Криогенное упрочнение - Cryogenic hardening

Криогенное упрочнение это криогенная обработка процесс, при котором материал охлаждается примерно до -185 ° C (-301 ° F), обычно с использованием жидкий азот. Он может иметь сильное влияние на механические свойства некоторых стали при условии, что их состав и предварительная термообработка таковы, что аустенит при комнатной температуре. Он предназначен для увеличения количества мартенсит в кристаллической структуре стали, увеличивая ее сила и твердость, иногда за счет стойкость. В настоящее время эта обработка применяется к инструментальным сталям, высокоуглеродистым, высокохромистым сталям и в некоторых случаях к твердым сплавам.[1] для получения отличной 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 происходит за счет закалка, но в целом он продвигается все дальше и дальше к завершению с понижением температуры. В высоколегированных сталях, таких как аустенитная нержавеющая сталь, для начала трансформации может потребоваться температура намного ниже комнатной. Чаще всего при начальной закалке происходит неполное превращение, так что криогенная обработка просто усиливает эффекты предшествующей закалки. Однако, поскольку мартенсит является неравновесной фазой на диаграмме состояния железо-карбид железа, не было показано, что нагрев детали после криогенной обработки приводит к повторному преобразованию индуцированного мартенсита обратно в аустенит или феррит плюс цементит. , сводя на нет эффект закалки.

Преобразование между этими фазами происходит мгновенно и не зависит от распространение, а также то, что такая обработка вызывает более полное отверждение, а не уменьшение экстремальной твердости, и то и другое делает термин «криогенный отпуск» технически некорректным.[нужна цитата ]

Упрочнение не обязательно должно происходить из-за мартенситного превращения, но также может быть достигнуто холодная работа при криогенных температурах. Дефекты, внесенные Пластическая деформация при таких низких температурах часто сильно отличаются от вывихи которые обычно образуются при комнатной температуре и вызывают изменения материалов, которые в некотором смысле напоминают эффекты ударная закалка. Хотя этот процесс более эффективен, чем традиционная холодная обработка, он служит в основном теоретическим испытательным стендом для более экономичных процессов, таких как взрывная ковка.

Многие сплавы, которые не подвергаются мартенситному превращению, были подвергнуты той же обработке, что и стали, то есть охлаждению без возможности холодной обработки. Если в таком процессе видна какая-то польза, то одно из возможных объяснений состоит в том, что тепловое расширение вызывает незначительную, но необратимую деформацию материала.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Padmakumar, M .; Гурупрасат, Дж .; Ахутан, Прабин; Динакаран, Д. (август 2018 г.). «Исследование фазовой структуры кобальта и его влияния на карбиды 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. ^ J.Y. Хуанг и др. Микроструктура криогенно обработанной инструментальной стали М2. Материаловедение и инженерия А 339 (2003) 241-244.