انواع اساسی عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیوم

آنیل کردن، کوئنچ کردن و پیرسازی، انواع اصلی عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیوم هستند. آنیل کردن یک عملیات نرم‌کننده است که هدف آن یکنواخت کردن و پایدار کردن ترکیب و ساختار آلیاژ، حذف کارسختی و بازیابی خاصیت انعطاف‌پذیری آلیاژ است. کوئنچ کردن و پیرسازی یک عملیات حرارتی تقویت‌کننده است که هدف آن بهبود استحکام آلیاژ است و عمدتاً برای آلیاژهای آلومینیومی که می‌توانند با عملیات حرارتی تقویت شوند، استفاده می‌شود.

۱. آنیل کردن

با توجه به نیازهای مختلف تولید، آنیلینگ آلیاژ آلومینیوم به چندین شکل تقسیم می‌شود: آنیلینگ همگن‌سازی شمش، آنیلینگ شمش، آنیلینگ میانی و آنیلینگ محصول نهایی.

۱.۱ عملیات آنیل همگن‌سازی شمش

تحت شرایط تراکم سریع و تبلور غیر تعادلی، شمش باید ترکیب و ساختار ناهمواری داشته باشد و همچنین تنش داخلی زیادی داشته باشد. برای تغییر این وضعیت و بهبود فرآیندپذیری کار گرم شمش، معمولاً آنیل همگن‌سازی مورد نیاز است.

برای افزایش نفوذ اتمی، باید دمای بالاتری برای عملیات حرارتی همگن‌سازی انتخاب شود، اما این دما نباید از نقطه ذوب پایین آلیاژ (نقطه ذوب یوتکتیک) بیشتر شود. به طور کلی، دمای عملیات حرارتی همگن‌سازی 5 تا 40 درجه سانتیگراد کمتر از نقطه ذوب است و زمان عملیات حرارتی عمدتاً بین 12 تا 24 ساعت است.

۱.۲ آنیل کردن بیلت

آنیل کردن بیلت به آنیل کردن قبل از اولین تغییر شکل سرد در طول فرآیند فشار اشاره دارد. هدف این است که بیلت به ساختاری متعادل دست یابد و حداکثر ظرفیت تغییر شکل پلاستیک را داشته باشد. به عنوان مثال، دمای انتهای نورد ورق آلیاژ آلومینیوم نورد گرم شده 280 تا 330 درجه سانتیگراد است. پس از خنک شدن سریع در دمای اتاق، پدیده سخت کاری را نمی‌توان به طور کامل حذف کرد. به طور خاص، برای آلیاژهای آلومینیوم تقویت شده با عملیات حرارتی، پس از خنک شدن سریع، فرآیند تبلور مجدد پایان نیافته و محلول جامد فوق اشباع به طور کامل تجزیه نشده است و بخشی از اثر سخت کاری و کوئنچ هنوز حفظ شده است. نورد سرد مستقیم بدون آنیل دشوار است، بنابراین آنیل کردن بیلت مورد نیاز است. برای آلیاژهای آلومینیوم تقویت شده بدون عملیات حرارتی، مانند LF3، دمای آنیل کردن 370 تا 470 درجه سانتیگراد است و پس از گرم نگه داشتن به مدت 1.5 تا 2.5 ساعت، خنک کاری در هوا انجام می‌شود. دمای شمش و آنیل مورد استفاده برای پردازش لوله‌های سرد کشیده شده باید به طور مناسب بالاتر باشد و می‌توان دمای حد بالایی را انتخاب کرد. برای آلیاژهای آلومینیومی که می‌توانند با عملیات حرارتی تقویت شوند، مانند LY11 و LY12، دمای آنیل شمش 390 تا 450 درجه سانتیگراد است که به مدت 1 تا 3 ساعت در این دما نگه داشته می‌شود، سپس در کوره تا دمای زیر 270 درجه سانتیگراد با سرعت حداکثر 30 درجه سانتیگراد در ساعت خنک می‌شود و سپس از کوره خارج و با هوا خنک می‌شود.

۱.۳ آنیل میانی

آنیل میانی به آنیل کردن بین فرآیندهای تغییر شکل سرد اشاره دارد که هدف آن حذف کارسختی برای تسهیل ادامه تغییر شکل سرد است. به طور کلی، پس از آنیل شدن ماده، پس از انجام تغییر شکل سرد ۴۵ تا ۸۵ درصد، ادامه کار سرد بدون آنیل میانی دشوار خواهد بود.

