Erkautuskarkaisu ja vanhennus: Nikkeliseokset

Erkautuskarkaisussa seos kuumennetaan sopivaan lämpötilaan ja pidetään sitten tässä lämpötilassa riittävän pitkään, jotta yksi tai useampi ainesosa siirtyy kiintoaineliuokseen. Tämän jälkeen suoritetaan jäähdytys tarpeeksi nopeasti, jotta nämä ainesosat pysyvät liuoksessa. Seuraavassa erkautuslämpökäsittelyssä nämä ainesosat voidaan hallitusti vapauttaa joko luonnollisesti (huoneen lämpötilassa) tai keinotekoisesti (suuremmissa lämpötiloissa).

Edut

On olemassa lukuisia taottuja sekä valettuja nikkelipohjaisia seoksia, joiden useita, haluttuja ominaisuuksia voidaan parantaa joko erkautuskäsittelyllä tai erkautuskäsittelyllä ja vanhentamiskarkaisulla. Tällaisilla lämpökäsittelyillä tavallisesti parannettavia ominaisuuksia ovat muun muassa huoneen mekaaninen lujuus huoneen lämpötilassa ja/tai korkeammassa lämpötilassa, korroosionsuoja ja hapetuksenkestävyys.

Käyttökohteet & materiaalit

Lämpökäsiteltävien nikkelipohjaisten seosten ominaisuuksia voidaan parantaa tietyillä, soveltuvilla lämpökäsittelyparametreilla. Nikkelipohjaisten seosten ominaisuuksien parantamiseen käytetään tavallisesti joko pelkästään erkautuskäsittelyä tai erkautuskäsittelyä yhdessä vanhennuskarkaisun kanssa.

Erkautuskäsittely

• Valmistusprosessoinnin aikana useimmat materiaalit voidaan työstökarkaista, mikä rajoittaa materiaalin myöhempiä prosessointimahdollisuuksia. Prosessin aikaisella erkautuskäsittelyllä (myöstö) voidaan vähentää karkaisuastetta niin, että myöhempi prosessointi on mahdollista.
• Eräillä valmistusprosesseilla, kuten juotolla, hitsauksella tai pinnoituksella saattaa olla ei-toivottuja vaikutuksia materiaaliominaisuuksiin. Näitä ominaisuuksia voidaan vähentää erkautuskäsittelyllä ennen seuraavaa jatkojalostusta.
• Valmistusprosessit saattavat aiheuttaa lopullisen vanhentamisprosessin ennenaikaisen käynnistymisen, mikä voidaan estää uudelleenerkautuskäsittelyllä ennen jatkoprosessointia.
• Monet nikkelipohjaiset seokset kehittävät niiltä toivotut ominaisuudet vasta erkautuskäsittelyprosessin jälkeen. Niitä pidetään kiintoaineliuosvahvisteisina seoksina. Esimerkkejä tällaisista ovat Hastelloy X, INCO 625 ja HA 230.

Erkautusvanhennus

• Osalle määritettyjen kriteerien täyttymiseksi vaadittujen lopullisten materiaaliominaisuuksien kehittämiseksi materiaali (valumateriaali / taottu materiaali) on altistettava pitkälle alhaisemmassa lämpötilassa suoritettavalle lämpökäsittelysyklille, jonka aikana seokselle spesifinen mikrorakenne muodostetaan erkautusvanhentamiskäsittelyllä.
• Tavallisesti tämä vaihe suoritetaan valmistusprosessin loppuvaiheessa tai lähellä loppuvaihetta, koska lämpökäsittelyprosessi johtaa materiaalin merkittävään kovenemiseen. Tällöin on huomioitava ennustettavissa oleva kappaleen koon muutos (kutistuminen). Työstökulut saattavat kasvaa merkittävästi, mikäli kappale vaatii erkautuskarkaisun jälkeistä työstöä.
• Tyypillisiä esimerkkejä materiaaleista ovat: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy ja C263.

Prosessi tiedot

• Erkautuskäsittely suoritetaan tavallisesti tyhjiöissä, joiden lämpötila on 1800 – 2450°F, ja tämän jälkeen käsiteltävät osat jäähdytetään nopeasti kaasutuuletuksella huoneen lämpötilaan. Monilla materiaaleilla on omat, tietyt jäähdytysarvonsa, jotka on saavutettava asianmukaisen, metallurgisen mikrorakenteen varmistamiseksi lopputuotteessa.
• Erkautusvanhennus suoritetaan yleensä 1000 – 2080 °F:n lämpötiloissa tyhjiössä, inerttiympäristössä tai ilmassa pitoaikojen vaihdellessa 2 ja yli 40 tunnin välillä tarkasta materiaalin mikrorakenteesta ja metallurgisesta mikrorakenteesta riippuen. Haluttujen lopputulosten saavuttamiseksi saatetaan tarvita useampia vaiheita (niin, että lämpötilaa vähennetään joka vaiheessa).
• Käytettäviä teollisia spesifikaatioita olisivat SAE AMS 2773 ja AMS 2774.