Wat is neerslagharding?
Neerslagharding, ook wel ouderdomsverharding genoemd, is een techniek waarbij warmte op een smeedbaar materiaal, zoals een metaallegering, wordt toegepast om het te versterken. De techniek verhardt de legering door vaste onzuiverheden te creëren, precipitaten genoemd, die de beweging van dislocaties in de kristalroosterstructuur stoppen. Dislocaties zijn de primaire oorzaak van plasticiteit in een materiaal; aldus verhoogt de afwezigheid van dislocaties de vloeigrens van het materiaal. Legeringen die typisch worden gebruikt omvatten legeringen van aluminium, magnesium, nikkel en titanium.
Het maken van door neerslag geharde materialen begint met het verwarmen van het materiaal tot een zeer hoge temperatuur om het neerslag op te lossen. Het duurt ongeveer 1 uur tot 20 uur voordat het neerslag volledig is opgelost. Het nieuwe mengsel wordt vervolgens oververzadigd en is klaar om verder te worden behandeld.
Oververzadiging van de oplossing wordt bereikt door blussen. Het blussen kan worden voltooid in water, lucht of een mengsel van lucht en water. Als een belangrijke stap in het versterken van vaste oplossingen, laat het het materiaal zachter en beter voorbereid op de volgende fase van precipitatieharden.
Na de beginfase en de afschrikfase wordt de oplossing verouderd. Kunstmatige veroudering vindt plaats door de oplossing tot boven kamertemperatuur te verwarmen en vervolgens 2 tot 20 uur te laten weken. De verouderingstemperatuur en weektijd worden bepaald door de gewenste sterkte van het eindproduct. Het is belangrijk om zeer voorzichtig te zijn met zowel de temperatuur als de tijd, omdat een te hoge temperatuur en te veel weken kunnen leiden tot minder neerslagen die de sterkte verminderen en de ductiliteit vergroten.
Natuurlijke veroudering is een andere optie. Als u besluit deze optie te gebruiken, moet u er rekening mee houden dat het op natuurlijke wijze verouderen van een oplossing veel langer duurt dan de bovengenoemde methode. Dit kan enkele dagen tot enkele weken duren.
Onzuiverheden die worden geproduceerd door het precipitatiehardingsproces verstoren de structuur van het kristalrooster in roestvrij staal, aluminium en andere legeringen. Ze remmen dislocaties in deze structuren waardoor het moeilijker wordt voor losse deeltjes om door het materiaal te snijden. Het onderdrukken van deze verstoringen is de sleutel tot het verhogen van de vloeigrens van de legering in de loop van de tijd.
Legeringen vervaardigd door precipitatieharden hebben veel praktische toepassingen in de maakindustrie. Ze worden meestal gebruikt voor het maken van onderdelen die bestand zijn tegen situaties met hoge temperaturen, zoals delen van een drukvat of een turbocompressor. Veel legeringen hebben zeer belangrijke toepassingen in de industrie. Silicium, een aluminiumlegering, wordt gebruikt om halfgeleidermaterialen te vervaardigen. Koper, een andere aluminiumlegering, wordt voor uiteenlopende doeleinden gebruikt, van scheepsbouw tot dakbedekking.