Erkautuskarkaisu: Ruostumattomat teräkset

Erkautuskarkaisukäsittelyt lujittavat materiaaleja mahdollistamalla ainesosien valvotun purkautumisen ja sellaisten saosrypästen muodostumisen, jotka parantavat huomattavasti komponentin lujuutta.

Edut

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

Käyttökohteet & materiaalit

Erkautuskarkaistavien ruostumattomien terästen ominaisuuksia voidaan parantaa tietyillä, soveltuvilla lämpökäsittelyparametreilla. Erkautuskarkaistavien ruostumattomien terästen ominaisuuksien parantamiseen käytetään tavallisesti joko pelkästään erkautuskäsittelyä tai erkautuskäsittelyä yhdessä vanhentamiskarkaisun 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 laser-/liekkileikkauksella 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.
• Pelkästään erkautuskäsiteltyä materiaalia ei ole suositeltavaa ottaa käyttöön sen sisältämän ei-päästökäsitellyn martensiitin vuoksi; tämä voi johtaa hauraudesta aiheutuviin vikoihin ja korroosionsuojan katoamiseen. Esimerkkejä näistä ovat 15-5PH, 17-4PH ja Ph13-8Mo.

Erkautusvanhennus

• Osalle määritettyjen kriteerien täyttymiseksi vaadittujen lopullisten materiaaliominaisuuksien kehittämiseksi materiaali (valumateriaali / taottu materiaali) on altistettava pitkälle alhaisemmassa lämpötilassa suoritettavalle lämpökäsittelysyklille, jonka aikana muodostetaan seokselle spesifinen mikrorakenne; tätä prosessia kutsutaan erkautusvanhennuskäsittelyksi.
• 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: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH ja Maraging 250.
• Tyypillisiä lämpökäsittelykohteita ovat H900 tai H1075; H900 tarkoittaa vanhennusta lämpötilassa 900 °F yhden tunnin ajan ja H1075 vanhenemista lämpötilassa 1075 °F neljän tunnin ajan. Kaikissa tapauksissa on tärkeää aloittaa materiaalilla, joka on erkautuskäsitellyssä tilassa tai tilassa A, kuten tavallisemmin kutsutaan.

Prosessi tiedot

• Erkautuskäsittely suoritetaan tavallisesti tyhjiöissä, joiden lämpötila on 1700 – 1 065,56°C, ja tämän jälkeen käsiteltävät osat jäähdytetään nopeasti kaasusammutuksella huoneen lämpötilaan. Tavallisesti materiaali on jäähdytettävä alle 90 °F:n lämpötilaan (tai joissakin tapauksissa alhaisempaan lämpötilaan) ennen jatkoprosessointia.
• Joukko metastabiileja seoksia (esimerkiksi 17-7PH ) vaatii useita väliprosessointivaiheita erkautuskäsittelyn jälkeen, jotta voidaan saavuttaa halutut ominaisuuden ennen vanhennusta. Näihin vaiheisiin kuuluvat austeniittitilakäsittely ja jäädyttäminen, jotta voidaan varmistaa täydellinen austeniitista martensiitiksi -muutos.
• Erkautusvanhennus suoritetaan yleensä 900 – 1150 °F:n lämpötiloissa tyhjiössä, inerttiympäristössä tai ilmassa pitoaikojen vaihdellessa 1 ja yli 4 tunnin välillä tarkoista materiaaliominaisuuksista riippuen.
• Käytettäviä teollisia spesifikaatioita ovat SAE AMS 2759/3.