Vad är utfällningshärdning?

Utfällningshärdning, även kallad åldershärdning, är en teknik där värme appliceras på ett formbart material, såsom en metalllegering, för att stärka det. Tekniken härdar legeringen genom att skapa fasta föroreningar, kallade fällningar, som stoppar förflyttningen av dislokationer i kristallgitterstrukturen. Dislokationer är den främsta orsaken till plasticitet i ett material; sålunda ökar frånvaron av dislokationer materialets avkastningsstyrka. Legeringar som vanligen används inkluderar legeringar av aluminium, magnesium, nickel och titan.

Skapa utfällning härdade material börjar med att värma materialet till en mycket hög temperatur för att lösa fällningen. Det tar allt från 1 timme till 20 timmar innan fällningen upplöses fullständigt. Den nya blandningen blir sedan övermättad och är redo att behandlas ytterligare.

Övermättnad av lösningen uppnås genom kylning. Kylning kan genomföras i vatten, luft eller någon blandning av luft och vatten. Som ett viktigt steg i förstärkning av fast lösning lämnar det materialet mjukare och mer förberett för nästa fas av utfällningshärdning.

Efter den inledande fasen och släckningsfasen åldras lösningen. Konstgjord åldring sker genom att värma lösningen till över rumstemperatur och sedan låta den blötläggas i 2 till 20 timmar. Åldringstemperaturen och blötläggningstiden bestäms av den slutliga produktens önskade styrka. Det är viktigt att vara mycket försiktig med både temperaturen och tiden, eftersom för hög temperatur och för mycket blötläggning kan leda till mindre fällningar vilket minskar hållfastheten och ökar duktiliteten.

Naturligt åldrande är ett annat alternativ. Om man bestämmer sig för att använda det här alternativet bör man notera att en naturlig lösning tar mycket längre tid än den ovannämnda metoden. Det kan ta allt från några dagar till flera veckor.

Föroreningar som produceras genom utfällningshärdningsprocessen stör strukturen hos kristallgitteret i rostfritt stål, aluminium och andra legeringar. De hämmar dislokationer i dessa strukturer som gör det svårare för lösa partiklar att skära igenom materialet. Att hämma dessa störningar är nyckeln till att öka legeringens avkastningsstyrka över tid.

Legeringar tillverkade genom utfällningshärdning har många praktiska användningar inom tillverkningsindustrin. De används vanligtvis för att tillverka delar som måste motstå situationer med hög temperatur, till exempel delar av ett tryckkärl eller en turboladdare. Många legeringar har mycket viktiga användningar inom industrin. Kisel, en aluminiumlegering, används för att tillverka halvledarmaterial. Koppar, en annan aluminiumlegering, används för en mängd olika syften från skeppsbyggnad till tak.