سیستم فرآیند آنیل میانی اساساً مشابه آنیل بیلت است. با توجه به الزامات درجه تغییر شکل سرد، آنیل میانی را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: آنیل کامل (تغییر شکل کلی ε≈60~70%)، آنیل ساده (ε≈50%) و آنیل جزئی (ε≈30~40%). دو سیستم آنیل اول مشابه آنیل بیلت هستند و دومی در دمای 320~350℃ به مدت 1.5~2 ساعت گرم شده و سپس در هوا خنک می‌شود.

۱.۴ آنیل کردن محصول نهایی

آنیل کردن محصول نهایی، عملیات حرارتی نهایی است که به ماده، خواص ساختاری و مکانیکی خاصی را مطابق با الزامات شرایط فنی محصول می‌دهد.

آنیل کردن محصول نهایی را می‌توان به آنیل کردن در دمای بالا (تولید محصولات نرم) و آنیل کردن در دمای پایین (تولید محصولات نیمه سخت در حالت‌های مختلف) تقسیم کرد. آنیل کردن در دمای بالا باید تضمین کند که ساختار تبلور مجدد کامل و پلاستیسیته خوب حاصل می‌شود. به شرط اطمینان از اینکه ماده ساختار و عملکرد خوبی به دست می‌آورد، زمان نگهداری نباید خیلی طولانی باشد. برای آلیاژهای آلومینیومی که می‌توان با عملیات حرارتی آنها را تقویت کرد، به منظور جلوگیری از اثر کوئنچ خنک‌کننده در هوا، سرعت خنک‌کننده باید به شدت کنترل شود.

آنیل دمای پایین شامل آنیل تنش‌زدایی و آنیل نرم‌شوندگی جزئی است که عمدتاً برای آلومینیوم خالص و آلیاژهای آلومینیوم تقویت‌شده بدون عملیات حرارتی استفاده می‌شوند. فرموله کردن یک سیستم آنیل دمای پایین کار بسیار پیچیده‌ای است که نه تنها باید دمای آنیل و زمان نگهداری را در نظر گرفت، بلکه باید تأثیر ناخالصی‌ها، درجه آلیاژسازی، تغییر شکل سرد، دمای آنیل میانی و دمای تغییر شکل گرم را نیز در نظر گرفت. برای فرموله کردن یک سیستم آنیل دمای پایین، لازم است منحنی تغییر بین دمای آنیل و خواص مکانیکی اندازه‌گیری شود و سپس محدوده دمای آنیل طبق شاخص‌های عملکرد مشخص شده در شرایط فنی تعیین شود.

۲- کوئنچ کردن

کوئنچ آلیاژ آلومینیوم، عملیات انحلالی نیز نامیده می‌شود که شامل حل کردن هرچه بیشتر عناصر آلیاژی موجود در فلز به عنوان فاز دوم در محلول جامد از طریق گرمایش در دمای بالا و به دنبال آن سرمایش سریع برای جلوگیری از رسوب فاز دوم است و در نتیجه یک محلول جامد α فوق اشباع بر پایه آلومینیوم به دست می‌آید که برای عملیات پیرسازی بعدی به خوبی آماده می‌شود.

فرضیه بدست آوردن محلول جامد α فوق اشباع این است که حلالیت فاز دوم در آلیاژ در آلومینیوم باید با افزایش دما به طور قابل توجهی افزایش یابد، در غیر این صورت، هدف عملیات محلول جامد محقق نمی‌شود. اکثر عناصر آلیاژی در آلومینیوم می‌توانند نمودار فاز یوتکتیکی با این ویژگی تشکیل دهند. به عنوان مثال، آلیاژ Al-Cu دمای یوتکتیک 548 درجه سانتیگراد است و حلالیت مس در دمای اتاق در آلومینیوم کمتر از 0.1٪ است. هنگامی که تا 548 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، حلالیت آن به 5.6٪ افزایش می‌یابد. بنابراین، آلیاژهای Al-Cu حاوی کمتر از 5.6٪ مس پس از عبور دمای گرمایش از خط حلالیت آن، وارد ناحیه تک فاز α می‌شوند، یعنی فاز دوم CuAl2 به طور کامل در ماتریس حل می‌شود و پس از کوئنچ می‌توان یک محلول جامد α فوق اشباع منفرد به دست آورد.

