Криогенная обработка металла:
экстремальная заморозка

Криогенная обработка металлов - термическая операция, при которой металл охлаждают до крайне низких температур. При таком экстремальном и сверхбыстром охлаждении в нем образуется особая мелкодисперсная структура, обеспечивающая высокую прочность и износостойкость.

Оборудование для криогенной обработки

Главным “действующим лицом” процесса становится криогенная камера - термоизолированная установка, где размещают охлаждаемый металл. Расходным материалом для охлаждения выступают жидкостные охладители (азот или гелий). Вместо камер могут использоваться и криогенные ванны - емкости с жидким азотом или гелием, куда погружают охлаждаемые детали. Еще один способ обработки предлагает криогенная труба с потоком хладагента: деталь протягивают через нее, доводя до нужной температуры.

Подачу жидкого азота или гелия обеспечивают системы циркуляции хладагента - насосы и трубопроводы. Отслеживать температуру в криогенном оборудовании, давление и другие параметры помогают контрольно-измерительные приборы. В качестве вспомогательных приспособлений для транспортировки деталей могут использоваться подъемники, рольганги и прочие устройства.

Криогенные системы сложны и отличаются высокой стоимостью, поэтому их обычно заказывают специализированные предприятия.

Особенности криогенной обработки

Процесс криогенной обработки металла включает следующие этапы: 

• подготовку деталей - удаление грязи, жира, окалины;
• нагрев до температуры аустенитизации - обычно +850-950°C; 
• выдержку при температуре нагрева для получения однородного аустенита;
• быстрое погружение нагретого металла в криогенную жидкость с температурой -196°C и ниже;
• выдержку в течение необходимого времени;
• медленное выравнивание температуры детали до комнатной;
• контроль свойств металла после криообработки;
• низкий отпуск при +150-350°С для снятия напряжений и достижения стабильной структуры.

В установку криогенной обработки можно поместить практически любой металл или сплав. Но эффект будет зависеть от типа материала. Нержавейка за счет такой операции приобретает еще большую сопротивляемость коррозии. Углеродистые и легированные стали - повышенные твердость и износостойкость. Инструментальные и быстрорежущие после механообработки усиливают режущие свойства. А вот для цветных сплавов (медных, алюминиевых) эта технология обычно неэффективна. 

В целом экстремальное охлаждение улучшает механические свойства деталей, наделяет их высокой вязкостью без потери твердости, обеспечивает усталостную долговечность из-за отсутствия внутренних напряжений. У производителя появляется возможность замены дорогостоящих легированных сталей более дешевыми углеродистыми аналогами. Стоит отметить и экологичность криогенной обработки металлов по сравнению с более традиционными термическими методами.

Что такое криотермообработка?

Кроме стандартной криообработки металл может выдержать и более жесткую процедуру: криотермообработку. Это комбинированный метод, играющий на сочетании как низких, так и высоких температур. Технология сводится к тому, что металл сначала подвергают криогенной закалке (быстрому охлаждению до температур -60...-180°С), а затем проводят высокотемпературный отпуск. Такая комбинация позволяет получить уникальный комплекс свойств, недостижимый при использовании только одной из методик.

К преимуществам смешанного типа криогенной обработки металлов относятся: 

• очень высокая твердость (62-65 HRC) при сохранении вязкости,
• повышенные износостойкость и сопротивляемость коррозии,
• стабильность свойств в широком температурном интервале.

Эту технологию применяют в производстве ответственных деталей для авиакосмической, атомной, химической отраслей. Она позволяет максимально реализовать потенциал металлов.

Как подобрать режим криогенной обработки? 

Успех операции зависит не только от качества оборудования, но и от умения с ним работать. В частности, от того, насколько правильно подбираются режимы обработки на криогенном оборудовании. Специалисты начинают подбор с анализа состава и свойств обрабатываемого металла. Затем они определяют ключевые цели обработки: повышение твердости, прочности, износостойкости. 

На основании этих данных выбирают ориентировочную температуру начала охлаждения (чаще -60...-150°C), подбирают скорость охлаждения в криоагенте (обычно 0,5-5 градусов в секунду) и определяют вид криоагента. После этого остается установить время выдержки - от нескольких минут до нескольких часов - и назначить скорость последующего нагрева до комнатной температуры. 

Перед серийным процессом криогенной обработки металла проводят экспериментальную пробу и корректируют режимы для получения нужных свойств.

Криогенная обработка металла

Требуется выдержать в жидком азоте или гелии партию деталей? А может, вы ищете возможность заказать металлоизделия с нуля, чтобы охлаждение в установке криогенной обработки стало одним из звеньев производственной цепи? Участники нашего проекта - предприятия полного цикла, готовые выполнить задание любой сложности. Их преимущества: 

• высокотехнологичное оборудование,
• квалифицированный персонал,
• строгое соблюдение технологий, 
• возможность обработки крупных изделий и партий,
• экономическая эффективность за счет больших производственных мощностей.

Оцените их, оформив заказ на нашем сайте уже сегодня!

Тип деталей			Стоимость
Инструмент из быстрорежущих сталей			от 300 за кг
Тормозные диски			от 1000 за шт.
Пружины для дисков сцепления			от 500 за шт.
Валки сортопрокатных и шаропрокатных станов			от 2000 за т
Промышленные ножи			от 400 за кг