En introduksjon til kryogenherding
Kryogenherding er en prosess som bruker kryogen temperaturer - temperaturer under -150 ° C (-238 ° F) for å styrke og forbedre kornstrukturen til et metall.
Kryogen behandling av visse metaller er kjent for å gi tre fordelaktige effekter:
- Større holdbarhet: Kryogen behandling bidrar til å fremme omdannelsen av beholdt austenitt til stede i varmebehandlet stål inn i hardere martensittstål. Dette resulterer i færre mangler og svakheter i stålets kornstruktur.
- Forbedret slitestyrke: Kryogenherding øker utfelling av eta-karbider. Disse er fine karbider som fungerer som bindemidler for å støtte martensittmatrisen, som bidrar til å motstå slitasje og korrosjonsbestandighet.
- Stressavlastning: Alle metaller har restspenning som oppstår når det størkner fra flytende fase til en fast fase. Disse spenningene kan resultere i svake områder som er utsatt for svikt. Kryogen behandling kan redusere disse svakhetene ved å skape en mer jevn kornstruktur.
Prosess
Prosessen med kryogenisk behandling av en metalldel involverer meget langsomt kjøling av metallet ved anvendelse av et gassformig flytende nitrogen. Den langsomme kjøleprosessen fra omgivende til kryogene temperaturer er viktig for å unngå termisk stress.
Metalldelen holdes da ved temperaturer rundt -190 ° C i 20 til 24 timer før temperaturoppvarming tar temperaturen opp til +149 ° C (+ 300 ° F).
Dette varmemålingstrinnet er kritisk for å redusere brittlenhet som kan være forårsaket på grunn av dannelsen av martensitt under den kryogene behandlingsprosessen.
Kryogen behandling forandrer hele strukturen i et metall, ikke bare overflaten. Så fordelene går ikke tapt som følge av videre behandling, som sliping.
Fordi denne prosessen arbeider for å behandle austenittisk stål som er beholdt i en komponent, er det ikke effektivt å behandle ferritiske og austenitiske stål . Det er imidlertid svært effektivt i å forbedre varmebehandlet martensittisk stål, for eksempel høykarbon og høykromstål , samt verktøystål.
I tillegg til stål brukes kryogenherding også til å behandle støpejern , kobberlegeringer , aluminium og magnesium . Prosessen kan forbedre slitestyrken for disse typer metalldeler med faktorer på to til seks.
Kryogene behandlinger ble først kommersialisert i midten til slutten av 1960-tallet.
applikasjoner
Søknader for kryogenisk behandlede metalldeler inkluderer, men er ikke begrenset til, følgende industrier:
- Luftfart og forsvar (f.eks. Våpenplattformer og styringssystemer)
- Bilindustrien (f.eks. Bremsrotorer, transmisjoner og koblinger)
- Skjæreverktøy (for eksempel kniver og borekroner)
- Musikkinstrumenter (for eksempel messinginstrumenter, piano ledninger og kabler)
- Medisinsk (f.eks. Kirurgiske verktøy og skalpeller)
- Sport (f.eks. Skytevåpen, fiskeutstyr og sykkel deler)