एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के ताप उपचार के मूल प्रकार

एनीलिंग, शमन और आयुवृद्धि, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के मूल ताप उपचार प्रकार हैं। एनीलिंग एक मृदुकरण उपचार है, जिसका उद्देश्य मिश्र धातु की संरचना और संरचना को एकसमान और स्थिर बनाना, कार्य-कठोरता को समाप्त करना और मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी को पुनर्स्थापित करना है। शमन और आयुवृद्धि एक सुदृढ़ीकरण ताप उपचार है, जिसका उद्देश्य मिश्र धातु की मजबूती में सुधार करना है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से उन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए किया जाता है जिन्हें ताप उपचार द्वारा सुदृढ़ किया जा सकता है।

1 एनीलिंग

विभिन्न उत्पादन आवश्यकताओं के अनुसार, एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनीलिंग को कई रूपों में विभाजित किया जाता है: पिंड होमोजीनाइजेशन एनीलिंग, बिलेट एनीलिंग, मध्यवर्ती एनीलिंग और तैयार उत्पाद एनीलिंग।

1.1 पिंड समरूपीकरण एनीलिंग

तीव्र संघनन और असमतल क्रिस्टलीकरण की स्थितियों में, पिंड की संरचना और संरचना असमान होनी चाहिए, और आंतरिक तनाव भी बहुत अधिक होना चाहिए। इस स्थिति को बदलने और पिंड की तप्त क्रियाशीलता में सुधार करने के लिए, आमतौर पर समरूपीकरण तापानुशीतन की आवश्यकता होती है।

परमाणु प्रसार को बढ़ावा देने के लिए, होमोजीनाइजेशन एनीलिंग के लिए एक उच्च तापमान का चयन किया जाना चाहिए, लेकिन यह मिश्र धातु के निम्न गलनांक यूटेक्टिक गलनांक से अधिक नहीं होना चाहिए। आम तौर पर, होमोजीनाइजेशन एनीलिंग तापमान गलनांक से 5 ~ 40 ℃ कम होता है, और एनीलिंग समय अधिकतर 12 ~ 24 घंटे के बीच होता है।

1.2 बिलेट एनीलिंग

बिलेट एनीलिंग, दबाव प्रसंस्करण के दौरान पहले शीत विरूपण से पहले एनीलिंग को संदर्भित करता है। इसका उद्देश्य बिलेट को एक संतुलित संरचना प्रदान करना और अधिकतम प्लास्टिक विरूपण क्षमता प्रदान करना है। उदाहरण के लिए, गर्म-रोल्ड एल्यूमीनियम मिश्र धातु स्लैब का रोलिंग अंत तापमान 280 ~ 330 ℃ है। कमरे के तापमान पर तेजी से ठंडा करने के बाद, कार्य सख्त होने की घटना को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है। विशेष रूप से, ताप-उपचारित मजबूत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए, तेजी से ठंडा करने के बाद, पुन: क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया समाप्त नहीं हुई है, और सुपरसैचुरेटेड ठोस घोल पूरी तरह से विघटित नहीं हुआ है, और कार्य सख्त और शमन प्रभाव का एक हिस्सा अभी भी बरकरार है। एनीलिंग के बिना सीधे कोल्ड रोलिंग करना मुश्किल है, इसलिए बिलेट एनीलिंग की आवश्यकता होती है। गैर-ताप-उपचारित मजबूत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं, जैसे कि LF3, के लिए, एनीलिंग तापमान 370 ~ 470 ℃ है, और 1.5 ~ 2.5 घंटे तक गर्म रखने के बाद वायु शीतलन किया जाता है। शीत-खींची गई ट्यूब प्रसंस्करण के लिए प्रयुक्त बिलेट और एनीलिंग तापमान उचित रूप से उच्च होना चाहिए, और ऊपरी सीमा तापमान का चयन किया जा सकता है। एल्युमीनियम मिश्रधातुओं, जैसे LY11 और LY12, जिन्हें ऊष्मा उपचार द्वारा सुदृढ़ किया जा सकता है, के लिए बिलेट एनीलिंग तापमान 390 ~ 450 ℃ है, इस तापमान पर 1 ~ 3 घंटे तक रखें, फिर भट्टी में 30 ℃/घंटा से अधिक की दर से 270 ℃ से नीचे तक ठंडा करें, और फिर भट्टी से बाहर वायु-शीतलन करें।

