L’invecchiamento è un tipo di trattamento termico utilizzato in metallurgia per rafforzare le leghe metalliche. Viene anche chiamato indurimento per precipitazione, poiché rafforza il metallo creando impurità solide, o precipitati, nella lega che prevengono le dislocazioni nella struttura cristallina della lega. Il suo nome deriva dal punto nel processo di indurimento in cui il metallo viene invecchiato, sia riscaldandolo per un lungo periodo di tempo, sia mantenendolo conservato a una temperatura più bassa per un lungo periodo prima dell’uso in modo che si possano formare questi precipitati. Questo trattamento viene utilizzato su leghe malleabili, come quelle a base di nichel, magnesio e titanio, nonché su alcuni tipi di acciaio.
Il metallo sottoposto a indurimento per invecchiamento viene riscaldato ad una temperatura elevata, che varia a seconda dei materiali utilizzati e delle proprietà desiderate del risultato finale. Ad esempio, l’acciaio Maraging viene trattato termicamente a circa 1510°F (circa 820°C). I materiali in lega vengono aggiunti e lasciati diffondere attraverso il metallo fino a quando il metallo riscaldato non è sovrasaturato con essi, il che significa che la quantità di questi materiali disciolti nel metallo è maggiore di quella possibile per una soluzione solida a temperatura ambiente.
Successivamente il metallo viene invecchiato. In alcune leghe ciò avviene mantenendo il metallo riscaldato per diverse ore ad una temperatura inferiore a quella della fase iniziale ma comunque molto più calda della temperatura ambiente. Altre leghe vengono conservate per giorni o settimane a temperatura ambiente. A temperature più basse, non è più possibile che tutti i materiali di lega rimangano disciolti nel metallo sovrasaturo, e quindi parte di esso subisce precipitazioni e si separa dalla soluzione solida, diventando impurità sparse in tutto il metallo. La temperatura alla quale si verifica il processo di invecchiamento influenza il modo in cui avviene questa precipitazione e quindi influenza le proprietà meccaniche della lega risultante.
Queste impurità create dal processo di indurimento rafforzano il metallo interferendo con il movimento di difetti cristallografici chiamati dislocazioni, che derivano da disallineamenti negli atomi che formano la struttura cristallina del metallo. Le lussazioni rendono il metallo più vulnerabile all’essere piegato irreversibilmente da forze esterne. La loro resistenza alla dislocazione conferisce alle leghe indurite per invecchiamento un’elevata resistenza allo snervamento e la capacità di resistere alla deformazione permanente quando sono sottoposte a forti sollecitazioni.
Le leghe create dal processo di indurimento per invecchiamento hanno molti usi, specialmente nelle applicazioni in cui sono necessarie un’elevata resistenza e buone prestazioni alle alte temperature. L’acciaio Maraging viene utilizzato nelle parti del motore e nella costruzione di missili e razzi. Le leghe di alluminio indurite per invecchiamento realizzate con metalli come nichel, rame e zinco sono state spesso utilizzate nella costruzione di aerei. La lega Rene 41, composta da nichel legato con molibdeno, titanio, cromo e cobalto, viene utilizzata in applicazioni che richiedono sollecitazioni e temperature estreme, come i motori a reazione.