Kryogen hærdning er en proces, der bruger kryogene temperaturer - temperaturer under -238 F. (-150 C.) for at styrke og forbedre et metals kornstruktur. Uden at gå igennem denne proces kan metallet være tilbøjeligt til stammer og træthed.
3 gavnlige virkninger
Kryogen behandling af visse metaller er kendt for at give tre gavnlige virkninger:
- Større holdbarhed: Kryogenbehandling hjælper med at fremme omdannelsen af tilbageholdt austenit til stede i varmebehandlet stål til hårdere martensitstål. Dette resulterer i færre ufuldkommenheder og svagheder i stålets kornstruktur.
- Forbedret slidstyrke: Kryogen hærdning øger udfældningen af eta-carbider. Disse er fine karbider, der fungerer som bindemidler til understøtning af martensitmatrixen og hjælper med at modstå slid og korrosionsbestandighed.
- Stressaflastning: Alle metaller har restspænding, der dannes, når den størkner fra sin flydende fase til en fast fase. Disse belastninger kan resultere i svage områder, der er tilbøjelige til at mislykkes. Kryogen behandling kan reducere disse svagheder ved at skabe en mere ensartet kornstruktur.
Behandle
Processen med kryogen behandling af en metaldel involverer meget langsomt afkøling af metallet ved hjælp af gasformigt flydende nitrogen. Den langsomme køleproces fra omgivende til kryogene temperaturer er vigtig for at undgå termisk stress.
Metaldelen holdes derefter ved en temperatur på omkring -310 F. (−190 C.) i 20 til 24 timer før varmebehandling tager temperaturen op til omkring +300 F. (+149 C.). Dette varmebehandlingstrin er kritisk til at reducere enhver skørhed, der kan være forårsaget på grund af dannelsen af martensit under den kryogene behandlingsproces.
Kryogen behandling ændrer hele metalstrukturen, ikke kun overfladen. Så fordelene går ikke tabt som følge af yderligere behandling, såsom slibning.
Fordi denne proces fungerer til behandling af austenitisk stål, der er tilbageholdt i en komponent, er den ikke effektiv til behandling af ferritisk og austenitisk stål. Det er imidlertid meget effektivt til at forbedre varmebehandlet martensitisk stål, såsom højt kulstofindhold og højt krom stål samt værktøjsstål.
Udover stål, kryogen hærdning anvendes også til behandling af støbt jern, kobberlegeringer, aluminiumog magnesium. Processen kan forbedre brugstiden for disse typer metaldele med faktorer fra to til seks.
Kryogene behandlinger blev først kommercialiseret i midten til slutningen af 1960'erne.
Ansøgninger
Ansøgninger om kryogenbehandlede metaldele inkluderer, men er ikke begrænset til, følgende industrier:
- Rumfart og forsvar (f.eks. Våbenplatforme og styresystemer)
- Automotive (fx bremserotorer, transmissioner og koblinger)
- Skæreværktøj (f.eks. knive og bor)
- Musikinstrumenter (fx messinginstrumenter, klavertråde og kabler)
- Medicinsk (f.eks. Kirurgiske værktøjer og skalpeller)
- Sport (fx skydevåben, fiskeudstyr og cykeldele)