کوئنچینگ مهمترین و سخت‌ترین عملیات عملیات حرارتی برای آلیاژهای آلومینیوم است. نکته کلیدی انتخاب دمای گرمایش کوئنچینگ مناسب و اطمینان از سرعت خنک شدن کافی و همچنین کنترل دقیق دمای کوره و کاهش تغییر شکل کوئنچینگ است.

اصل انتخاب دمای کوئنچ، افزایش دمای گرمایش کوئنچ تا حد امکان و در عین حال اطمینان از عدم سوختن بیش از حد آلیاژ آلومینیوم یا رشد بیش از حد دانه‌ها است، به طوری که فوق اشباع محلول جامد α و استحکام پس از عملیات پیرسازی افزایش یابد. به طور کلی، کوره گرمایش آلیاژ آلومینیوم نیاز به دقت کنترل دمای کوره در محدوده ±3 درجه سانتیگراد دارد و هوای داخل کوره مجبور به گردش است تا از یکنواختی دمای کوره اطمینان حاصل شود.

سوختن بیش از حد آلیاژ آلومینیوم در اثر ذوب جزئی اجزای با نقطه ذوب پایین درون فلز، مانند یوتکتیک‌های دوتایی یا چند عنصری، ایجاد می‌شود. سوختن بیش از حد نه تنها باعث کاهش خواص مکانیکی می‌شود، بلکه تأثیر جدی بر مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ نیز دارد. بنابراین، هنگامی که یک آلیاژ آلومینیوم دچار سوختن بیش از حد می‌شود، نمی‌توان آن را حذف کرد و محصول آلیاژی باید اوراق شود. دمای سوختن واقعی آلیاژ آلومینیوم عمدتاً توسط ترکیب آلیاژ و محتوای ناخالصی تعیین می‌شود و همچنین به حالت پردازش آلیاژ مربوط می‌شود. دمای سوختن بیش از حد محصولاتی که تحت پردازش تغییر شکل پلاستیک قرار گرفته‌اند، بالاتر از دمای ریخته‌گری است. هرچه پردازش تغییر شکل بیشتر باشد، اجزای با نقطه ذوب پایین غیر تعادلی هنگام گرم شدن راحت‌تر در ماتریس حل می‌شوند، بنابراین دمای سوختن واقعی افزایش می‌یابد.

سرعت سرد شدن در حین کوئنچ آلیاژ آلومینیوم تأثیر قابل توجهی بر توانایی استحکام پیرسازی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ دارد. در طول فرآیند کوئنچ LY12 و LC4، لازم است اطمینان حاصل شود که محلول جامد α تجزیه نمی‌شود، به خصوص در ناحیه حساس به دما 290 تا 420 درجه سانتیگراد، و سرعت سرد شدن به اندازه کافی زیاد مورد نیاز است. معمولاً مقرر می‌شود که سرعت سرد شدن بالای 50 درجه سانتیگراد بر ثانیه باشد و برای آلیاژ LC4، باید به 170 درجه سانتیگراد بر ثانیه یا بیشتر برسد.

رایج‌ترین محیط کوئنچ برای آلیاژهای آلومینیوم، آب است. رویه‌های تولید نشان می‌دهد که هرچه سرعت خنک‌سازی در حین کوئنچ بیشتر باشد، تنش پسماند و تغییر شکل پسماند ماده یا قطعه کار کوئنچ شده بیشتر است. بنابراین، برای قطعات کوچک با اشکال ساده، دمای آب می‌تواند کمی پایین‌تر باشد، عموماً 10 تا 30 درجه سانتیگراد، و نباید از 40 درجه سانتیگراد تجاوز کند. برای قطعات با اشکال پیچیده و تفاوت‌های زیاد در ضخامت دیواره، به منظور کاهش تغییر شکل و ترک خوردگی کوئنچ، دمای آب گاهی اوقات می‌تواند تا 80 درجه سانتیگراد افزایش یابد. با این حال، باید اشاره کرد که با افزایش دمای آب مخزن کوئنچ، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی ماده نیز به همان نسبت کاهش می‌یابد.

