Làm cứng kết tủa (PH): Tăng cường thép thông qua các giai đoạn được kiểm soát

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Làm cứng kết tủa (PH), còn được gọi là làm cứng theo tuổi, là một kỹ thuật xử lý nhiệt làm tăng cường độ bền kéo của vật liệu dễ uốn bằng cách tạo thành các hạt pha thứ hai cực nhỏ, phân tán đồng đều trong ma trận pha ban đầu. Các kết tủa này cản trở chuyển động lệch vị trí qua mạng tinh thể, do đó làm vật liệu bền hơn.

Quá trình này bao gồm xử lý dung dịch, làm nguội và lão hóa để tạo ra dung dịch rắn quá bão hòa sau đó tạo thành kết tủa. Cơ chế gia cường này là cơ bản để phát triển thép có độ bền cao trong khi vẫn duy trì độ dẻo và độ dai hợp lý.

Trong ngành luyện kim, quá trình tôi kết tủa là một trong bốn cơ chế tăng cường chính cùng với quá trình tăng cường dung dịch rắn, quá trình tôi biến dạng và quá trình tăng cường ranh giới hạt. Nó đặc biệt quan trọng đối với việc phát triển các loại thép cường độ cao tiên tiến được sử dụng trong hàng không vũ trụ, hạt nhân và các ứng dụng đòi hỏi khắt khe khác, nơi đòi hỏi các đặc tính cơ học đặc biệt.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, quá trình làm cứng kết tủa liên quan đến sự hình thành các hạt kết tủa ở cấp độ nano từ dung dịch rắn quá bão hòa. Trong quá trình lão hóa, các nguyên tử chất tan khuếch tán qua mạng tinh thể và tạo thành các cụm cuối cùng phát triển thành các kết tủa có cấu trúc tinh thể riêng biệt.

Các chất kết tủa này hoạt động như những vật cản đối với chuyển động trật khớp. Khi trật khớp gặp phải chất kết tủa trong quá trình biến dạng dẻo, chúng phải cắt qua chúng hoặc uốn cong xung quanh chúng (vòng lặp Orowan), cả hai đều cần thêm năng lượng. Sự gia tăng sức cản đối với chuyển động trật khớp này biểu hiện ở cường độ chịu kéo cao hơn.

Hiệu quả của quá trình làm cứng kết tủa phụ thuộc vào kích thước kết tủa, sự phân bố, phần thể tích và tính kết dính với ma trận. Sự gia cố tối ưu thường xảy ra với các kết tủa nhỏ, gần nhau và kết dính hoặc bán kết dính.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính mô tả quá trình kết tủa cứng lại là phương trình Orowan-Ashby, liên quan đến sự gia tăng cường độ chịu kéo với các đặc tính kết tủa. Mô hình này định lượng cách các vị trí sai lệch tương tác với kết tủa dựa trên kích thước và khoảng cách của chúng.

Hiểu biết về quá trình cứng hóa do kết tủa đã phát triển đáng kể từ những quan sát ban đầu của Alfred Wilm vào năm 1906 với hợp kim nhôm cho đến các lý thuyết toàn diện do Mott, Nabarro, Orowan và Ashby phát triển vào giữa thế kỷ 20. Công trình của họ đã thiết lập nền tảng toán học để dự đoán các hiệu ứng tăng cường.

Các phương pháp tiếp cận hiện đại bao gồm mô hình hóa trường pha và nhiệt động lực học tính toán, cho phép dự đoán trình tự và động học của lượng mưa. Những phương pháp này bổ sung cho các mô hình cổ điển bằng cách tính đến các tương tác phức tạp giữa nhiều nguyên tố hợp kim và các giai đoạn kết tủa.

Cơ sở khoa học vật liệu

Sự cứng lại của kết tủa có liên quan mật thiết đến khả năng tương thích cấu trúc tinh thể giữa ma trận và kết tủa. Kết tủa kết dính chia sẻ các mặt phẳng tinh thể với ma trận, tạo ra các trường ứng suất cản trở chuyển động trật khớp hơn nữa.

