Kryogen härdning är en process som använder kryogena temperaturer - temperaturer under −238 F. (−150 C.) för att stärka och förbättra en metalls kornstruktur. Utan att gå igenom denna process kan metallen vara benägen för belastningar och trötthet.
3 gynnsamma effekter
Kryogenbehandling av vissa metaller är känd för att ge tre fördelaktiga effekter:
- Större hållbarhet: Kryogenbehandling hjälper till att främja omvandlingen av kvarhållen austenit i värmebehandlat stål till hårdare martensitstål. Detta resulterar i färre brister och svagheter i stålets kornstruktur.
- Förbättrad slitstyrka: Kryogen härdning ökar utfällningen av eta-karbider. Dessa är fina karbider som fungerar som bindemedel för att stödja martensitmatrisen, vilket hjälper till att motstå slitage och korrosionsbeständighet.
- Spänningsavlastning: Alla metaller har restspänning som skapas när den stelnar från sin flytande fas till en fast fas. Dessa påfrestningar kan leda till svaga områden som är benägna att misslyckas. Kryogenbehandling kan minska dessa svagheter genom att skapa en mer enhetlig kornstruktur.
Bearbeta
Processen med kryogenbehandling av en metalldel involverar mycket långsam kylning av metallen med flytande gasformigt kväve. Den långsamma kylningsprocessen från omgivande till kryogen temperaturer är viktig för att undvika termisk stress.
Metalldelen hålls sedan vid en temperatur av cirka -310 F. (−190 C.) i 20 till 24 timmar innan värmebehandling tar temperaturen upp till cirka +300 F. (+149 C.). Detta värmehärdningssteg är avgörande för att minska eventuell sprödhet som kan orsakas på grund av bildandet av martensit under den kryogena behandlingsprocessen.
Kryogenbehandling förändrar hela metallstrukturen, inte bara ytan. Så fördelarna går inte förlorade till följd av ytterligare bearbetning, t.ex. slipning.
Eftersom denna process fungerar för att behandla austenitiskt stål som hålls kvar i en komponent är det inte effektivt vid behandling av ferritiskt och austenitiskt stål. Det är emellertid mycket effektivt för att förbättra värmebehandlat martensitiskt stål, såsom högt kol och högt krom stål samt verktygsstål.
Förutom stål, kryogen härdning används också för att behandla gjutning järn, kopparlegeringar, aluminiumoch magnesium. Processen kan förbättra livslängden på dessa typer av metalldelar med faktorer från två till sex.
Kryogena behandlingar kommersialiserades först i mitten till slutet av 1960-talet.
Applikationer
Applikationer för kryogenbehandlade metalldelar inkluderar, men är inte begränsade till, följande industrier:
- Flyg och försvar (t.ex. vapenplattformar och styrsystem)
- Fordon (t.ex. bromsrotorer, växellådor och kopplingar)
- Skärverktyg (t.ex. knivar och borrkronor)
- Musikinstrument (t.ex. mässingsinstrument, pianotrådar och kablar)
- Medicinskt (t.ex. kirurgiska verktyg och skalpeller)
- Sport (t.ex. skjutvapen, fiskeutrustning och cykeldelar)