۳. پیری

۳.۱ تحول سازمانی و تغییرات عملکرد در دوران پیری

محلول جامد α فوق اشباع حاصل از کوئنچ، ساختاری ناپایدار دارد. وقتی گرم می‌شود، تجزیه شده و به یک ساختار تعادلی تبدیل می‌شود. به عنوان مثال، آلیاژ Al-4Cu را در نظر بگیرید، ساختار تعادلی آن باید α+CuAl2 (فاز θ) باشد. هنگامی که محلول جامد α فوق اشباع تک فاز پس از کوئنچ برای پیرسازی گرم می‌شود، اگر دما به اندازه کافی بالا باشد، فاز θ مستقیماً رسوب می‌کند. در غیر این صورت، این کار به صورت مرحله‌ای انجام می‌شود، یعنی پس از طی مراحل گذار میانی، می‌توان به فاز تعادلی نهایی CuAl2 رسید. شکل زیر ویژگی‌های ساختار بلوری هر مرحله رسوب‌گذاری را در طول فرآیند پیرسازی آلیاژ Al-Cu نشان می‌دهد. شکل الف. ساختار شبکه بلوری در حالت کوئنچ شده است. در این زمان، یک محلول جامد α فوق اشباع تک فاز است و اتم‌های مس (نقاط سیاه) به طور مساوی و تصادفی در شبکه ماتریس آلومینیوم (نقاط سفید) توزیع شده‌اند. شکل ب. ساختار شبکه را در مرحله اولیه رسوب‌گذاری نشان می‌دهد. اتم‌های مس در نواحی خاصی از شبکه ماتریس شروع به تجمع می‌کنند تا یک ناحیه گوئینیر-پرستون به نام ناحیه GP تشکیل دهند. ناحیه GP بسیار کوچک و دیسکی شکل است، با قطر حدود 5 تا 10 میکرومتر و ضخامت 0.4 تا 0.6 نانومتر. تعداد نواحی GP در ماتریس بسیار زیاد است و چگالی توزیع می‌تواند به 10¹⁷ تا 10¹⁸ سانتی‌متر برسد. ساختار بلوری ناحیه GP همچنان مشابه ماتریس است، هر دو مکعبی با وجوه مرکزپر هستند و یک فصل مشترک منسجم با ماتریس حفظ می‌کنند. با این حال، از آنجا که اندازه اتم‌های مس کوچکتر از اتم‌های آلومینیوم است، غنی‌سازی اتم‌های مس باعث کوچک شدن شبکه کریستالی نزدیک این ناحیه می‌شود که باعث اعوجاج شبکه می‌شود.

نمودار شماتیک تغییرات ساختار بلوری آلیاژ Al-Cu در طول پیرسازی

شکل الف. حالت خاموش‌شده، یک محلول جامد α تک‌فاز، اتم‌های مس (نقاط سیاه) به طور مساوی توزیع شده‌اند؛

شکل ب. در مراحل اولیه پیری، ناحیه GP تشکیل می‌شود؛

شکل ج. در مرحله پایانی پیری، یک فاز گذار نیمه منسجم تشکیل می‌شود؛

شکل د. پیرسازی در دمای بالا، رسوب فاز تعادلی ناهمدوس

ناحیه GP اولین محصول پیش رسوبی است که در طول فرآیند پیرسازی آلیاژهای آلومینیوم ظاهر می‌شود. افزایش زمان پیرسازی، به ویژه افزایش دمای پیرسازی، فازهای گذار میانی دیگری را نیز تشکیل می‌دهد. در آلیاژ Al-4Cu، فازهای θ” و θ' پس از ناحیه GP وجود دارند و در نهایت به فاز تعادلی CuAl2 می‌رسیم. θ” و θ' هر دو فازهای گذار فاز θ هستند و ساختار کریستالی یک شبکه مربعی است، اما ثابت شبکه متفاوت است. اندازه θ بزرگتر از اندازه ناحیه GP است، هنوز به شکل دیسک است، با قطر حدود 15 تا 40 نانومتر و ضخامت 0.8 تا 2.0 نانومتر. این ناحیه همچنان یک فصل مشترک منسجم با ماتریس را حفظ می‌کند، اما درجه اعوجاج شبکه شدیدتر است. هنگام گذار از فاز θ” به θ'، اندازه به 20 تا 600 نانومتر افزایش یافته، ضخامت 10 تا 15 نانومتر است و فصل مشترک همدوس نیز تا حدی تخریب شده و به یک فصل مشترک نیمه همدوس تبدیل می‌شود، همانطور که در شکل c نشان داده شده است. محصول نهایی رسوب پیری، فاز تعادلی θ (CuAl2) است که در آن زمان فصل مشترک همدوس کاملاً تخریب شده و به یک فصل مشترک غیر همدوس تبدیل می‌شود، همانطور که در شکل d نشان داده شده است.

