Oplosgloeien en verouderen: Nikkel legeringen

Wat we doen

Oplossing en verouderen: Nikkellegeringen

Oplosgloeien is het verwarmen van een legering tot een geschikte temperatuur, het lang genoeg op die temperatuur houden zodat één of meer bestanddelen in een vaste oplossing overgaan, en het vervolgens snel genoeg afkoelen om deze bestanddelen in oplossing te houden. Door middel van daaropvolgende precipitatiebehandelingen kunnen deze bestanddelen op gecontroleerde wijze vrijkomen, hetzij op natuurlijke wijze (bij kamertemperatuur), hetzij kunstmatig (bij hogere temperaturen).

Voordelen van oplossingsgloeien en verouderen: Nikkellegeringen

Er bestaan een groot aantal gegoten en gesmede legeringen op nikkelbasis waarvan diverse gewenste eigenschappen verbeterd kunnen worden door middel van oplosgloeien of door een combinatie van oplosgloeien en precipitatieveroudering. Eigenschappen zoals mechanische sterkte bij kamertemperatuur en/of bij verhoogde temperatuur, corrosiebestendigheid en oxidatiebestendigheid worden doorgaans verbeterd door dergelijke warmtebehandelingen.

Toepassingen & materialen

De eigenschappen van warmtebehandelbare nikkellegeringen kunnen worden verbeterd door de selectie van geschikte warmtebehandelingsparameters. Het gebruik van alleen oplosgloeien, of oplosgloeien gevolgd door precipitatiehveroudering wordt gewoonlijk toegepast bij nikkellegeringen.

Oplosgloeien

• Tijdens het productieproces kunnen de meeste materialen verharden, waardoor de mogelijkheid om het materiaal verder te bewerken beperkt wordt. Tijdens het proces kan oplossingsbehandeling (spanningsontlasting) deze vorm van verharding verminderen zodat verdere verwerking mogelijk is.
• Productieprocessen, zoals hardsolderen, lassen of coaten, kunnen een ongewenst effect hebben op materiaaleigenschappen. Dit kan worden omgekeerd door middel van oplosgloeien voorafgaand aan verdere verwerking.
• Fabricageprocessen kunnen tot een voortijdig begin van het uiteindelijke precipitatieverouderingsproces leiden, dat ongedaan gemaakt kan worden door opnieuw te oplosgloeien voorafgaand aan verdere verwerking.
• Veel legeringen op nikkelbasis ontwikkelen hun gewenste eigenschappen uitsluitend door middel van het oplosgloeiproces. Ze worden beschouwd als legeringen die door vaste oplossing zijn versterkt. Voorbeelden hiervan zijn Hastelloy X, INCO 625 en HA 230.

Precipitatieveroudering

• Om de uiteindelijke materiaaleigenschappen te verkrijgen die nodig zijn om aan de specifieke ontwerpcriteria voor een onderdeel te voldoen, moet het materiaal (gietstuk/smeedstuk) doorgaans een langdurige warmtebehandelingscyclus bij lagere temperaturen ondergaan, zodat door precipitatieveroudering een legeringsspecifieke microstructuur ontstaat.
• Gewoonlijk wordt deze stap uitgevoerd aan of vlak voor het einde van het fabricageproces, omdat het warmtebehandelingsproces in een aanzienlijke toename van de hardheid van het materiaal resulteert en er een voorspelbare verandering in grootte optreedt (krimp) waar rekening mee moet worden gehouden. De bewerkingskosten kunnen drastisch toenemen als er nabewerking voor het harden nodig is.
• Typische voorbeelden van materialen zijn: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy en C263.

Oplosgloeien en verouderen: Procesdetails nikkellegeringen

• De warmtebehandeling vindt doorgaans plaats bij temperaturen tussen 1000 en 1350 °C in vacuüm, gevolgd door snelle koeling met een gasventilator tot kamertemperatuur. Voor veel materialen gelden specifieke afkoelsnelheden die moeten worden aangehouden om ervoor te zorgen dat het eindproduct de juiste metallurgische microstructuur krijgt.
• Precipitatieveroudering wordt doorgaans uitgevoerd bij temperaturen tussen 1.000 en 2.080 °F in vacuüm, een inerte atmosfeer of lucht, met een houdduur variërend van 2 uur tot meer dan 40 uur, afhankelijk van het exacte materiaal en de gespecificeerde metallurgische microstructuur. Er kunnen ook meerdere stappen nodig zijn (met bij elke stap dalende temperaturen) om het gewenste eindresultaat te bereiken.
• Toepasselijke industriële specificaties zijn o.a. SAE AMS 2773 en AMS 2774.