¿Qué es el endurecimiento por envejecimiento?

El endurecimiento por envejecimiento es un tipo de tratamiento térmico utilizado en metalurgia para fortalecer las aleaciones metálicas. También se le llama endurecimiento por precipitación, ya que fortalece el metal creando impurezas sólidas, o precipita, en la aleación que previene dislocaciones en la estructura cristalina de la aleación. Su nombre proviene del punto en el proceso de endurecimiento en el que se envejece el metal, ya sea calentándolo durante un tiempo prolongado o manteniéndolo almacenado a una temperatura más baja durante un período prolongado antes de su uso para que se puedan formar estos precipitados. Este tratamiento se utiliza en aleaciones maleables, como las de níquel, magnesio y titanio, así como en algunos tipos de acero.

El metal sometido a endurecimiento por envejecimiento se calienta a una temperatura alta, que varía según los materiales que se utilicen y las propiedades deseadas del resultado final. Por ejemplo, el acero maraging se trata térmicamente a aproximadamente 1510 ° F (aproximadamente 820 ° C). Los materiales de aleación se agregan y se dejan difundir a través del metal hasta que el metal calentado se sobresatura con ellos, lo que significa que la cantidad de estos materiales disueltos en el metal es mayor de lo que sería posible para una solución sólida a temperatura ambiente.

A continuación, se envejece el metal. En algunas aleaciones, esto se hace manteniendo el metal calentado durante varias horas a una temperatura más baja que la de la fase inicial, pero aún mucho más caliente que la temperatura ambiente. Otras aleaciones se almacenan durante días o semanas a temperatura ambiente. A temperaturas más bajas, ya no es posible que todos los materiales de aleación permanezcan disueltos en el metal sobresaturado, por lo que algunos de ellos sufren precipitación y se separan de la solución sólida, convirtiéndose en impurezas esparcidas por todo el metal. La temperatura a la que se produce el proceso de envejecimiento afecta la forma en que se produce esta precipitación y, por lo tanto, influye en las propiedades mecánicas de la aleación resultante.

Estas impurezas creadas por el proceso de endurecimiento fortalecen el metal al interferir con el movimiento de defectos cristalográficos llamados dislocaciones, que resultan de desalineaciones en los átomos que forman la estructura cristalina del metal. Las dislocaciones hacen que el metal sea más vulnerable a ser doblado irreversiblemente por fuerzas externas. Su resistencia a la dislocación confiere a las aleaciones endurecidas por envejecimiento un alto límite elástico y la capacidad de resistir la deformación permanente cuando se encuentran bajo una gran tensión.

Las aleaciones creadas por el proceso de endurecimiento por envejecimiento tienen muchos usos, especialmente en aplicaciones donde se necesita alta resistencia y buen rendimiento a altas temperaturas. El acero maraging se utiliza en piezas de motores y en la construcción de misiles y cohetes. Las aleaciones de aluminio endurecidas por envejecimiento hechas con metales como el níquel, el cobre y el zinc se han utilizado con frecuencia en la construcción de aviones. La aleación Rene 41, hecha de níquel aleado con molibdeno, titanio, cromo y cobalto, se utiliza en aplicaciones que implican una tensión y temperatura extremas, como los motores a reacción.