Xử lý nhiệt kết tủa: Tăng cường thép thông qua quá trình lão hóa được kiểm soát

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Xử lý nhiệt kết tủa là một quá trình luyện kim giúp tăng cường và làm cứng hợp kim kim loại thông qua việc hình thành có kiểm soát các hạt cực nhỏ, phân tán đồng đều (kết tủa) trong ma trận kim loại. 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 phân hủy thành các kết tủa mịn.

Quá trình xử lý này làm tăng đáng kể các tính chất cơ học như độ bền kéo, độ cứng và khả năng chống biến dạng trong khi vẫn duy trì độ dẻo hợp lý. Sự cân bằng của các tính chất này làm cho quá trình làm cứng kết tủa trở thành một trong những cơ chế gia cường quan trọng nhất trong luyện kim hiện đại.

Trong bối cảnh rộng hơn của ngành luyện kim, xử lý nhiệt kết tủa đại diện cho một cách tiếp cận tinh vi đối với kỹ thuật vi cấu trúc, khác biệt với các phương pháp gia cường khác như gia cường dung dịch rắn, làm cứng biến dạng hoặc gia cường ranh giới hạt. Nó đặc biệt có giá trị đối với các ứng dụng đòi hỏi tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao trong hàng không vũ trụ, ô tô và kỹ thuật kết cấu.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ nguyên tử, quá trình làm cứng kết tủa liên quan đến quá trình hình thành và phát triển có kiểm soát của các hạt pha thứ hai trong dung dịch rắn quá bão hòa. Các kết tủa này tạo ra các trường ứng suất cục bộ trong mạng tinh thể do kích thước không phù hợp giữa kết tủa và ma trận.

Các chất kết tủa cản trở hiệu quả chuyển động lệch vị trí qua cấu trúc tinh thể. Các lệch vị trí phải cắt qua các chất kết tủa hoặc uốn cong quanh chúng (vòng lặp Orowan), cả hai đều cần thêm năng lượng. Sự cản trở chuyển động lệch vị trí này biểu hiện ở cấp độ vĩ mô là độ bền kéo và độ cứng tăng lên.

Hiệu quả của quá trình làm cứng kết tủa phụ thuộc rất nhiều vào kích thước kết tủa, sự phân bố, phần thể tích và tính kết dính với ma trận. Các yếu tố này quyết định liệu các vị trí sai lệch sẽ cắt qua các hạt hay vòng quanh chúng, ảnh hưởng đáng kể đến cơ chế gia cố.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính mô tả quá trình kết tủa cứng lại là mô hình Orowan-Ashby, mô hình này định lượng mối quan hệ giữa các đặc điểm kết tủa và sự gia tăng cường độ chịu kéo. Mô hình này tính đến cả cơ chế cắt hạt và vòng lặp Orowan.

Theo lịch sử, hiểu biết về sự cứng lại do kết tủa phát triển từ những quan sát ban đầu của Alfred Wilm vào năm 1906 khi ông phát hiện ra sự cứng lại do tuổi tác trong hợp kim nhôm. Hiểu biết về mặt lý thuyết đã tiến bộ đáng kể với công trình của Mott và Nabarro về tương tác giữa sự dịch chuyển và kết tủa vào những năm 1940.

Các phương pháp tiếp cận hiện đại bao gồm mô hình hóa trường pha, mô phỏng quá trình hình thành và phát triển của kết tủa, và nhiệt động lực học tính toán sử dụng các phương pháp CALPHAD để dự đoán động học biến đổi và độ ổn định pha. Các phương pháp tiếp cận này bổ sung cho các mô hình lý thuyết trật khớp cổ điển.

Cơ sở khoa học vật liệu

Sự cứng lại của kết tủa có liên quan mật thiết đến cấu trúc tinh thể, vì tính kết dính của kết tủa với mạng lưới ma trận quyết định năng lượng giao diện và hiệu quả gia cường. Kết tủa kết dính chia sẻ các mặt phẳng mạng lưới với ma trận, tạo ra các trường ứng suất tương tác mạnh với các vị trí sai lệch.

