Qu'est-ce que le durcissement par précipitation?
Le durcissement par précipitation, également appelé durcissement par vieillissement, est une technique qui consiste à appliquer de la chaleur sur un matériau malléable, tel qu'un alliage métallique, afin de le renforcer. La technique durcit l'alliage en créant des impuretés solides, appelées précipités, qui arrêtent le mouvement des dislocations dans la structure du réseau cristallin. Les dislocations sont la principale cause de plasticité dans un matériau; ainsi, l'absence de dislocations augmente la limite d'élasticité du matériau. Les alliages généralement utilisés comprennent des alliages d'aluminium, de magnésium, de nickel et de titane.
La création de matériaux durcis par précipitation commence par chauffer le matériau à une température très élevée afin de dissoudre le précipité. Il faut compter entre 1 heure et 20 heures pour que le précipité se dissolve complètement. Le nouveau mélange devient alors sursaturé et est prêt à être traité.
La sursaturation de la solution est obtenue par trempe. La trempe peut être complétée dans l’eau, dans l’air ou dans un mélange d’air et d’eau. Etape importante du renforcement en solution solide, il laisse le matériau plus mou et plus préparé pour la prochaine phase de durcissement par précipitation.
Après la phase initiale et la phase de trempe, la solution est vieillie. Le vieillissement artificiel se produit en chauffant la solution à une température supérieure à la température ambiante, puis en la laissant tremper pendant 2 à 20 heures. La température de vieillissement et le temps de trempage sont déterminés par la résistance souhaitée du produit final. Il est important de faire très attention à la température et au temps, car une température trop élevée et un trempage excessif peuvent produire moins de précipités, ce qui diminue la résistance et augmente la ductilité.
Le vieillissement naturel est une autre option. Si vous décidez d’utiliser cette option, notez que le vieillissement naturel d’une solution prend beaucoup plus de temps que la méthode susmentionnée. Cela peut prendre de quelques jours à plusieurs semaines.
Les impuretés produites par le processus de durcissement par précipitation perturbent la structure du réseau cristallin dans l'acier inoxydable, l'aluminium et d'autres alliages. Ils inhibent les dislocations dans ces structures, ce qui rend plus difficile la coupe du matériau par des particules libres. Empêcher ces perturbations est essentiel pour augmenter la limite d'élasticité de l'alliage avec le temps.
Les alliages fabriqués par durcissement par précipitation ont de nombreuses utilisations pratiques dans l'industrie manufacturière. Ils sont généralement utilisés pour la fabrication de pièces devant résister à des températures élevées, telles que des pièces d’un récipient à pression ou un turbocompresseur. De nombreux alliages ont des utilisations très importantes dans l'industrie. Le silicium, un alliage d'aluminium, est utilisé dans la fabrication de matériaux semi-conducteurs. Le cuivre, un autre alliage d'aluminium, est utilisé à des fins très diverses, de la construction navale à la toiture.