Wprowadzenie do kriogenicznego hartowania metalu

Hartowanie kriogeniczne to proces wykorzystujący temperatury kriogeniczne - temperatury poniżej -238 F. (-150 ° C) w celu wzmocnienia i wzmocnienia struktury ziarnistej metalu. Bez przechodzenia przez ten proces metal może być podatny nadwyrężenia i zmęczenie.

3 Korzystne efekty

Wiadomo, że obróbka kriogeniczna niektórych metali zapewnia trzy korzystne efekty:

  1. Większa trwałość: Obróbka kriogeniczna pomaga promować przemianę austenitu szczątkowego obecnego w stalach obrabianych cieplnie w twardszą stal martenzytyczną. Skutkuje to mniejszą liczbą niedoskonałości i słabości w strukturze ziarna stali.
  2. Poprawiona odporność na zużycie: hartowanie kriogeniczne zwiększa wydzielanie się węglików eteru. Są to drobne węgliki, które działają jako spoiwa wspierające matrycę martenzytu, pomagając przeciwdziałać zużyciu i odporności na korozję.
  3. Odprężanie: Wszystkie metale mają naprężenia szczątkowe, które powstają, gdy zestalają się z fazy ciekłej do fazy stałej. Te naprężenia mogą skutkować słabymi obszarami, które są podatne na awarie. Obróbka kriogeniczna może zmniejszyć te słabości, tworząc bardziej jednolitą strukturę ziarna.

Proces

Proces obróbki kriogenicznej części metalowej polega na bardzo powolnym chłodzeniu metalu za pomocą gazowego ciekłego azotu. Powolny proces chłodzenia od temperatury otoczenia do temperatury kriogenicznej jest ważny dla uniknięcia stresu termicznego.

Metalowa część jest następnie utrzymywana w temperaturze około -310 F. (-190 ° C) przez 20 do 24 godzin, zanim hartowanie na gorąco osiągnie temperaturę około + 300 F. (+149 ° C). Ten etap odpuszczania cieplnego ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia kruchości, która może być spowodowana tworzeniem się martenzytu podczas procesu obróbki kriogenicznej.

Obróbka kriogeniczna zmienia całą strukturę metalu, a nie tylko powierzchnię. Dzięki temu korzyści nie są tracone w wyniku dalszej obróbki, takiej jak szlifowanie.

Ponieważ proces ten działa przy obróbce stali austenitycznej, która pozostaje w elemencie, nie jest skuteczny w obróbce stali ferrytycznej i austenitycznej stale. Jest jednak bardzo skuteczny w ulepszaniu stali martenzytycznych poddanych obróbce cieplnej, takich jak stale wysokowęglowe i wysokowęglowe chrom stale, a także stale narzędziowe.

Oprócz stalutwardzanie kriogeniczne jest również stosowane do leczenia gipsu żelazo, stopy miedzi, aluminium, i magnez. Proces ten może poprawić żywotność tego typu części metalowych od dwóch do sześciu razy.

Kriogeniczne zabiegi zostały po raz pierwszy skomercjalizowane w połowie do późnych lat 60-tych.

Aplikacje

Zastosowania części metalowych poddanych obróbce kriogenicznej obejmują, między innymi, następujące branże:

  • Przestrzeń kosmiczna i obrona (np. Platformy broni i systemy naprowadzania)
  • Motoryzacja (np. Tarcze hamulcowe, skrzynie biegów i sprzęgła)
  • Narzędzia tnące (np. noże i wiertła)
  • Instrumenty muzyczne (np. Instrumenty dęte, druty fortepianowe i kable)
  • Medyczne (np. Narzędzia chirurgiczne i skalpele)
  • Sport (np. Broń palna, sprzęt wędkarski i części rowerowe)
TikTok viewer