Sự tiến hóa của cấu trúc vi mô trong quá trình xử lý nhiệt kết tủa theo các giai đoạn riêng biệt: hình thành hạt kết tủa, phát triển và cuối cùng là thô hóa (chín Ostwald). Mỗi giai đoạn tạo ra các hình thái và phân bố kết tủa khác nhau, ảnh hưởng đến các tính chất cơ học.

Quá trình này kết nối với các nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản bao gồm cân bằng pha, động học khuếch tán, lý thuyết hạt nhân và cơ học trật khớp. Sự tương tác giữa nhiệt động lực học (điều khiển lượng mưa) và động học (kiểm soát kích thước và phân phối chất kết tủa) chi phối toàn bộ quá trình.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Sự đóng góp tăng cường từ quá trình cứng hóa do kết tủa có thể được thể hiện như sau:

$$\Delta\tau = \frac{Gb}{L-2r}$$

Trong đó $\Delta\tau$ là độ tăng cường độ chịu kéo, $G$ là mô đun cắt của ma trận, $b$ là độ lớn vectơ Burgers, $L$ là khoảng cách trung bình giữa các chất kết tủa và $r$ là bán kính chất kết tủa trung bình.

Công thức tính toán liên quan

Đối với các kết tủa liên kết bị cắt bởi các vị trí sai lệch, sự đóng góp tăng cường là:

$$\Delta\tau_{cắt} = \alpha G \sqrt{f} \left(\frac{r}{b}\right)^{1/2}$$

Trong đó $f$ là phần thể tích của chất kết tủa và $\alpha$ là hằng số liên quan đến tương tác chất kết tủa-ma trận.

Đối với các kết tủa không liên kết buộc các vị trí sai lệch phải vòng quanh chúng (cơ chế Orowan), quá trình tăng cường là:

$$\Delta\tau_{Orowan} = \frac{0.4Gb}{\pi\sqrt{1-\nu}} \frac{\ln(2r/b)}{L-2r}$$

Trong đó $\nu$ là tỷ số Poisson của ma trận.

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này chủ yếu áp dụng cho các hệ hợp kim loãng có kết tủa hình cầu và phân bố đồng đều. Chúng giả định rằng kết tủa hoàn toàn đồng nhất hoặc hoàn toàn không đồng nhất với ma trận.

Các mô hình bị hỏng khi các chất kết tủa trở nên quá lớn hoặc quá gần nhau, vì tương tác giữa các trường biến dạng trở nên đáng kể. Chúng cũng không tính đến các biến thể hình thái kết tủa hoặc các cấu trúc kết tủa phức tạp.

Các phương trình này giả định các điều kiện lão hóa đẳng nhiệt và không trực tiếp tính đến quá trình xử lý không đẳng nhiệt hoặc kết tủa động trong quá trình biến dạng. Cần có các hiệu chỉnh bổ sung cho các ứng dụng nhiệt độ cao khi quá trình kết tủa thô trở nên đáng kể.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM E18: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại - Cung cấp các quy trình thử nghiệm độ cứng để theo dõi hiệu quả làm cứng kết tủa.

ASTM E8/E8M: Phương pháp thử tiêu chuẩn để thử độ bền kéo của vật liệu kim loại - Chi tiết các quy trình đo giới hạn chảy và các đặc tính kéo khác bị ảnh hưởng bởi lượng mưa.

ASTM E3: Hướng dẫn tiêu chuẩn để chuẩn bị mẫu phân tích kim loại học - Phác thảo các phương pháp chuẩn bị mẫu để phân tích cấu trúc vi mô của chất kết tủa.

ISO 6507: Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Vickers - Chỉ định phương pháp thử độ cứng thay thế thường được sử dụng để theo dõi quá trình cứng hóa do kết tủa.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) rất cần thiết để quan sát trực tiếp các chất kết tủa ở cấp độ nano, cho phép đo kích thước, hình thái và phân bố. TEM hoạt động bằng cách truyền electron qua các mẫu vật siêu mỏng để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) với quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) cho phép phân tích hóa học các chất kết tủa lớn hơn và sự phân bố của chúng trên toàn bộ cấu trúc vi mô.