1.3 मध्यवर्ती तापानुशीतन

मध्यवर्ती तापानुशीतन, शीत विरूपण प्रक्रियाओं के बीच तापानुशीतन को संदर्भित करता है, जिसका उद्देश्य निरंतर शीत विरूपण को सुगम बनाने के लिए कार्य कठोरता को समाप्त करना है। सामान्यतः, सामग्री के तापानुशीतन के बाद, 45 से 85% शीत विरूपण के बाद मध्यवर्ती तापानुशीतन के बिना शीत कार्य जारी रखना कठिन होगा।

मध्यवर्ती एनीलिंग की प्रक्रिया प्रणाली मूलतः बिलेट एनीलिंग के समान ही है। शीत विरूपण की डिग्री की आवश्यकताओं के अनुसार, मध्यवर्ती एनीलिंग को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: पूर्ण एनीलिंग (कुल विरूपण ε≈60~70%), सरल एनीलिंग (ε≤50%) और मामूली एनीलिंग (ε≈30~40%)। पहले दो एनीलिंग प्रणालियाँ बिलेट एनीलिंग के समान हैं, और बाद वाले को 320~350°C पर 1.5~2 घंटे तक गर्म किया जाता है और फिर वायु-शीतित किया जाता है।

1.4. तैयार उत्पाद एनीलिंग

तैयार उत्पाद का तापानुशीतन अंतिम ताप उपचार है जो उत्पाद की तकनीकी स्थितियों की आवश्यकताओं के अनुसार सामग्री को कुछ संगठनात्मक और यांत्रिक गुण प्रदान करता है।

तैयार उत्पाद एनीलिंग को उच्च तापमान एनीलिंग (नरम उत्पादों का उत्पादन) और निम्न तापमान एनीलिंग (विभिन्न अवस्थाओं में अर्ध-कठोर उत्पादों का उत्पादन) में विभाजित किया जा सकता है। उच्च तापमान एनीलिंग से यह सुनिश्चित होना चाहिए कि एक पूर्ण पुनर्क्रिस्टलीकरण संरचना और अच्छी प्लास्टिसिटी प्राप्त की जा सके। यह सुनिश्चित करने की शर्त के तहत कि सामग्री अच्छी संरचना और प्रदर्शन प्राप्त करती है, धारण समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए जिन्हें ताप उपचार द्वारा मजबूत किया जा सकता है, वायु शीतलन शमन प्रभाव को रोकने के लिए, शीतलन दर को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

निम्न तापमान एनीलिंग में तनाव-मुक्ति एनीलिंग और आंशिक मृदुकरण एनीलिंग शामिल हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से शुद्ध एल्यूमीनियम और गैर-ताप उपचारित सुदृढ़ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए किया जाता है। निम्न तापमान एनीलिंग प्रणाली का निर्माण एक अत्यंत जटिल कार्य है, जिसमें न केवल एनीलिंग तापमान और धारण समय पर विचार करना आवश्यक है, बल्कि अशुद्धियों, मिश्रधातु की मात्रा, शीत विरूपण, मध्यवर्ती एनीलिंग तापमान और उष्ण विरूपण तापमान के प्रभाव पर भी विचार करना आवश्यक है। निम्न तापमान एनीलिंग प्रणाली के निर्माण के लिए, एनीलिंग तापमान और यांत्रिक गुणों के बीच परिवर्तन वक्र को मापना आवश्यक है, और फिर तकनीकी स्थितियों में निर्दिष्ट प्रदर्शन संकेतकों के अनुसार एनीलिंग तापमान सीमा निर्धारित करना आवश्यक है।

2 शमन

एल्यूमीनियम मिश्र धातु के शमन को समाधान उपचार भी कहा जाता है, जिसमें उच्च तापमान वाले हीटिंग के माध्यम से ठोस समाधान में दूसरे चरण के रूप में धातु में जितना संभव हो उतना मिश्र धातु तत्वों को भंग करना होता है, इसके बाद दूसरे चरण की वर्षा को रोकने के लिए तेजी से ठंडा करना होता है, जिससे एक सुपरसैचुरेटेड एल्यूमीनियम-आधारित α ठोस समाधान प्राप्त होता है, जो अगले उम्र बढ़ने के उपचार के लिए अच्छी तरह से तैयार होता है।

