پیرسازی فلز یکی از متداول‌ترین روش‌های تغییر ویژگی‌های آلیاژ‌های فلزی است. با اینکه بسیاری از فلزات برای تغییر ویژگی‌هایشان تحت تاثیر سرد شدن سریع (شوکه سازی) یا سخت‌کاری قرار می‌گیرند، بعضی از آلیاژهای فلزی پیر‌سازی می‌شوند. پیر‌سازی یا ایجینگ خواص فیزیکی و زیبایی‌شناختی فلز را تغییر می‌دهد و به فلز ویژگی‌هایی کاملا متفاوت با سایر فلزات می‌دهد.

پیر‌سازی فلز چیست؟

پیرسازی فرایندی است که به صورت طبیعی یا مصنوعی در آلیاژهای فلزی رخ می‌دهد. این آلیاژهای فلزی در ابتدا تحت عملیات‌های حرارتی قرار می گیرند. پیر‌سازی فلز به صورت طبیعی در طول حیات آلیاژهای فلزی رخ می‌دهد. در طول پیرسازی طبیعی، عناصر آلیاژی فوق‌اشباع موادی به نام رسوبات فلزی را تشکیل می‌دهند. وجود این رسوبات فلزی بر سر راه نابجایی ها و جلوگیری از حرکت آنها، سبب افزایش سختی و استحکام آلیاژ و شکنندگی آن می شود.

پیرسازی فلز به صورت مصنوعی در فلزات مایع فرایندی است که سبب تسریع ظهور این رسوبات را با سرعتی بسیار بیشتر از نرخ طبیعی می‌شود. فرایند پیرسازی مصنوعی با افزایش دمای فلز انجام می‌شود. این دما پایین‌تر از دمای تبلور مجدد فلز است اما، به قدری بالا است که تشکیل رسوبات را تسریع کند. وقتی رسوبات عناصر آلیاژی به اندازه مناسب رسیدند، ِفلز به سرعت سرد می‌شود تا از هرگونه تغییر بیشتر در رسوبات فاز جلوگیری شود.

چه فلزاتی می‌توانند تحت پیرسازی فلز قرار بگیرند؟

خواص فیزیکی بسیاری از فلزات در صورتی که فلز از قبل تحت عملیات حرارتی محلولی قرار گرفته باشند، با پیرسازی قابل تغییر هستند. موارد زیر انواعی از این فلزات هستند:

• آلومینیوم
• فولاد ضدزنگ
• آلیاژ‌های مس
• دیگر انواع آلیاژ‌های فلزی

آلومینیوم: سری‌های ۲XXX، ۶XXX و ۷XXX از آلیاژهای آلومینیومی هستند که قلبلیت پیرسازی را دارند. بسیاری از انواع آلیاژهای آلومینیوم، استحکام خود را مدیون فرایند پیرسازی مصنوعی فلز هستند. یکی از متداول‌ترین آلیاژ‌های آلومینیوم پیرسازی شده، آلیاژ ۶۰۶۱-T6 است. این آلیاژ دارای رسوبات سیلیسید منیزیم است که سبب افزایش استحکام و سختی این نوع فلز می‌شود.

فولاد ضدزنگ:  ۱۰/۱۷PH، ۱۷/۴PH و ۱۷/۷PH انواعی از آلیاژ‌های فولاد ضدزنگ هستند. این آلیاژها در صورتی که به صورت مناسبی پیر شده باشند استحکام و سختی بالایی خواهند داشت.

آلیاژ‌های مس: C17200 و C17300 دو تا از آلیاژ‌های پرکاربرد مس-برلیوم در صنعت هستند. مس با این که می‌تواند سخت و مستحکم شود اما، بیشتر به خاطر نرمی و اانعظاف پذیری شناخته می‌شود. این سختی در صورتی ایجاد می‌شود که عناصر آلیاژی مناسبی به همراه فرایند پیرسازی به کار بروند.

دیگر عناصر آلیاژی: تیتانیوم، نیکل و منیزیم در کنار تعداد زیاد دیگری از فلزات می‌توانند تحت شرایط پیرسازی قرار بگیرند. اما شرط لازم برای این کار وجود عناصر آلیاژی خاصی در این فلزات است. این عناصر به این دلیل خاص هستند که به آلیاژها این قابلیت را می‌دهند که بتوانند تحت عملیات‌های حرارتی محلولی قرار بگیرند.

پیر‌سازی بیش از حد

پیرسازی بیش از حد فلز، یکی از نگرانی‌های اساسی درباره فرایند پیرسازی طبیعی و مصنوعی است. این اتفاق زمانی می‌افتد که افزایش اندازه ذرات رسوبی از میزان مطلوب خود گذشته باشد. در این صورت سختی و استحکام فلز کاهش خواهد یافت. فرآیندهایی همچون نورد سرد و جوشکاری می توانند موجب وقوع پیرسازی بیش از حد شوند. پس از انجام این دو عملیات، باید بررسی کنیم که آیا فلز هنوز خواص مکانیکی مطلوبش را دارد  یا خیر‌. سپس در صورت نیاز، می‌بایست فرایند پیرسازی مصنوعی را دوباره تکرار کرد.

برخی واژه های تخصصی

پیرسازی فلز: Metal Aging

سریع سرد کردن/شوکه سازی: Quenching

فرآیند سخت کاری: Hardening Process

عملیات حرارتی: Heat Treatment

فوق اشباع: Supersaturated

پیر‌سازی بیش از حد: Over Aging

رسوبات فلزی: Metal Precipitates

دمای تبلور مجدد: Recrystallization Temperature

عملیات حرارتی انحلالی/محلولی: Solution Heat Treatment

کار سرد: Cold Work

پیرسازی مصنوعی: Artificial Aging