Криогенная обработка металлов — это технология воздействия на металлические изделия сверхнизкими температурами (ниже −153 °C), позволяющая снять остаточные напряжения и значительно повысить износостойкость деталей. Такой тип термообработки улучшает твёрдость, прочность и долговечность металла благодаря превращению остаточного аустенита в мартенсит.
Как проходит криогенная обработка
Процесс КО состоит из трёх последовательных этапов:
- Плавное охлаждение изделия до температуры около −196 °C.
- Выдержка при криогенной температуре заданное время.
- Контролируемый нагрев до комнатной температуры.
Одной процедуры достаточно — полученные свойства сохраняются на протяжении всего срока эксплуатации детали.
К обработке подходят практически все виды сталей и сплавов: конструкционные, легированные, инструментальные, магнитные, нержавеющие, жаропрочные, а также чугун.
Режимы и условия обработки
Эффективность криогенной обработки зависит от строгого соблюдения технологических параметров:
- скорости охлаждения и нагрева,
- времени выдержки,
- температурных режимов отпуска.
Диапазон криогенных температур (от 0 до −272 °C) вызывает полиморфные превращения в структуре металла. На этих стадиях материал становится прочнее и твёрже, увеличивается его сопротивление разрыву.
Например, при температуре −196 °C:
- временное сопротивление разрыву большинства металлов возрастает в 2–5 раз,
- прочность пластмасс увеличивается до 8 раз,
- стекла — до 12 раз.
Для режущих инструментов криогенная обработка особенно полезна: повышается стойкость и улучшаются рабочие свойства.
Зачем нужна криогенная обработка
Использование сверхнизких температур позволяет:
- стабилизировать размеры деталей,
- сформировать оптимальную микроструктуру стали,
- повысить износостойкость и ресурс изделия.
Преимущества криогенной обработки
Криогенное воздействие вызывает глубокие структурные изменения, благодаря которым значительно улучшаются эксплуатационные свойства материала:
- увеличение твёрдости, прочности и износостойкости (за счёт превращения аустенита в мартенсит);
- стабилизация геометрии изделий;
- рост ударной вязкости и износостойкости благодаря выделению мелкодисперсных карбидов;
- улучшение теплопроводности;
- снижение остаточных напряжений;
- увеличение ресурса деталей — в отдельных случаях до 300%.