सुपरसैचुरेटेड α ठोस विलयन प्राप्त करने का आधार यह है कि एल्युमीनियम में मिश्रधातु के दूसरे चरण की घुलनशीलता तापमान में वृद्धि के साथ उल्लेखनीय रूप से बढ़नी चाहिए, अन्यथा ठोस विलयन उपचार का उद्देश्य प्राप्त नहीं हो सकता। एल्युमीनियम में अधिकांश मिश्रधातु तत्व इस विशेषता के साथ एक यूटेक्टिक चरण आरेख बना सकते हैं। उदाहरण के रूप में Al-Cu मिश्रधातु को लेते हुए, यूटेक्टिक तापमान 548°C है, और एल्युमीनियम में तांबे की कमरे के तापमान पर घुलनशीलता 0.1% से कम है। 548°C तक गर्म करने पर इसकी घुलनशीलता बढ़कर 5.6% हो जाती है। इसलिए, 5.6% से कम तांबे वाले Al-Cu मिश्रधातु, गर्म करने का तापमान अपनी सॉल्वस रेखा से अधिक होने के बाद α एकल चरण क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, अर्थात, दूसरा चरण CuAl2 मैट्रिक्स में पूरी तरह से घुल जाता है, और शमन के बाद एक एकल सुपरसैचुरेटेड α ठोस विलयन प्राप्त किया जा सकता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए शमन सबसे महत्वपूर्ण और सबसे अधिक मांग वाला ताप उपचार कार्य है। मुख्य बात यह है कि उपयुक्त शमन ताप तापमान का चयन किया जाए और पर्याप्त शमन शीतलन दर सुनिश्चित की जाए, और भट्ठी के तापमान को सख्ती से नियंत्रित किया जाए ताकि शमन विरूपण को कम किया जा सके।

शमन तापमान के चयन का सिद्धांत यह है कि शमन तापन तापमान को यथासंभव बढ़ाया जाए, जबकि यह सुनिश्चित किया जाए कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु अधिक न जले या कण अत्यधिक न बढ़ें, ताकि α ठोस विलयन की अतिसंतृप्ति और उम्र बढ़ने के उपचार के बाद की शक्ति में वृद्धि हो। आम तौर पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु तापन भट्टी के लिए भट्ठी के तापमान नियंत्रण की सटीकता ±3℃ के भीतर होनी चाहिए, और भट्ठी के तापमान की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए भट्ठी में हवा को प्रसारित करने के लिए मजबूर किया जाता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु का ओवरबर्निंग धातु के अंदर कम गलनांक वाले घटकों, जैसे बाइनरी या मल्टी-एलिमेंट यूटेक्टिक्स, के आंशिक पिघलने के कारण होता है। ओवरबर्निंग न केवल यांत्रिक गुणों में कमी का कारण बनता है, बल्कि मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध पर भी गंभीर प्रभाव डालता है। इसलिए, एक बार एल्यूमीनियम मिश्र धातु के ओवरबर्न होने के बाद, इसे समाप्त नहीं किया जा सकता है और मिश्र धातु उत्पाद को स्क्रैप किया जाना चाहिए। एल्यूमीनियम मिश्र धातु का वास्तविक ओवरबर्निंग तापमान मुख्य रूप से मिश्र धातु की संरचना और अशुद्धता सामग्री द्वारा निर्धारित होता है, और मिश्र धातु प्रसंस्करण स्थिति से भी संबंधित होता है। प्लास्टिक विरूपण प्रसंस्करण से गुजरने वाले उत्पादों का ओवरबर्निंग तापमान कास्टिंग की तुलना में अधिक होता है। विरूपण प्रसंस्करण जितना अधिक होता है, गैर-संतुलन कम-गलनांक वाले घटकों के लिए गर्म होने पर मैट्रिक्स में घुलना उतना ही आसान होता है, इसलिए वास्तविक ओवरबर्निंग तापमान बढ़ जाता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु के शमन के दौरान शीतलन दर का मिश्र धातु की उम्र बढ़ने की मजबूती क्षमता और संक्षारण प्रतिरोध पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। LY12 और LC4 की शमन प्रक्रिया के दौरान, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि α ठोस विलयन विघटित न हो, विशेष रूप से 290 ~ 420 ℃ के तापमान संवेदनशील क्षेत्र में, और पर्याप्त रूप से उच्च शीतलन दर की आवश्यकता होती है। आमतौर पर यह निर्धारित किया जाता है कि शीतलन दर 50 ℃/s से ऊपर होनी चाहिए, और LC4 मिश्र धातु के लिए, यह 170 ℃/s तक पहुँचनी चाहिए या उससे अधिक होनी चाहिए।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला शमन माध्यम पानी है। उत्पादन अभ्यास से पता चलता है कि शमन के दौरान शीतलन दर जितनी अधिक होती है, शमन सामग्री या वर्कपीस का अवशिष्ट तनाव और अवशिष्ट विरूपण उतना ही अधिक होता है। इसलिए, साधारण आकार वाले छोटे वर्कपीस के लिए, पानी का तापमान थोड़ा कम हो सकता है, आमतौर पर 10 ~ 30 डिग्री सेल्सियस, और 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होना चाहिए। जटिल आकार और दीवार की मोटाई में बड़े अंतर वाले वर्कपीस के लिए, शमन विरूपण और दरार को कम करने के लिए, पानी का तापमान कभी-कभी 80 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जा सकता है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जैसे-जैसे शमन टैंक के पानी का तापमान बढ़ता है, सामग्री की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध भी उसी के अनुसार कम होता जाता है।

