Wie verschiedene Wärmebehandlungsprozesse (Glühen, Lösungsglühen, Altern) die Härte von Legierungen auf Nickelbasis regulieren

1. Glühen: Erweichen der Legierung, um die Härte zu verringern

Grundprinzip

Auswirkung auf die Härte

Bei kalt - umgeformten Legierungen auf Nickel---Basis (z. B. kalt - gewalzte Inconel 625-Bleche) eliminiert das Glühen die Kaltverfestigung durch die Beseitigung von Versetzungsansammlungen, was zu einer deutlichen Abnahme der Härte und einer Erhöhung der Duktilität führt.

Bei Gusslegierungen auf Nickel---Basis verringert das Glühen die durch dendritische Segregation und Eigenspannungen verursachte Härte, wodurch die Legierung leichter zu bearbeiten ist.

Beispiel: Kaltverformtes - Inconel 718 hat eine Härte von etwa 320 HB. Nach einstündigem Glühen bei 980∘C und anschließendem Abkühlen im Ofen sinkt die Härte auf etwa 190 HB.

2. Lösungsbehandlung: Homogenisieren der Matrix, um eine Härte-Grundlinie festzulegen

Grundprinzip

Auswirkung auf die Härte

Verglichen mit dem - gegossenen oder kalt - umgeformten Zustand verringert die Lösungsbehandlung die Härte, indem sie grobe, spröde Sekundärphasen auflöst und die Matrix homogenisiert. Beispielsweise hat - gegossenes Inconel 718 eine Härte von ~250 HB, und nach einer einstündigen Lösungsbehandlung bei 1065∘C und Abschrecken mit Wasser sinkt die Härte auf ~210 HB.

Verglichen mit dem geglühten Zustand weisen mit Lösung - behandelte Legierungen eine etwas höhere Härte auf, da die übersättigte feste Lösung einen höheren Grad an Gitterverzerrung aufweist als die Gleichgewichtsmatrix, die durch langsames Abkühlen während des Glühens entsteht.

Eine Lösungsbehandlung allein kann die Härte von ausscheidungshärtbaren Nickel---Legierungen nicht maximieren; Es bereitet lediglich die Mikrostruktur auf die anschließende Verstärkung vor.

3. Alterungsbehandlung: Auslösen von Kräftigungsphasen zur Maximierung der Härte

Grundprinzip

Auswirkung auf die Härte

Bei mit Lösung - behandeltem Inconel 718 steigt die Härte nach der Alterung in der doppelten --Stufe (8 Stunden lang bei 720 °C, 8 Stunden lang Ofenabkühlung auf 620 °C, dann Luftkühlung) stark an, von ~210 HB auf360–400 HB.

Die Härteänderung während der Alterung folgt einem typischen Trend: Sie steigt im Frühstadium schnell an (wenn Ausscheidungen Keime bilden und eine kritische Größe erreichen), erreicht einen Höhepunkt, wenn die Ausscheidungen fein und gleichmäßig verteilt sind, und nimmt dann ab (Überalterung), wenn die Ausscheidungen gröber werden und ihre Versetzungs- --Festhaltefähigkeit verlieren.

Bei nicht durch --Ausscheidung - aushärtbaren Legierungen auf Nickel---Basis (z. B. Inconel 600, eine feste --lösungsverfestigte Legierung) hat die Alterung nur geringe Auswirkungen auf die Härte, da keine Verfestigungsphasen zur Ausscheidung vorhanden sind; seine Härte hängt hauptsächlich von der Lösungsbehandlung und der Kaltumformung ab.

4. Synergistischer Effekt kombinierter Prozesse

Lösungsbehandlung + Alterung: Die gebräuchlichste Kombination für ausscheidungshärtbare --Nickel---basierte Legierungen, die die höchste Härte und Festigkeit bei gleichzeitig akzeptabler Zähigkeit erreichen können.

Glühen + Kaltumformung + Lösungsbehandlung: Wird verwendet, um die Korngröße der Legierung anzupassen; Die Härte kann durch Anpassen des Kaltumformgrades vor der Lösungsbehandlung gesteuert werden.