Sự tiến hóa của cấu trúc vi mô trong quá trình làm cứng kết tủa bao gồm các giai đoạn hình thành hạt, phát triển và thô hóa. Quá trình hình thành hạt ban đầu tạo ra nhiều kết tủa nhỏ, trong khi quá trình phát triển và thô hóa tiếp theo có thể dẫn đến ít kết tủa hơn nhưng lớn hơn, có khả năng làm giảm hiệu quả gia cường.

Cơ chế tăng cường này chứng minh nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản rằng các khiếm khuyết vi cấu trúc được kiểm soát có thể tăng cường đáng kể các tính chất cơ học. Các chất kết tủa đại diện cho sự giới thiệu có chủ đích các chướng ngại vật có trật tự biến đổi một vật liệu yếu hơn thành vật liệu có độ bền vượt trội.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Sự gia tăng cường độ chịu lực do quá trình kết tủa có thể được thể hiện bằng phương trình Orowan:

$$\Delta\tau = \frac{Gb}{L}$$

Ở đâu:
- $\Delta\tau$ là sự gia tăng của giới hạn chảy
- $G$ là môđun cắt của ma trận
- $b$ là độ lớn vectơ Burgers
- $L$ là khoảng cách trung bình giữa các kết tủa

Công thức tính toán liên quan

Đối với kết tủa hình cầu, mối quan hệ giữa khoảng cách kết tủa, thể tích và bán kính là:

$$L = \frac{2r}{3} \sqrt{\frac{\pi}{f}} $$

Ở đâu:
- $r$ là bán kính kết tủa trung bình
- $f$ là phần thể tích của kết tủa

Sự phát triển theo thời gian của các chất kết tủa trong quá trình lão hóa tuân theo lý thuyết Lifshitz-Slyozov-Wagner (LSW):

$$r^3 - r_0^3 = Kt$$

Ở đâu:
- $r$ là bán kính kết tủa trung bình tại thời điểm $t$
- $r_0$ là bán kính kết tủa ban đầu
- $K$ là hằng số tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ
- $t$ là thời gian lão hóa

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các mô hình này giả định sự phân bố đồng đều của các kết tủa hình cầu, có thể không biểu diễn chính xác các hình thái kết tủa phức tạp trong hợp kim thực. Các phương trình có giá trị nhất đối với các hệ hợp kim loãng với các pha kết tủa được xác định rõ.

Phương trình Orowan trở nên kém chính xác hơn khi các chất kết tủa rất nhỏ và mạch lạc, trong đó cơ chế cắt trật khớp chiếm ưu thế thay vì vòng lặp. Ngoài ra, các mô hình này không tính đến hiệu ứng làm thô kết tủa trong quá trình lão hóa kéo dài.

Các phương pháp toán học này giả định các điều kiện lão hóa đẳng nhiệt và không trực tiếp tính đến các chuỗi kết tủa nhiều giai đoạn phổ biến trong các hệ hợp kim phức tạp. Các mô hình tính toán phức tạp hơn là cần thiết cho các trường hợp như vậy.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

• ASTM E8/E8M: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để thử nghiệm độ bền kéo của vật liệu kim loại, được sử dụng để đo các đặc tính cơ học do quá trình làm cứng kết tủa
• ASTM E18: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại, thường được sử dụng để theo dõi những thay đổi về độ cứng trong quá trình lão hóa
• ASTM E384: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho độ cứng vi vết lõm của vật liệu, để đo độ cứng ở thang độ vi mô
• ASTM E3: Hướng dẫn chuẩn để chuẩn bị mẫu kim loại học, để kiểm tra cấu trúc vi mô

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là công cụ chính để quan sát trực tiếp các chất kết tủa, cho phép hình dung các hạt nano và sự phân bố của chúng. TEM hoạt động bằng cách truyền electron qua một mẫu vật siêu mỏng để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao.

Khúc xạ tia X (XRD) xác định các pha tinh thể có trong vật liệu kết tủa cứng, phát hiện những thay đổi về cấu trúc trong quá trình lão hóa. Nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC) đo lưu lượng nhiệt trong các phản ứng kết tủa, cung cấp thông tin về nhiệt độ biến đổi và động học.

Chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử (APT) cung cấp bản đồ thành phần ba chiều ở quy mô nguyên tử, cho thấy sự phân bố hóa học chính xác bên trong và xung quanh các chất kết tủa. Kỹ thuật tiên tiến này đặc biệt có giá trị đối với thép kết tủa đa thành phần phức tạp.