3. उम्र बढ़ना

3.1 उम्र बढ़ने के दौरान संगठनात्मक परिवर्तन और प्रदर्शन में बदलाव

शमन द्वारा प्राप्त अतिसंतृप्त α ठोस विलयन एक अस्थिर संरचना है। गर्म करने पर, यह विघटित होकर एक संतुलन संरचना में परिवर्तित हो जाएगा। उदाहरण के तौर पर Al-4Cu मिश्रधातु को लेते हुए, इसकी संतुलन संरचना α+CuAl2 (θ प्रावस्था) होनी चाहिए। शमन के बाद एकल-प्रावस्था अतिसंतृप्त α ठोस विलयन को जब आयुवर्धन के लिए गर्म किया जाता है, यदि तापमान पर्याप्त उच्च है, तो θ प्रावस्था सीधे अवक्षेपित हो जाएगी। अन्यथा, यह प्रक्रिया चरणों में की जाएगी, अर्थात, कुछ मध्यवर्ती संक्रमण चरणों के बाद, अंतिम संतुलन प्रावस्था CuAl2 तक पहुँचा जा सकता है। नीचे दिया गया चित्र Al-Cu मिश्रधातु की आयुवर्धन प्रक्रिया के दौरान प्रत्येक अवक्षेपण चरण की क्रिस्टल संरचना विशेषताओं को दर्शाता है। चित्र a. शमन अवस्था में क्रिस्टल जालक संरचना है। इस समय, यह एकल-प्रावस्था α अतिसंतृप्त ठोस विलयन है, और ताँबे के परमाणु (काले बिंदु) एल्युमीनियम (सफ़ेद बिंदु) आव्यूह जालक में समान रूप से और अनियमित रूप से वितरित हैं। चित्र b. वर्षण के प्रारंभिक चरण में जाली संरचना को दर्शाता है। तांबे के परमाणु मैट्रिक्स जाली के कुछ क्षेत्रों में केंद्रित होने लगते हैं जिससे एक गिनी-प्रेस्टन क्षेत्र बनता है, जिसे जीपी क्षेत्र कहा जाता है। जीपी क्षेत्र बेहद छोटा और डिस्क के आकार का होता है, जिसका व्यास लगभग 5 ~ 10μm और मोटाई 0.4 ~ 0.6nm होती है। मैट्रिक्स में जीपी क्षेत्रों की संख्या बहुत बड़ी होती है, और वितरण घनत्व 10¹⁷ ~ 10¹⁸cm-³ तक पहुंच सकता है। जीपी क्षेत्र की क्रिस्टल संरचना अभी भी मैट्रिक्स के समान ही है, दोनों फलक-केंद्रित घन हैं, और यह मैट्रिक्स के साथ एक सुसंगत इंटरफेस बनाए रखता है। हालांकि, क्योंकि तांबे के परमाणुओं का आकार एल्यूमीनियम परमाणुओं की तुलना में छोटा होता है, तांबे के परमाणुओं के संवर्धन से क्षेत्र के पास क्रिस्टल जाली सिकुड़ जाएगी

उम्र बढ़ने के दौरान Al-Cu मिश्र धातु की क्रिस्टल संरचना में परिवर्तन का योजनाबद्ध आरेख

