โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักในการตกตะกอน - เป็นหลัก - ได้รับการออกแบบโดยมีองค์ประกอบการตกตะกอน - อยู่จำนวนหนึ่ง (เช่น Al, Ti, Nb) ในองค์ประกอบ กระบวนการชราภาพแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอนหลัก ได้แก่
วิธีแก้ปัญหาก่อน: โลหะผสมถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง (ปกติ 980–1150 องศา ) และคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง วิธีนี้ช่วยให้องค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นตะกอน - ละลายอย่างเท่าเทียมกันในโครงตาข่าย FCC ที่มีนิกเกิล - ทำให้เกิดเป็นสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวสูง จากนั้น ทำการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว (การดับด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยอากาศ) เพื่อระงับการตกตะกอนของเฟสที่สองที่อุณหภูมิห้อง โดยคงสถานะอิ่มตัวยวดยิ่งที่แพร่กระจายได้ของสารละลายของแข็ง
การรักษาความชราภายหลัง: สารละลายของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่งถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิปานกลาง (ปกติคือ 600–850 องศา) และคงไว้เป็นเวลาหลายสิบชั่วโมง ที่อุณหภูมินี้ ความสามารถในการละลายของการตกตะกอน - ธาตุที่ก่อตัวเป็นนิกเกิลจะลดลงอย่างรวดเร็ว อะตอมอิ่มตัวยวดยิ่ง (Al, Ti, Nb) จะกระจายและรวมตัวกันในเมทริกซ์ และทำปฏิกิริยากับอะตอมของนิกเกิลเพื่อสร้างสั่งเฟสสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก(สิ่งที่พบบ่อยที่สุดคือ ' เฟส Ni₃(Al,Ti) และ '' เฟส Ni₃Nb) เฟสเหล่านี้สอดคล้องกันหรือกึ่ง - สอดคล้องกับส่วนต่อประสานเมทริกซ์ ซึ่งสามารถขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และทำให้ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมดีขึ้น
การปรับปรุงความต้านทานแรงดึงโดยการรักษาอายุส่วนใหญ่ทำได้โดยอาศัยเอฟเฟกต์การบล็อกการเคลื่อนที่ - สามประการต่อไปนี้:
พารามิเตอร์ขัดแตะของเฟส ' และ '' แตกต่างเล็กน้อยจากพารามิเตอร์ของเฟสเมทริกซ์ที่มีนิกเกิล - เมื่อระยะการเสริมกำลังเหล่านี้ตกตะกอนในเมทริกซ์ สนามความเครียดยืดหยุ่นเฉพาะที่จะเกิดขึ้นรอบๆ เฟส เมื่อความคลาดเคลื่อนเคลื่อนที่ในเมทริกซ์ จะต้องเอาชนะความต้านทานของสนามความเครียด ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการเสียรูปของโลหะผสม จึงช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึง ยิ่งขนาดอนุภาคของเฟสการเสริมแรงมีขนาดเล็กลง การกระจายตัวก็จะยิ่งสม่ำเสมอมากขึ้น และผลของสนามความเครียดก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น
เมื่อขนาดของอนุภาคในเฟสการเสริมแรงถึงระดับหนึ่ง (ปกติคือ 10–50 นาโนเมตร) การเคลื่อนตัวจะไม่สามารถตัดผ่านอนุภาคได้ และทำได้เพียงเลี่ยงผ่านพวกมันเท่านั้น โดยทิ้งความคลาดเคลื่อนวนรอบอนุภาคไว้ การก่อตัวของห่วงเหล่านี้ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ซึ่งจะเพิ่มความยากในการเคลื่อนที่และยังช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของโลหะผสมอีกด้วย สำหรับโลหะผสมที่มีนิกเกิลอุณหภูมิสูง - เป็นหลัก กลไกนี้มีบทบาทสำคัญในระยะการเสื่อมสภาพของอุณหภูมิปานกลาง -
ในระหว่างการบำบัดอายุ ปริมาณธาตุคาร์ไบด์ (เช่น C) ในโลหะผสมจะตกตะกอนตามขอบเกรนจนเกิดเป็นอนุภาคคาร์ไบด์ละเอียด (เช่น TiC, NbC) อนุภาคเหล่านี้สามารถปักหมุดขอบเขตของเกรน ป้องกันการเลื่อนของขอบเขตเกรนในระหว่างกระบวนการดึง และหลีกเลี่ยงการแตกหักตามขอบเกรน ในเวลาเดียวกัน ธาตุปริมาณน้อย เช่น B และ Zr ที่เติมเข้าไปในโลหะผสมจะแยกตัวที่ขอบเขตของเกรน ปรับปรุงความแข็งแรงพันธะของขอบเขตเกรน และมีส่วนช่วยปรับปรุงความต้านทานแรงดึงทางอ้อมด้วย
ผลกระทบของการรักษาความชราต่อความแข็งแรงไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรง แต่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิและเวลาในการถือครอง:
อุณหภูมิความชรา: ถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไป อัตราการแพร่กระจายของอะตอมจะช้า และการตกตะกอนของขั้นตอนการเสริมกำลังไม่เพียงพอ ส่งผลให้มีความแข็งแรงต่ำ ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป อนุภาคเฟสการเสริมกำลังจะเติบโตอย่างรวดเร็ว (หยาบ) การเชื่อมโยงอินเทอร์เฟซกับเมทริกซ์จะหายไป ผลกระทบของสนามความเครียดจะลดลง และความแข็งแรงจะลดลงอย่างมาก
เวลาถือครอง: เมื่อยืดเวลาการกักเก็บ ปริมาณการตกตะกอนของระยะการเสริมกำลังจะเพิ่มขึ้นก่อน จากนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว การใช้เวลานานเกินไปจะทำให้อนุภาคหยาบและลดผลการเสริมกำลัง
เมื่อใช้โลหะผสม Inconel 718 เป็นตัวอย่าง ระบบการเสื่อมสภาพที่เหมาะสมมักจะเป็นการแก่ชราขั้นสองเท่า -: ให้ความร้อนถึง 720 องศา นาน 8 ชั่วโมง เย็นลงถึง 620 องศา ในอัตรา 55 องศา/ชม. และคงไว้นาน 8 ชั่วโมง หลังจากการบำบัดนี้ เฟสละเอียด '' จำนวนมากจะถูกตกตะกอนในเมทริกซ์ และความต้านทานแรงดึงของเฟสนั้นสามารถเข้าถึงมากกว่า 1300 MPa ซึ่งเป็น 2–3 เท่าของสถานะดับ -
ควรสังเกตว่าการเสริมสร้างความชรานั้นมีผลเฉพาะกับเท่านั้นการตกตะกอน - โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก - แข็งตัวที่มีการตกตะกอน - องค์ประกอบที่ก่อตัว สำหรับโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักในการชุบแข็ง - (เช่น Hastelloy C276, Alloy 600) ที่ไม่มี Al, Ti และ Nb การรักษาตามอายุไม่สามารถตกตะกอนระยะการเสริมกำลังได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถปรับปรุงความต้านทานแรงดึงได้ นอกจากนี้ กระบวนการชราภาพจะลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสมลงเล็กน้อยในขณะที่ปรับปรุงความแข็งแรง ดังนั้นระบบการชราภาพจึงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามความต้องการใช้งานจริงเพื่อสร้างความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความเป็นพลาสติก
