Oldó hőkezelés és mesterséges öregítés: Nikkel ötvözetek

Az oldó hőkezelés során az ötvözetet megfelelő hőmérsékletre hevítjük, elég ideig megtartjuk ezen a hőmérsékleten ahhoz, hogy egy vagy több alkotóelem szilárd oldattá váljon, majd kellő gyorsasággal lehűtjük ahhoz, hogy ezek az alkotóelemek oldatban maradjanak. Az ezt követő kiválásos hőkezelések lehetővé teszik ezen összetevők szabályozott felszabadulását akár természetes úton (szobahőmérsékleten), akár mesterségesen (magasabb hőmérsékleten).

Előnyök

Számos olyan öntött és kovácsolt nikkelalapú ötvözet létezik, amelyeknek különböző előnyös tulajdonságait oldó hőkezeléssel vagy oldó hőkezeléssel és kiválásos mesterséges öregítéssel lehet javítani. Az ilyen hőkezelések jellemzően javítják az olyan tulajdonságokat, mint a szobahőmérsékleten és/vagy magas hőmérsékleten elért mechanikai szilárdság, korrózióállóság és oxidációs ellenállás.

Alkalmazás és anyagok

A hőkezelhető nikkelalapú ötvözetek tulajdonságai a megfelelő hőkezelési paraméterek megválasztásával javíthatók. Az oldó hőkezelés önmagában vagy az oldó hőkezelés, majd a kiválásos mesterséges öregítés alkalmazása gyakori a nikkelalapú ötvözetek esetében.

Oldó hőkezelés

• A gyártási folyamat során a legtöbb anyagnál megfigyelhető az alakítási keményedés, ami korlátozza az anyag további feldolgozásának lehetőségét. A folyamat közben végzett oldó hőkezelés (feszültségcsökkentés) csökkentheti az alakítási keményedés hatását, lehetővé téve a további feldolgozást.
• Az olyan gyártási folyamatok, mint a forrasztás, hegesztés vagy bevonatolás nemkívánatos hatást gyakorolhatnak az anyag tulajdonságaira, ami a további feldolgozás előtt elvégzett oldó hőkezeléssel visszafordítható.
• A gyártási folyamatok a végső kiválásos mesterséges öregítési folyamat idő előtti megindulását eredményezhetik, ami a további feldolgozás előtt elvégzett oldó hőkezeléssel visszafordítható.
• Sok nikkelalapú ötvözet esetében kizárólag oldó hőkezeléssel érhetők el a kívánt tulajdonságok. Ezeket szilárd oldattal erősített ötvözeteknek tekintjük. Ilyenek a Hastelloy X, INCO 625 és a HA 230.

Szilárdságnövelés

• Az alkatrész-specifikus tervezési kritériumok teljesítéséhez szükséges végleges anyagtulajdonságok kialakítása általában megköveteli, hogy az anyagot (öntvény/megmunkált anyag) hosszú, alacsonyabb hőmérsékletű hőkezelési ciklusnak vessék alá az ötvözet-specifikus mikroszerkezet kialakításához, kiválásos mesterséges öregítés által.
• Ezt a lépést általában a gyártási folyamat vége felé végzik el, mivel a hőkezelési folyamat az anyag keménységének jelentős növekedését eredményezi, és várható mértékű méretváltozás (zsugorodás) következik be, amelyet figyelembe kell venni. A megmunkálási költségek drámaian megnövekedhetnek, ha a mesterséges öregítés után kemény megmunkálásra van szükség.
• Tipikusan ilyen anyagok: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy és a C263.

A folyamat részletei

• Az oldó hőkezelés jellemzően 1800 és 2450°F közötti hőmérsékleten végzik vákuumban, melyet gyors gázventilátoros hűtéssel szobahőmérsékletre hűtenek. Sok anyagnál meghatározott hűtési sebességet kell elérni ahhoz, hogy a végtermékben a megfelelő metallurgiai mikroszerkezet alakuljon ki.
• A kiválásos mesterséges öregítést általában 1000 és 2080°F közötti hőmérsékleten végzik vákuumban, semleges légkörben vagy levegőben, 2-től több mint 40 óráig terjedő tartási idővel, a pontos anyagtól és a megadott metallurgiai mikroszerkezettől függően. A kívánt végeredmény eléréséhez több lépésre is szükség lehet (lépésenként csökkenő hőmérséklettel).
• Az alkalmazandó ipari előírások közé tartozik a SAE AMS 2773 és az AMS 2774.