Călirea prin precipitare este un proces de tratare termică aplicat diferitelor aliaje pentru a le crește semnificativ limita de curgere.
Procesul de recoacere în soluție se aplică la majoritatea aliajelor după procesul final de forjare sau laminare. Prin menținerea unui anumit aliaj la o temperatură relativ ridicată timp de câteva ore – de obicei în jur de 1000°C – toate elementele din aliaj sunt absorbite în soluția solidă. Apoi, stingând imediat bara sau placa, structura este adusa la temperatura camerei si pastrata.
Cu toate acestea, odată cu cresterea timpului petrecut la temperaturi ridicate, solubilitatea anumitor elemente din aliaj se va modifica. Aceasta înseamnă că precipitatele – combinații de elemente selectate – ies soluție și apar ca particule mici distribuite în microstructura aliajelor. Particulele precipitate acționează pentru a „fixa” limitele în microstructura aliajului, ceea ce împiedică mișcarea acestora atunci când aliajul este tensionat. Aceasta crește rezistența de curgere a aliajului. În funcție de combinația de temperatură și timp utilizată pentru tratamentul termic de îmbătrânire, atât numărul, dimensiunea și distribuția precipitatelor pot varia. Prin urmare, este posibil să se producă o gamă de niveluri de rezistență diferite în cadrul aceleiași compoziții de aliaj, doar prin modificarea temperaturii și a timpului tratamentului termic de îmbătrânire.
Tratamentul termic de îmbătrânire poate implica menținerea barei sau a plăcii la o singură temperatură pentru o perioadă de timp sau menținerea acesteia la temperaturi diferite pentru timpi diferiți. Viteza de răcire după îndepărtarea din cuptor poate influența și natura procesului de precipitare, astfel încât unele aliaje vor fi răcite lent cu aer, în timp ce altele sunt stinse (în ulei sau apă).
Procesul de precipitare se bazează pe termodinamică complexă – anterior aliajele au fost dezvoltate prin experimente și teste, dar acum pot fi optimizate prin capacitatea de a modela diferite compoziții de aliaje și modul în care se formează precipitații în timpul diferitelor tratamente termice.
Aliajele de înaltă rezistență sunt o propunere atractivă pentru multe aplicații. Capacitatea de a proiecta componente care exploatează pe deplin aliajele cu rezistență mai mare le permite clienților să reducă necesarul total de material, economisind costuri și timp. În plus, componentele mai ușoare pot contribui la economii în alte domenii, de exemplu, sarcinile suspendate sunt reduse, reducând astfel impactul asupra sistemelor auxiliare.
Iată câteva exemple de aliaje de înaltă rezistență care se bazează pe întărirea prin precipitare pentru a-și atinge nivelurile de rezistență crescute:
Alloy K500 (2.4375, UNS N05500, Monel K500) – un aliaj pe bază de nichel cu cupru. Aluminiul și titanul sunt adăugate in aliaj pentru a forma în mod specific precipitații de Ni3 (Ti, Al) „ϒ”. Tratamentul termic secundar este un proces în două etape urmat de răcire lentă cu aer.
Alloy718 (2.4688, API 6ACRA, UNS N07718, Inconel 718) – este probabil cel mai utilizat aliaj de nichel întărit prin precipitare. Niobiul, titanul și aluminiul sunt toate adăugate pentru a forma o serie de precipitate cu nichel. Poate fi furnizat într-o varietate de niveluri de rezistență diferite, în funcție de natura tratamentului termic. Majoritatea sunt versiunea „120ksi” cu o limită de curgere minimă de 125ksi (827N/mm2).
Alloy 725 (UNS N07725, API 6ACRA, Inconel 725) – aceasta este varianta cu rezistență mai mare a Alloy 625. Compoziția chimică este în mare parte aceeași, în afară de adăugarea de niobiu și titan, pentru a precipita cu nichel după tratamentul termic. Acest lucru dublează efectiv limita de curgere a Alloy 725 în comparație cu Alloy 625 (UNS N06625, Inconel 625).
Alloy 925 (UNS N09925, API 6ACRA, Incoloy 925) – aceasta este varianta cu rezistență mai mare a Alloy 825. Adăugările de titan și aluminiu formează Ni3(Al, Ti) gamma (‘ϒ’) precipitate primare. În comparație cu Alloy 825 (2.4858, UNS N08825, Incoloy 825), limita de curgere poate fi de peste 3 ori mai mare.