Precipitatieharden / Ouderen
wat is precipitatieharden?
Precipitatieharden, ook wel verouderen (verouderingsharding) genoemd, wordt gebruikt om de vloeigrens van bepaalde metalen te verhogen. De hardheid van de metalen wordt ook verhoogd. Precipitatieharden wordt vaak toegepast op Maragingstaal, sommige martensitische roestvaststaalsoorten (PH staalsoorten, precipitatiehardbaar roestvast staal) of op andere metalen zoals aluminium-, titaan- en koperlegeringen.
Te behandelen onderdelen worden typisch in oplos gegloeide toestand ingekocht en dan bewerkt (het metaal is dan relatief zacht). Door tijdens het precipitatieharden de tijd op temperatuur en de temperatuur te variëren, kan men verschillende eigenschappen verkrijgen.
precipitatieharden
Het exacte warmtebehandelingsproces bepaalt de gewenste mechanische eigenschappen en hardheid. Het is belangrijk dat het proces nauwkeurig wordt uitgevoerd. Een verkeerde temperatuur of tijd leidt tot andere eigenschappen.
1. oplosgloeien
De eerste stap is oplosgloeien. Dit is nodig omdat de structuur niet homogeen kan zijn (Microsegregatie). Belangrijk is het om lang genoeg op de oplostemperatuur te blijven. Hierbij worden alle (legerings)elementen in oplossing gebracht. Door vervolgens snel genoeg af te koelen, blijven alle elementen in vaste oplossingstoestand. Resultaat is dat de structuur weer in de oorspronkelijke homogene toestand is gebracht en hiermee optimaal is voor het latere precipitatieharden (verouderen).
De metaallegering wordt verhit totdat alle elementen in oplossing zijn. De temperatuur moet daarbij hoog genoeg zijn omdat er anders vooral grovere elementen niet voldoende opgelost zijn en de vereiste eigenschappen niet gehaald worden. Aan de andere kant mag de eutectische temperatuur van de legering niet worden overschreden, omdat anders gebieden met ophopingen van legeringselementen kunnen smelten.
2. afkoeling
Diffusie en dus de vorming van ongewenste precipitaten kan worden voorkomen door snel te koelen (afschrikken). De vaste toestand blijft dan in een metastabiele super oververzadigde eenfase-toestand. Dit wordt bereikt door te koelen met minimaal de voor de legering bekende kritische snelheid. Koud of verwarmd water, olie of soms gas kunnen worden gebruikt om snel af te schrikken.
Veel kiemen (nodig voor het latere precipitatieharden) worden gevormd tijdens het afschrikken.
3. precipitatieharden (verouderingsharding)
Verdere precipitatieharden, typisch ergens tussen 150 °C tot 650 °C, de temperatuur hangt af van de gekozen legering, versnelt diffusie en de oververzadigde enkelvoudige fase vaste oplossing wordt omgevormd tot een tweefasige legering door de vorming van precipitaten (samenklonteringen)
- de fase die coherent is in volume en aandeel wordt de matrix genoemd.
- de nieuwgevormde fase wordt precipitaat genoemd
De vele kleine precipitaten zijn homogeen verdeeld in de microstructuur. Dit maakt het mogelijk om de eigenschappen van het metalen product specifiek aan te passen.
De temperatuur bepaalt de diffusiesnelheid, het type precipitaat en de snelheid tot precipitatievorming. Kiemvorming, de groei van de kiemen en de uiteindelijke precipitatieharding kunnen gestuurd worden.
voordelen van precipitatieharden
Er zijn diverse voordelen als men gebruik maakt van precipitatieharding. Het is belangrijk op te merken dat de voordelen sterk afhankelijk zijn van de specifieke gekozen legering en procesparameters.
Hier zijn enkele van de voordelen:
- Effectief voorkomen van dislocatieverplaatsingen
- Significante verhoging van de sterkte en de vloeigrens
- Verhoogde weerstand tegen plastische vervorming
geschikte materialen
Materialen die geschikt zijn voor precipitatieharden zijn vaak speciaal ontwikkeld – zoals Maraging-staal of PH-staal (precipitatiehardbaar roestvast staal)
Het is een proces dat ook vaak wordt gebruikt voor aluminium-, koper-, titaan-, nikkel- en enkele staallegeringen.
precipitatieharden voor verschillende industrieën
Precipitatieharden wordt in bijna alle industrieën toegepast. Kritisch zijn het te gebruiken metaal en de benodigde mechanische eigenschappen die voor de toepassing vereist zijn.
onze service voor u, van idee tot seriefabricage:
- Toegewijde oplossingen/maatwerk
- Samen met de klant
- Ondersteuning van het idee tot de serieproductie
- Goede ondersteuning van onze uitgebreide engineeringsafdeling
- Hoogste kwaliteit – of het nu gaat om kleine of grote series
- DIN EN ISO 9001:2015, VDA 6.1:2016 en ISO 13485:2016
veelgestelde vragen over precipitatieharden
Welke metalen zijn geschikt voor precipitatieharden?
Precipitatieharden is de belangrijkste methode om de sterkte van bepaalde koper-, titaan- en aluminiumlegeringen te verhogen. Deze legeringen hebben geen mogelijkheid tot een polymorfe fase transformatie en kunnen daarom niet klassiek gehard worden (zoals wel voor martensiet).
Wat is een rekgrens?
De reksterkte (grens) beschrijft de grens van elastische rek voordat deze overgaat in een blijven plastische rek (vervorming). Deze wordt bepaald met uni axiale en uniforme trekproef. Voor veel materialen kan de reksterkte niet duidelijk worden bepaald met een trekproef of is niet duidelijk. Daarom wordt in plaats daarvan vaak de 0,2% reksterkte gebruikt.
Hoelang duurt het proces van neerslagverharding?
De temperatuur bepaalt de diffusiesnelheid, het type precipitaat en de snelheid tot precipitatievorming. Kiemvorming, de groei van de kiemen en de uiteindelijke precipitatieharding kunnen gestuurd worden.