चित्र a. शमन अवस्था, एकल-चरण α ठोस विलयन, तांबे के परमाणु (काले बिंदु) समान रूप से वितरित हैं;

चित्र बी. उम्र बढ़ने के प्रारंभिक चरण में, जीपी क्षेत्र बनता है;

चित्र सी. उम्र बढ़ने के अंतिम चरण में, एक अर्ध-सुसंगत संक्रमण चरण बनता है;

चित्र d. उच्च तापमान पर उम्र बढ़ना, असंगत संतुलन चरण का अवक्षेपण

जीपी क्षेत्र एल्युमिनियम मिश्र धातुओं की आयुवृद्धि प्रक्रिया के दौरान दिखाई देने वाला पहला पूर्व-अवक्षेपण उत्पाद है। आयुवृद्धि समय को बढ़ाने, विशेष रूप से आयुवृद्धि तापमान को बढ़ाने से, अन्य मध्यवर्ती संक्रमण चरण भी बनेंगे। Al-4Cu मिश्रधातु में, जीपी क्षेत्र के बाद θ” और θ' चरण होते हैं, और अंत में संतुलन चरण CuAl2 प्राप्त होता है। θ” और θ' दोनों θ चरण के संक्रमण चरण हैं, और क्रिस्टल संरचना एक वर्गाकार जाली है, लेकिन जाली स्थिरांक भिन्न है। θ का आकार जीपी क्षेत्र से बड़ा है, अभी भी डिस्क के आकार का है, जिसका व्यास लगभग 15~40nm और मोटाई 0.8~2.0nm है। यह मैट्रिक्स के साथ एक सुसंगत इंटरफ़ेस बनाए रखता है, लेकिन जाली विरूपण की डिग्री अधिक तीव्र होती है। θ” से θ' प्रावस्था में संक्रमण करते समय, आकार 20~600nm तक बढ़ जाता है, मोटाई 10~15nm हो जाती है, और संसक्त इंटरफ़ेस भी आंशिक रूप से नष्ट होकर अर्ध-संसक्त इंटरफ़ेस बन जाता है, जैसा कि चित्र c में दिखाया गया है। आयु अवक्षेपण का अंतिम उत्पाद संतुलन प्रावस्था θ (CuAl2) है, जिस समय संसक्त इंटरफ़ेस पूरी तरह से नष्ट हो जाता है और एक असमसक्त इंटरफ़ेस बन जाता है, जैसा कि चित्र d में दिखाया गया है।

उपरोक्त स्थिति के अनुसार, Al-Cu मिश्रधातु का आयु अवक्षेपण क्रम αs→α+GP क्षेत्र→α+θ”→α+θ'→α+θ है। आयु संरचना का चरण मिश्रधातु संरचना और आयु विनिर्देश पर निर्भर करता है। अक्सर एक ही अवस्था में एक से अधिक आयु उत्पाद होते हैं। आयु तापमान जितना अधिक होगा, संतुलन संरचना उतनी ही निकट होगी।

उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान, मैट्रिक्स से अवक्षेपित GP क्षेत्र और संक्रमण चरण आकार में छोटे, अत्यधिक बिखरे हुए और आसानी से विकृत नहीं होते हैं। साथ ही, वे मैट्रिक्स में जाली विरूपण का कारण बनते हैं और एक प्रतिबल क्षेत्र बनाते हैं, जिसका विस्थापन की गति पर एक महत्वपूर्ण अवरोधक प्रभाव पड़ता है, जिससे मिश्र धातु के प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध में वृद्धि होती है और इसकी शक्ति और कठोरता में सुधार होता है। उम्र बढ़ने के कारण होने वाली इस कठोरीकरण घटना को अवक्षेपण कठोरीकरण कहा जाता है। नीचे दिया गया चित्र एक वक्र के रूप में शमन और उम्र बढ़ने के उपचार के दौरान Al-4Cu मिश्र धातु की कठोरता में परिवर्तन को दर्शाता है। चित्र में चरण I मिश्र धातु की मूल अवस्था में कठोरता को दर्शाता है। विभिन्न तप्त कर्म इतिहासों के कारण, मूल अवस्था की कठोरता भिन्न होगी, सामान्यतः HV=30~80। 500°C पर गर्म करने और शमन (चरण II) के बाद, सभी तांबे के परमाणु मैट्रिक्स में घुलकर एकल-चरण अतिसंतृप्त α ठोस विलयन बनाते हैं, जिसका HV=60 होता है, जो तापानुशीतन अवस्था (HV=30) की कठोरता से दोगुना कठोर होता है। यह ठोस विलयन के सुदृढ़ीकरण का परिणाम है। शमन के बाद, इसे कमरे के तापमान पर रखा जाता है, और GP ज़ोन (चरण III) के निरंतर निर्माण के कारण मिश्र धातु की कठोरता लगातार बढ़ती जाती है। कमरे के तापमान पर इस उम्र बढ़ने की सख्त प्रक्रिया को प्राकृतिक उम्र बढ़ने कहा जाता है।

