Utwardzanie wydzieleniowe jest możliwe tylko dla stopów:
* w których dodatek stopowy częściowo rozpuszcza się w osnowie
* w wysokich temperaturach tworzy z osnową roztwór stały graniczny
* przy obniżaniu temperatury wykazuje małą rozpuszczalność graniczną. Utwardzanie wydzieleniowe jest najefektywniejsze gdy zmniejszenie rozpuszczalności dodatku stopowego zachodzi w wysokiej temperaturze tuż poniżej maksimum rozpuszczalności i prowadzi do wydzielenia fazy wtórnej.
Stale o strukturze austenitycznej, a także inne stopy – głównie metali nieżelaznych
– nie wykazujące przemian alotropowych, lecz charakteryzujące się zmienną
rozpuszczalnością jednego ze składników w roztworze stałym , mogą być poddawane utwardzaniu wydzieleniowemu
Proces utwardzania składa się z dwu etapów: przesycania oraz starzenia:
Przesycanie polega na nagrzaniu metalu do stanu płynnego, rozpuszczeniu składników fazy (lub faz) umacniającej i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się roztwór stały w stanie metastabilnym (przesyconym). Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie.
Starzenie kolejny etap obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych; polega na wygrzaniu ich w temperaturze odpowiednio niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Skutkuje nawet prawie dwukrotnym zwiększeniem własności wytrzymałościowych, przy mniejszej ale wciąż stosunkowo niezłej ciagliwości. Dobre starzenie wymaga czasu i zachowania odpowiedniej temperatury procesu. Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia - naturalnym albo samorzutnym.
Oziebianie (przesycanie) polega na nagrzaniu stopu do temperatury wyższej o ok. 30÷50°C od granicznej rozpuszczalności w celu rozpuszczenia wydzielanego składnika w roztworze stałym, wygrzaniu w tej temperaturze i następnieszybkim chłodzeniu. W wyniku przesycania stop uzyskuje strukturę jednofazową. W przypadku stali austenitycznych strukturę stanowi austenit przesycony węglem. Własności wytrzymałościowe stali po przesycaniu ulegają wprawdzie niewielkiemu zmniejszeniu, lecz zwiększają się własności plastyczne.
-Stopy aluminium grupy 7XXX:
Są to stopy obrabiane cieplnie o wytrzymałości najlepszej wśród stopów aluminium. Charakteryzują się doskonałą odpornością na obciążenia dynamiczne i dość dobrą odpornością na korozję atmosferyczną.
Podstawowe zastosowania to:
• elementy konstrukcyjne stosowane w warunkach ekstremalnych obciążeń mechanicznych z kontrolowanym poziomem zanieczyszczeń (np. przemysł lotniczy) – 7150, 7475
• zderzaki lekkiej konstrukcji pozwalające obniżyć zużycie paliwa – 7029, 7129
-Stopy aluminium grupy 6XXX:
Są to materiały obrabiane cieplnie o średniej wytrzymałości. Nadają się doskonale do spawania, jaki i wytłaczania, dzięki dobrej plastyczności w podwyższonych temperaturach.
Charakteryzują się doskonałą odpornością korozyjną, szczególnie w środowisku morskim.
Podstawowe zastosowania to:
• elementy konstrukcyjne, np. konstrukcje dachowe hal sportowych lub konstrukcje mostowe – 6063
• konstrukcje spawane – 6061
• karoserie samochodowe – 6111
-Stopy aluminium grupy 5XXX:
Są to stopy o doskonałych właściwościach eksploatacyjnych oraz odporności na korozję. Posiadają doskonałą odporność na obciążenia dynamiczne (nawet w obniżonych temperaturach) oraz są dobrze spawalne.
Wiele z tych właściwości zależy od zawartości magnezu w stopie. Na przykład ze wzrostem zawartości procentowej Mg w zakresie 0,5÷5% polepszają się znacznie właściwości mechaniczne, natomiast spada odporność na korozję.
Odporność ta (szczególnie w warunkach środowiska morskiego) zawdzięczana jest obecności na powierzchni stopu ochronnej warstwy pasywnej. Niestety magnez w stopie powyżej 3% może wytrącać się na granicach ziarn, co prowadzi do utworzenia względnie grubej i kruchej warstwy pasywnej. Jest to tzw. redukcja odporności korozyjnej, w szczególności na korozyjne pękanie naprężeniowe (SCC), wywołane uczuleniem w temperaturach powyżej 100°C.
Podstawowe zastosowania to:
• powszechnie stosowane jako materiały konstrukcyjne (głównie na nadbudówki i kadłuby statków) – 5052, 5083, 5086
• karoserie samochodowe – 5754
• w inżynierii samochodowej – 5252, 5457, 5657