Udfældnings - hærdende nikkel --baserede legeringer er designet med et vist indhold af præcipitationsdannende - elementer (såsom Al, Ti, Nb) i deres sammensætning. Ældningsprocessen er opdelt i to kernefaser:
Løsningsbehandling først: Legeringen opvarmes til en høj temperatur (normalt 980-1150 grader) og holdes i en periode. Dette gør det muligt for de præcipitations---dannende elementer at opløses ensartet i det nikkel---baserede FCC-gitter, hvilket danner en overmættet fast opløsning. Derefter udføres hurtig afkøling (vandafkøling eller luftkøling) for at undertrykke udfældningen af andre faser ved stuetemperatur, idet den metastabile overmættede tilstand af den faste opløsning opretholdes.
Efterfølgende ældningsbehandling: Den overmættede faste opløsning opvarmes til en medium temperatur (normalt 600-850 grader) og holdes i flere til snesevis af timer. Ved denne temperatur falder opløseligheden af præcipitation - dannende grundstoffer i nikkel kraftigt. De overmættede atomer (Al, Ti, Nb) vil diffundere og aggregere i matrixen og reagere med nikkelatomer for at danneordnede intermetalliske sammensatte faser(de mest almindelige er 'fase Ni₃(Al,Ti) og ''fase Ni₃Nb). Disse faser er kohærente eller semi - kohærente med matrixgrænsefladen, hvilket kan hindre bevægelsen af dislokationer og dermed forbedre legeringens trækstyrke.
Forbedringen af trækstyrken ved ældningsbehandling opnås hovedsageligt gennem følgende tre dislokations-- blokerende effekter:
Gitterparametrene for ' og '' faser er lidt forskellige fra dem i den nikkel --baserede matrix. Når disse forstærkende faser udfældes i matrixen, vil der dannes et lokalt elastisk belastningsfelt omkring faserne. Når dislokationen bevæger sig i matrixen, skal den overvinde modstanden af tøjningsfeltet, hvilket øger legeringens deformationsmodstand og dermed forbedrer trækstyrken. Jo mindre partikelstørrelsen af forstærkningsfasen er, jo mere ensartet er fordelingen, og jo stærkere er strain field-effekten.
Når størrelsen af forstærkningsfasepartiklerne når et vist niveau (normalt 10-50 nm), kan dislokationerne ikke skære gennem partiklerne og kan kun omgå dem, hvilket efterlader dislokationsløkker omkring partiklerne. Dannelsen af disse sløjfer kræver yderligere energi, hvilket øger vanskeligheden ved dislokationsbevægelse og yderligere forbedrer legeringens styrke. For nikkel-baserede legeringer med høj --temperatur - spiller denne mekanisme en dominerende rolle i ældningsstadiet med mellemtemperatur -.
Under ældningsbehandling vil spormængder af carbidelementer (såsom C) i legeringen også udfældes langs korngrænserne for at danne fine carbidpartikler (såsom TiC, NbC). Disse partikler kan fastgøre korngrænserne, forhindre glidning af korngrænser under trækprocessen og undgå intergranulær fraktur. Samtidig vil sporstoffer som B og Zr tilsat legeringen adskilles ved korngrænserne, hvilket forbedrer bindingsstyrken af korngrænserne og bidrager indirekte til forbedring af trækstyrken.
Effekten af ældningsbehandling på styrke er ikke et simpelt lineært forhold, men er tæt forbundet med temperatur og holdetid:
Ældningstemperatur: Hvis temperaturen er for lav, er diffusionshastigheden af atomer langsom, og udfældningen af forstærkningsfaser er utilstrækkelig, hvilket resulterer i lav styrke; hvis temperaturen er for høj, vil forstærkningsfasepartiklerne vokse hurtigt (grovning), grænsefladekohærensen med matrixen vil gå tabt, strain field-effekten svækkes, og styrken vil falde betydeligt.
Holde tid: Med forlængelse af holdetiden øges udfældningsmængden af forstærkningsfaser først og har derefter tendens til at blive mættet. For lang holdetid vil forårsage partikelgrovning og reducere den styrkende effekt.
Tager man Inconel 718 legering som et eksempel, er det optimale ældningssystem normaltdobbelt - ældning: opvarmning til 720 grader i 8 timer, afkøling til 620 grader med en hastighed på 55 grader /t, og hold i 8 timer. Efter denne behandling udfældes et stort antal fine '' faser i matrixen, og dens trækstyrke kan nå op på mere end 1300 MPa, hvilket er 2-3 gange så stor som den som - bratkølede tilstand.
Det skal bemærkes, at ældningsstyrkelse kun er effektiv tilpræcipitation - hærdende nikkel --baserede legeringerindeholdende nedbør - dannende elementer. For opløsnings---hærdende nikkel---baserede legeringer (såsom Hastelloy C276, Alloy 600) uden Al, Ti og Nb kan ældningsbehandling ikke udfælde forstærkningsfaser, så den kan ikke forbedre deres trækstyrke. Derudover vil ældningsprocessen en smule reducere legeringens plasticitet, samtidig med at styrken forbedres, så ældningssystemet skal optimeres i henhold til de faktiske anvendelseskrav for at balancere styrke og plasticitet.
