En introduktion til kryogenhærdning
Kryogenhærdning er en proces, der anvender kryogene temperaturer - temperaturer under -150 ° C (-238 ° F) for at styrke og forbedre kornstrukturen af et metal.
Kryogen behandling af visse metaller er kendt for at give tre gavnlige virkninger:
- Større holdbarhed: Kryogen behandling hjælper med at fremme omdannelsen af bevaret austenit til stede i varmebehandlet stål i hårdere martensitstål. Dette resulterer i færre mangler og svagheder i stålets kornstruktur.
- Forbedret slidstyrke: Kryogenhærdning øger udfældningen af eta-carbider. Disse er fine carbider, der fungerer som bindemidler til at understøtte martensitmatrixen, hvilket hjælper med at modstå slitage og korrosionsbestandighed.
- Stress relief: Alle metaller har restspænding, der skabes, når det størkner fra sin flydende fase til en fast fase. Disse belastninger kan resultere i svage områder, der er tilbøjelige til at svigte. Kryogen behandling kan reducere disse svagheder ved at skabe en mere ensartet kornstruktur.
Behandle
Processen med kryogenisk behandling af en metaldel involverer meget langsomt afkøling af metalet ved anvendelse af et gasformigt flydende nitrogen. Den langsomme køleproces fra omgivende til kryogene temperaturer er vigtig for at undgå termisk stress.
Metaldelen holdes derefter ved en temperatur på ca. -190 ° C i 20 til 24 timer før varmemåling tager temperaturen op til omkring +149 ° C (+ 300 ° F).
Dette varmehærdningsstadium er kritisk til at reducere eventuel sprødhed, der kan forårsages på grund af dannelsen af martensit under den kryogene behandlingsproces.
Kryogen behandling ændrer hele strukturen af et metal, ikke kun overflade. Så fordelene går ikke tabt som følge af yderligere behandling, som f.eks. Slibning.
Fordi denne proces virker til at behandle austenitisk stål, der bevares i en komponent, er det ikke effektivt til behandling af ferritiske og austenitiske stål . Det er dog meget effektivt til at forbedre varmebehandlede martensitiske stål, såsom højt kulstof og højt krom stål samt værktøjsstål.
Udover stål anvendes kryogenhærdning også til at behandle støbejern , kobberlegeringer , aluminium og magnesium . Processen kan forbedre slidlevetiden for disse typer metaldele med faktorer på to til seks.
Kryogene behandlinger blev først kommercialiseret i midten til slutningen af 1960'erne.
Applikationer
Ansøgninger om kryogenisk behandlede metaldele indbefatter, men er ikke begrænset til, følgende industrier:
- Rumfart og forsvar (fx våbenplatforme og vejledningssystemer)
- Automotive (f.eks. Bremsrotorer, transmissioner og koblinger)
- Skæreværktøjer (f.eks. Knive og boremaskiner)
- Musikinstrumenter (fx messinginstrumenter, klaverledninger og kabler)
- Medicinsk (fx kirurgiske værktøjer og skalpeller)
- Sport (fx skydevåben, fiskeriudstyr og cykeldele)