Pengantar untuk pengerasan kriogenik
Pengerasan kriogenik adalah proses yang menggunakan suhu cryogenic - suhu di bawah −150 ° C (−238 ° F) untuk memperkuat dan meningkatkan struktur butiran logam.
Perlakuan kriogenik logam tertentu diketahui memberikan tiga efek menguntungkan:
- Daya tahan yang lebih besar: Perawatan kriogenik membantu untuk mempromosikan transformasi austenit yang ditahan dalam baja yang diproses panas menjadi baja martensit yang lebih keras. Hal ini menghasilkan lebih sedikit ketidaksempurnaan dan kelemahan dalam struktur butir baja.
- Ketahanan aus yang ditingkatkan: pengerasan kriogenik meningkatkan pengendapan eta-karbida. Ini adalah karbida halus yang berfungsi sebagai pengikat untuk mendukung matriks martensit, membantu menahan keausan dan ketahanan korosi.
- Stress relief: Semua logam memiliki tegangan sisa yang tercipta ketika ia memadat dari fase cair menjadi fase padat. Tekanan ini dapat menyebabkan area lemah yang rentan terhadap kegagalan. Perlakuan kriogenik dapat mengurangi kelemahan ini dengan menciptakan struktur butir yang lebih seragam.
Proses
Proses cryogenically memperlakukan bagian logam melibatkan sangat lambat pendinginan logam menggunakan nitrogen cair berbentuk gas. Proses pendinginan yang lambat dari suhu ambien hingga kriogenik penting untuk menghindari stres termal.
Bagian logam kemudian dipegang pada suhu sekitar -190 ° C (−310 ° F) selama 20 hingga 24 jam sebelum suhu panas mengambil suhu hingga sekitar +149 ° C (+ 300 ° F).
Tahap temper panas sangat penting dalam mengurangi kerapuhan yang mungkin disebabkan karena pembentukan martensit selama proses pengobatan kriogenik.
Perlakuan kriogenik mengubah seluruh struktur logam, bukan hanya permukaan. Jadi manfaatnya tidak hilang sebagai akibat dari proses lebih lanjut, seperti penggilingan.
Karena proses ini bekerja untuk mengobati baja austenitic yang disimpan dalam komponen, itu tidak efektif dalam mengobati baja feritik dan austenitic . Namun demikian, sangat efektif dalam meningkatkan baja martensitik yang diolah panas, seperti karbon tinggi dan baja krom tinggi, serta baja perkakas.
Selain baja , pengerasan kriogenik juga digunakan untuk mengolah besi cor, paduan tembaga , aluminium , dan magnesium . Proses ini dapat meningkatkan umur keausan dari jenis bagian logam ini dengan faktor dua hingga enam.
Perawatan kriogenik pertama kali dikomersilkan pada pertengahan hingga akhir 1960-an.
Aplikasi
Aplikasi untuk bagian logam yang diperlakukan secara cryogenik meliputi, tetapi tidak terbatas pada, industri berikut:
- Kedirgantaraan dan pertahanan (misalnya platform senjata dan sistem bimbingan)
- Otomotif (mis. Rotor rem, transmisi, dan cengkeraman)
- Alat pemotong (misalnya pisau dan mata bor)
- Alat musik (misalnya instrumen kuningan, kawat piano, dan kabel)
- Medis (misalnya alat bedah dan pisau bedah)
- Olahraga (mis. Senjata api, peralatan memancing, dan suku cadang sepeda)