Bevezetés a kriogén keményedésbe
A kriogén kikeményedés olyan eljárás, amely a fémek szemcsézettségének megerősítésére és fokozására a kriogén hőmérsékleteket - -150 ° C alatti hőmérsékletet (-238 ° F) alkalmazza.
Bizonyos fémek kriogén kezelésére három előnyös hatásról van szó:
- Nagyobb tartósság: A kriogén kezelés elősegíti a hőkezelt acélokban lévő megmaradt ausztenit átalakulását keményebb martenzit acélba. Ez kevesebb hibát és gyengeséget eredményez az acél szemcsézettségében.
- Javított kopásállóság: A kriogén keményedés növeli az eta-karbidok kicsapódását. Ezek finom karbidok, amelyek kötőanyagként szolgálnak a martenzit mátrix támogatására, ezáltal ellenállnak a kopás- és korrózióállóságnak.
- Stresszcsillapítás: Minden fémnek van maradandó feszültsége, ami akkor keletkezik, amikor a folyadékfázisból szilárd fázisba szilárdul meg. Ezek a feszültségek olyan gyenge területeket eredményezhetnek, amelyek hajlamosak a kudarcra. A kriogén kezelés csökkentheti ezeket a gyengeségeket egy egyenletesebb gabonaszerkezet létrehozásával.
Folyamat
A fémrészek kriogén kezelésére szolgáló eljárás során a fém lassú hűtése gázhalmazállapotú folyékony nitrogén alkalmazásával történik. A környezeti hőmérséklettől a kriogén hőmérsékletig tartó lassú hűtési folyamat fontos a hőstressz elkerülésében.
A fémrészt kb. -190 ° C-on (-310 ° F) 20-24 órán át tartjuk, mielőtt a hőkezelés hőmérséklete +149 ° C (+ 300 ° F) körüli értékre emelkedik.
Ez a hőmelegítési lépés kritikus fontosságú a kriogén kezelés során keletkező martenzit miatti károsodás csökkentésében.
A kriogén kezelés megváltoztatja a fém teljes szerkezetét, nem csak a felületet. Tehát a további feldolgozás, például a köszörülés miatt nem veszik el az előnyöket.
Mivel ez a folyamat az ausztenites acél kezelésére szolgál, amelyet egy komponensben tartanak fenn, nem hatékony a ferrites és ausztenites acélok kezelésében. Ugyanakkor nagyon hatékony a hőkezelt martenzitikus acélok, mint például a nagy szén- és nagy króm- acélok, valamint a szerszámacélok elősegítése.
Az acél mellett a kriogén keményedést öntöttvas , rézötvözetek , alumínium és magnézium kezelésére is használják. A folyamat az ilyen típusú fémrészek kopási élettartamát két-hatos tényezővel növelheti.
A kriogén kezeléseket először a hatvanas évek közepén hozták forgalomba.
Alkalmazások
A kriogénen kezelt fémalkatrészek közé tartoznak, de nem kizárólag, a következő iparágak:
- Repüléstechnika és védelem (pl. Fegyverek és útmutatók)
- Autóipar (pl. Fékrugók, hajtóművek és tengelykapcsolók)
- Vágóeszközök (pl. Kések és fúrószárak)
- Hangszerek (pl. Sárgaréz hangszerek, zongora vezetékek és kábelek)
- Orvosi (pl. Sebészeti szerszámok és szike)
- Sport (pl. Lőfegyverek, halászfelszerelések és kerékpáralkatrészek)