Le durcissement par précipitation, également appelé durcissement par vieillissement, est une technique où de la chaleur est appliquée à un matériau malléable, tel qu’un alliage métallique, afin de le renforcer. La technique durcit l’alliage en créant des impuretés solides, appelées précipités, qui arrêtent le mouvement des dislocations dans la structure du réseau cristallin. Les luxations sont la principale cause de plasticité d’un matériau ; ainsi, l’absence de dislocations augmente la limite d’élasticité du matériau. Les alliages généralement utilisés comprennent les alliages d’aluminium, de magnésium, de nickel et de titane.
La création de matériaux durcis par précipitation commence par chauffer le matériau à une température très élevée afin de dissoudre le précipité. Il faut de 1 à 20 heures pour que le précipité se dissolve complètement. Le nouveau mélange devient alors sursaturé et est prêt à être traité davantage.
La sursaturation de la solution est obtenue par trempe. La trempe peut être effectuée dans de l’eau, de l’air ou un mélange d’air et d’eau. En tant qu’étape importante dans le renforcement de la solution solide, il laisse le matériau plus doux et mieux préparé pour la prochaine phase de durcissement par précipitation.
Après la phase initiale et la phase de trempe, la solution est vieillie. Le vieillissement artificiel se produit en chauffant la solution au-dessus de la température ambiante, puis en la laissant tremper pendant 2 à 20 heures. La température de vieillissement et le temps de trempage sont déterminés par la résistance souhaitée du produit final. Il est important de faire très attention à la fois à la température et au temps, car une température trop élevée et un trempage trop important peuvent entraîner moins de précipités, ce qui diminue la résistance et augmente la ductilité.
Le vieillissement naturel est une autre option. Si l’on décide d’utiliser cette option, sachez que le vieillissement naturel d’une solution prend beaucoup plus de temps que la méthode susmentionnée. Cela peut prendre de quelques jours à plusieurs semaines.
Les impuretés produites par le processus de durcissement par précipitation perturbent la structure du réseau cristallin de l’acier inoxydable, de l’aluminium et d’autres alliages. Ils inhibent les dislocations dans ces structures, ce qui rend plus difficile la pénétration des particules lâches à travers le matériau. L’inhibition de ces perturbations est essentielle pour augmenter la limite d’élasticité de l’alliage au fil du temps.
Les alliages fabriqués par durcissement par précipitation ont de nombreuses utilisations pratiques dans l’industrie manufacturière. Ils sont généralement utilisés pour fabriquer des pièces qui doivent résister à des températures élevées, telles que des pièces d’un récipient sous pression ou d’un turbocompresseur. De nombreux alliages ont des utilisations très importantes dans l’industrie. Le silicium est utilisé pour fabriquer des matériaux semi-conducteurs. Le cuivre est utilisé à des fins très diverses, de la construction navale à la toiture.