Криогенная закалка

Криогенная закалка — это процесс криогенной обработки , при котором материал охлаждается примерно до -185 ° C (-301 ° F), обычно с использованием жидкого азота . Это может оказать глубокое влияние на механические свойства некоторых сталей , при условии, что их состав и предварительная термообработка таковы, что они сохраняют некоторое количество аустенита при комнатной температуре. Он предназначен для увеличения количества мартенсита в кристаллической структуре стали, увеличения ее прочности и твердости , иногда за счет ударной вязкости . В настоящее время эта обработка применяется для обработки инструментальных, высокоуглеродистых, высокохромистых сталей, а в некоторых случаях и твердых сплавов. ^[1] для получения превосходной износостойкости. Недавние исследования показывают, что во время этой обработки в матрице выделяются мелкие карбиды (эта-карбиды), что придает сталям очень высокую износостойкость. ^[2]

Превращение аустенита в мартенсит в основном осуществляется посредством закалки , но в целом оно продвигается все дальше и дальше к завершению по мере снижения температуры. В высоколегированных сталях, таких как аустенитная нержавеющая сталь , начало превращения может потребовать температуры, намного ниже комнатной. Чаще всего при первоначальной закалке происходит неполное превращение, так что криогенная обработка просто усиливает эффект от предварительной закалки. Однако, поскольку мартенсит является неравновесной фазой на фазовой диаграмме железо-карбид железа, не было показано, что нагрев детали после криогенной обработки приводит к повторному превращению индуцированного мартенсита обратно в аустенит или в феррит плюс цементит. , сводя на нет эффект упрочнения.

Преобразование между этими фазами происходит мгновенно и не зависит от диффузии , а также от того, что эта обработка вызывает более полную закалку, а не смягчение чрезвычайной твердости, что делает термин «криогенный отпуск» технически неверным. ^{[ нужна ссылка ]}

Закалка не обязательно происходит за счет мартенситного превращения, ее также можно осуществить холодной обработкой при криогенных температурах. Дефекты, возникающие в результате пластической деформации при таких низких температурах, часто сильно отличаются от дислокаций , которые обычно образуются при комнатной температуре, и вызывают изменения материалов, которые в некотором смысле напоминают эффекты ударного упрочнения . Хотя этот процесс более эффективен, чем традиционная холодная обработка, он служит главным образом теоретическим испытательным стендом для более экономичных процессов, таких как ковка взрывом .

Многие сплавы, не подвергающиеся мартенситному превращению, подвергались той же обработке, что и стали, то есть охлаждались без каких-либо условий для холодной обработки. Если от такого процесса и видна какая-либо польза, одним из правдоподобных объяснений является то, что тепловое расширение вызывает незначительную, но необратимую деформацию материала. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Криогенная холодная штамповка , возможна для аустенитных нержавеющих сталей, пластичность которых сохраняется при криогенных температурах.
Криогенная обработка

Ссылки

^ Падмакумар, М.; Гурупрасат, Дж.; Ачутан, Прабин; Динакаран, Д. (август 2018 г.). «Исследование фазового состава кобальта и его влияния в цементированных карбидах WC–Co до и после глубокой криогенной обработки». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов . 74 : 87–92. дои : 10.1016/j.ijrmhm.2018.03.010 .
^ JY Хуан и др. Микроструктура криогенно обработанной инструментальной стали М2. Материаловедение и инженерия A 339 (2003) 241-244.

[1] Падмакумар, М.; Гурупрасат, Дж.; Ачутан, Прабин; Динакаран, Д. (август 2018 г.). «Исследование фазового состава кобальта и его влияния в цементированных карбидах WC–Co до и после глубокой криогенной обработки». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов . 74 : 87–92. дои : 10.1016/j.ijrmhm.2018.03.010 .

[2] JY Хуан и др. Микроструктура криогенно обработанной инструментальной стали М2. Материаловедение и инженерия A 339 (2003) 241-244.

[1]

[2]