Криогенная закалка - это процесс, в котором используются криогенные температуры - температуры ниже -238 F. (-150 ° C) для усиления и улучшения зеренной структуры металла. Без этого процесса металл может быть подвержен напряжения и усталость.
3 полезных эффекта
Известно, что криогенная обработка некоторых металлов дает три положительных эффекта:
- Повышенная долговечность: криогенная обработка способствует превращению остаточного аустенита, присутствующего в термообработанной стали, в более твердую мартенситную сталь. Это приводит к уменьшению количества дефектов и дефектов в структуре зерна стали.
- Повышенная износостойкость: криогенное упрочнение увеличивает выделение эта-карбидов. Это мелкие карбиды, которые действуют как связующие, поддерживающие мартенситную матрицу, помогая сопротивляться износу и коррозии.
- Снятие напряжения: все металлы имеют остаточное напряжение, которое возникает при переходе из жидкой фазы в твердую. Эти нагрузки могут привести к появлению слабых мест, склонных к отказу. Криогенная обработка может уменьшить эти недостатки, создав более однородную структуру зерна.
Процесс
Процесс криогенной обработки металлической детали включает очень медленное охлаждение металла с помощью газообразного жидкого азота. Медленный процесс охлаждения от температуры окружающей среды до криогенных температур важен для предотвращения теплового стресса.
Затем металлическую часть выдерживают при температуре около -310 F. (-190 ° C) в течение 20-24 часов перед тем, как термический отпуск повысит температуру примерно до +300 F. (+149 с.). Эта стадия термического отпуска имеет решающее значение для снижения любой хрупкости, которая может быть вызвана образованием мартенсита во время процесса криогенной обработки.
Криогенная обработка изменяет всю структуру металла, а не только поверхность. Таким образом, преимущества не теряются в результате дальнейшей обработки, например шлифовки.
Поскольку этот процесс работает для обработки аустенитной стали, остающейся в компоненте, он неэффективен для обработки ферритной и аустенитной стали. стали. Однако он очень эффективен для улучшения качества термообработанных мартенситных сталей, таких как высокоуглеродистые и высокоуглеродистые стали. хром стали, а также инструментальных сталей.
Помимо стали, криогенная закалка применяется также для обработки отливок. железо, медные сплавы, алюминий, и магний. Этот процесс может увеличить срок службы этих типов металлических деталей в два-шесть раз.
Криогенные методы обработки были впервые коммерциализированы в середине-конце 1960-х годов.
Приложения
Области применения криогенно обработанных металлических деталей включают, помимо прочего, следующие отрасли:
- Аэрокосмическая промышленность и оборона (например, оружейные платформы и системы наведения)
- Автомобильная промышленность (например, тормозные диски, трансмиссии и сцепления)
- Режущие инструменты (например, ножи и сверла)
- Музыкальные инструменты (например, духовые инструменты, струны для фортепиано и кабели)
- Медицинские (например, хирургические инструменты и скальпели)
- Спорт (например, огнестрельное оружие, рыболовное снаряжение и запчасти для велосипедов)