Khúc xạ tia X (XRD) xác định các pha tinh thể và có thể phát hiện các thay đổi tham số mạng trong quá trình kết tủa. Nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC) đo lưu lượng nhiệt trong các phản ứng kết tủa, cho phép phân tích động học.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu kim loại học tiêu chuẩn cần được mài và đánh bóng cẩn thận để tránh gây ra biến dạng bề mặt có thể làm thay đổi cấu trúc kết tủa. Đánh bóng cuối cùng thường sử dụng silica dạng keo hoặc huyền phù kim cương 0,05-0,25 μm.

Mẫu TEM phải trong suốt đối với electron (thường dày <100 nm) và được chế tạo bằng phương pháp đánh bóng điện, nghiền ion hoặc kỹ thuật chùm ion hội tụ. Phải giảm thiểu ô nhiễm bề mặt để tránh hiện tượng nhiễu.

Các mẫu dùng để thử nghiệm cơ học phải tuân thủ theo hình dạng tiêu chuẩn (ví dụ: ASTM E8 đối với thử nghiệm kéo) và phải thể hiện tình trạng vật liệu rời mà không có hiện tượng thoát cacbon hoặc oxy hóa bề mặt.

Thông số thử nghiệm

Kiểm tra độ cứng thường được thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng tải trọng chuẩn (ví dụ: 10 kg đối với thử nghiệm Vickers đối với thép được tôi bằng kết tủa). Nhiều phép đo được tính trung bình để tính đến tính không đồng nhất về cấu trúc vi mô.

Các thông số thử nghiệm kéo bao gồm tốc độ biến dạng thường nằm trong khoảng từ 10^-3 đến 10^-4 s^-1 đối với thử nghiệm ở nhiệt độ phòng, với các thiết bị cố định chuyên dụng cần thiết cho thử nghiệm ở nhiệt độ cao.

Phân tích TEM thường được thực hiện ở điện áp tăng tốc 200-300 kV, với sự kiểm soát cẩn thận các điều kiện chùm tia để ngăn ngừa chùm tia điện tử làm hỏng chất kết tủa.

Xử lý dữ liệu

Phân bố kích thước kết tủa thường được xác định thông qua phân tích thống kê nhiều ảnh chụp TEM, đo ít nhất 200-300 kết tủa riêng lẻ để đảm bảo lấy mẫu có tính đại diện.

Phần mềm phân tích hình ảnh định lượng phần thể tích kết tủa, phân bố kích thước và khoảng cách giữa các hạt từ các ảnh chụp vi mô có ngưỡng thích hợp. Các phép đo này tương quan trực tiếp với các mô hình tăng cường.

Dữ liệu về đặc tính cơ học được xử lý bằng các phương pháp thống kê tiêu chuẩn, thường báo cáo các giá trị trung bình với độ lệch chuẩn. Đường cong tăng độ cứng theo tuổi biểu diễn độ cứng hoặc độ bền so với thời gian lão hóa ở nhiệt độ không đổi.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép Maraging (18Ni)	Độ bền kéo 1800-2400 MPa	Ủ ở nhiệt độ 480-510°C, 3-6 giờ	Tiêu chuẩn ASTMA538
Làm cứng bằng kết tủa thép không gỉ (17-4 PH)	Cường độ chịu kéo 1070-1310 MPa	Ủ ở nhiệt độ 480-620°C, 1-4 giờ	Tiêu chuẩn ASTMA564
PH thép không gỉ (15-5 PH)	Cường độ chịu kéo 1140-1210 MPa	Ủ ở nhiệt độ 480-550°C, 4 giờ	Tiêu chuẩn ASTMA564
Thép công cụ tôi thứ cấp (M2)	63-67 HRC	Tôi luyện ở nhiệt độ 540-560°C, 2-3 giờ	Tiêu chuẩn ASTMA600

Sự khác biệt trong mỗi phân loại thường là kết quả của sự khác biệt trong lịch sử xử lý trước đó, đặc biệt là các phương pháp xử lý austenit ảnh hưởng đến động học và hình thái kết tủa sau đó.

Trong các ứng dụng thực tế, các giá trị này biểu thị các đặc tính có thể đạt được tối đa; các nhà thiết kế thường sử dụng các giá trị thấp hơn để tính đến sự thay đổi theo từng lô và tác động đến môi trường.