طبق شرایط فوق، ترتیب رسوب پیری آلیاژ Al-Cu به صورت αs→α+GP zone→α+θ”→α+θ'→α+θ است. مرحله ساختار پیری به ترکیب آلیاژ و مشخصات پیری بستگی دارد. اغلب بیش از یک محصول پیری در یک حالت وجود دارد. هرچه دمای پیری بالاتر باشد، به ساختار تعادلی نزدیک‌تر است.

در طول فرآیند پیرسازی، ناحیه GP و فاز انتقالی رسوب‌شده از ماتریس، اندازه کوچکی دارند، بسیار پراکنده هستند و به راحتی تغییر شکل نمی‌دهند. در عین حال، آنها باعث اعوجاج شبکه‌ای در ماتریس شده و یک میدان تنش تشکیل می‌دهند که اثر بازدارنده قابل توجهی بر حرکت نابجایی‌ها دارد و در نتیجه مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک آلیاژ را افزایش داده و استحکام و سختی آن را بهبود می‌بخشد. این پدیده سخت‌کاری پیرسازی، سخت‌کاری رسوبی نامیده می‌شود. شکل زیر تغییر سختی آلیاژ Al-4Cu را در طول کوئنچ و عملیات پیرسازی به صورت یک منحنی نشان می‌دهد. مرحله اول در شکل، سختی آلیاژ را در حالت اولیه آن نشان می‌دهد. با توجه به سابقه‌های مختلف کار گرم، سختی حالت اولیه متفاوت خواهد بود، عموماً HV=30~80. پس از حرارت دادن در دمای 500 درجه سانتیگراد و کوئنچ (مرحله دوم)، تمام اتم‌های مس در ماتریس حل می‌شوند تا یک محلول جامد α فوق اشباع تک فاز با HV=60 تشکیل دهند که دو برابر سختی حالت آنیل شده (HV=30) است. این نتیجه‌ی تقویت محلول جامد است. پس از کوئنچ، در دمای اتاق قرار می‌گیرد و سختی آلیاژ به دلیل تشکیل مداوم مناطق GP (مرحله‌ی III) به طور مداوم افزایش می‌یابد. این فرآیند سخت‌کاری پیرسازی در دمای اتاق، پیرسازی طبیعی نامیده می‌شود.

من - حالت اولیه؛

II - حالت محلول جامد؛

III - پیری طبیعی (منطقه GP)؛

IVa - عملیات رگرسیون در دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد (در ناحیه GP دوباره حل می‌شود)؛

IVb - پیری مصنوعی (فاز θ”+θ')؛

V—فراپیری (فاز θ”+θ')

در مرحله چهارم، آلیاژ برای پیرسازی تا دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود و اثر سخت‌شوندگی نسبت به پیرسازی طبیعی آشکارتر است. در این زمان، محصول رسوب عمدتاً فاز θ” است که بیشترین اثر تقویتی را در آلیاژهای Al-Cu دارد. اگر دمای پیرسازی بیشتر افزایش یابد، فاز رسوب از فاز θ” به فاز θ’ منتقل می‌شود، اثر سخت‌شوندگی ضعیف می‌شود و سختی کاهش می‌یابد و وارد مرحله V می‌شود. هر عملیات پیرسازی که نیاز به گرمایش مصنوعی داشته باشد، پیرسازی مصنوعی نامیده می‌شود و مراحل IV و V به این دسته تعلق دارند. اگر سختی به حداکثر مقدار سختی که آلیاژ پس از پیرسازی می‌تواند به آن برسد (یعنی مرحله IVb) برسد، این پیرسازی، پیرسازی اوج نامیده می‌شود. اگر به مقدار سختی اوج نرسد، به آن پیرسازی ناقص یا پیرسازی مصنوعی ناقص گفته می‌شود. اگر از مقدار اوج عبور کند و سختی کاهش یابد، به آن پیرسازی بیش از حد گفته می‌شود. عملیات پیرسازی تثبیت نیز به پیرسازی بیش از حد تعلق دارد. ناحیه GP تشکیل شده در طول پیرسازی طبیعی بسیار ناپایدار است. وقتی ناحیه GP به سرعت تا دمای بالاتری، مثلاً حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد، گرم شود و برای مدت کوتاهی گرم نگه داشته شود، دوباره در محلول جامد α حل می‌شود. اگر قبل از رسوب سایر فازهای گذار مانند θ” یا θ’ به سرعت سرد (کوئنچ) شود، آلیاژ می‌تواند به حالت کوئنچ اولیه خود بازگردد. این پدیده «رگرسیون» نامیده می‌شود، که همان افت سختی است که با خط چین در مرحله IVa در شکل نشان داده شده است. آلیاژ آلومینیومی که رگرسیون شده است، هنوز همان قابلیت سخت‌کاری پیرسازی را دارد.

