Wissenschaft

Einführung in die kryogene Härtung von Metall

Das kryogene Härten ist ein Prozess, bei dem kryogene Temperaturen verwendet werden – Temperaturen unter –150 ° C (–238 ° F), um die Kornstruktur eines Metalls zu stärken und zu verbessern. Ohne diesen Prozess kann das Metall zu Belastungen und Ermüdung neigen .

 

3 vorteilhafte Wirkungen

Es ist bekannt, dass die kryogene Behandlung bestimmter Metalle drei vorteilhafte Wirkungen hat:

  1. Höhere Haltbarkeit: Die kryogene Behandlung fördert die Umwandlung von Restaustenit in wärmebehandelten Stählen in härteren Martensitstahl. Dies führt zu weniger Unvollkommenheiten und Schwächen in der Kornstruktur des Stahls.
  2. Verbesserte Verschleißfestigkeit: Die kryogene Härtung erhöht die Ausfällung von Eta-Carbiden. Dies sind feine Karbide, die als Bindemittel zur Unterstützung der Martensitmatrix dienen und dabei helfen, Verschleiß und Korrosionsbeständigkeit zu widerstehen.
  3. Spannungsabbau: Alle Metalle haben Restspannungen, die entstehen, wenn sie sich von ihrer flüssigen Phase in eine feste Phase verfestigen. Diese Belastungen können zu schwachen Bereichen führen, die zum Versagen neigen. Eine kryogene Behandlung kann diese Schwächen verringern, indem eine gleichmäßigere Kornstruktur erzeugt wird.

 

Prozess

Bei der kryogenen Behandlung eines Metallteils wird das Metall unter Verwendung von gasförmigem flüssigem Stickstoff sehr langsam abgekühlt. Der langsame Abkühlungsprozess von Umgebungstemperaturen auf kryogene Temperaturen ist wichtig, um thermische Belastungen zu vermeiden.

Das Metallteil wird dann 20 bis 24 Stunden lang auf einer Temperatur von –190 ° C gehalten, bevor das Hitzetemperieren die Temperatur auf +149 ° C erhöht. Diese Wärmetemperstufe ist entscheidend für die Verringerung der Sprödigkeit, die durch die Bildung von Martensit während des kryogenen Behandlungsprozesses verursacht werden kann.

Die kryogene Behandlung verändert die gesamte Struktur eines Metalls, nicht nur die Oberfläche. So gehen die Vorteile nicht durch Weiterverarbeitung wie Schleifen verloren.

Da dieses Verfahren zur Behandlung von austenitischem Stahl dient, der in einem Bauteil zurückgehalten wird, ist es bei der Behandlung von ferritischen und austenitischen Stählen nicht wirksam . Es ist jedoch sehr wirksam bei der Verbesserung von wärmebehandelten martensitischen Stählen, wie z. B. Stählen mit hohem Kohlenstoff- und hohem Chromgehalt sowie Werkzeugstählen.

Neben Stahl wird kryogenen Härten auch zur Behandlung von Guss verwendete Eisen. Kupferlegierungen. Aluminium und Magnesium. Das Verfahren kann die Lebensdauer dieser Metallteile um den Faktor zwei bis sechs verbessern.

Kryogene Behandlungen wurden erstmals Mitte bis Ende der 1960er Jahre kommerzialisiert.

 

Anwendungen

Anwendungen für kryogen behandelte Metallteile umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, folgende Branchen:

  • Luft- und Raumfahrt und Verteidigung (z. B. Waffenplattformen und Leitsysteme)
  • Automobil (z. B. Bremsscheiben, Getriebe und Kupplungen)
  • Schneidwerkzeuge (zB Messer und Bohrer)
  • Musikinstrumente (z. B. Blechblasinstrumente, Klavierdrähte und Kabel)
  • Medizin (zB chirurgische Instrumente und Skalpelle)
  • Sport (z. B. Schusswaffen, Angelausrüstung und Fahrradteile)

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.