Ausscheidungshärten, auch als Alterungshärten bezeichnet, ist eine Technik, bei der Wärme auf ein verformbares Material, wie beispielsweise eine Metalllegierung, angewendet wird, um es zu verfestigen. Die Technik härtet die Legierung, indem feste Verunreinigungen, sogenannte Ausscheidungen, erzeugt werden, die die Bewegung von Versetzungen in der Kristallgitterstruktur stoppen. Versetzungen sind die Hauptursache für die Plastizität eines Materials; somit erhöht das Fehlen von Versetzungen die Streckgrenze des Materials. Typischerweise verwendete Legierungen umfassen Legierungen von Aluminium, Magnesium, Nickel und Titan.
Die Herstellung von ausscheidungsgehärteten Materialien beginnt mit dem Erhitzen des Materials auf eine sehr hohe Temperatur, um den Niederschlag aufzulösen. Es dauert zwischen 1 Stunde und 20 Stunden, bis sich der Niederschlag vollständig auflöst. Die neue Mischung wird dann übersättigt und kann weiter behandelt werden.
Die Übersättigung der Lösung wird durch Quenchen erreicht. Das Abschrecken kann in Wasser, Luft oder einem Gemisch aus Luft und Wasser durchgeführt werden. Als wichtiger Schritt bei der Mischkristallverfestigung macht es das Material weicher und besser vorbereitet für die nächste Phase der Ausscheidungshärtung.
Nach der Anfangsphase und der Quenchphase wird die Lösung gealtert. Künstliche Alterung erfolgt durch Erhitzen der Lösung über Raumtemperatur und anschließendes Einweichen für 2 bis 20 Stunden. Die Alterungstemperatur und Einweichzeit wird durch die gewünschte Festigkeit des Endprodukts bestimmt. Es ist wichtig, sowohl bei der Temperatur als auch bei der Zeit sehr vorsichtig zu sein, da eine zu hohe Temperatur und ein zu starkes Einweichen zu weniger Ausscheidungen führen können, was die Festigkeit verringert und die Duktilität erhöht.
Natürliches Altern ist eine weitere Option. Wenn Sie sich für diese Option entscheiden, beachten Sie, dass das Altern einer Lösung natürlich viel länger dauert als die oben genannte Methode. Es kann von einigen Tagen bis zu mehreren Wochen dauern.
Verunreinigungen, die durch den Ausscheidungshärtungsprozess erzeugt werden, stören die Struktur des Kristallgitters in Edelstahl, Aluminium und anderen Legierungen. Sie hemmen Versetzungen in diesen Strukturen, die es losen Partikeln erschweren, das Material zu durchschneiden. Die Verhinderung dieser Unterbrechungen ist der Schlüssel zur Erhöhung der Streckgrenze der Legierung im Laufe der Zeit.
Durch Ausscheidungshärtung hergestellte Legierungen haben viele praktische Anwendungen in der verarbeitenden Industrie. Sie werden normalerweise zur Herstellung von Teilen verwendet, die Hochtemperatursituationen standhalten müssen, wie beispielsweise Teile eines Druckbehälters oder eines Turboladers. Viele Legierungen haben sehr wichtige Anwendungen in der Industrie. Silizium wird zur Herstellung von Halbleitermaterialien verwendet. Kupfer wird für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, vom Schiffbau bis zur Bedachung.