Yêu cầu mẫu

Mẫu kéo tiêu chuẩn tuân theo kích thước ASTM E8, thường có chiều dài đo là 50mm và đường kính là 12,5mm đối với mẫu tròn. Đối với phân tích cấu trúc vi mô, mẫu phải được cắt theo kích thước phù hợp với thiết bị cụ thể (thường là đĩa 3mm đối với TEM).

Chuẩn bị bề mặt đòi hỏi phải mài và đánh bóng liên tục để đạt được độ hoàn thiện giống như gương, sau đó là quá trình khắc thích hợp để lộ các đặc điểm cấu trúc vi mô. Đối với phân tích TEM, mẫu vật phải được làm mỏng đến độ trong suốt của electron (thường <100nm) bằng cách sử dụng phương pháp đánh bóng điện hóa hoặc nghiền ion.

Mẫu phải không có các hiện vật do quá trình chuẩn bị gây ra có thể bị hiểu sai là chất kết tủa hoặc các đặc điểm cấu trúc vi mô khác. Cần cẩn thận để tránh đun nóng trong quá trình chuẩn bị, điều này có thể làm thay đổi trạng thái kết tủa.

Thông số thử nghiệm

Kiểm tra độ cứng thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng dưới tải trọng chuẩn (ví dụ: 150kgf đối với thang Rockwell C). Kiểm tra độ bền kéo được thực hiện ở tốc độ biến dạng từ 10^-3 đến 10^-4 s^-1 theo tiêu chuẩn ASTM.

Nghiên cứu lão hóa đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ chính xác (±2°C) trong lò nung trong phòng thí nghiệm, với thời gian lão hóa dao động từ vài phút đến hàng nghìn giờ tùy thuộc vào hệ thống hợp kim. Các kỹ thuật phân tích nhiệt như DSC thường sử dụng tốc độ gia nhiệt 10-20°C/phút.

Phải kiểm soát các điều kiện môi trường để ngăn ngừa quá trình oxy hóa hoặc các phản ứng bề mặt khác trong quá trình xử lý nhiệt, thường đòi hỏi môi trường bảo vệ hoặc chân không.

Xử lý dữ liệu

Các phép đo độ cứng hoặc độ bền thô thường được biểu diễn theo thời gian lão hóa để tạo ra các đường cong lão hóa xác định các điều kiện lão hóa đỉnh điểm. Phân tích thống kê bao gồm tính toán các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn từ nhiều phép đo để đảm bảo độ tin cậy.

Đối với định lượng cấu trúc vi mô, phần mềm phân tích hình ảnh xử lý ảnh chụp TEM hoặc SEM để xác định phân bố kích thước kết tủa, phân số thể tích và khoảng cách giữa các hạt. Các thông số này sau đó được liên hệ với các thay đổi về tính chất cơ học.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình (YS)	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
17-4 PH thép không gỉ	1070-1310MPa	Điều kiện H900 (482°C/1h)	Tiêu chuẩn ASTMA564
15-5 PH thép không gỉ	1070-1170MPa	Điều kiện H900 (482°C/1h)	Tiêu chuẩn ASTMA564
Maraging 300	1900-2000MPa	Ủ ở nhiệt độ 480°C/6h	AMS 6514
PH 13-8 tháng	1410-1520MPa	Điều kiện H950 (510°C/4h)	Tiêu chuẩn ASTMA564

Sự khác biệt trong mỗi phân loại thường là kết quả của sự khác biệt nhỏ về thành phần, đặc biệt là hàm lượng đồng, nhôm, titan và molypden. Các nguyên tố này ảnh hưởng trực tiếp đến đặc điểm hình thành kết tủa.

Trong các ứng dụng thực tế, các giá trị giới hạn dưới thường được sử dụng để tính toán thiết kế nhằm đảm bảo biên độ an toàn. Tình trạng lão hóa tác động đáng kể đến các đặc tính có thể đạt được, với nhiệt độ lão hóa thấp hơn thường tạo ra độ bền cao hơn nhưng có khả năng độ dẻo dai thấp hơn.

