Криогенното втвърдяване е процес, който използва криогенни температури - температури под -238 F. (-150 C.) за укрепване и подобряване на зърнената структура на даден метал. Без да преминава през този процес, металът може да бъде склонен напрежения и умора.
3 Полезни ефекти
Известно е, че криогенното третиране на някои метали осигурява три полезни ефекта:
- По-голяма трайност: Криогенната обработка помага да се насърчи трансформацията на задържания аустенит, присъстващ в термично обработени стомани, в по-твърда мартензитна стомана. Това води до по-малко несъвършенства и слабости в зърнената структура на стоманата.
- Подобрена устойчивост на износване: Криогенното втвърдяване увеличава утаяването на ета-карбиди. Това са фини карбиди, които действат като свързващи вещества, за да поддържат мартензитната матрица, като помагат за устойчивост на износване и устойчивост на корозия.
- Облекчаване на стреса: Всички метали имат остатъчен стрес, който се създава, когато се втвърди от течната си фаза в твърда фаза. Тези стресове могат да доведат до слаби области, които са склонни към отказ. Криогенното третиране може да намали тези слабости, като създаде по-еднаква структура на зърното.
Процес
Процесът на криогенно третиране на метална част включва много бавно охлаждане на метала с помощта на газообразен течен азот. Бавният процес на охлаждане от околната среда до криогенните температури е важен за избягване на топлинен стрес.
След това металната част се държи при температура около -310 F. (-190 ° С) за 20 до 24 часа преди температурното темпериране отнема температурата до около +300 F. (+149 ° С). Този етап на температурно темпериране е от решаващо значение за намаляване на чупливостта, която може да бъде причинена поради образуването на мартензит по време на процеса на криогенна обработка.
Криогенното третиране променя цялата структура на метала, а не само повърхността. Така ползите не се губят в резултат на по-нататъшна обработка, като смилане.
Тъй като този процес работи за обработка на аустенитна стомана, която се задържа в даден компонент, той не е ефективен при обработка на феритна и аустенитна стомани. Той обаче е много ефективен за подобряване на термично обработени мартензитни стомани, като високо въглеродни и високо хром стомани, както и инструментални стомани.
Освен това стомана, криогенното втвърдяване се използва и за лечение на отливки желязо, медни сплави, алуминий, и магнезий. Процесът може да подобри живота на износване на тези видове метални части с фактори от два до шест.
Криогенните лечения се комерсиализират за първи път в средата до края на 60-те години.
Приложения
Приложенията за криогенно обработени метални части включват, но не се ограничават до, следните отрасли:
- Космонавтика и отбрана (напр. Оръжейни платформи и системи за насочване)
- Автомобили (напр. Спирачни ротори, трансмисии и съединители)
- Режещи инструменти (напр. ножове и свредла)
- Музикални инструменти (напр. Месингови инструменти, проводници за пиано и кабели)
- Медицински (напр. Хирургически инструменти и скалпели)
- Спорт (напр. Огнестрелно оръжие, риболовно оборудване и велосипедни части)