Was ist Alterungshärtung?

Die Aushärtung ist eine Art Wärmebehandlung, die in der Metallurgie zur Verstärkung von Metalllegierungen eingesetzt wird. Es wird auch Ausscheidungshärtung genannt, da es das Metall stärkt, indem es feste Verunreinigungen oder Ausscheidungen in der Legierung erzeugt, die Versetzungen in der Kristallstruktur der Legierung verhindern. Der Name leitet sich von dem Punkt im Härtungsprozess ab, an dem das Metall gealtert wird, indem es entweder über einen längeren Zeitraum erhitzt oder vor der Verwendung über einen längeren Zeitraum bei einer niedrigeren Temperatur gelagert wird, damit sich diese Niederschläge bilden können. Diese Behandlung wird bei formbaren Legierungen wie Nickel, Magnesium und Titan sowie bei einigen Stahlsorten angewendet.

Das ausgehärtete Metall wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, die je nach den verwendeten Materialien und den gewünschten Eigenschaften des Endergebnisses variiert. Beispielsweise wird Maraging-Stahl auf etwa 1510 °F (ungefähr 820 °C) wärmebehandelt. Die Legierungsmaterialien werden hinzugefügt und durch das Metall diffundieren gelassen, bis das erhitzte Metall mit ihnen übersättigt ist, was bedeutet, dass die Menge dieser im Metall gelösten Materialien größer ist, als dies für eine feste Lösung bei Raumtemperatur möglich wäre. Atmosphäre.

Anschließend wird das Metall gealtert. Bei einigen Legierungen geschieht dies dadurch, dass das Metall mehrere Stunden lang auf einer Temperatur erhitzt wird, die unter der Anfangsphase liegt, aber immer noch viel heißer als die Raumtemperatur ist. Andere Legierungen werden tage- oder wochenlang bei Raumtemperatur gelagert. Bei niedrigeren Temperaturen ist es nicht mehr möglich, dass alle Legierungsmaterialien im übersättigten Metall gelöst bleiben, sodass einige von ihnen aus der festen Lösung ausfallen und zu im Metall verstreuten Verunreinigungen werden. Die Temperatur, bei der der Alterungsprozess stattfindet, beeinflusst die Art und Weise, wie diese Ausfällung erfolgt, und beeinflusst daher die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Legierung.

Diese durch den Härtungsprozess entstehenden Verunreinigungen stärken das Metall, indem sie die Bewegung von kristallografischen Defekten, sogenannten Versetzungen, behindern, die aus Fehlausrichtungen der Atome resultieren, aus denen die Kristallstruktur des Metalls besteht. Versetzungen machen das Metall anfälliger für irreversible Biegungen durch äußere Kräfte. Ihre Versetzungsbeständigkeit verleiht ausalterungsgehärteten Legierungen eine hohe Streckgrenze und die Fähigkeit, einer bleibenden Verformung bei hoher Beanspruchung standzuhalten.

Durch den Aushärtungsprozess hergestellte Legierungen finden vielfältige Verwendungsmöglichkeiten, insbesondere in Anwendungen, bei denen eine hohe Festigkeit und eine gute Hochtemperaturleistung erforderlich sind. Maraging-Stahl wird in Motorteilen und beim Bau von Flugkörpern und Raketen verwendet. Auslagerungsgehärtete Aluminiumlegierungen aus Metallen wie Nickel, Kupfer und Zink werden im Flugzeugbau häufig verwendet. Die Rene 41-Legierung besteht aus mit Molybdän, Titan, Chrom und Kobalt legiertem Nickel und wird in Anwendungen mit extremer Belastung und Temperatur eingesetzt, beispielsweise in Düsentriebwerken.

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