L’alluminio puro è morbido perché le dislocazioni possono muoversi con relativa facilità attraverso il suo reticolo cristallino. La lega rende l’alluminio più duro introducendo atomi di soluto che distorcono il reticolo e particelle intermetalliche dure o di seconda fase che ostacolano la deformazione. Le leghe trattabili termicamente acquisiscono ulteriore resistenza quando il trattamento in soluzione, la tempra e l’invecchiamento producono una distribuzione fine dei precipitati. Anche la lavorazione a freddo e la struttura granulare influenzano la resistenza allo scorrimento plastico. La durezza finale dipende quindi dalla composizione, dalla distribuzione delle fasi, dal trattamento termico, dal grado di tempra e dalla storia di lavorazione, piuttosto che dal solo contenuto di alluminio.
L'alluminio puro è morbido perché le dislocazioni si spostano con relativa facilità all'interno del suo reticolo cristallino cubico a facce centrate. Le leghe di alluminio sono più dure perché la lega e il trattamento termico introducono ostacoli che contrastano questo movimento.
Quando gli atomi di lega si dissolvono nell’alluminio, le loro diverse dimensioni atomiche provocano una distorsione del reticolo cristallino. I campi di sollecitazione locali che ne derivano interagiscono con le dislocazioni, per cui è necessaria una sollecitazione maggiore per ottenere una deformazione plastica. L’effetto di rafforzamento dipende dal tipo e dalla quantità di soluto, nonché dalla quantità che rimane in soluzione solida.
Gli elementi di lega possono anche formare composti intermetallici o altre fasi secondarie. Queste particelle sono generalmente molto più dure della matrice di alluminio e ostacolano il movimento delle dislocazioni. Una miscela meccanica di matrice morbida e composto duro presenta quindi una durezza maggiore rispetto all’alluminio puro, sebbene una quantità eccessiva di composti fragili possa ridurre la duttilità e la tenacità.
Le leghe di alluminio trattabili termicamente possono essere sottoposte a trattamento di soluzionamento, tempra e invecchiamento. Durante l’invecchiamento, dalla soluzione solida supersatura si forma una dispersione fine di precipitati. Le particelle coerenti o semi-coerenti, ravvicinate tra loro, ostacolano fortemente le dislocazioni. Man mano che i precipitati crescono e la loro distanza varia, la durezza raggiunge inizialmente un picco per poi diminuire in fase di sovrainvecchiamento.
La durezza non è determinata esclusivamente dal contenuto di alluminio. Essa riflette il sistema di lega, il livello di soluto, il tipo e la distribuzione dei composti, la struttura granulare, la lavorazione a freddo e le condizioni di trattamento termico. Ecco perché due leghe di alluminio, o la stessa lega in diversi stati di tempra, possono presentare valori di durezza molto diversi tra loro.
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