Opløsningsglødning og ældning: Nikkellegeringer

Opløsningsbehandling består i at opvarme en legering til en passende temperatur og fastholde den ved den temperatur længe nok til, at én eller flere af bestanddelene opnår en fast opløsning, og derefter afkøle den hurtigt nok til at fastholde disse bestanddele i den opløsning. Efterfølgende varmebehandling med udskilning tillader en kontrolleret frigivelse af disse bestanddele, enten naturligt (ved stuetemperatur) eller kunstigt (ved højere temperaturer).

Fordele

Der er en række støbte og smedede nikkelbaserede legeringer, som kan få forskellige ønskværdige egenskaber forbedret, enten ved opløsningsbehandling eller ved opløsningsbehandling og ældningshærdning ved udskilning. Egenskaber som f.eks. mekanisk styrke ved stuetemperatur og/eller forhøjet temperatur, korrosionsmodstand og oxideringsmodstand er typisk forbedret ved sådanne varmebehandlinger.

Brug & materialekvalitet

Egenskaberne for nikkelbaserede legeringer, som kan varmebehandles, kan forbedres med et udvalg af passende parametre for varmebehandling. Brugen af opløsningsbehandlinger alene eller opløsningsbehandling efterfulgt af ældningshærdning med udskilning er almindeligt til nikkelbaserede legeringer.

Opløsningsbehandling

• Under produktionsprocessen kan de fleste materialer blive arbejdshærdet, hvilket begrænser muligheden for yderligere behandling af materialet. Opløsningsbehandling undervejs i processen (afspændingsglødning) kan reducere den arbejdshærdede tilstand for at tillade yderligere behandling.
• Produktionsprocesser, såsom lodning, svejsning eller belægning, kan have en uønsket effekt på materialeegenskaber, hvilket kan omgøres med en opløsningsbehandling før yderligere behandling senere.
• Produktionsprocesser kan resultere i en for tidlig start af den endelige ældningsproces med udskilning, hvilket kan omgøres med en opløsningsbehandling før yderligere behandling senere.
• Mange nikkelbaserede legeringer udvikler deres ønskede egenskaber udelukkende gennem opløsningsbehandlingen. De anses for at være faste opløsningsforstærkede legeringer. Eksempler på disse er Hastelloy X, INCO 625 og HA 230.

Ældningshærdning med udskilning

• Udviklingen af endelige materialeegenskaber, der er påkrævet for at opfylde specifikke designkrav for emnerne, kræver typisk, at materialet (støbt/smedet materiale) udsættes for en lang behandlingscyklus ved lav temperatur for at udvikle en legeringsspecifik mikrostruktur gennem ældningshærdning med udskilning.
• Typisk udføres dette trin til sidst eller hen imod slutningen af produktionsprocessen, da resultatet af varmebehandlingen øger materialets hårdhed, og der skal medregnes en forudsigelig forandring af størrelse (krympning). Bearbejdningsomkostninger kan stige voldsomt, hvis bearbejdning efter ældningshærdning er nødvendig.
• Typiske eksempler på materialer er: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy og C263.

Proces detaljer

• Opløsningsbehandlinger udføres typisk ved temperaturer mellem 1.800-2.450 °F i vakuum, efterfulgt af hurtig afkøling med gasventilator til stuetemperatur. Mange materialer har specifikke afkølingshastigheder, som skal opnås for at sikre, at den rette metallurgiske mikrostruktur opnås i det endelige produkt.
• Ældningshærdning med udskilning udføres typisk ved temperaturer mellem 1.000 og 2080 °F i vakuum, inert atmosfære eller luft i opbevaringstid, der spænder mellem 2 til +40 timer, afhængigt af materialet og den nødvendige metallurgiske mikrostruktur. Adskillige trin (med faldende temperaturer for hvert trin) kan også være nødvendige for at opnå det endelige, ønskede resultat.
• Gældende industrispecifikationer kunne inkludere SAE AMS 2773 og AMS 2774.