El endurecimiento criogénico es un proceso que utiliza temperaturas criogénicas, temperaturas por debajo de −238 F. (−150 C.) para fortalecer y mejorar la estructura de grano de un metal. Sin pasar por este proceso, el metal puede ser propenso a tensiones y fatiga.
3 efectos beneficiosos
Se sabe que el tratamiento criogénico de ciertos metales proporciona tres efectos beneficiosos:
- Mayor durabilidad: el tratamiento criogénico ayuda a promover la transformación de la austenita retenida presente en aceros tratados térmicamente en acero martensita más duro. Esto da como resultado menos imperfecciones y debilidades en la estructura de grano del acero.
- Resistencia al desgaste mejorada: el endurecimiento criogénico aumenta la precipitación de eta-carburos. Estos son carburos finos que actúan como aglutinantes para soportar la matriz de martensita, lo que ayuda a resistir el desgaste y la corrosión.
- Alivio del estrés: Todos los metales tienen un estrés residual que se crea cuando se solidifica de su fase líquida a una fase sólida. Estas tensiones pueden resultar en áreas débiles que son propensas a fallar. El tratamiento criogénico puede reducir estas debilidades creando una estructura de grano más uniforme.
Proceso
El proceso de tratamiento criogénico de una pieza metálica implica enfriar muy lentamente el metal utilizando nitrógeno líquido gaseoso. El proceso de enfriamiento lento desde la temperatura ambiente hasta la criogénica es importante para evitar el estrés térmico.
Luego, la pieza de metal se mantiene a una temperatura de alrededor de -310 F. (-190 C.) durante 20 a 24 horas antes de que el templado por calor lleve la temperatura a alrededor de +300 F. (+149 C.). Esta etapa de templado por calor es crítica para reducir cualquier fragilidad que pueda ser causada debido a la formación de martensita durante el proceso de tratamiento criogénico.
El tratamiento criogénico cambia toda la estructura de un metal, no solo la superficie. Por lo tanto, los beneficios no se pierden como resultado de un procesamiento posterior, como el triturado.
Debido a que este proceso funciona para tratar el acero austenítico retenido en un componente, no es efectivo para tratar los ferríticos y austeníticos. aceros. Sin embargo, es muy eficaz para mejorar los aceros martensíticos tratados térmicamente, como los de alto contenido de carbono y alto cromo aceros, así como aceros para herramientas.
Además acero, el endurecimiento criogénico también se usa para tratar yeso hierro, Aleaciones de cobre, aluminioy magnesio. El proceso puede mejorar la vida útil de este tipo de piezas metálicas en factores de dos a seis.
Los tratamientos criogénicos se comercializaron por primera vez a mediados y finales de la década de 1960.
Aplicaciones
Las aplicaciones para piezas de metal tratadas criogénicamente incluyen, entre otras, las siguientes industrias:
- Aeroespacial y defensa (por ejemplo, plataformas de armas y sistemas de guía)
- Automotriz (por ejemplo, rotores de freno, transmisiones y embragues)
- Herramientas de corte (p. Ej. cuchillos y brocas)
- Instrumentos musicales (por ejemplo, instrumentos de metal, cuerdas de piano y cables)
- Médico (por ejemplo, herramientas quirúrgicas y escalpelos)
- Deportes (por ejemplo, armas de fuego, equipo de pesca y piezas de bicicleta)