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Solubilizzazione e invecchiamento: Leghe di nichel

Vantaggi Applicazioni e materiali Dettaglio dei processi

La solubilizzazione consiste nel riscaldamento di una lega ad una temperatura adeguata, mantenendo tale temperatura per un periodo sufficiente a causare la trasformazione di uno o più costituenti in una soluzione solida e quindi raffreddandola in modo sufficientemente rapido per mantenere tali costituenti nella soluzione. Gli ulteriori trattamenti termici per precipitazione consentono il rilascio controllato di tali costituenti sia naturalmente (a temperatura ambiente) che artificialmente (a temperature più elevate).

Vantaggi

Vi sono varie leghe a base di nichel lavorato e fuso con varie caratteristiche che possono essere migliorate mediante solubilizzazione o solubilizzazione e indurimento per invecchiamento (precipitazione). Tali trattamenti termici consentono, in genere, di migliorare caratteristiche quali la resistenza meccanica alla temperatura ambiente e/o a temperatura elevata, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'ossidazione.

Applicazioni e materiali

Le proprietà delle leghe a base di nichel trattabili termicamente possono essere migliorate mediante la selezione di parametri di trattamento termico appropriati. L'applicazione di semplice solubilizzazione o solubilizzazione seguita da indurimento per invecchiamento (precipitazione) è comunemente utilizzata con leghe a base di nichel.

Solubilizzazione

  • Durante il processo di fabbricazione, la maggior parte dei materiali possono essere incrudita, limitando la possibilità di trattare ulteriormente il materiale. La solubilizzazione (distensione) può ridurre questa condizione di incrudimento per consentire un ulteriore trattamento. 
  • I processi di fabbricazione, come la brasatura, la saldatura o il rivestimento, possono avere un impatto indesiderato sulle proprietà del materiale. Questa condizione può essere evitata mediante la solubilizzazione prima di un ulteriore trattamento.
  • I processi di fabbricazione possono comportare l'avvio prematuro del processo finale di indurimento per invecchiamento (precipitazione). Questa condizione può essere evitata mediante la risolubilizzazione prima di un ulteriore trattamento.
  • Molte leghe a base di nichel sviluppano le proprietà desiderate unicamente mediante il processo di solubilizzazione. Sono considerate come leghe rinforzate a soluzione solida. Si possono menzionare come esempi le leghe Hastelloy X, INCO 625 e HA 230.

Indurimento per invecchiamento (precipitazione)

  • Lo sviluppo delle proprietà del materiale finale necessarie per soddisfare specifici criteri progettuali di un pezzo richiede in genere che il materiale (fuso/lavorato) venga sottoposto ad un lungo ciclo di trattamento termico a temperatura inferiore al fine di ottenere una microstruttura specifica in lega mediante indurimento per invecchiamento (precipitazione).
  • In genere, questa fase viene eseguita durante o alla fine del processo di fabbricazione, in quanto il trattamento termico causa un sensibile incremento della durezza del materiale e si producono delle importanti variazioni di dimensioni prevedibili (contrazioni) che devono essere tenute in considerazione. I costi di lavorazione possono aumentare notevolmente se è necessaria una lavorazione dopo l'indurimento per invecchiamento (precipitazione).
  • Di seguito sono elencati tipici esempi di materiali: INCO 718, INCO 738, Mar-M-247, Waspaloy e C263.

Dettaglio dei processi

  • La solubilizzazione viene in genere effettuata a temperature comprese tra 1800 e 2450°F sottovuoto, seguita da un rapido raffreddamento a temperatura ambiente. Molti materiali presentano specifiche velocità di raffreddamento che devono essere raggiunti al fine di ottenere la corretta microstruttura metallurgica nel prodotto finale.
  • L'indurimento per invecchiamento (precipitazione) viene in genere effettuato a temperature comprese tra 1000 e 2080°F sottovuoto, in atmosfera inerte o aria per tempi di attesa che variano da 2 ore a oltre 40 ore in base al materiale esatto e alla microstruttura metallurgica specificata. Per ottenere i risultati finali desiderati potrebbero essere necessarie varie fasi (con riduzione della temperatura in ogni fase). 
  • Le specifiche industriali applicabili devono includere SAE AMS 2773 e AMS 2774.

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