Che cos'è l'indurimento delle precipitazioni?
L'indurimento per precipitazione, noto anche come indurimento per invecchiamento, è una tecnica in cui il calore viene applicato a un materiale malleabile, come una lega metallica, per rafforzarlo. La tecnica indurisce la lega creando impurità solide, chiamate precipitati, che fermano il movimento delle lussazioni nella struttura reticolare cristallina. Le lussazioni sono la causa principale della plasticità in un materiale; pertanto, l'assenza di lussazioni aumenta la resistenza allo snervamento del materiale. Le leghe tipicamente utilizzate includono leghe di alluminio, magnesio, nichel e titanio.
La creazione di materiali induriti per precipitazione inizia con il riscaldamento del materiale a una temperatura molto elevata per dissolvere il precipitato. Sono necessarie da 1 ora a 20 ore affinché il precipitato si dissolva completamente. La nuova miscela diventa quindi sovrasaturata ed è pronta per essere ulteriormente trattata.
La sovrasaturazione della soluzione si ottiene attraverso l'estinzione. L'estinzione può essere completata in acqua, aria o una miscela di aria e acqua. Come passo importante nel rafforzamento della soluzione solida, lascia il materiale più morbido e più preparato per la successiva fase di indurimento per precipitazione.
Dopo la fase iniziale e la fase di spegnimento, la soluzione viene invecchiata. L'invecchiamento artificiale si verifica riscaldando la soluzione a temperatura ambiente superiore e quindi lasciandola in ammollo per 2 a 20 ore. La temperatura di invecchiamento e il tempo di ammollo sono determinati dalla resistenza desiderata del prodotto finale. È importante fare molta attenzione sia alla temperatura che al tempo, perché una temperatura troppo elevata e un eccessivo ammollo possono portare a meno precipitati che diminuiscono la resistenza e aumentano la duttilità.
L'invecchiamento naturale è un'altra opzione. Se si decide di utilizzare questa opzione, tenere presente che l'invecchiamento naturale di una soluzione richiede molto più tempo del suddetto metodo. Può richiedere da pochi giorni a diverse settimane.
Le impurità prodotte attraverso il processo di indurimento per precipitazione interrompono la struttura del reticolo cristallino in acciaio inossidabile, alluminio e altre leghe. Inibiscono le dislocazioni in queste strutture che rendono più difficile il passaggio di particelle libere attraverso il materiale. Inibire queste interruzioni è la chiave per aumentare la resistenza allo snervamento della lega nel tempo.
Le leghe prodotte dall'indurimento per precipitazione hanno molti usi pratici nell'industria manifatturiera. Di solito sono utilizzati per la fabbricazione di parti che devono resistere a situazioni ad alta temperatura, come parti di un recipiente a pressione o di un turbocompressore. Molte leghe hanno usi molto importanti nell'industria. Il silicio, una lega di alluminio, viene utilizzato per produrre materiali semiconduttori. Il rame, un'altra lega di alluminio, viene utilizzato per un'ampia varietà di scopi, dalla costruzione navale alla copertura.