Bodycote plc - link to home page

Çözeltiye alma ve yaşlandırma: Nikel alaşımlar

Faydalar Uygulamalar ve malzemeler Proses detayları

Çözeltiye alma işlemi, bir alaşımı uygun sıcaklığa getirip, o sıcaklıkta yeterince uzun süre tutarak bir ya da daha fazla bileşik oluşturup, katı çözeltiye karışmasını sağlayan ve sonrasında alaşımı, bileşenlerin çözelti içinde kalmasına yetecek hızda soğutan bir işlemdir. Sonraki çökelme ısıl işlemleri, bu bileşenlerin doğal yolla (oda sıcaklığında) ya da yapay olarak (daha yüksek sıcaklıklarda) kontrollü bir şekilde serbest bırakılmalarına izin verir.

Faydalar

Çözeltiye alma işlemi veya çözeltiye alma işleminin peşine yaşlandırma yaparak sertleştirme yöntemleriyle, çok sayıda nikel bazlı döküm ve işlenik alaşımların niteliklerini geliştirmek mümkündür. Oda sıcaklığı ve/veya daha yüksek sıcaklıklarda mekanik dayanç, korozyon direnci ve oksidasyon direnci gibi özellikler, bahsedilen işlemler sayesinde kazandırılabilir.

Uygulamalar ve malzemeler

Isıl işleme uygun nikel bazlı alaşımların niteliklerini geliştirmek, doğru ısıl işlem parametrelerini belirlemekle olur. Tek başına çözeltiye alma işlemi ya da çözeltiye alma işleminin ardından çökelme yaşlandırma sertleştirmesi, daha çok nikel bazlı alaşımlar için kullanılır.

Çözeltiye alma işlemi:

  • Üretim süreci sırasında, çoğu malzeme işlem sertleşmesine uğrayabilir ve bu da malzemenin daha fazla işlenmesini engelleyebilir. Çözeltiye alma işlemi (gerilim giderme) süreci, bu işlem sertleşmesi durumunu azaltarak sonraki proseslerin yapılabilmesini olanaklı kılar. 
  • Sert lehimleme, kaynak veya kaplama gibi üretim faaliyetleri sırasında malzeme nitelikleri, istenmeyen etkilere maruz kalabilir. Üretim sürecinin son aşamalarından önce, çözeltiye alma işlemi sayesinde bu etkiler giderilebilir.
  • Üretim faaliyetleri, son çökelme yaşlandırma sertleştirmesi işleminin vaktinden önce başlamasına sebep olabilir, fakat bu sorunu, kalan işlemlerden önce tekrar çözeltiye alma işlemi uygulayarak düzeltmek mümkündür.
  • Çoğu nikel bazlı alaşım, istenilen niteliklere sadece çözeltiye alma işlemi sayesinde ulaştırılabilir. Bu alaşımlar katı çözelti ile güçlendirilen alaşımlar olarak kabul edilir. Hastelloy X, INCO 625 ve HA 230 bu tür alaşımlara örnektir.

Çökelme yaşlandırma sertleşmesi:

  • Parçaların belli tasarım şartlarını karşılayabildikleri nihai malzeme niteliklerine ulaşması için, malzemelerin (döküm/işlenik malzemeler) çökelme yaşlandırma sertleşmesi yoluyla mikroyapının iyileştirilmesi, düşük sıcaklıkta bir dizi uzun süreli ısıl işleme tabi tutulmaları ile gerçekleşir.
  • Bu aşama genellikle üretim sürecinin sonunda ya da sonuna doğru uygulanır, çünkü ısıl işlemler sonucu malzemelerin mukavemetleri artar ve öngörülebilir ölçüde boyut değişiklikleri (büzülme) meydana gelir, bunların hesap edilmesi gerekir. Yaşlandırma sertleşmesinin peşine işleme istenirse, toplam işleme maliyeti önemli ölçüde artabilir. 
  • Tipik malzeme örnekleri: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy ve C263.

Proses detayları

  • Çözeltiye alma işlemi genellikle 1800°F ile 2450°F sıcaklık aralığında vakumda gerçekleşir, ardından hızlı gaz fanı ile oda sıcaklığına soğutulur. Birçok malzemenin kritik soğutma hızı vardır ve ürünün son halinde düzgün metalurjik mikroyapıyı elde etmek için bu soğutma hızlarına ulaşılmalıdır. 
  • Çökelme yaşlandırma sertleşmesi, 1000°F ila 2080°F sıcaklık aralığında vakumda, etkisiz gaz atmosferinde veya havada uygulanır. İşlem süresi, malzemeye ve belirlenen metalurjik mikroyapıya bağlı olarak, 2 saatten başlayarak 40 saatin üzerine çıkabilir. İstenilen sonuçları elde etmek için, (her seferinde sıcaklığın düşürüldüğü) birkaç aşama daha gerekli olabilir. 
  • Uygulanabilir endüstriyel özelliklere SAE AMS 2773 ve AMS 2774 de dahildir.