Una introducción al endurecimiento criogénico
El endurecimiento criogénico es un proceso que utiliza temperaturas criogénicas: temperaturas inferiores a -150 ° C (-238 ° F) para fortalecer y mejorar la estructura del grano de un metal.
Se sabe que el tratamiento criogénico de ciertos metales proporciona tres efectos beneficiosos:
- Mayor durabilidad: el tratamiento criogénico ayuda a promover la transformación de austenita retenida presente en aceros tratados térmicamente en acero de martensita más duro. Esto produce menos imperfecciones y debilidades en la estructura de granos de acero.
- Resistencia al desgaste mejorada: el endurecimiento criogénico aumenta la precipitación de eta-carburos. Estos son carburos finos que actúan como aglutinantes para soportar la matriz de martensita, ayudando a resistir el desgaste y la resistencia a la corrosión.
- Alivio del estrés: todos los metales tienen estrés residual que se crea cuando se solidifica desde su fase líquida a una fase sólida. Estas tensiones pueden dar lugar a áreas débiles que son propensas a fallar. El tratamiento criogénico puede reducir estas debilidades al crear una estructura de grano más uniforme.
Proceso
El proceso de tratar criogénicamente una pieza de metal implica enfriar muy lentamente el metal usando un nitrógeno líquido gaseoso. El lento proceso de enfriamiento desde la temperatura ambiente hasta la criogénica es importante para evitar el estrés térmico.
La parte metálica se mantiene a una temperatura de alrededor de -190 ° C (-310 ° F) durante 20 a 24 horas antes de que el templado térmico tome la temperatura hasta alrededor de +149 ° C (+ 300 ° F).
Esta etapa de templado térmico es crítica para reducir cualquier fragilidad que pueda ser causada debido a la formación de martensita durante el proceso de tratamiento criogénico.
El tratamiento criogénico cambia toda la estructura de un metal, no solo la superficie. Por lo tanto, los beneficios no se pierden como resultado de un procesamiento posterior, como la molienda.
Debido a que este proceso funciona para tratar acero austenítico retenido en un componente, no es efectivo en el tratamiento de aceros ferríticos y austeníticos . Sin embargo, es muy eficaz para mejorar los aceros martensíticos tratados térmicamente, como los aceros de alto contenido de carbono y alto contenido de cromo , así como los aceros para herramientas.
Además del acero , el endurecimiento criogénico también se usa para tratar hierro fundido , aleaciones de cobre , aluminio y magnesio . El proceso puede mejorar la vida útil de estos tipos de piezas de metal por factores de dos a seis.
Los tratamientos criogénicos se comercializaron por primera vez a mediados y finales de la década de 1960.
Aplicaciones
Las aplicaciones para partes metálicas tratadas criogénicamente incluyen, pero no se limitan a, las siguientes industrias:
- Aeronáutica y defensa (por ejemplo, plataformas de armas y sistemas de orientación)
- Automotriz (por ejemplo, rotores de frenos, transmisiones y embragues)
- Herramientas de corte (por ejemplo, cuchillos y brocas)
- Instrumentos musicales (por ejemplo, instrumentos de metal, cables de piano y cables)
- Médico (por ejemplo, herramientas quirúrgicas y escalpelos)
- Deportes (por ejemplo, armas de fuego, equipo de pesca y piezas de bicicleta)