Упрочнение атмосферными осадками, также называемое старение – это метод, при котором к ковкому материалу, например металлическому сплаву, прикладывается тепло для его упрочнения. Этот метод упрочняет сплав за счет создания твердых примесей, называемых преципитатами, которые останавливают движение дислокаций в структуре кристаллической решетки. Дислокации являются основной причиной пластичности материала; таким образом, отсутствие дислокаций увеличивает предел текучести материала. Обычно используемые сплавы включают сплавы алюминия, магний, никель и титан.
Создание дисперсионно-твердеющих материалов начинается с нагрева материала до очень высокой температуры для растворения осадка. Для полного растворения осадка требуется от 1 до 20 часов. Затем новая смесь становится перенасыщенной и готова к дальнейшей обработке.
Пересыщение раствора достигается закалкой. Закалку можно проводить в воде, на воздухе или в какой-либо смеси воздуха и воды. Являясь важным этапом упрочнения твердым раствором, он делает материал более мягким и более подготовленным к следующей фазе дисперсионного твердения.
После начальной фазы и фазы закалки раствор выдерживается. Искусственное старение происходит путем нагревания раствора до температуры выше комнатной и последующего выдерживания от 2 до 20 часов. Температура старения и время выдержки определяются желаемой прочностью конечного продукта. Важно быть очень осторожным как с температурой, так и со временем, потому что слишком высокая температура и слишком сильное вымачивание могут привести к меньшему количеству осадков, что снижает прочность и увеличивает пластичность.
Естественное старение — еще один вариант. Если вы решите использовать этот вариант, обратите внимание, что естественное старение раствора занимает гораздо больше времени, чем вышеупомянутый метод. Это может занять от нескольких дней до нескольких недель.
Примеси, образующиеся в процессе дисперсионного твердения, нарушают структуру кристаллической решетки нержавеющей стали, алюминия, и другие сплавы. Они препятствуют дислокациям в этих структурах, что затрудняет прорезание материала незакрепленными частицами. Ингибирование этих разрушений является ключом к увеличению предела текучести сплава с течением времени.
Сплавы, изготовленные методом дисперсионного твердения, имеют множество практических применений в обрабатывающей промышленности. Они обычно используются для изготовления деталей, которые должны выдерживать высокие температуры, таких как детали сосуда высокого давления или турбокомпрессора. Многие сплавы имеют очень важное применение в промышленности. Кремний используется для производства полупроводниковые материалы. Медь используется в самых разных целях, от судостроения до кровли.