I—मूल अवस्था;

II—ठोस विलयन अवस्था;

III—प्राकृतिक उम्र बढ़ना (जीपी क्षेत्र);

IVa - 150~200°C पर प्रतिगमन उपचार (GP क्षेत्र में पुनः घुलित);

IVb—कृत्रिम उम्र बढ़ना (θ”+θ' चरण);

V—ओवरएजिंग (θ”+θ' चरण)

चरण IV में, मिश्रधातु को आयुवृद्धि के लिए 150°C तक गर्म किया जाता है, और कठोरीकरण प्रभाव प्राकृतिक आयुवृद्धि की तुलना में अधिक स्पष्ट होता है। इस समय, अवक्षेपण उत्पाद मुख्य रूप से θ” चरण होता है, जिसका Al-Cu मिश्रधातुओं में सबसे अधिक सुदृढ़ीकरण प्रभाव होता है। यदि आयुवृद्धि तापमान को और बढ़ाया जाता है, तो अवक्षेपण चरण θ” चरण से θ' चरण में परिवर्तित हो जाता है, कठोरीकरण प्रभाव कमज़ोर हो जाता है, और कठोरता कम होकर चरण V में प्रवेश करती है। कोई भी आयुवृद्धि उपचार जिसमें कृत्रिम तापन की आवश्यकता होती है, कृत्रिम आयुवृद्धि कहलाता है, और चरण IV और V इसी श्रेणी के हैं। यदि कठोरता आयुवृद्धि के बाद मिश्रधातु द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम कठोरता मान (अर्थात, चरण IVb) तक पहुँच जाती है, तो इस आयुवृद्धि को चरम आयुवृद्धि कहा जाता है। यदि चरम कठोरता मान तक नहीं पहुँचता है, तो इसे अल्प आयुवृद्धि या अपूर्ण कृत्रिम आयुवृद्धि कहा जाता है। यदि चरम मान पार हो जाता है और कठोरता कम हो जाती है, तो इसे अति आयुवृद्धि कहा जाता है। स्थिरीकरण आयुवृद्धि उपचार भी अति आयुवृद्धि से संबंधित है। प्राकृतिक आयुवृद्धि के दौरान निर्मित GP क्षेत्र बहुत अस्थिर होता है। जब इसे तेज़ी से उच्च तापमान, जैसे लगभग 200°C, पर गर्म किया जाता है और थोड़े समय के लिए गर्म रखा जाता है, तो GP क्षेत्र वापस α ठोस विलयन में घुल जाएगा। यदि इसे θ” या θ' अवक्षेप जैसे अन्य संक्रमण चरणों से पहले तेज़ी से ठंडा (शमन) किया जाता है, तो मिश्रधातु को उसकी मूल शमन अवस्था में पुनः प्राप्त किया जा सकता है। इस परिघटना को "प्रतिगमन" कहते हैं, जो चित्र में चरण IVa में बिंदीदार रेखा द्वारा दर्शाई गई कठोरता में कमी है। प्रतिगमन किए गए एल्यूमीनियम मिश्रधातु में अभी भी वही उम्र बढ़ने के कारण कठोर होने की क्षमता होती है।

