します。
2. 熱処理/時効(条件 CH900): ウェーブスプリング を形成した後、部品は $900^\circ F$ ($482^\circ C$) で 1 時間の熱老化にさらされ、その後空冷されます。
3. 析出硬化: この時効温度では、アルミニウムの微細な極微金属間化合物($Ni_3Al$)がマルテンサイトマトリックス内に析出する。これにより転位の動きが制限され、降伏強度が $1700\text{ MPa}$ まで、引張強度が $1900\text{ MPa}$ まで向上します。
4. 寸法安定性: CH900 処理により、冷間コイル スプリングの応力が軽減され、同時に疲労限界が最適化され、高負荷の動作サイクルにおける寸法のドリフトが軽減されます。