Một xu hướng đáng chú ý trong các loại thép này là mối quan hệ nghịch đảo giữa độ bền và nhiệt độ lão hóa, trong đó xử lý ở nhiệt độ thấp hơn (ví dụ: H900) tạo ra độ bền cao hơn so với xử lý ở nhiệt độ cao hơn (ví dụ: H1150).

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư thường áp dụng hệ số an toàn 1,5-2,0 khi thiết kế bằng thép tôi kết tủa, tính đến khả năng thay đổi vật liệu tiềm ẩn và sự không chắc chắn về điều kiện sử dụng. Hiệu suất chịu mỏi phải được đánh giá cẩn thận, vì thép PH cường độ cao có thể nhạy cảm với khía.

Quyết định lựa chọn vật liệu cân bằng giữa yêu cầu về độ bền với khả năng chống ăn mòn, với các loại thép không gỉ PH cung cấp sự kết hợp tuyệt vời của cả hai đặc tính. Các cân nhắc về chi phí cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn, vì thép PH thường đắt hơn thép kết cấu thông thường.

Các nhà thiết kế phải tính đến những thay đổi về kích thước tiềm ẩn trong quá trình xử lý làm cứng kết tủa, có thể gây ra sự biến dạng trong các thành phần phức tạp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thành phần chính xác có dung sai chặt chẽ.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Các ứng dụng hàng không vũ trụ sử dụng rộng rãi thép PH cho các thành phần bánh đáp, ốc vít và bộ phận truyền động, nơi tỷ lệ sức bền trên trọng lượng cao và khả năng chống mỏi tuyệt vời là rất quan trọng. Các loại 15-5 PH và 17-4 PH đặc biệt phổ biến trong các ứng dụng này.

Sản xuất điện hạt nhân dựa vào thép PH cho các thành phần van, trục bơm và bên trong lò phản ứng do sự kết hợp giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống bức xạ neutron vừa phải. PH 13-8 Mo thường được chỉ định cho những môi trường khắc nghiệt này.

Sản xuất thiết bị y tế sử dụng thép tôi kết tủa cho dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép chỉnh hình và dụng cụ nha khoa, trong đó tính tương thích sinh học phải được kết hợp với các đặc tính cơ học và khả năng chống khử trùng đặc biệt.

Sự đánh đổi về hiệu suất

Tăng cường độ thông qua quá trình làm cứng kết tủa thường làm giảm độ dẻo và độ dai, tạo ra sự đánh đổi cơ bản. Mối quan hệ này đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận các thông số lão hóa để đạt được sự cân bằng tối ưu cho các ứng dụng cụ thể.

Khả năng chống ăn mòn có thể bị ảnh hưởng bởi quá trình kết tủa cứng trong một số hệ thống, đặc biệt là khi các chất kết tủa giàu crom hình thành và làm cạn kiệt ma trận của nguyên tố ức chế ăn mòn này. Điều này đặc biệt có liên quan trong môi trường xử lý hóa chất hoặc hàng hải.

Các kỹ sư thường cân bằng các yêu cầu về độ bền với khả năng chế tạo, vì thép PH có độ bền cao hơn thường có khả năng gia công và hàn kém hơn. Điều này có thể đòi hỏi các quy trình sản xuất phức tạp hơn hoặc các sửa đổi thiết kế.

Phân tích lỗi

Nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) là một chế độ hỏng hóc phổ biến trong thép không gỉ được tôi luyện bằng kết tủa, đặc biệt là trong môi trường có chứa clorua. Mức độ bền cao đạt được thông qua quá trình tôi luyện bằng kết tủa có thể làm tăng khả năng xảy ra cơ chế hỏng hóc nguy hiểm này.

Sự cố thường bắt đầu ở các khuyết tật bề mặt hoặc các hố ăn mòn, tiến triển theo từng hạt qua vật liệu dưới ứng suất kéo liên tục. Các chiến lược phòng ngừa bao gồm lựa chọn các điều kiện lão hóa thích hợp (lão hóa quá mức có thể cải thiện khả năng chống SCC), áp dụng lớp phủ bảo vệ hoặc thiết kế để giảm thiểu ứng suất kéo.