आयु-सख्तीकरण, ऊष्मा-उपचार योग्य एल्युमीनियम मिश्रधातुओं के विकास का आधार है, और इसकी आयु-सख्तीकरण क्षमता सीधे मिश्रधातु की संरचना और ऊष्मा-उपचार प्रणाली से संबंधित होती है। Al-Si और Al-Mn द्वि-मिश्रधातुओं में अवक्षेपण कठोरीकरण प्रभाव नहीं होता है क्योंकि साम्यावस्था अवस्था, आयु-उपचार प्रक्रिया के दौरान सीधे अवक्षेपित होती है, और ये गैर-ऊष्मा-उपचार योग्य एल्युमीनियम मिश्रधातुएँ हैं। यद्यपि Al-Mg मिश्रधातुएँ GP क्षेत्र और संक्रमण प्रावस्था β' बना सकती हैं, लेकिन उच्च-मैग्नीशियम मिश्रधातुओं में ही इनकी निश्चित अवक्षेपण कठोरीकरण क्षमता होती है। Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si और Al-Zn-Mg-Cu मिश्रधातुओं में उनके GP क्षेत्रों और संक्रमण प्रावस्थाओं में प्रबल अवक्षेपण कठोरीकरण क्षमता होती है, और वर्तमान में ये मुख्य मिश्रधातु प्रणालियाँ हैं जिन्हें ऊष्मा-उपचार योग्य और सुदृढ़ किया जा सकता है।

3.2 प्राकृतिक उम्र बढ़ना

सामान्यतः, ऊष्मा उपचार द्वारा सुदृढ़ किए जा सकने वाले एल्युमीनियम मिश्र धातुओं में शमन के बाद प्राकृतिक आयुवृद्धि प्रभाव होता है। प्राकृतिक आयुवृद्धि सुदृढ़ीकरण GP क्षेत्र के कारण होता है। प्राकृतिक आयुवृद्धि का व्यापक रूप से Al-Cu और Al-Cu-Mg मिश्र धातुओं में उपयोग किया जाता है। Al-Zn-Mg-Cu मिश्र धातुओं की प्राकृतिक आयुवृद्धि बहुत लंबी होती है, और इसे स्थिर अवस्था तक पहुँचने में अक्सर कई महीने लग जाते हैं, इसलिए प्राकृतिक आयुवृद्धि प्रणाली का उपयोग नहीं किया जाता है।

कृत्रिम उम्र बढ़ने की तुलना में, प्राकृतिक उम्र बढ़ने के बाद, मिश्र धातु की उपज शक्ति कम होती है, लेकिन प्लास्टिसिटी और कठोरता बेहतर होती है, और संक्षारण प्रतिरोध अधिक होता है। Al-Zn-Mg-Cu प्रणाली के अति-कठोर एल्यूमीनियम की स्थिति थोड़ी भिन्न होती है। कृत्रिम उम्र बढ़ने के बाद संक्षारण प्रतिरोध अक्सर प्राकृतिक उम्र बढ़ने के बाद की तुलना में बेहतर होता है।

3.3 कृत्रिम उम्र बढ़ना

कृत्रिम आयु-उपचार के बाद, एल्यूमीनियम मिश्रधातु अक्सर उच्चतम उपज शक्ति (मुख्यतः संक्रमण चरण सुदृढ़ीकरण) और बेहतर संगठनात्मक स्थिरता प्राप्त कर सकते हैं। अति-कठोर एल्यूमीनियम, जाली एल्यूमीनियम और ढलवां एल्यूमीनियम मुख्यतः कृत्रिम आयु-उपचार हैं। आयु-उपचार का तापमान और आयु-उपचार का समय मिश्रधातु के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। आयु-उपचार का तापमान अधिकांशतः 120 ~ 190 ℃ के बीच होता है, और आयु-उपचार का समय 24 घंटे से अधिक नहीं होता है।

एकल-चरण कृत्रिम आयुवृद्धि के अलावा, एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं में क्रमिक कृत्रिम आयुवृद्धि प्रणाली का भी उपयोग किया जा सकता है। अर्थात्, विभिन्न तापमानों पर दो या अधिक बार तापन किया जाता है। उदाहरण के लिए, LC4 मिश्रधातु को 115 ~ 125°C पर 2 ~ 4 घंटे और फिर 160 ~ 170°C पर 3 ~ 5 घंटे तक आयुवृद्धि की जा सकती है। क्रमिक आयुवृद्धि न केवल समय को काफी कम कर सकती है, बल्कि Al-Zn-Mg और Al-Zn-Mg-Cu मिश्रधातुओं की सूक्ष्म संरचना में भी सुधार कर सकती है, और यांत्रिक गुणों को कम किए बिना तनाव संक्षारण प्रतिरोध, थकान शक्ति और फ्रैक्चर कठोरता में उल्लेखनीय सुधार कर सकती है।