Kriogēna sacietēšana ir process, kurā tiek izmantotas kriogēnās temperatūras - temperatūra ir zemāka par −238 F. (–150 C.) stiprināt un uzlabot metāla graudu struktūru. Nepārdzīvojot šo procesu, metāls var būt pakļauts sasprindzinājums un nogurums.
3 Labvēlīga ietekme
Ir zināms, ka noteiktu metālu kriogēna apstrāde nodrošina trīs labvēlīgus efektus:
- Lielāka izturība: kriogēna apstrāde palīdz veicināt termiski apstrādātajā tēraudā esošā aizturētā austenīta pārveidošanos par cietāku martensīta tēraudu. Tā rezultātā tērauda graudu struktūrā ir mazāk nepilnību un vājumu.
- Uzlabota nodilumizturība: kriogēna sacietēšana palielina etakarbīdu nogulsnēšanos. Tie ir smalkie karbīdi, kas darbojas kā saistvielas, atbalstot martensīta matricu, palīdzot pretoties nodilumam un izturībai pret koroziju.
- Sprieguma mazināšana: Visiem metāliem ir atlikušais spriegums, kas rodas, kad tas no šķidrās fāzes sacietē cietā fāzē. Šo stresu rezultātā var rasties vājas vietas, kas ir pakļautas neveiksmēm. Kriogēna apstrāde var mazināt šos trūkumus, izveidojot vienmērīgāku graudu struktūru.
Process
Metāla daļas kriogēnas apstrādes process ietver metāla lēnu atdzesēšanu, izmantojot gāzveida šķidro slāpekli. Lēns dzesēšanas process no apkārtējās vides līdz kriogēnai temperatūrai ir svarīgs, lai izvairītos no termiskā stresa.
Pēc tam metāla daļa tiek turēta aptuveni −310 F temperatūrā. (−190 C.) 20 līdz 24 stundas, pirms karstuma atlaidināšanas temperatūra sasniedz aptuveni +300 F. (+149 C.). Šis siltuma atlaidināšanas posms ir kritisks, lai mazinātu trauslumu, ko kriogēnās apstrādes procesā var izraisīt martensīta veidošanās.
Kriogēna apstrāde maina visu metāla struktūru, ne tikai virsmu. Tātad ieguvumi nezaudē turpmākas apstrādes, piemēram, slīpēšanas rezultātā.
Tā kā šis process darbojas, lai apstrādātu austenīta tēraudu, kas saglabājas komponentā, tas nav efektīvs ferīta un austenīta apstrādē tēraudi. Tomēr tas ir ļoti efektīvs, lai uzlabotu termiski apstrādātu martensīta tēraudu, piemēram, ar augstu oglekļa saturu un ar augstu oglekļa saturu hroms tērauds, kā arī instrumentu tērauds.
Turklāt tērauds, kriogēno sacietēšanu izmanto arī ģipša apstrādei dzelzs, vara sakausējumi, alumīnijs, un magnijs. Šis process var uzlabot šāda veida metāla detaļu nodiluma laiku ar koeficientu no diviem līdz sešiem.
Kriogēnās procedūras pirmo reizi tika komercializētas 1960. gadu vidū vai beigās.
Pieteikumi
Kriogēniski apstrādātu metāla daļu pielietojums ietver, bet neaprobežojas ar šādām nozarēm:
- Aviācija un aizsardzība (piemēram, ieroču platformas un vadības sistēmas)
- Automašīnas (piemēram, bremžu rotori, transmisijas un sajūgi)
- Griešanas instrumenti (piem. naži un urbjmašīnas)
- Mūzikas instrumenti (piemēram, misiņa instrumenti, klavieru vadi un kabeļi)
- Medicīniski (piemēram, ķirurģiski instrumenti un skalpeli)
- Sports (piemēram, šaujamieroči, makšķerēšanas piederumi un velosipēdu daļas)