Introduzione alla tempra criogenica del metallo

L'indurimento criogenico è un processo che utilizza temperature criogeniche - temperature inferiori a -238 F. (-150 C.) per rafforzare e migliorare la struttura del grano di un metallo. Senza passare attraverso questo processo, il metallo può essere incline tensioni e stanchezza.

3 effetti benefici

Il trattamento criogenico di alcuni metalli è noto per fornire tre effetti benefici:

  1. Maggiore durata: il trattamento criogenico aiuta a promuovere la trasformazione dell'austenite trattenuta presente negli acciai trattati termicamente in acciaio martensitico più duro. Ciò si traduce in meno imperfezioni e punti deboli nella struttura del grano dell'acciaio.
  2. Migliore resistenza all'usura: l'indurimento criogenico aumenta la precipitazione di eta-carburi. Si tratta di carburi fini che agiscono come leganti per supportare la matrice martensitica, aiutando a resistere all'usura e alla corrosione.
  3. Sollievo dallo stress: tutti i metalli hanno uno stress residuo che si crea quando si solidifica dalla sua fase liquida in una fase solida. Queste sollecitazioni possono provocare aree deboli che sono soggette a cedimenti. Il trattamento criogenico può ridurre queste debolezze creando una struttura del grano più uniforme.

Processi

Il processo di trattamento criogenico di una parte metallica comporta un raffreddamento molto lento del metallo mediante azoto liquido gassoso. Il lento processo di raffreddamento dalla temperatura ambiente a quella criogenica è importante per evitare lo stress termico.

La parte metallica viene quindi mantenuta a una temperatura di circa -310 F. (-190 C.) per 20-24 ore prima che la tempra a caldo porti la temperatura a circa +300 F. (+149 C.). Questa fase di tempra a caldo è fondamentale per ridurre la fragilità che può essere causata dalla formazione di martensite durante il processo di trattamento criogenico.

Il trattamento criogenico modifica l'intera struttura di un metallo, non solo la superficie. Quindi i vantaggi non vanno persi a seguito di ulteriori lavorazioni, come la molatura.

Poiché questo processo funziona per trattare l'acciaio austenitico che viene trattenuto in un componente, non è efficace nel trattamento di ferritici e austenitici acciai. Tuttavia, è molto efficace nel migliorare gli acciai martensitici trattati termicamente, come ad alto tenore di carbonio e ad alto contenuto di carbonio cromo acciai, nonché acciai per utensili.

Oltretutto acciaio, l'indurimento criogenico è anche usato per trattare il cast ferro, leghe di rame, alluminio, e magnesio. Il processo può migliorare la durata dell'usura di questi tipi di parti metalliche da due a sei fattori.

I trattamenti criogenici furono commercializzati per la prima volta tra la metà e la fine degli anni '60.

Applicazioni

Le applicazioni per parti metalliche trattate criogenicamente includono, ma non sono limitate a, i seguenti settori:

  • Aerospaziale e difesa (ad es. Piattaforme d'arma e sistemi di guida)
  • Automotive (ad es. Rotori dei freni, trasmissioni e frizioni)
  • Utensili da taglio (ad es. coltelli e punte da trapano)
  • Strumenti musicali (ad es. Ottoni, fili di pianoforte e cavi)
  • Medico (ad es. Strumenti chirurgici e bisturi)
  • Sport (ad es. Armi da fuoco, attrezzatura da pesca e parti di biciclette)
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