Kas yra amžiaus grūdinimas?

Grūdinimas pagal amžių yra terminis apdorojimas, naudojamas metalurgijoje metalų lydiniams sustiprinti. Jis taip pat vadinamas grūdinimu kritulių metu, nes sustiprina metalą, sudarydamas lydinyje kietas priemaišas arba nuosėdas, kurios apsaugo lydinio kristalinės struktūros išnirimus. Jo pavadinimas kilęs nuo kietėjimo proceso taško, kurio metu metalas sendinamas, kaitinant jį ilgą laiką arba laikant žemesnėje temperatūroje ilgesnį laiką prieš naudojant, kad susidarytų šios nuosėdos. Šis apdorojimas naudojamas kaliiesiems lydiniams, pvz., pagamintiems iš nikelio, magnio ir titano, taip pat kai kurioms plieno rūšims.

Senstant grūdinamas metalas kaitinamas iki aukštos temperatūros, kuri skiriasi priklausomai nuo naudojamų medžiagų ir norimų galutinio rezultato savybių. Pavyzdžiui, martensitiškas plienas termiškai apdorojamas maždaug 1510 °F (apie 820 °C). Įpilama legiruojamųjų medžiagų ir leidžiama difunduoti per metalą, kol įkaitęs metalas jomis prisisotins, o tai reiškia, kad metale ištirpusių šių medžiagų kiekis yra didesnis nei būtų galima kietame tirpale kambario temperatūroje.

Toliau metalas sendinamas. Kai kuriuose lydiniuose tai daroma laikant metalą kaitinant kelias valandas žemesnėje nei pradinės fazės temperatūra, bet vis tiek daug karštesnė nei kambario temperatūra. Kiti lydiniai kelias dienas ar savaites laikomi kambario temperatūroje. Esant žemesnei temperatūrai, nebegalima, kad visos legiravimo medžiagos liktų ištirpusios persotintame metale, todėl dalis jo nusėda ir atsiskiria nuo kieto tirpalo, tapdamos priemaišomis, pasklidusiomis visame metale. Temperatūra, kurioje vyksta senėjimo procesas, turi įtakos šių kritulių susidarymui, taigi ir susidariusio lydinio mechaninėms savybėms.

Šios kietėjimo proceso metu susidarančios priemaišos sustiprina metalą, trukdydami judėti kristalografiniams defektams, vadinamiems dislokacijomis, atsirandančių dėl atomų, sudarančių metalo kristalinę struktūrą, nesutapimų. Dėl išnirimų metalas tampa labiau pažeidžiamas, kad jį negrįžtamai sulenktų išorinės jėgos. Jų atsparumas išnirimui suteikia senstant grūdintiems lydiniams aukštą takumo ribą ir gebėjimą atsispirti nuolatinei deformacijai, kai jie patiria didelę apkrovą.

Lydiniai, sukurti senėjimo kietėjimo procese, gali būti naudojami daugeliu atvejų, ypač ten, kur reikalingas didelis stiprumas ir geras veikimas aukštoje temperatūroje. Martensitiškas plienas naudojamas variklių dalyse ir raketų bei raketų konstrukcijoje. Orlaivių gamyboje dažnai buvo naudojami sendinti grūdinti aliuminio lydiniai, pagaminti iš metalų, tokių kaip nikelis, varis ir cinkas. Lydinys Rene 41, pagamintas iš nikelio, legiruoto su molibdenu, titanu, chromu ir kobaltu, naudojamas srityse, kuriose yra didelė įtampa ir temperatūra, pavyzdžiui, reaktyviniuose varikliuose.