1. 구조적 경화의 형태
매우 미세하게 분산된 연한 상의 석출에 의한 먼츠금의 경화는 분산 경화 효과의 예이다. 분산 경화의 다른 예는, 분산된 상이 둘 중에 더 경한 경우이다. 이 시점에서 우리는 과학적인 관점에서 벗어나 여러 경화 과정의 의미론적인 관점을 논의할 필요가 있다.
일반적으로, 우리는 모든 과정을 구조적인 경화 과정으로 분류할 수 있을 것이다. 왜냐하면 원자 또는 미세조직적 관점에서의 구조의 변화로 인해 강화가 일어났기 때문이다. 합금 경화를 제외하고는, 이 모든 과정은 경화를 일으키는 미세조직의 변화를 포함한다. 재료가 인위적인 산화물의 분산에 의하거나 또는 탄화물 또는 금속간화합물의 석출에 의해 경화되더라도, 경화 기구는 동일하다. 전위 이동이 분산된 상에 의해 방해받는다. 위에서 설명한 관점에서 보면, 미세하게 분산된 제 이상에 의해 전위 이동이 방해받아 재료가 강화되는 모든 과정을 분산 경화로 분류하려 했다. 제 이상 입자들은 현미경에 의해 관찰될 만큼 충분히 크다. 알루미늄 합금의 석출경화 또는 시효경화는 광범위하게 연구되어 왔고, 경화 효과를 일으키는 석출물은 너무 작아서 X선 분석이나 투과전자현미경에 의해서만 감지될 수 있다. 일반적으로 시효 경과(먼츠금의 예)와 석출경화(알루미늄 합금의 예) 사이에는 차이가 없다.
2. 석출경화
강화 공정으로써 석출경화의 사용은 어떤 알루미늄 합금에서는 매우 중요하다. 이것은 또한 다른 계에도 적용이 되었는데, 예를 들면, 스테인리스강에서이다. 석출 또는 시효 경화의 원리는 설명이 가능하지만, 어떠한 계에 석출경화를 부여하는 조건은 아직까지 알려지지 않았다. 어떠한 계가 시효경화 되도록 만족해야 하는 어떤 조건을 정하는 것은 가능하다. 이 조건들은 필요하지만 충분하지는 않다. 가장 중요한 필요조건은 온도가 내려감에 따라 고용 한계가 고용도의 감소를 나타내야 한다는 것이다. 고용 한계는 고용체의 최대 용해도이다. 가상적인 이원계 AB의 상태도에서, 고용 한계는 a와 a+ß 영역 사이의 경계이다.
3. 기계적 처리
시효 과정의 시작점은 용체화처리 조건이다. 여러 합금에 대해 특히 잘 들어맞는 것은 석출경화가 갖는 특징이다. 이러한 합금은 용체화 된 후 냉간가공에 의해 원하는 모양으로 제조가 된다. 소성변형은 재료가 가장 연한 상태, 즉 용체화처리 조건에 있는 동안 수행된다. 어떤 알루미늄합금에서는, 실온에서 석출이 일어날 수 있다. 이러한 합금은 제조 후 보관 장소에서 시효 되게 보관되거나 선적하는 동안 시효가 되도록 선적한다. 다른 함금들은 제조가 완료된 후 여러 높은 온도에서 시효 경화된다.
4. 정합 석출
용체화처리된 합금은 과포화된 α의 고용체로 구성되어 있다. 어떤 특정 온도 격에서 α격자 내에 용해될 수 있는 B 원자의 일반적인 양은 고용 한계와 시효 등온선의 교차점에 의해 주어진다. 과포화된 고용체의 원자구조는, 시효 온도에서 용질 원자 스스로 재배열하여 B가 많은 다발을 형성하는 것과 같은 구조이다. 용질 원자가 많은 재료의 다발 형성은 정합 석출물의 형성을 인도한다. 이 정합이란 말은 약간의 설명이 필요하다. 원자열들은 석출물-기지 계면을 가로질러 연속적이다. 그러한 정합 석출물의 결과로 생긴 탄성-변형 영역은 석출물 주위의 기지 내로 꽤 멀리 연장된다.
정합 석출물의 처음 출현은 그와 같은 미세한 크기로 나타나기 때문에 광학현미경으로는 관찰이 불가능하다. 그리고 단지 투과전자현미경이나 X-선 회절의 어떤 기법으로만 이러한 석출물의 존재를 확인할 수 있다. 석출물이 성장함에 따라, 정합계면은 그대로 유지된다. 경도는 무엇이 발생하고 있다는 것에 대한 좋은 표시가 된다. 그리고 가장 작은 입자의 석출이 합금의 경도를 증가시킨다. 정합 석출물의 입자수가 증가함에 따라, 경도는 증가한다. 이러한 작은 정합 입자들의 존재에 기인하여 강도 특성이 증가하는 것은, 석출물에 바로 인접한 격자의 큰 탄성변형에 기인한다. 이러한 탄성변형은 기지와 석출물 간의 정합 계면에 필요한 모든 결함을 도모하기 위해 필요하다.
시효 시간이 진행됨에 따라, 정합 입자는 합체된다. 즉 입자 수의 증가보다는 입자 크기가 더 자란다. 이러한 합체는 합금의 경도 감소를 초래한다. 입자의 합체를 위한 구동력은 기지의 변형에너지의 최소화이다. 입자가 클수록 큰 반경 때문에 인접한 기지 내에 변형이 적어진다. 두 번째 형태의 석출물이 나타나기 시작할 때까지 합체는 계속되고 경도는 감소한다. 실제로, 어떤 계에서는 시효의 어느 단계에서도 평형 석출물이 나타나지 않을 수도 있다. 처음 나타나는 정합 석출물은 천이 석출물이다. 그것은 과포화 고용체보다 더 많은 B 원자를 포함하고 있다. 그러나 평형 석출물보다는 적은 B 원자를 포함하고 있다.