Bodycote plc - link to home page

Rozpouštěcí žíhání a stárnutí niklových slitin

Výhody Aplikace a materiály Technologie

Rozpouštěcím žíháním se slitina ohřeje na vhodnou teplotu, ponecháním slitiny při této teplotě po dostatečně dlouhou dobu dojde z rozpuštění jedné či více fází do tuhého roztoku a následným dostatečně rychlým zchlazením zústanou tyto fáze rozpuštěny v tuhém roztoku matrice. Následné procesy stárnutí při zvýšených teplotách umožní řízenou precipitaci (vyloučení) určitých fází a tím i dosažení potřebných výsledných vlastností tepelně zpracovaných dílů.

Výhody

Existují lité i tvářené niklové slitiny, u kterých lze dosáhnout určité vlastnosti buď pomocí rozpouštěcího žíhání nebo rozpouštěcího žíhání společně s precipitačním vytvrzením (stárnutím). Obvykle se tímto tepelným zpracováním zlepšují mechanické vlastnosti při běžné nebo vysoké teplotě nebo odolnost vůči korozi a oxidaci.

Aplikace a materiály

Vlastnosti tepelně zpracovatelných slitin s obsahem niklu lze dosáhnout provedením určitého tepelného zpracování. Nejčastěji se používá samotné rozpouštěcí žíhání či rozpouštěcí žíhání s následným precipitačním vytvrzením (stárnutím).

Rozpouštěcí žíhání

  • Během výroby a zpracování většina materiálů na bázi niklu deformačně zpevňuje, čímž dochází k omezení možnosti jejich dalšího zpracování. Zařazení vhodného rozpouštěcího žíhání (nebo jen žíhání k odstranění pnutí) během výroby dílů může redukovat tento stav zpevnění (deformačně indukovaný martenzit) a umožnit tak další zpracování. 
  • Výrobní procesy, jako je pájení, svařování či povlakování mohou mít nežádoucí vliv na vlastnosti materiálů, které lze obnovit  rozpouštěcím žíháním provedeným před dalším zpracováním či vystavením výrobku do provozu.
  • Výrobní procesy mohou způsobit předčasné nežádoucí vytvrzení (stárnutí) a negativně ovlivnit závěrečný proces vytvrzení (stárnutí), čemuž lze zabránit pomocí opětovného rozpouštěcího žíhání zařazeného před další zpracování.
  • U řady niklových slitin lze dosáhnout požadovaných vlastností výhradně procesem rozpouštěcího žíhání. Jsou zpevňovány pouze legurami rozpuštěnými v tuhém roztoku. Jako příklad lze uvést Hastelloy X, INCO 625 a HA 230.

Precipitační vytvrzení - stárnutí

  • Pro dosažení výsledných požadovaných vlastností materiálu, zajišťujících určité konstrukční požadavky je obvykle vyžadováno, aby byl materiál (litý/tvářený materiál) vystaven účinkům dlouhodobému procesu tepelného zpracování při určité teplotě, což mu umožní dosažení specifických vlastností a mikrostruktury.
  • Tento krok je obvykle proveden jako poslední výrobní operaci nebo těsně před koncem výrobního procesu, protože tento dlouhodobý proces má za výsledek výrazný nárůst tvrdosti materiálu. Rovněž je předvídat určitou změnu rozměrů (smrštění). Náklady na obrábění se mohou dramaticky zvýšit, pokud je vyžadováno obrábění po procesu stárnutí.
  • Příklady takových materiálů jsou: IN-718, IN-738, Mar-M-247, Waspalloy, C263.

Technologie

  • Rozpouštění žíháním se obvykle provádí při teplotách nad  980 °C až do 1340 °C ve vakuu nebo v inertní atmosféře a je následováno ochlazením inertním plynem s podporou ventilátoru a určitého přetlaku plynu na teplotu místnosti. U některých slitin jsou vyžadovány specifické rychlosti ochlazování, které musí být dodrženy, aby byly zajištěny požadované výsledné vlastnosti a mikrostruktura dílu. 
  • Precipitační stárnutí se obvykle provádí při teplotách od 538 °C do 1138 °C ve vakuu, v inertní atmosféře nebo vzduchu po dobu od 2 do více než 40 hodin v závislosti na přesné specifikaci materiálu a požadovaných metalurgických vlastností. V některých případech k dosažení potřebných vlastností je nutné provádět proces vícestupňový s řízeným ochlazováním teploty mezi stupni. 
  • Pracovní postupy by měly vždy zahrnovat požadavky standardů SAE AMS 2773 a AMS 2774 či jiných odpovídajících specifikací.