Precipitacijsko - legure na bazi nikla - dizajnirane su s određenim sadržajem taloženih - elemenata koji tvore (kao što su Al, Ti, Nb) u svom sastavu. Proces starenja podijeljen je u dvije osnovne faze:
Prvo liječenje otopinom: Legura se zagrijava na visoku temperaturu (obično 980-1150 stupnjeva) i drži neko vrijeme. To omogućuje da se elementi koji stvaraju talog - ravnomjerno otope u FCC rešetku na bazi nikla -, tvoreći prezasićenu čvrstu otopinu. Zatim se provodi brzo hlađenje (kašenje vodom ili hlađenje zrakom) kako bi se suzbilo taloženje drugih faza na sobnoj temperaturi, održavajući metastabilno prezasićeno stanje krute otopine.
Naknadni tretman starenja: Prezasićena čvrsta otopina se zagrijava na srednju temperaturu (obično 600-850 stupnjeva) i drži nekoliko do desetaka sati. Na ovoj temperaturi, topljivost elemenata koji tvore taloženje - u niklu naglo opada. Prezasićeni atomi (Al, Ti, Nb) će difundirati i agregirati u matrici i reagirati s atomima nikla da bi se formiraliuređene intermetalne spojene faze(najčešće su 'faza Ni3(Al,Ti) i 'faza Ni3Nb). Ove faze su koherentne ili polu - koherentne sa sučeljem matrice, što može spriječiti kretanje dislokacija i tako poboljšati vlačnu čvrstoću legure.
Poboljšanje vlačne čvrstoće tretmanom starenjem uglavnom se postiže kroz sljedeća tri učinka blokiranja dislokacije -:
Parametri rešetke ' i ' faza malo su drugačiji od onih matrice na bazi nikla -. Kada se te faze ojačanja istalože u matrici, oko faza će se formirati lokalno elastično polje naprezanja. Kada se dislokacija pomiče u matrici, treba svladati otpor polja deformacije, što povećava otpornost legure na deformaciju i time poboljšava vlačnu čvrstoću. Što je manja veličina čestica faze ojačanja, to je ravnomjernija raspodjela i jači učinak polja deformacije.
Kada veličina čestica faze ojačavanja dosegne određenu razinu (obično 10-50 nm), dislokacije ne mogu prorezati čestice i mogu ih samo zaobići, ostavljajući dislokacijske petlje oko čestica. Formiranje ovih petlji zahtijeva dodatnu energiju, što povećava težinu kretanja dislokacija i dodatno povećava čvrstoću legure. Za legure na bazi nikla - na visokoj - temperaturi, ovaj mehanizam ima dominantnu ulogu u fazi starenja na srednjoj - temperaturi.
Tijekom tretmana starenjem, tragovi karbidnih elemenata (kao što je C) u leguri će se također istaložiti duž granica zrna da bi se formirale fine čestice karbida (kao što su TiC, NbC). Ove čestice mogu pričvrstiti granice zrna, spriječiti klizanje granica zrna tijekom vlačnog procesa i izbjeći intergranularni lom. U isto vrijeme, elementi u tragovima kao što su B i Zr dodani leguri će se odvojiti na granicama zrna, poboljšavajući čvrstoću vezivanja granica zrna i neizravno doprinoseći poboljšanju vlačne čvrstoće.
Učinak tretmana starenjem na snagu nije jednostavan linearan odnos, već je usko povezan s temperaturom i vremenom držanja:
Temperatura starenja: Ako je temperatura preniska, brzina difuzije atoma je spora, a taloženje faza za jačanje je nedovoljno, što rezultira niskom čvrstoćom; ako je temperatura previsoka, čestice faze ojačavanja će brzo rasti (ogrubljivati), koherencija sučelja s matricom će se izgubiti, učinak polja deformacije će oslabiti, a čvrstoća će se značajno smanjiti.
Vrijeme držanja: S produljenjem vremena držanja, količina oborine u fazama ojačavanja prvo se povećava, a zatim teži ka zasićenju. Pretjerano dugo vrijeme držanja uzrokovat će grublje čestice i smanjiti učinak učvršćivanja.
Uzimajući za primjer leguru Inconel 718, optimalni sustav starenja obično jedvostruko - stadij starenja: grijanje na 720 stupnjeva 8 h, hlađenje na 620 stupnjeva brzinom od 55 stupnjeva/h i držanje 8 h. Nakon ovog tretmana, u matrici se istaloži veliki broj finih '' faza, a njegova vlačna čvrstoća može doseći više od 1300 MPa, što je 2-3 puta više nego u - kaljenom stanju.
Treba napomenuti da je jačanje starenja učinkovito samo zataloženje - otvrdnjavanje legure na bazi nikla -koji sadrži elemente koji tvore padavine -. Za legure na bazi - nikla - koje stvrdnjavaju otopinu (kao što je Hastelloy C276, Alloy 600) bez Al, Ti i Nb, tretman starenjem ne može precipitirati faze ojačanja, tako da ne može poboljšati njihovu vlačnu čvrstoću. Osim toga, proces starenja malo će smanjiti plastičnost legure uz poboljšanje čvrstoće, tako da sustav starenja treba optimizirati prema stvarnim zahtjevima primjene kako bi se uravnotežila čvrstoća i plastičnost.
