Precipitační vytvrzování nerezových ocelí

Precipitační zpevnění materiálů procesy tepelného zpracování jsou založeny vylučování fází ve shlucích precipitátu, které tím významně zvýší pevnost zpracovávaného dílu.

Výhody

Existuje řada typů  litých a tvářených slitinových nerezových ocelí, u kterých lze vylepšit některé vlastnosti buď pomocí určitého rozpouštěcího žíhání nebo rozpouštěcího žíhání spojeného a s precipitačním vytvrzením. Obvykle se takovýmto tepelným zpracováním zlepšují vlastnosti, jako je mechanická pevnost při běžné okolní teplotě nebo vyšší teplotě nebo odolnost vůči korozi.

Aplikace a materiály

Vlastnosti precipitačně vytvrditelných nerezových ocelí lze vylepšit volbou vhodných parametrů tepelného zpracování. Použití samostatného rozpouštěcího žíhání či rozpouštěcího žíhání následovaného vytvrzením precipitačním stárnutím je u precipitačně vytvrditelných nerezových ocelí běžné..

Rozpouštěcí žíhání

• Během procesu výroby může být většina těchto materiálů deformačně zpevněna, čímž dochází k omezení možnosti jejich dalšího zpracování. Rozpouštěcí žíhání (žíhání k odstranění pnutí) během procesu může snížit tento stav zpevnění a umožnit pokračování jejich zpracování.
• Výrobní procesy, jako je pájení, svařování či povlakování mohou mít nežádoucí vliv na vlastnosti materiálů, které lze obnovit  rozpouštěcím žíháním provedeným před dalším zpracováním či vystavením výrobku do provozu.
• Výrobní procesy mohou způsobit předčasné nežádoucí vytvrzení (stárnutí) a negativně ovlivnit závěrečný proces vytvrzení (stárnutí), čemuž lze zabránit pomocí opětovného rozpouštěcího žíhání zařazeného před další zpracování.
• Není doporučeno používat materiály, které prošly pouze rozpouštěcím žíháním z důvodu přítomnosti nepopuštěného martenzitu, což může vést ke křehkým lomům a nežádoucím ztrátám odolnosti vůči korozi. Příklady jsou 15-5PH, 17-4PH a PH13-8Mo.

Vytvrzení precipitačním stárnutím

• Dosažení konečných požadovaných vlastností materiálu pro uspokojení specifických konstrukčních kritérií dílu obvykle vyžaduje, aby byl materiál (litý/tvářený materiál) dlouhodobě vystaven cyklu tepelného zpracování při nízké teplotě, čímž vzniká pro slitinu specifická mikrostruktura – tento proces se nazývá vytvrzení precipitačním stárnutím.
• Tento krok je obvykle proveden jako poslední výrobní operaci nebo těsně před koncem výrobního procesu, protože tento dlouhodobý proces má za výsledek výrazný nárůst tvrdosti materiálu. Rovněž je předvídat určitou změnu rozměrů (smrštění). Náklady na obrábění se mohou dramaticky zvýšit, pokud je vyžadováno obrábění po procesu stárnutí.
• Příklady takových materiálů jsou: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH a Maraging 250.
• Obvyklé požadavky na proces jsou uváděny například H900 nebo H1075, kde H900 odpovídá teplotě stárnutí 482 °C po dobu jedné hodiny a H1075 odpovídá teplotě stárnutí při teplotě 579 °C při výdrži na teplotě 4 hodiny. Ve všech případech je důležité začít s materiálem, který je ve stavu po řádném rozpouštěcím žíhání – tento stav bývá obvykle označován jako  „A“.

Technologie

• Rozpouštění žíháním se obvykle provádí při teplotách od 926 °C do 1066 °C ve vakuu nebo v inertní atmosféře, které musí být zakončeno rychlým ochlazením plynem s podporou ventilátoru případně ochlazením do oleje na normální teplotu místnosti.
• Skupina metastabilních ocelí (např. 17-7PH) vyžaduje po rozpouštěcím žíhání před samotným precipitačním vytvrzením některé doplňující procesy k dosažení požadovaných vlastností. Tyto kroky zahrnují řízení přeměny austenitu a zmražení pro zajištění úplné přeměny austenitu na martenzit.
• Precipitačního tvrzení stárnutím se obvykle provádí při teplotách od 482 do 621°C ve vakuu, v inertní atmosféře nebo na vzduchu po dobu 1 až  4 hodin (i více) v závislosti na přesné specifikaci a materiálu.
• Pracovní postupy by se měly vždy řídit požadavky standardu SAE AMS 2759/3.