Một xu hướng rõ ràng giữa các loại thép là sự đánh đổi giữa độ bền tối đa và độ ổn định nhiệt, với hàm lượng niken và coban cao hơn thường giữ được các đặc tính tốt hơn ở nhiệt độ cao.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư thường áp dụng hệ số an toàn từ 1,5-2,5 cho các giá trị cường độ chịu kéo khi thiết kế các bộ phận sử dụng thép tôi kết tủa, với hệ số cao hơn được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng hoặc khi tải trọng mỏi là đáng kể.

Độ ổn định theo thời gian-nhiệt độ của chất kết tủa phải được xem xét cho các ứng dụng liên quan đến dịch vụ nhiệt độ cao. Các nhà thiết kế phải tính đến khả năng lão hóa quá mức và suy giảm tính chất trong suốt vòng đời sử dụng của thành phần.

Quyết định lựa chọn vật liệu cân bằng độ bền cực đại với các đặc tính khác như độ bền gãy, khả năng chống ăn mòn ứng suất và khả năng chế tạo. Lịch trình xử lý nhiệt kết tủa thường trở thành thông số thiết kế chính có thể được điều chỉnh theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Các ứng dụng hàng không vũ trụ sử dụng rộng rãi thép tôi cứng kết tủa 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. Độ ổn định kích thước có thể dự đoán được trong quá trình xử lý nhiệt đặc biệt có giá trị đối với các thành phần chính xác.

Các ứng dụng trong ngành dầu khí bao gồm các công cụ giếng khoan, các thành phần van và các bộ phận bình chịu áp suất tiếp xúc với môi trường ăn mòn. Ở đây, sự kết hợp giữa độ bền cao và khả năng chống ăn mòn do thép không gỉ tôi cứng kết tủa mang lại là điều cần thiết.

Thiết bị phát điện sử dụng thép tôi kết tủa cho các thành phần tuabin hoạt động ở nhiệt độ cao. Khả năng chống mỏi nhiệt và biến dạng do kết tủa ổn định mang lại cho phép hoạt động đáng tin cậy trong thời gian dài trong điều kiện tải theo chu kỳ.

Đánh đổi hiệu suất

Tăng cường độ cứng kết tủa thường làm giảm độ dẻo dai của vết nứt vì cùng một chất kết tủa cản trở chuyển động trật khớp cũng tạo ra các vị trí hạt nhân vết nứt và làm giảm độ dẻo của đầu vết nứt. Sự đánh đổi này đặc biệt quan trọng trong các phần dày hoặc ứng dụng nhiệt độ thấp.

Khả năng chống ăn mòn thường cạnh tranh với độ bền tối đa trong thép không gỉ được tôi luyện bằng kết tủa. Điều kiện lão hóa đỉnh điểm có thể cho thấy khả năng chống ăn mòn giảm so với điều kiện lão hóa quá mức do nhạy cảm hoặc cạn kiệt crom gần kết tủa.

Các kỹ sư phải cân bằng các đặc tính cơ học tức thời với độ ổn định lâu dài. Các cấu trúc vi mô hơi cũ có thể cung cấp độ ổn định kích thước và duy trì đặc tính tốt hơn trong quá trình sử dụng, mặc dù giá trị cường độ ban đầu thấp hơn.

Phân tích lỗi

Nứt ăn mòn ứng suất là một chế độ hỏng hóc phổ biến trong thép không gỉ được tôi cứng bằng kết tủa, đặc biệt là trong môi trường chứa clorua. Mức độ bền cao đạt được thông qua kết tủa khiến các hợp kim này dễ bị cơ chế ăn mòn cục bộ này hơn.

Cơ chế hỏng hóc thường liên quan đến sự khởi đầu của vết nứt tại các hố ăn mòn hoặc sự không đồng nhất về cấu trúc vi mô, sau đó là sự lan truyền vết nứt nhanh dọc theo các đường dễ bị tổn thương như ranh giới hạt austenit trước đó hoặc các vùng có vùng không có kết tủa.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm kiểm soát cẩn thận các thông số lão hóa để tránh nhạy cảm, áp dụng ứng suất bề mặt nén thông qua phun bi và thiết kế để hạn chế ứng suất kéo trong môi trường ăn mòn. Các phương pháp xử lý bề mặt hoặc lớp phủ thay thế có thể cung cấp khả năng bảo vệ bổ sung.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Các nguyên tố hợp kim chính như đồng, nhôm, titan và niobi quyết định trực tiếp loại, phần thể tích và độ ổn định của kết tủa được hình thành. Đồng tạo thành kết tủa gần như hình cầu trong thép không gỉ 17-4 PH, trong khi titan và nhôm tạo thành Ni3(Ti,Al) liên kim trong thép maraging.

