L’indurimento per precipitazione, noto anche come indurimento per invecchiamento, è una tecnica in cui il calore viene applicato a un materiale malleabile, come una lega metallica, per rafforzarlo. La tecnica indurisce la lega creando impurità solide, chiamate precipitati, che arrestano il movimento delle dislocazioni nella struttura del reticolo cristallino. Le dislocazioni sono la causa primaria della plasticità di un materiale; quindi, l’assenza di dislocazioni aumenta la resistenza allo snervamento del materiale. Le leghe tipicamente utilizzate includono leghe di alluminio, magnesio, nichel e titanio.
La creazione di materiali induriti per precipitazione inizia con il riscaldamento del materiale a una temperatura molto elevata per dissolvere il precipitato. Ci vogliono da 1 ora a 20 ore perché il precipitato si dissolva completamente. La nuova miscela diventa quindi sovrasatura ed è pronta per essere ulteriormente trattata.
La sovrasaturazione della soluzione si ottiene mediante tempra. La tempra può essere completata in acqua, aria o una miscela di aria e acqua. Come passo importante nel rafforzamento della soluzione solida, lascia il materiale più morbido e più preparato per la successiva fase di indurimento per precipitazione.
Dopo la fase iniziale e la fase di spegnimento, la soluzione viene invecchiata. L’invecchiamento artificiale avviene riscaldando la soluzione al di sopra della temperatura ambiente e poi lasciandola in ammollo per 2-20 ore. La temperatura di invecchiamento e il tempo di ammollo sono determinati dalla forza desiderata del prodotto finale. È importante fare molta attenzione sia alla temperatura che al tempo, perché una temperatura troppo alta e un’eccessiva immersione possono portare a meno precipitati che diminuiscono la resistenza e aumentano la duttilità.
L’invecchiamento naturale è un’altra opzione. Se si decide di utilizzare questa opzione, tenere presente che l’invecchiamento naturale di una soluzione richiede molto più tempo rispetto al metodo sopra menzionato. Può richiedere da pochi giorni a diverse settimane.
Le impurità prodotte attraverso il processo di indurimento per precipitazione interrompono la struttura del reticolo cristallino in acciaio inossidabile, alluminio e altre leghe. Inibiscono le dislocazioni in queste strutture che rendono più difficile per le particelle sciolte tagliare il materiale. L’inibizione di queste interruzioni è la chiave per aumentare la resistenza allo snervamento della lega nel tempo.
Le leghe prodotte dall’indurimento per precipitazione hanno molti usi pratici nell’industria manifatturiera. Di solito vengono utilizzati per realizzare parti che devono resistere a situazioni di alta temperatura, come parti di un recipiente a pressione o un turbocompressore. Molte leghe hanno usi molto importanti nell’industria. Il silicio viene utilizzato per produrre materiali semiconduttori. Il rame è utilizzato per un’ampia varietà di scopi, dalla costruzione navale alla copertura.