Lösningshärdning

Lösningshärdning är en styrkemekanism i metalliska legeringar där ett eller flera lösta ämnen bildar en solid lösning i baskrystalstrukturen och därmed motverkar dislokationsrörelser. Genom att hindra glid ökar legeringens hållfasthet och hårdhet utan att i samma utsträckning minska duktiliteten.

Den grundläggande mekanismen är störningar i kristallgittret som uppstår när lösta atomer skiljer sig i storlek eller elasticitetsmodul från baskomponenten. Interstitiella lösningar, där små atomer som kol eller kväve sitter mellan värdatomens nät, kan ge starka lokala störningar. Substitutionella lösningar, där större atomer ersätter värdatomer i nätet (t.ex. Mg eller Si i aluminium eller Zn i koppar), bidrar också till härdning genom störningar i glidplanen.

Mindre temperatur och lägre löslighet begränsar effekten; vid högre temperaturer ökar lösligheten och stabilitet för en homogen solid lösning, vilket ofta kräver efterföljande snabbkylning för att behålla en övermättad lösning. Om diffusionsprocesser tillåts kan ökad temperatur leda till ombildning av lösningen och därmed svagare förstärkning. Lösningshärdning används ofta tillsammans med andra härdningsmekanismer; den skiljer sig tydligt från åldershärdning (precipitation hardening) där stärkningen huvudsakligen kommer från utskiljningar av andra faser.

Typiska exempel är aluminiumlegeringar med Mg och Si (Al-Mg-Si), samt kopparlegeringar med Zn, där löst Zn eller Mg i Cu och Al ger märkbar stärkningshöjning.