Các nguyên tố vi lượng có thể tác động đáng kể đến động học kết tủa. Boron tăng cường độ bền ranh giới hạt nhưng có thể tạo thành boride cạnh tranh với các kết tủa tăng cường. Phốt pho và lưu huỳnh thường có tác động bất lợi đến độ dai và cần được giảm thiểu.

Tối ưu hóa thành phần thường bao gồm việc cân bằng nhiều thành phần tạo kết tủa để đạt được trình tự kết tủa mong muốn. Các công cụ nhiệt động lực học tính toán hiện đại cho phép dự đoán độ ổn định pha và nhiệt độ chuyển đổi để hướng dẫn thiết kế hợp kim.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt ảnh hưởng đến động học kết tủa bằng cách cung cấp các vị trí hạt nhân không đồng nhất tại ranh giới hạt. Cấu trúc hạt mịn hơn thường đẩy nhanh quá trình kết tủa nhưng có thể dẫn đến các vùng không có kết tủa gần ranh giới có thể làm giảm cường độ tổng thể.

Phân bố pha trước khi lão hóa ảnh hưởng đáng kể đến hành vi kết tủa. Trong thép martensitic, mật độ trật khớp cao cung cấp nhiều vị trí hạt nhân để phân bố kết tủa mịn, đồng đều. Austenit giữ lại có thể làm giảm độ bền hiệu quả do không tham gia vào quá trình kết tủa.

Các tạp chất và khuyết tật có thể đóng vai trò là các vị trí hạt nhân không đồng nhất cho các chất kết tủa, có khả năng dẫn đến sự thô hóa cục bộ và các biến đổi về tính chất. Các phương pháp sản xuất thép hiện đại giảm thiểu hàm lượng tạp chất để đảm bảo hành vi kết tủa đồng nhất.

Xử lý ảnh hưởng

Nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt dung dịch phải đảm bảo hòa tan hoàn toàn các thành phần tạo kết tủa trong khi giảm thiểu sự phát triển của hạt. Xử lý dung dịch không đủ sẽ dẫn đến quá bão hòa không hoàn toàn và giảm khả năng gia cường.

Làm việc cơ học trước khi lão hóa tạo ra các vị trí sai lệch đóng vai trò là các vị trí hình thành hạt nhân cho các chất kết tủa, đẩy nhanh phản ứng lão hóa. Làm việc lạnh giữa quá trình xử lý dung dịch và lão hóa đôi khi được cố ý đưa vào để tăng cường động học kết tủa.

Tốc độ làm mát từ nhiệt độ xử lý dung dịch ảnh hưởng nghiêm trọng đến mức độ quá bão hòa và nồng độ chỗ trống dẫn đến kết tủa sau đó. Làm nguội nhanh tối đa hóa quá bão hòa nhưng có thể tạo ra ứng suất dư có thể cần phải giảm ứng suất.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ dịch vụ cao đẩy nhanh quá trình lão hóa quá mức thông qua các quá trình khuếch tán được kích hoạt bằng nhiệt. Giới hạn nhiệt độ trên thực tế đối với thép tôi kết tủa thường thấp hơn 100-150°C so với nhiệt độ lão hóa được sử dụng trong quá trình xử lý.

Môi trường ăn mòn có thể tấn công chọn lọc các vùng liền kề với chất kết tủa do sự khác biệt về điện thế cục bộ. Môi trường chứa clorua đặc biệt gây hại cho thép không gỉ được làm cứng bằng kết tủa.

Tiếp xúc nhiệt lâu dài có thể dẫn đến kết tủa thô (chín Ostwald) do giảm năng lượng giao diện. Hiệu ứng phụ thuộc thời gian này làm giảm hiệu quả gia cố và phải được xem xét trong tính toán tuổi thọ thiết kế.

