Uma introdução ao endurecimento criogênico
O endurecimento criogênico é um processo que utiliza temperaturas criogênicas - temperaturas abaixo de -150 ° C (-238 ° F) para fortalecer e melhorar a estrutura de grãos de um metal.
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 martensítico mais duro. Isso resulta em menos imperfeições e fraquezas na estrutura dos grãos do aço.
- Melhor resistência ao desgaste: O endurecimento criogênico aumenta a precipitação de eta-carbetos. Estes são carbonetos finos que atuam como ligantes para suportar a matriz de martensita, ajudando a resistir ao desgaste e à resistência 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 são propensas a falhas. O tratamento criogênico pode reduzir essas fraquezas criando uma estrutura de grãos mais uniforme.
Processo
O processo de tratar criogenicamente uma parte de metal envolve o resfriamento muito lento do metal usando um nitrogênio líquido gasoso. O processo de resfriamento lento da temperatura ambiente até a temperatura criogênica é importante para evitar o estresse térmico.
A parte de metal é então mantida a uma temperatura de cerca de -190 ° C (−310 ° F) por 20 a 24 horas antes de a têmpera do calor levar a temperatura até cerca de +149 ° C (+ 300 ° F).
Este estágio de têmpera térmica é fundamental para reduzir qualquer fragilidade que possa ser causada devido à formação de martensita durante o processo de tratamento criogênico.
O tratamento criogênico altera toda a estrutura de um metal, não apenas a superfície. Portanto, os benefícios não são perdidos como resultado de processamento adicional, como moagem.
Como esse processo funciona para tratar aço austenítico que é retido em um componente, ele não é eficaz no tratamento de aços ferríticos e austeníticos . É, no entanto, muito eficaz no aprimoramento de aços martensíticos tratados termicamente, tais como aços de alto carbono e alto cromo , bem como aços de ferramenta.
Além do aço , o endurecimento criogênico também é usado para tratar ferro fundido , ligas de cobre , alumínio e magnésio . O processo pode melhorar a vida útil desses tipos de peças metálicas por fatores de dois a seis.
Os tratamentos criogênicos foram inicialmente comercializados em meados da década de 1960.
Aplicações
Aplicações para peças de metal tratadas criogenicamente incluem, mas não estão limitadas a, 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 metal, fios de piano e cabos)
- Médico (por exemplo, instrumentos cirúrgicos e bisturis)
- Esportes (por exemplo, armas de fogo, equipamentos de pesca e peças de bicicletas)