Soluție și vechime: Aliaje nichel

Tratamentul în soluție este încălzirea unui aliaj la o temperatură adecvată, menținându-l la temperatura respectivă suficient de mult timp pentru a determina unul sau mai mulți constituenți să intre într-o soluție solidă și apoi să-l răcească suficient de rapid pentru a menține acești constituenți în soluție. Tratamentele termice ulterioare prin precipitare permit eliberarea controlată a acestor constituenți fie în mod natural (la temperatura camerei), fie artificial (la temperaturi mai ridicate).

Beneficii

Există o multitudine de aliaje pe bază de nichel turnate și forjate care pot avea diferite caracteristici dorite îmbunătățite fie prin tratarea în soluție, fie prin tratarea în soluție și durificarea la îmbătrânire prin precipitare. Caracteristici precum temperatura camerei și/sau rezistența mecanică la temperatură ridicată, rezistența la coroziune și rezistența la oxidare sunt, de obicei, îmbunătățite prin astfel de tratamente termice.

Aplicare și materiale

Proprietățile aliajelor pe bază de nichel tratabile termic pot fi îmbunătățite prin selectarea parametrilor corespunzători de tratament termic. Utilizarea exclusivă a tratării în soluție sau a tratării în soluție urmată de durificarea la îmbătrânire prin precipitare este utilizată în mod obișnuit cu aliajele pe bază de nichel.

Tratament în soluție

• În timpul procesului de fabricație, majoritatea materialelor pot fi durificate prin prelucrare, limitând capacitatea de a prelucra materialul în continuare. Tratarea în soluție în cadrul procesului (eliminarea tensiunii) poate reduce această stare de durificare prin prelucrare pentru a permite prelucrarea suplimentară.
• Procesele de fabricație, cum ar fi lipirea, sudarea sau acoperirea, pot avea un impact nedorit asupra proprietăților materialului, care pot fi inversate prin tratarea în soluție înainte de prelucrarea ulterioară în aval.
• Procesele de fabricație pot duce la începerea prematură a procesului final de durificare la îmbătrânirea prin precipitare, lucru care poate fi inversat prin retratarea în soluție înainte de prelucrarea ulterioară.
• Multe aliaje pe bază de nichel își dezvoltă proprietățile dorite numai prin procesul de tratare în soluție. Acestea sunt considerate aliaje solide durificate în soluție. Exemple de astfel de aliaje sunt Hastelloy X, INCO 625 și HA 230.

Durificarea prin precipitare

• Dezvoltarea proprietăților finale ale materialului necesare pentru a îndeplini criteriile de proiectare specifice pieselor necesită, în mod obișnuit, ca materialul (material turnat/forjat) să fie supus unui ciclu de tratament termic la temperatură mai scăzută pentru o perioadă îndelungată, în scopul de a dezvolta o microstructură specifică aliajului, prin durificarea la îmbătrânire prin precipitare.
• De obicei, această etapă este realizată la finalul sau aproape de încheierea procesului de fabricare, întrucât procesul de tratare termică are ca rezultat o creștere semnificativă a durității materialului și se produce o schimbare previzibilă (micșorare), care trebuie să fie luată în considerare. Costurile de prelucrare pot crește în mod dramatic dacă este necesară prelucrarea post-îmbătrânire.
• Exemple tipice de materiale: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy și C263.

Detalii privind procesul

• Tratarea în soluție se efectuează, de obicei, la temperaturi cuprinse între 1800 și 2450°F în vid, urmată de răcirea rapidă a ventilatorului de gaz până la temperatura camerei. Multe materiale au rate de răcire specifice care trebuie să fie atinse pentru a exista certitudinea că microstructura metalurgică adecvată este realizată în produsul final.
• Durificarea la îmbătrânire prin precipitare se efectuează, în mod obișnuit, la temperaturi cuprinse între 1000 și 2080°F în vid, atmosferă inertă sau aer pentru timpi de menținere cuprinși între 2 ore și peste 40 de ore, în funcție de materialul exact și de microstructura metalurgică specificată. Mai multe etape (cu temperaturi scăzute la fiecare etapă) pot fi, de asemenea, necesare pentru a obține rezultatele finale dorite.
• Specificațiile industriale aplicabile ar include SAE AMS 2773 și AMS 2774.