Cryogeen harden is een proces waarbij cryogene temperaturen worden gebruikt - temperaturen onder -238 F. (-150 C.) om de korrelstructuur van een metaal te versterken en te verbeteren. Zonder dit proces te doorlopen, kan het metaal vatbaar zijn voor spanningen en vermoeidheid.
3 gunstige effecten
Cryogene behandeling van bepaalde metalen heeft drie gunstige effecten:
- Grotere duurzaamheid: Cryogene behandeling helpt om de omzetting van vastgehouden austeniet dat aanwezig is in warmtebehandelde staalsoorten te bevorderen in harder martensietstaal. Dit resulteert in minder onvolkomenheden en zwakheden in de korrelstructuur van het staal.
- Verbeterde slijtvastheid: Cryogeen harden verhoogt de neerslag van eta-carbiden. Dit zijn fijne carbiden die werken als bindmiddelen om de martensietmatrix te ondersteunen, waardoor ze beter bestand zijn tegen slijtage en corrosie.
- Spanningsvermindering: Alle metalen hebben restspanning die ontstaat wanneer het stolt van de vloeibare fase naar een vaste fase. Deze spanningen kunnen resulteren in zwakke gebieden die vatbaar zijn voor mislukking. Cryogene behandeling kan deze zwakke punten verminderen door een meer uniforme korrelstructuur te creëren.
Werkwijze
Bij het cryogeen behandelen van een metalen onderdeel wordt het metaal zeer langzaam afgekoeld met behulp van gasvormige vloeibare stikstof. Het langzame afkoelingsproces van omgevings- naar cryogene temperaturen is belangrijk om thermische stress te vermijden.
Het metalen onderdeel wordt vervolgens op een temperatuur van ongeveer -310 F. gehouden. (-190 ° C) gedurende 20 tot 24 uur voordat warmtetemperaturen de temperatuur oplopen tot ongeveer +300 F. (+149 C.). Deze warmtetemperingsstap is van cruciaal belang voor het verminderen van eventuele broosheid die kan worden veroorzaakt door de vorming van martensiet tijdens het cryogene behandelingsproces.
Cryogene behandeling verandert de hele structuur van een metaal, niet alleen het oppervlak. De voordelen gaan dus niet verloren als gevolg van verdere bewerkingen, zoals slijpen.
Omdat dit proces werkt om austenitisch staal te behandelen dat in een component wordt vastgehouden, is het niet effectief bij het behandelen van ferritisch en austenitisch staal. staalsoorten. Het is echter zeer effectief bij het verbeteren van warmtebehandelde martensitische staalsoorten, zoals hoog koolstofgehalte en hoog chroom staalsoorten, evenals gereedschapsstaal.
Trouwens staal, wordt cryogene verharding ook gebruikt om cast te behandelen ijzer, koperlegeringen, aluminium, en magnesium. Het proces kan de levensduur van dit soort metalen onderdelen met twee tot zes factoren verbeteren.
Cryogene behandelingen werden voor het eerst gecommercialiseerd in het midden van de jaren zestig.
Toepassingen
Toepassingen voor cryogeen behandelde metalen onderdelen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, de volgende industrieën:
- Lucht- en ruimtevaart en defensie (bijv. Wapenplatforms en geleidingssystemen)
- Automotive (bijv. Remschijven, transmissies en koppelingen)
- Snijgereedschap (bijv. messen en boren)
- Muziekinstrumenten (bijv. Koperblazers, pianodraden en kabels)
- Medisch (bijv. Chirurgische instrumenten en scalpels)
- Sport (bijv. Vuurwapens, visuitrusting en fietsonderdelen)