Hartowanie wydzieleniowe to rodzaj obróbki cieplnej stosowanej w metalurgii do wzmacniania stopów metali. Nazywa się to również utwardzaniem wydzieleniowym, ponieważ wzmacnia metal poprzez tworzenie stałych zanieczyszczeń lub osadów w stopie, co zapobiega dyslokacji w krystalicznej strukturze stopu. Jego nazwa pochodzi od momentu w procesie hartowania, w którym metal starzeje się, ogrzewając go przez dłuższy czas lub przechowując w niższej temperaturze przez dłuższy czas przed użyciem, aby mogły powstać te osady. Ta obróbka jest stosowana w przypadku stopów ciągliwych, takich jak nikiel, magnez i tytan, a także niektórych rodzajów stali.
Metal ulegający hartowaniu starzeniowemu jest podgrzewany do wysokiej temperatury, która zmienia się w zależności od użytych materiałów i pożądanych właściwości końcowego rezultatu. Na przykład stal maraging jest poddawana obróbce cieplnej w temperaturze około 1510°F (około 820°C). Materiały stopowe są dodawane i dyfundowane przez metal, aż ogrzany metal jest nimi przesycony, co oznacza, że ilość tych materiałów rozpuszczonych w metalu jest wyższa niż byłaby możliwa w przypadku roztworu stałego w temperaturze pokojowej.
Następnie metal jest starzony. W przypadku niektórych stopów odbywa się to przez podgrzanie metalu przez kilka godzin w temperaturze niższej niż w fazie początkowej, ale wciąż znacznie wyższej niż temperatura pokojowa. Inne stopy są przechowywane przez dni lub tygodnie w temperaturze pokojowej. W niższych temperaturach nie jest już możliwe, aby wszystkie materiały stopowe pozostały rozpuszczone w przesyconym metalu, więc część z nich ulega wytrąceniu i oddziela się od roztworu stałego, stając się zanieczyszczeniami rozsianymi po całym metalu. Temperatura, w której zachodzi proces starzenia, wpływa na sposób zachodzenia tego wytrącania, a tym samym na właściwości mechaniczne powstałego stopu.
Te zanieczyszczenia powstałe w procesie hartowania wzmacniają metal, zakłócając ruch defektów krystalograficznych zwanych dyslokacjami, które wynikają z niewspółosiowości atomów tworzących strukturę krystaliczną metalu. Dyslokacje sprawiają, że metal jest bardziej podatny na nieodwracalne zginanie przez siły zewnętrzne. Ich odporność na przemieszczenie zapewnia stopom utwardzonym starzeniem wysoką granicę plastyczności i odporność na trwałe odkształcenia pod wpływem dużych obciążeń.
Stopy powstałe w procesie utwardzania starzeniowego mają wiele zastosowań, zwłaszcza w zastosowaniach, w których wymagana jest wysoka wytrzymałość i dobra wydajność w wysokich temperaturach. Stal maraging wykorzystywana jest w częściach silników oraz w budowie pocisków i rakiet. Utwardzone przez starzenie stopy aluminium wykonane z metali takich jak nikiel, miedź i cynk są często wykorzystywane do budowy samolotów. Stop Rene 41, wykonany z niklu z dodatkiem molibdenu, tytanu, chromu i kobaltu, jest używany w zastosowaniach wymagających ekstremalnych obciążeń i temperatur, takich jak silniki odrzutowe.