O endurecimento criogênico é um processo que usa temperaturas criogênicas - temperaturas abaixo de -238 F. (-150 C.) para fortalecer e melhorar a estrutura de grão de um metal. Sem passar por este processo, o metal pode estar sujeito a tensões e fadiga.
3 efeitos benéficos
O tratamento criogênico de certos metais é conhecido por fornecer três efeitos benéficos:
- Maior durabilidade: O tratamento criogênico ajuda a promover a transformação da austenita retida presente nos aços tratados termicamente em aço martensita mais duro. Isso resulta em menos imperfeições e fraquezas na estrutura de grãos do aço.
- Melhor resistência ao desgaste: o endurecimento criogênico aumenta a precipitação de eta-carbonetos. São carbonetos finos que atuam como aglutinantes para apoiar a matriz de martensita, ajudando a resistir ao desgaste e à corrosão.
- Alívio de tensão: Todos os metais têm tensão residual que é criada quando se solidifica da fase líquida para a fase sólida. Essas tensões podem resultar em áreas fracas que estão sujeitas a falhas. O tratamento criogênico pode reduzir essas fraquezas, criando uma estrutura de grão mais uniforme.
Processo
O processo de tratamento criogenicamente de uma peça de metal envolve o resfriamento muito lento do metal usando nitrogênio líquido gasoso. O processo de resfriamento lento da temperatura ambiente à criogênica é importante para evitar o estresse térmico.
A parte de metal é então mantida a uma temperatura de cerca de -310 F. (−190 C.) por 20 a 24 horas antes que o aquecimento leve a temperatura até cerca de +300 F. (+149 C.). Este estágio de têmpera a quente é fundamental para reduzir qualquer fragilidade que possa ser causada pela formação de martensita durante o processo de tratamento criogênico.
O tratamento criogênico muda toda a estrutura de um metal, não apenas a superfície. Portanto, os benefícios não são perdidos como resultado de um processamento posterior, como a moagem.
Como esse processo funciona para tratar aço austenítico que é retido em um componente, ele não é eficaz no tratamento de aço ferrítico e austenítico aços. É, no entanto, muito eficaz no aumento de aços martensíticos tratados termicamente, como alto teor de carbono e alto cromo aços, bem como aços ferramenta.
Além de aço, o endurecimento criogênico também é usado para tratar o gesso ferro, ligas de cobre, alumínio, e magnésio. O processo pode melhorar a vida útil desses tipos de peças de metal por fatores de dois a seis.
Os tratamentos criogênicos foram comercializados pela primeira vez em meados da década de 1960.
Formulários
As aplicações para peças de metal tratadas criogenicamente incluem, mas não estão limitadas às seguintes indústrias:
- Aeroespacial e defesa (por exemplo, plataformas de armas e sistemas de orientação)
- Automotivo (por exemplo, rotores de freio, transmissões e embreagens)
- Ferramentas de corte (por exemplo facas e brocas)
- Instrumentos musicais (por exemplo, instrumentos de sopro, fios de piano e cabos)
- Médico (por exemplo, ferramentas cirúrgicas e bisturis)
- Esportes (por exemplo, armas de fogo, equipamentos de pesca e peças de bicicletas)