پیرسختی اساس توسعه آلیاژهای آلومینیوم قابل عملیات حرارتی است و قابلیت پیرسختی آن مستقیماً با ترکیب آلیاژ و سیستم عملیات حرارتی مرتبط است. آلیاژهای دوتایی Al-Si و Al-Mn هیچ اثر سخت‌کاری رسوبی ندارند زیرا فاز تعادلی مستقیماً در طول فرآیند پیرسازی رسوب می‌کند و آلیاژهای آلومینیوم غیرقابل عملیات حرارتی هستند. اگرچه آلیاژهای Al-Mg می‌توانند مناطق GP و فازهای انتقالی β' تشکیل دهند، اما فقط در آلیاژهای پر منیزیم قابلیت سخت‌کاری رسوبی خاصی دارند. آلیاژهای Al-Cu، Al-Cu-Mg، Al-Mg-Si و Al-Zn-Mg-Cu قابلیت سخت‌کاری رسوبی قوی در مناطق GP و فازهای انتقالی خود دارند و در حال حاضر سیستم‌های آلیاژی اصلی هستند که می‌توانند عملیات حرارتی شده و تقویت شوند.

۳.۲ پیری طبیعی

به طور کلی، آلیاژهای آلومینیومی که می‌توانند با عملیات حرارتی تقویت شوند، پس از کوئنچ، اثر پیرسازی طبیعی دارند. تقویت پیرسازی طبیعی توسط ناحیه GP ایجاد می‌شود. پیرسازی طبیعی به طور گسترده در آلیاژهای Al-Cu و Al-Cu-Mg استفاده می‌شود. پیرسازی طبیعی آلیاژهای Al-Zn-Mg-Cu خیلی طولانی است و اغلب رسیدن به یک مرحله پایدار چندین ماه طول می‌کشد، بنابراین از سیستم پیرسازی طبیعی استفاده نمی‌شود.

در مقایسه با پیرسازی مصنوعی، پس از پیرسازی طبیعی، استحکام تسلیم آلیاژ کمتر است، اما انعطاف‌پذیری و چقرمگی بهتر و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر است. وضعیت آلومینیوم فوق سخت سیستم Al-Zn-Mg-Cu کمی متفاوت است. مقاومت در برابر خوردگی پس از پیرسازی مصنوعی اغلب بهتر از پیرسازی طبیعی است.

۳.۳ پیری مصنوعی

آلیاژهای آلومینیوم پس از عملیات پیرسازی مصنوعی، اغلب می‌توانند بالاترین استحکام تسلیم (عمدتاً تقویت فاز گذار) و پایداری ساختاری بهتری را به دست آورند. آلومینیوم فوق سخت، آلومینیوم آهنگری شده و آلومینیوم ریخته‌گری شده عمدتاً به صورت مصنوعی پیرسازی می‌شوند. دمای پیرسازی و زمان پیرسازی تأثیر مهمی بر خواص آلیاژ دارند. دمای پیرسازی عمدتاً بین 120 تا 190 درجه سانتیگراد است و زمان پیرسازی از 24 ساعت تجاوز نمی‌کند.

علاوه بر پیرسازی مصنوعی تک مرحله‌ای، آلیاژهای آلومینیوم می‌توانند از سیستم پیرسازی مصنوعی درجه‌بندی‌شده نیز استفاده کنند. یعنی، گرمایش دو بار یا بیشتر در دماهای مختلف انجام می‌شود. به عنوان مثال، آلیاژ LC4 را می‌توان در دمای 115 تا 125 درجه سانتیگراد به مدت 2 تا 4 ساعت و سپس در دمای 160 تا 170 درجه سانتیگراد به مدت 3 تا 5 ساعت پیرسازی کرد. پیرسازی تدریجی نه تنها می‌تواند زمان را به طور قابل توجهی کوتاه کند، بلکه ریزساختار آلیاژهای Al-Zn-Mg و Al-Zn-Mg-Cu را نیز بهبود می‌بخشد و مقاومت در برابر خوردگی تنشی، استحکام خستگی و چقرمگی شکست را بدون کاهش اساسی خواص مکانیکی به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.