Kryogen herding er en prosess som bruker kryogene temperaturer - temperaturer under -238 F. (-150 C.) for å styrke og forbedre kornstrukturen til et metall. Uten å gå gjennom denne prosessen, kan metallet være utsatt for belastninger og utmattelse.
3 fordelaktige effekter
Kryogen behandling av visse metaller er kjent for å gi tre gunstige effekter:
- Større holdbarhet: Kryogenbehandling bidrar til å fremme transformasjonen av beholdt austenitt som er tilstede i varmebehandlet stål til hardere martensittstål. Dette resulterer i færre ufullkommenheter og svakheter i stålets kornstruktur.
- Forbedret slitestyrke: Kryogen herding øker utfellingen av eta-karbider. Dette er fine karbider som fungerer som bindemidler for å støtte martensittmatrisen, og hjelper til å motstå slitasje og korrosjonsbestandighet.
- Spenningsavlastning: Alle metaller har restspenning som oppstår når det stivner fra sin flytende fase til en fast fase. Disse belastningene kan føre til svake områder som er utsatt for svikt. Kryogen behandling kan redusere disse svakhetene ved å skape en mer jevn kornstruktur.
Prosess
Prosessen med kryogen behandling av en metalldel innebærer veldig langsom avkjøling av metallet ved bruk av gassformig flytende nitrogen. Den langsomme kjøleprosessen fra omgivelsestemperatur til kryogen temperatur er viktig for å unngå termisk stress.
Metalldelen holdes deretter ved en temperatur på rundt -310 F. (-190 C.) i 20 til 24 timer før varmetemperering tar temperaturen opp til rundt +300 F. (+149 C.). Dette varmebehandlingstrinnet er avgjørende for å redusere sprøhet som kan være forårsaket på grunn av dannelsen av martensitt under den kryogene behandlingsprosessen.
Kryogenbehandling endrer hele strukturen til et metall, ikke bare overflaten. Så fordelene går ikke tapt som følge av videre bearbeiding, for eksempel sliping.
Fordi denne prosessen fungerer for å behandle austenittisk stål som er beholdt i en komponent, er den ikke effektiv i behandling av ferritisk og austenittisk stål. Det er imidlertid veldig effektivt for å forbedre varmebehandlet martensittisk stål, slik som høyt karbon og høyt krom stål, samt verktøystål.
I tillegg stål, kryogen herding brukes også til å behandle støpt jern, kobberlegeringer, aluminium, og magnesium. Prosessen kan forbedre levetiden til disse typer metalldeler med faktorer fra to til seks.
Kryogene behandlinger ble først kommersialisert på midten av slutten av 1960-tallet.
applikasjoner
Søknader om kryogenbehandlede metalldeler inkluderer, men er ikke begrenset til, følgende bransjer:
- Romfart og forsvar (f.eks. Våpenplattformer og veiledningssystemer)
- Automotive (f.eks. Bremseskiver, girkasser og clutcher)
- Skjæreverktøy (f.eks. kniver og borekroner)
- Musikkinstrumenter (f.eks. Messinginstrumenter, pianotråder og kabler)
- Medisinsk (f.eks. Kirurgiske verktøy og skalpeller)
- Sport (f.eks. Skytevåpen, fiskeutstyr og sykkeldeler)