El envejecimiento se denomina artificial, si la temperatura qe es superior a la ambiente.
En la figura 6.12 se representa la correlación gráfica, HB = f(t), de envejecimiento para las temperaturas ensayadas qe = 140, 180 y 220ºC, que se define como envejecimiento artificial.
Puede observarse cualitativamente la misma respuesta que en el envejecimiento natural. Sin embargo, hay que anotar cuantitativamente, las siguientes peculiaridades:

	1.	Se alcanzan incrementos de características mecánicas más elevados, del orden del 75 al 150%.
	2.	Los valores máximos se alcanzan en tiempos mucho más cortos.
	3.	Después de alcanzadas las durezas máximas, éstas sufren una disminución.
	4.	La caracterización de las curvas de endurecimiento, durezas máximas, tiempos, gradientes negativos, son función de la temperatura de envejecimiento.

Figura 6.12. Correlación de la dureza brinell con el tiempo de envejecimiento para las temperaturas de ensayo de 140, 180 y 220°C.

El envejecimiento artificial, comparativamente con el natural, consigue mayores niveles de endurecimiento, en tiempos menores y con ablandamientos para tiempos mayores del máximo.

2.3.1. MODELO DE CORRELACIÓN. INFLUENCIA DEL TIEMPO.
De acuerdo con la hipótesis planteada, modelo de endurecimiento, CM = f (t, q), investigamos la función de correlación correspondiente a la carga de rotura, sR, obtenidos a las diferentes temperaturas de tratamiento:

sR = a - b e^-Kt - c t (6.1)

ajustando por el método de mínimos cuadrados, para los ensayos realizados para el temple en aire y temperaturas de 140, 180 y 220ºC. En la tabla 6.2 se indican los valores de los coeficientes conseguidos.

En la figura 6.13. se representan las curvas representativas del modelo, con los puntos estimados para los valores ensayados.
La evolución de las características resistentes en el tiempo de envejecimiento puede ser modelizado por la correlación CM = a - b e-Kt - c t con alta bondad de ajuste.

 

Figura 6.13. Estimación de los valores ensayados por el modelo

sR = a- b e ^-Kt - ct

2.3.2. LOS PARÁMETROS DE LA CINÉTICA DEL ENDURECIMIENTO.
Los parámetros del modelo a, b, c y k, de forma genérica, indican la diferenciación entre aquellos que justifican el proceso de endurecimiento en función del tiempo de envejecimiento con aquellos otros que determinan un ablandamiento del material, definido como sobrenvejecimiento.
En la figura anterior 6.13. se indican los valores de a, b, K y c identificadores del modelo investigado para la carga de rotura. Podemos pasar a un significado más ajustado al fenómeno, para la dureza Brinell, en la forma normalizada.

(6.2)

pues a = HBmax, b = HBmax - HB0. Ahora, la función F(HB) es una función normalizada que evoluciona desde 0, para el endurecimiento nulo, HB = HB0, hasta 1 cuando HB = HBmax, tomando el valor máximo.
La función hallada tiene dos partes bien diferenciadas:

	1.	El primer término 1 - e-Kt que describe el endurecimiento positivo, definido como envejecimiento. La rapidez de endurecimiento viene descrita por la pendiente en el origen K.
	2.	El segundo término que describe una pérdida de endurecimiento de pendiente, c' = c/(HBmax-HB0), que se define como ablandamiento por sobrenvejecimiento.

Podemos observar que en la función normalizada, el crecimiento de los parámetros HBmax, c' y K son función de los parámetros de envejecimiento investigados, la temperatura.
El endurecimiento por precipitación, envejecimiento, queda indicado por el grado de endurecimiento máximo b = HBmax - HB0 que se alcanza, y por la velocidad K = dHB/dt con la que se consigue el máximo.
El ablandamiento por precipitación, sobrenvejecimiento, queda indicado por el grado de endurecimiento c' = -dHB/dt a partir del máximo.

2.3.3. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LOS PARÁMETROS DE ENDURECIMIENTO.
En la figura 6.14. se representa las correlaciones HBmax, K y c' para las temperaturas de envejecimiento ensayadas, incluida la del envejecimiento natural qe = 20ºC.

 

 

 

Figura 6.14. Correlación de los indicadores del envejecimiento HBmax, K y del sobrenvejecimiento c' con la temperatura de ensayo, qe

 

 

 

 

 

Puede deducirse, en forma cualitativa, que:

		Los valores máximos de endurecimiento en el envejecimiento, HBmax, se alcanza en el campo intermedio de temperaturas.
		Temperaturas superiores a este campo inciden fuertemente en no alcanzar las cotas máximas de endurecimiento.
		Este punto se corrobora por la aparición de gradientes negativos, c', para las temperaturas altas, indicadores del sobrenvejecimiento.

Puede concluirse, que:

		Existe un campo de temperaturas en el que se alcanza el óptimo endurecimiento por envejecimiento y se minimizan los efectos del sobrenvejecimiento, qop = 140- 180ºC, en nuestro caso.
		Temperaturas superiores a este óptimo, consiguen fuertes sobrenvejecimientos y menores durezas máximas, funciones muy inestables.
		Temperaturas inferiores, q < qop, no alcanzan los valores máximos y no muestran tendencia al sobrenvejecimiento.

2.3.4. CAUSAS DE ENVEJECIMIENTO.
Si realizamos un análisis comparado entre las microestructuras ópticas y electrónicas TEM y la resistividad, en la aleación Al-Mg-Si en los siguientes estados:

	1.	El diagrama de equilibrio.
	2.	Después del temple.
	3.	Después de envejecimiento 1, 4 , 8 y 25 horas.

y analizamos para los precipitados: a) Su ubicación. b) Su forma, obtenemos su evolución con el tiempo de envejecimiento.
Se escoge para el estudio, los ensayos a temperaturas q = 180ºC que muestra mayor sensibilidad al endurecimiento. En la figura 6.15. se refiere la evolución de la resistividad de la probeta y de su dureza en función del tiempo de ensayo.
Puede observarse como la variación de resistividad de las probetas obedece a una ley similar a la de la dureza, lo que significa cual es la causa de ambos fenómenos. Es conocido, por la teoría de conductividad en los metales, que las distorsiones en la estructura ideal cristalina produce aumento de la resistividad, lo que plantea la hipótesis de los precipitados como causa primaria del endurecimiento y de la resistividad.

En las figuras 6.7 y 6.10 se muestran micrografías ópticas, X400, y electrónicas TEM, X25000, que se han obtenido para las probetas con los tiempos de ensayo indicados. Se observan dos tipos de partículas, tanto en microscopía óptica como electrónica unas oscuras y redondeadas, correspondientes al compuesto Mg2Si y otras de forma mucho más irregular y de color rosáceo correspondientes a compuestos complejos del tipo FeCrSi.

 

 

Figura 6.16. Correlación número de partículas con la temperatura de envejecimiento.

 

 

 

 

La dimensión media de las partículas observadas por el microscopio óptico es de 10 micras. La dimensión de las mismas es tan grosera que pueden asimilarse a las inclusiones no metálicas o impurezas como sucede en la probeta de equilibrio. En la figura 6.16 se representa la correlación del número de inclusiones detectadas, por las diferentes técnicas microscópicas de observación, con la temperatura.
En la observación por MET, la dimensión de las partículas es de 2000 nm. Estas son unas partículas muy finas en forma de agujas o placas, inmersas en la matriz metálica.