Els aliatges basats en níquel - enduriment de precipitació - estan dissenyats amb un determinat contingut de precipitació - elements que formen (com ara Al, Ti, Nb) en la seva composició. El procés d'envelliment es divideix en dues etapes bàsiques:
Primer tractament amb solució: L'aliatge s'escalfa a una temperatura elevada (generalment 980-1150 graus) i es manté durant un període de temps. Això permet que els elements que formen la precipitació - es dissolguin uniformement a la xarxa FCC a base de níquel -, formant una solució sòlida sobresaturada. A continuació, es realitza un refredament ràpid (apagament d'aigua o refrigeració per aire) per suprimir la precipitació de segones fases a temperatura ambient, mantenint l'estat metaestable sobresaturat de la solució sòlida.
Tractament d'envelliment posterior: La solució sòlida sobresaturada s'escalfa a una temperatura mitjana (normalment 600-850 graus) i es manté durant diverses o dotzenes d'hores. A aquesta temperatura, la solubilitat de la precipitació - que formen elements en níquel disminueix bruscament. Els àtoms sobresaturats (Al, Ti, Nb) es difondran i s'agregaran a la matriu, i reaccionaran amb àtoms de níquel per formarfases compostes intermetàl·liques ordenades(els més comuns són la fase Ni₃(Al,Ti) i la fase Ni₃Nb). Aquestes fases són coherents o semi - coherents amb la interfície de la matriu, la qual cosa pot dificultar el moviment de les dislocacions i millorar així la resistència a la tracció de l'aliatge.
La millora de la resistència a la tracció mitjançant el tractament de l'envelliment s'aconsegueix principalment mitjançant els tres efectes de bloqueig de la dislocació - següents:
Els paràmetres de gelosia de les fases ' i '' són lleugerament diferents dels de la matriu basada en níquel -. Quan aquestes fases d'enfortiment precipiten a la matriu, es formarà un camp de tensió elàstica local al voltant de les fases. Quan la dislocació es mou a la matriu, ha de superar la resistència del camp de tensió, la qual cosa augmenta la resistència a la deformació de l'aliatge i, per tant, millora la resistència a la tracció. Com més petita sigui la mida de partícula de la fase d'enfortiment, més uniforme serà la distribució i més fort serà l'efecte del camp de tensió.
Quan la mida de les partícules de la fase d'enfortiment arriba a un cert nivell (generalment 10-50 nm), les dislocacions no poden tallar les partícules i només poden evitar-les, deixant bucles de dislocació al voltant de les partícules. La formació d'aquests bucles requereix energia addicional, la qual cosa augmenta la dificultat del moviment de dislocació i millora encara més la resistència de l'aliatge. Per als aliatges basats en níquel - d'alta temperatura -, aquest mecanisme té un paper dominant en l'etapa d'envelliment a - temperatura mitjana.
Durant el tractament d'envelliment, traces d'elements de carbur (com C) a l'aliatge també precipitaran al llarg dels límits del gra per formar partícules fines de carbur (com TiC, NbC). Aquestes partícules poden fixar els límits del gra, evitar el lliscament dels límits del gra durant el procés de tracció i evitar la fractura intergranular. Al mateix temps, els oligoelements com ara B i Zr afegits a l'aliatge es segregaran als límits del gra, millorant la força d'unió dels límits del gra i contribuint indirectament a la millora de la resistència a la tracció.
L'efecte del tractament de l'envelliment sobre la força no és una relació lineal simple, sinó que està estretament relacionat amb la temperatura i el temps de retenció:
Temperatura d'envelliment: Si la temperatura és massa baixa, la velocitat de difusió dels àtoms és lenta i la precipitació de les fases d'enfortiment és insuficient, donant lloc a una força baixa; si la temperatura és massa alta, les partícules de la fase d'enfortiment creixeran ràpidament (engrossiment), es perdrà la coherència de la interfície amb la matriu, l'efecte del camp de tensió es debilitarà i la força disminuirà significativament.
Temps de retenció: Amb l'allargament del temps de retenció, la quantitat de precipitació de les fases d'enfortiment augmenta primer i després tendeix a saturar-se. Un temps de retenció excessivament llarg farà que les partícules es facin gruixudes i reduiran l'efecte d'enfortiment.
Prenent com a exemple l'aliatge Inconel 718, el sistema d'envelliment òptim sol serdoble etapa d'envelliment de -: escalfament a 720 graus durant 8 h, refredament a 620 graus a una velocitat de 55 graus / h i mantenint-ho durant 8 h. Després d'aquest tractament, un gran nombre de fases fines es precipita a la matriu i la seva resistència a la tracció pot arribar a més de 1300 MPa, que és 2-3 vegades la de l'estat d'extinció -.
Cal tenir en compte que l'enfortiment de l'envelliment només és eficaç per aprecipitació - enduriment d'aliatges a base de níquel -que conté precipitacions - que formen elements. Per als aliatges basats en níquel endurit - solucions - (com ara Hastelloy C276, aliatge 600) sense Al, Ti i Nb, el tractament d'envelliment no pot precipitar fases d'enfortiment, de manera que no pot millorar la seva resistència a la tracció. A més, el procés d'envelliment reduirà lleugerament la plasticitat de l'aliatge alhora que millora la resistència, de manera que el sistema d'envelliment s'ha d'optimitzar segons els requisits reals de l'aplicació per equilibrar la força i la plasticitat.
