Toplotna obrada je glavni postupak za superole, prilagođene poboljšanju njihovih mehaničkih svojstava-poput čvrstoće, otpornosti na puzanje, trajnosti zamora i mikrostrukturne stabilnosti, posebno u ekstremnim uvjetima visokotemperaturne i visokog stresa. Specifični postupci razlikuju se ovisno o sastavu legure (nikl, temeljen na kobaltima ili na temelju željeza) i njegovoj namjeravanoj primjeni, ali ključne tehnike uključuju:
Otopina
Ovaj korak uključuje zagrijavanje napele na visoku temperaturu (obično 900–1250 stupnjeva, ovisno o leguri) kako bi se otapalo intermetalne taloge (npr. Karbide) i postigla ujednačenu, homogenu čvrstu otopinu. Brzo hlađenje (gašenje u vodi, ulju ili prisilnom zraku) slijedi kako bi se "zamrznula" ova mikrostruktura, sprječavajući reformu grubih taloga. Oštrim rješenjem poboljšava duktilnost i priprema leguru za naknadno jačanje putem otvrdnjavanja oborina. Na primjer:
Nikal Inkonel 718 se koristi na ~ 980 stupnjeva da bi se otapalo "(ni₃nb) taloge, osiguravajući prenasićenu matricu.
Haynes 25 sa sjedištem u kobaltu podvrgava se žarunju otopine na ~ 1150 stupnjeva kako bi se homogenizirala njegova distribucija kroma i volframa.
Starenje (otvrdnjavanje oborina)
Nakon žarenja otopine, starenje uključuje grijanje legure na nižu temperaturu (600–850 stupnjeva) tijekom dužeg razdoblja (od sati do dana) kako bi se inducirala stvaranje finih, ravnomjerno raspršenih intermetalnih taloga. Ovi talozi (npr., '-Ni₃ (Al, Ti) u fazama legura na bazi nikla ili lavesa u nekim legurama na bazi kobalta) djeluju kao prepreke pokretu dislokacije, drastično povećavajući snagu. Mnoge superologe koriste starenje s više koraka za optimalne rezultate:
Inkonel 718 koristi postupak starenja u dva koraka: 720 stupnjeva 8 sati (peć na 620 stupnjeva) + 620 stupanj 8 sati, hlađen od zračnog hlađenja, za stvaranje gustih "taloga.
René 95, legura visoke čvrstoće nikla, stare je na 870 stupnjeva u trajanju od 1 sata + 650 stupnjeva 24 sata kako bi uravnotežio snagu i otpornost na puzanje.
Vruće izostatsko prešanje (kuk)
Kuk kombinira visoku temperaturu (do 1200 stupnjeva) i visoki tlak (100–200 MPa) u inertnom plinu (npr. Argon) kako bi se uklonila unutarnja poroznost, smanjila praznine i homogenizirala mikrostrukture. Posebno je kritično za lijevanje ili metalurgiju u prahu, poput CMSX-4 (legura na bazi jednokristalnog nikla), poboljšavajući život umora i smanjenje kvarova povezanih s oštećenjima u turbinskim lopaticama.
Žarište stresa
Izvršen nakon obrade, zavarivanja ili formiranja, ovaj postupak zagrijava leguru na 500–800 stupnjeva kako bi se ublažila zaostala naprezanja bez promjene primarne mikrostrukture. Sprječava pucanje tijekom službe, bitno za komponente poput raketa ili dijelova nuklearnih reaktora.
Optimizacija veličine zrna
Toplinski tretmani mogu kontrolirati veličinu zrna kako bi uravnotežili svojstva: fina zrna pojačavaju vlačnu čvrstoću niske temperature, dok gruba zrna poboljšavaju otpornost na puzanje pri visokim temperaturama. Na primjer:
Turbinski diskovi (podložni visokom rotacijskom stresu) koriste sitnozrnate superolele (npr. Udimet 720) kontroliranim hlađenjem tijekom žarenja.
Turbinske lopatice (izložene ekstremnoj toplini) često koriste grubozrnate ili jednokristalne superolele (npr. PWA 1480) za maksimiziranje otpornosti na puzanje.
Definiranje "najjače" superologe je složeno jer jačina ovisi o kontekstu: temperatura, tip stresa (zatezani, puzanje, umor) i okolišni uvjeti (korozija, oksidacija) svi igraju ulogu. Međutim, nekoliko superoleja u određenim scenarijima ističe se za izuzetnu snagu:
GRX-810
Superaleloge temeljen na nikla s 3D-om koji je razvio NASA, GRX-810 pokazuje izvanrednu snagu i izdržljivost. Dvostruko je jača od najsuvremenijih 3D-tiskanih superola (npr. Inkonel 718) pri visokim temperaturama (~ 1093 stupnjeva) i preko 1000 puta otpornijih na puzanje (spora deformacija pod konstantnim stresom). Njegova snaga proizlazi iz jedinstvene mikrostrukture tanosnih taloga i oksida, što ga čini idealnim za hipersonična vozila i raketne motore.
René 95
Superalelijski nikl koji se široko koristi u zrakoplovstvu, René 95 nudi izuzetnu vlačnu čvrstoću (do 1.600 MPa na sobnoj temperaturi) i otpor puzanja na povišenim temperaturama. Njegova snaga proizlazi iz guste mreže "talozi, što ga čini vrhunskim izborom za komponente visokog stresa poput turbinskih diskova.
Legura 718Plus
Napredna verzija Inconel 718, 718Plus zamjenjuje "taloženje stabilnijim 'fazama, povećavajući čvrstoću na višim temperaturama (do 700 stupnjeva). Održava vlačne snage veće od 1300 MPa, a nude poboljšani otpor puzanja, pogodno za montine plinske turbine sljedeće generiranje.
Legure sa sjedištem u kobaltu (npr. Haynes 188)
Iako su uglavnom manje jake od legura na sobnoj temperaturi na sobnoj temperaturi, napeta na bazi kobalta poput Haynes 188 Excel u visokoj temperaturi i otpornosti na oksidaciju (do 1.100 stupnjeva). Njihova snaga izvedena je iz jačanja čvrste otopine od strane volframa i kroma, što ih čini kritičnim za komore za izgaranje mlaznih motora.
GRX-810Često se navodi kao najjači u pogledu visoke temperature i otpornosti na puzanje, dok René 95 i 718Plus dominiraju u sobnoj temperaturi i zateznoj čvrstoći temperature umjerene visoke temperature. "Najjača" naljepnica u konačnici ovisi o specifičnim potrebnim kriterijima izvedbe.