Giòn hydro là một rủi ro đáng kể khác, đặc biệt đối với thép PH cường độ cao tiếp xúc với các quá trình tạo ra hydro như ngâm chua hoặc bảo vệ catốt. Việc thực hiện các quy trình nung thích hợp sau khi mạ hoặc các quá trình tạo ra hydro khác có thể giảm thiểu rủi ro này.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng đồng (thường là 3-5%) trong thép 17-4 PH và 15-5 PH tạo thành các chất kết tủa giàu Cu mịn cung cấp cơ chế gia cường chính. Nhôm và titan trong thép maraging tạo thành hợp chất liên kim loại (Ni3Al, Ni3Ti) mang lại hiệu ứng gia cường đặc biệt.

Các nguyên tố vi lượng như phốt pho và lưu huỳnh có thể phân tách thành ranh giới hạt, có khả năng làm giảm độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn. Các phương pháp sản xuất hiện đại giảm thiểu các nguyên tố này để cải thiện hiệu suất tổng thể.

Tối ưu hóa thành phần liên quan đến việc cân bằng nhiều yếu tố để đạt được trình tự kết tủa mong muốn trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn và khả năng chế tạo đầy đủ. Điều này thường đòi hỏi mô hình nhiệt động lực học tính toán để dự đoán sự hình thành pha.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt mịn hơn tăng cường cả độ bền và độ dẻo dai trong thép tôi kết tủa bằng cách cung cấp thêm rào cản cho chuyển động trật khớp. Kích thước hạt điển hình nằm trong khoảng từ ASTM 7-10 để có sự kết hợp tính chất tối ưu.

Phân bố pha ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, với ma trận martensitic hoặc bán austenitic cung cấp sự kết hợp tốt nhất giữa độ bền và độ dẻo dai. Hàm lượng austenite còn lại phải được kiểm soát cẩn thận, vì lượng quá nhiều có thể làm giảm độ bền và độ ổn định về kích thước.

Các tạp chất phi kim loại đóng vai trò là chất tập trung ứng suất và là nơi có khả năng bắt đầu vết nứt, làm giảm hiệu suất mỏi và độ bền. Các phương pháp sản xuất thép hiện đại tập trung vào việc sản xuất thép sạch với hàm lượng tạp chất tối thiểu.

Xử lý ảnh hưởng

Nhiệt độ xử lý dung dịch (thường là 1025-1050°C) phải hòa tan hoàn toàn các thành phần tạo kết tủa trong khi tránh sự phát triển quá mức của hạt. Tốc độ làm nguội phải đủ để giữ lại các thành phần này trong dung dịch rắn quá bão hòa.

Làm nguội trước khi lão hóa có thể tạo ra các vị trí sai lệch đóng vai trò là các vị trí tạo hạt không đồng nhất cho các chất kết tủa, đẩy nhanh phản ứng lão hóa và có khả năng tăng cường độ cực đại. Điều này thường được áp dụng trong thép PH bán austenit.

Tốc độ làm mát từ quá trình xử lý dung dịch ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu trúc vi mô của ma trận, với tốc độ làm mát nhanh hơn thúc đẩy quá trình chuyển đổi martensitic ở các cấp độ như 17-4 PH. Làm mát chậm hơn có thể tạo ra sự hình thành pha không mong muốn làm ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ dịch vụ cao có thể gây ra sự thô hóa kết tủa (sự chín Ostwald), làm giảm độ bền theo thời gian. Hiệu ứng lão hóa quá mức này giới hạn nhiệt độ dịch vụ tối đa của thép PH ở mức khoảng 300-350°C đối với hầu hết các loại.

Môi trường ăn mòn có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy, đặc biệt là trong môi trường có chứa clorua có thể gây ra hiện tượng rỗ và nứt do ăn mòn ứng suất. Việc lựa chọn vật liệu và biện pháp bảo vệ phù hợp là điều cần thiết trong những điều kiện như vậy.

Tiếp xúc với bức xạ trong các ứng dụng hạt nhân có thể đẩy nhanh quá trình kết tủa và gây ra hiện tượng giòn thông qua các cơ chế làm cứng bổ sung. Các loại đặc biệt có thành phần được kiểm soát được phát triển cho những môi trường khắc nghiệt này.