Phương pháp cải tiến

Xử lý lão hóa nhiều giai đoạn có thể tối ưu hóa sự phân bố kết tủa bằng cách kiểm soát sự hình thành hạt và sự phát triển riêng biệt. Quá trình lão hóa ở nhiệt độ thấp ban đầu tối đa hóa mật độ vị trí hình thành hạt, trong khi quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao hơn tiếp theo thúc đẩy sự phát triển được kiểm soát.

Quá trình xử lý nhiệt cơ kết hợp biến dạng và kết tủa để tinh chỉnh cấu trúc vi mô và tăng cường sự kết hợp tính chất. Ausforming (biến dạng austenit không ổn định) trước khi biến đổi có thể cải thiện đáng kể phản ứng kết tủa sau đó.

Hợp kim vi mô với các nguyên tố tạo thành cacbua hoặc cacbonitrit mịn, ổn định có thể cung cấp các cơ chế gia cường bổ sung để bổ sung cho quá trình làm cứng kết tủa. Các chất phân tán này cũng giúp kiểm soát kích thước hạt trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Làm cứng theo tuổi đề cập đến quá trình gia cường phụ thuộc vào thời gian trong giai đoạn lão hóa của quá trình xử lý nhiệt kết tủa. Mặc dù thường được sử dụng thay thế cho quá trình làm cứng kết tủa, nhưng nó đặc biệt nhấn mạnh bản chất phụ thuộc vào thời gian của cơ chế gia cường.

Quá trình lão hóa mô tả tình trạng mà các chất kết tủa trở nên thô hơn kích thước tối ưu của chúng, dẫn đến độ bền giảm. Điều này xảy ra trong thời gian lão hóa kéo dài hoặc tiếp xúc với nhiệt độ gần nhiệt độ lão hóa trong quá trình sử dụng.

Các vùng Guinier-Preston (GP) là các tiền chất kết tủa bán bền, mạch lạc hình thành trong giai đoạn đầu của quá trình lão hóa trong nhiều hệ thống hợp kim. Các cụm nguyên tử chất tan ở cấp độ nano này tạo ra các trường ứng suất góp phần làm cứng ban đầu trước khi chuyển thành các kết tủa ổn định hơn.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A564/A564M cung cấp các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho các thanh và hình dạng thép không gỉ tôi già cán nóng và hoàn thiện nguội. Tiêu chuẩn này xác định phạm vi thành phần hóa học, quy trình xử lý nhiệt và các tính chất cơ học tối thiểu cho nhiều loại thép không gỉ tôi già kết tủa.

SAE AMS 2759/3 trình bày chi tiết các quy trình xử lý nhiệt dành riêng cho các bộ phận thép chống ăn mòn và maraging làm cứng kết tủa. Nó cung cấp các thông số xử lý chuẩn hóa cho các điều kiện lão hóa khác nhau.

ISO 683-17 thiết lập các tiêu chuẩn quốc tế cho thép dụng cụ và thép hợp kim có khả năng tôi kết tủa, với các yêu cầu khác với tiêu chuẩn ASTM về dung sai thành phần và phương pháp xác minh tính chất.

Xu hướng phát triển

Nghiên cứu hiện tại tập trung vào mô hình tính toán chuỗi kết tủa và động học sử dụng phương pháp trường pha và Monte Carlo. Các phương pháp này cho phép thiết kế hợp kim ảo với số lần lặp lại thử nghiệm giảm.

Các công nghệ đặc trưng mới nổi bao gồm các thí nghiệm gia nhiệt TEM tại chỗ để quan sát trực tiếp động lực học kết tủa và chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử cung cấp bản đồ ba chiều ở quy mô nguyên tử về thành phần và hình thái kết tủa.

Các phát triển trong tương lai có thể bao gồm các phương pháp xử lý kết tủa tùy chỉnh cho các thành phần được sản xuất theo phương pháp bồi đắp, trong đó quá trình đông đặc nhanh tạo ra các cấu trúc vi mô ban đầu độc đáo. Các phương pháp xử lý kết tủa gradient tối ưu hóa các đặc tính cục bộ trong một thành phần duy nhất là một hướng đi đầy hứa hẹn khác.