Uvod u kriogenu otvrdnjavanje
Kriogeno otvrdnjavanje je proces koji koristi kriogene temperature - temperature ispod -150 ° C (-238 ° F) za ojačanje i poboljšanje zrna strukture metala.
Poznato je da kriogeni tretman određenih metala daje tri korisna efekta:
- Veća izdržljivost: Kriogeni tretman pomaže u promoviranju transformacije zadržanog austenita prisutnog u termički obrađenim čelikom u teži martenzitni čelik. Ovo rezultira manjim nedostacima i slabostima u čeličnoj strukturi zrna.
- Poboljšana otpornost na habanje: Kriogeno otvrdnjavanje povećava precipitaciju eta-karbida. Ovo su fini karbidi koji deluju kao veziva za podršku martensit matrice, pomažući da se suprotstavi habanju i otpornosti na koroziju.
- Olakšanje napona: Svi metali imaju rezidualni napon koji se stvara kada se očvršćava od tečne faze u čvrstu fazu. Ovi napori mogu rezultirati slabim područjima koja su sklona neuspjeh. Kriogeni tretman može smanjiti ove slabosti stvaranjem jedinstvene strukture zrna.
Proces
Proces kriogenog tretiranja metalnog dela uključuje veoma sporo hlađenje metala pomoću gasovitog tečnog azota. Sporo proces hlađenja od temperature okoline do kriogena važan je u izbegavanju termičkog stresa.
Metalni deo se zatim održava na temperaturi od oko -190 ° C (20 ° C) u trajanju od 20 do 24 sata pre nego što se temperatura stvori na temperaturi do +149 ° C (+ 300 ° F).
Ova faza topljenja je kritična u smanjenju bilo kakve krhkosti koja može biti izazvana usled formiranja martenzita tokom procesa kriogenog tretmana.
Kriogeni tretman menja celu strukturu metala, a ne samo površinu. Dakle, koristi se ne izgube kao rezultat dalje obrade, kao što je brušenje.
Budući da ovaj proces radi na tretiranju austenitnog čelika koji je zadržan u komponenti, nije efikasan u tretiranju feritnih i austenitnih čelika . Ipak, vrlo je efikasan u poboljšanju toplotno obrađenih martenzitnih čelika, kao što su visoki ugljenični i visoko- hromirani čelici, kao i čelični alati.
Pored čelika , kriogeno otvrdnjavanje se takođe koristi za tretiranje livenog gvožđa , bakarnih legura , aluminijuma i magnezijuma . Proces može poboljšati vek trajanja ovih metalnih dijelova faktorima od dva do šest.
Kriogeni tretmani su prvi put komercijalizovani u sredinom i krajem 1960-ih godina.
Aplikacije
Primjene za kriogeno tretirane metalne delove uključuju, ali nisu ograničene na, sledeće industrije:
- Vazduhoplovstvo i odbrana (npr. Platforme oružja i sistemi vođenja)
- Automobilska industrija (npr. Rotacione kočnice, prenosi i klešta)
- Alati za sečenje (npr. Noževi i burgije)
- Muzički instrumenti (npr. Mesingani instrumenti, klavirske žice i kablovi)
- Medicinski (npr. Hirurški alati i skalpeli)
- Sportovi (npr. Vatreno oružje, oprema za ribolov i delovi za bicikle)