Uvod v kriogensko utrjevanje
Kriogeno utrjevanje je proces, ki uporablja kriogene temperature - temperature pod -150 ° C (-238 ° F) za krepitev in izboljšanje zrna strukture kovine.
Znano je, da kriogenično obdelavo določenih kovin daje tri koristne učinke:
- Večja vzdržljivost: Kriogensko zdravljenje pomaga pri preoblikovanju zadržanega austenita, prisotnega v toplotno obdelanih jekla, v težje martenzitno jeklo. To povzroča manj pomanjkljivosti in slabosti v strukturi jeklenih zrn.
- Izboljšana odpornost proti obrabi: kriogensko utrjevanje povečuje precipitacijo eta-karbidov. To so fini karbidi, ki delujejo kot veziva za podporo martenzitne matrice, ki pomagajo preprečiti odpornost proti obrabi in koroziji.
- Stres relief: Vse kovine imajo preostale napetosti, ki nastanejo, ko se iz svoje tekoče faze strjujejo v trdno fazo. Ti stresi lahko povzročijo šibka področja, ki so nagnjena k neuspehu. Kriogeno zdravljenje lahko zmanjša te pomanjkljivosti z ustvarjanjem bolj enotne strukture zrn.
Proces
Postopek kriogenega obdelovanja kovinskega dela vključuje zelo počasno hlajenje kovine s plinastim tekočim dušikom. Postopek počasnega hlajenja iz okoliških in kriogenih temperatur je pomemben pri preprečevanju toplotnega stresa.
Kovina se potem zadrži pri temperaturi okoli -190 ° C (-310 ° F) 20 do 24 ur, preden toplotno kaljenje doseže temperaturo do približno +149 ° C (+ 300 ° F).
Ta stopnja toplotne kalitve je ključnega pomena pri zmanjševanju krhkosti, ki se lahko povzroči zaradi nastanka martenzita med postopkom kriogene obdelave.
Kriogena obdelava spremeni celotno strukturo kovine, ne le površino. Torej se koristi zaradi nadaljnje obdelave ne izgubljajo, na primer mletje.
Ker ta postopek deluje za obdelavo avstenitnega jekla, ki je obdržan v komponentah, ni učinkovit pri obdelavi feritnih in avstenitnih jekel . Vendar pa je zelo učinkovit pri krepitvi toplotno obdelanih martenzitnih jekel, kot so jeklo z visoko vsebnostjo ogljika in visoko kromovo jeklo ter orodna jekla.
Poleg jekla se kriogensko utrjevanje uporablja tudi za obdelavo litega železa , bakrovih zlitin , aluminija in magnezija . Postopek lahko izboljša življenjsko dobo obrabe teh kovinskih delov z dejavniki od dveh do šestih.
Kriogeno zdravljenje je bilo prvič komercializirano v sredini do konca šestdesetih let prejšnjega stoletja.
Aplikacije
Vloge za kriogensko obdelane kovinske dele vključujejo, vendar niso omejene na:
- Aerospace in obramba (npr. Platforme za orožje in sistemi vodenja)
- Avtomobilska industrija (npr. Zavorni valji, prenosi in sklopke)
- Rezalna orodja (npr. Noži in svedri)
- Glasbeni instrumenti (npr. Medeninasti instrumenti, klavirske žice in kabli)
- Medicinska (npr. Kirurška orodja in skalpeli)
- Šport (npr. Strelno orožje, oprema za ribolov in deli za kolesa)