Phương pháp cải tiến

Xử lý lão hóa kép bao gồm bước lão hóa đỉnh điểm chính tiếp theo là lão hóa thứ cấp ở nhiệt độ cao hơn một chút có thể cải thiện độ dẻo dai trong khi vẫn duy trì hầu hết mức tăng cường độ. Phương pháp này phổ biến trong các ứng dụng hàng không vũ trụ đòi hỏi sự kết hợp tính chất tối ưu.

Xử lý nhiệt cơ học, kết hợp biến dạng với làm cứng kết tủa, có thể tinh chỉnh cấu trúc vi mô và tăng cường cả độ bền và độ dẻo dai. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả đối với các loại PH bán austenit.

Các kỹ thuật kỹ thuật bề mặt như phun bi hoặc cán bề mặt tạo ra ứng suất dư nén giúp cải thiện hiệu suất chịu mỏi và khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất trong khi vẫn duy trì được độ bền tổng thể do quá trình làm cứng kết tủa mang lại.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Sự tăng cường tính mạch lạc đề cập đến sự đóng góp tăng cường từ các trường ứng suất xung quanh các chất kết tủa mạch lạc có chung sổ đăng ký tinh thể với ma trận. Cơ chế này đặc biệt quan trọng trong giai đoạn đầu của quá trình lão hóa.

Làm mềm theo tuổi tác mô tả sự giảm độ bền xảy ra khi vật liệu được làm cứng bằng kết tủa tiếp xúc với nhiệt độ gây ra sự thô kết tủa. Hiện tượng này giới hạn nhiệt độ sử dụng tối đa của thép PH.

Phân hủy spinodal biểu thị một loại tách pha cụ thể xảy ra mà không có rào cản hình thành hạt, dẫn đến sự điều chế thành phần ở quy mô nhỏ. Cơ chế này góp phần làm cứng một số loại thép không gỉ PH.

Những hiện tượng này là những khía cạnh có mối liên hệ với nhau của toàn bộ quá trình đông cứng kết tủa, đại diện cho các giai đoạn hoặc cơ chế khác nhau góp phần tạo nên tính chất cuối cùng của vật liệu.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A564/A564M quy định các yêu cầu đối với thanh, hình dạng và sản phẩm rèn bằng thép không gỉ được tôi cứng bằng phương pháp kết tủa, bao gồm phạm vi thành phần hóa học và các tính chất cơ học tối thiểu cho các điều kiện khác nhau.

AMS 2759/3 (Tiêu chuẩn vật liệu hàng không vũ trụ) nêu chi tiết các quy trình xử lý nhiệt để làm cứng thép không gỉ bằng phương pháp kết tủa, cung cấp phạm vi nhiệt độ, thời gian và phương pháp làm mát cụ thể cho các ứng dụng hàng không vũ trụ.

Tiêu chuẩn Châu Âu EN 10088-3 áp dụng cho các sản phẩm bán thành phẩm, thanh, que và mặt cắt bằng thép không gỉ, bao gồm cả các loại thép tôi kết tủa, có phạm vi thành phần và yêu cầu về tính chất hơi khác so với tiêu chuẩn ASTM.

Xu hướng phát triển

Nghiên cứu hiện tại tập trung vào mô hình tính toán chuỗi kết tủa và động học để thiết kế hợp kim có phản ứng kết tủa được tối ưu hóa. Các phương pháp này cho phép phát triển hợp kim hiệu quả hơn với ít lần lặp lại thử nghiệm hơn.

Các công nghệ mô tả đặc tính mới nổi như thí nghiệm gia nhiệt TEM tại chỗ cho phép quan sát trực tiếp các quá trình kết tủa theo thời gian thực, cung cấp những hiểu biết chưa từng có về cơ chế hình thành hạt, phát triển và thô hóa.

Những phát triển trong tương lai có thể bao gồm thép tôi kết tủa có khả năng chống giòn do hydro được cải thiện cho các ứng dụng tiết kiệm hydro và các loại thép được tối ưu hóa cho các quy trình sản xuất bồi đắp, trong đó quá trình đông đặc nhanh và chu trình nhiệt độc đáo tạo ra các cơ hội kết tủa mới lạ.