+7 (3412) 33-44-55
Узнай эффект
криообработки
по марке стали

Технология

 Современная экономическая реальность требует от отечественных производителей искать и применять новые технологии повышения качества, надежности, долговечности выпускаемой продукции.

 Криогенная обработка — это уникальная и актуальная для России технология повышения ресурса заготовок, деталей и изделий до 300% за счет обработки сверхнизкими температурами.

 Криогенная обработка представляет собой процесс обработки холодом изделий и материалов в криогенном процессоре при температуре, достигающей температуры жидкого азота (-196˚С).

СХЕМА ЗАКАЛКИ И КРИОГЕННОЙ ОБРАБОТКИ

схема закалки и криогенной обработки

 Суть криогенной обработки заключается в том, что в результате низкотемпературного воздействия изменяется структурно-фазовый состав обрабатываемого материала.

 При охлаждении закаленной стали ниже комнатной температуры продолжается преобразование относительно мягкого аустенита в более прочный и твердый мелкоигольчатый мартенсит с высоким процентным содержанием углерода.

 В дополнение к этому структурному изменению в легированных высокоуглеродистых закаленных сталях при температурной выдержке на уровне точки конца мартенситного превращения по границам зерен мартенсита создаются условия равномерного зарождения карбидной фазы легирующих элементов.

 При последующем нагреве до температуры отпуска зародыши карбидов растут, заполняя границы зерен мартенсита.

 В процессе охлаждения и нагрева при криогенной обработке внутренние напряжения первого и второго рода по сечению деталей перераспределяются.

 Для снятия внутренних напряжений проводится отпуск.

 В результате структурно фазовых изменений при криогенной обработке происходит изменение механических и эксплуатационных свойств:

Увеличение твердости, износостойкости и прочности в результате трансформации остаточного аустенита в мартенсит

Обработка холодом до низких температур способствует дальнейшей трансформации остаточного аустенита в мартенсит. Остаточный аустенит относительно мягок, что не придает ему требуемых свойств износостойкости и прочности. Прочность криогенно обработанной стали возрастает при увеличении в структуре содержания мартенсита.

Твердость низколегированных сталей при различном процентном содержании мартенсита

ПРЕЗЕНТАЦИЯ УФА вер 122.png
Зависимость твердости инструмента стали (Х12МФ) от температуры аустенизации и времени выдержки при криогенной температуре

ПРЕЗЕНТАЦИЯ УФА вер 123.png
Влияние температуры на уровень износа инструмента стали (Х12МФ)

ПРЕЗЕНТАЦИЯ УФА вер 124.png

Улучшение формоустойчивости (стабильности размеров)

Формоустойчивость можно улучшить путем повторения циклов криогенной обработки. Это может оказаться важным там, где размерные допуски имеют критическое значение. Причем это работает не только на сталях, но и на сплавах таких цветных металлов, как алюминий и титан.

Увеличение ударной прочности и износостойкости сталей в результате выделения мелкодисперсных карбидов легирующих элементов

В дополнение к хорошо известному эффекту трансформации остаточного аустенита в мартенсит с соответствующим увеличением твердости глубокая криогенная обработка оказывает воздействие и на мартенсит.
Происходящие во время криообработки кристаллографические и микроструктурные изменения приводят к образованию и более равномерному распределению карбидов легирующих элементов в микроструктуре с последующим увеличением ударной прочности и износостойкости металла.
Мелкодисперсные карбиды заполняют пограничные области образования трещин и микропустоты в структуре, создавая более когерентную кристаллическую структуру. Количество этих карбидов увеличивается при понижении температуры криогенной обработки и увеличении времени выдержки.

Зависимость числа карбидов в инструментальной стали Х12МФ
при температуре аустенизации 970, 1010, 1070°С
от времени выдержки при -196 °С
Зависимость карбитов
Зависимость числа карбидов инструментальной стали Х12МФ при температуре аустенизации от времени выдержки при - 196 ˚С
Зависимость карбитов

Увеличение теплопроводности

При проведении криогенной обработки в результате структурной модификаций значительно увеличивается теплопроводность сталей и чугунов, что является важнейшей характеристикой, определяющей ресурс изделий.
Для металлообрабатывающего инструмента увеличенная теплопроводность позволит обеспечить эффективный отвод тепла из рабочей зоны, что благоприятно скажется на ресурсе инструмента. Применительно к транспорту — лучший отвод тепла от тормозных дисков и барабанов не только увеличит их ресурс, но и повысит безопасность.

Увеличение ресурса за счет снятия остаточных напряжений

Все детали и инструменты производятся с внутренними напряжениями сжатия и растяжения. В результате этих напряжений детали деформируются во время нагрева при эксплуатации. В зонах напряжений, как правило, со временем зарождаются усталостные трещины, что отрицательно сказывается на ресурсе изделия.
Структурные изменения с однородным расширением и сжатием, происходящие во время криогенной обработки, приводят к внутреннему перераспределению напряжений металла.

 В композиционных материалах, таких как чугун и металлокерамические твердые сплавы, в результате криогенного воздействия происходят изменения тонкой кристаллической структуры за счет пластинчатой деформации связки (графита у чугуна, кобальта у твердых сплавов) по периметру более твердых включений.

 Что ведет к повышению эксплуатационных характеристик чугуна и твердосплавных пластин и стержней, таких как износостойкость, производительность обработки твердосплавного инструмента.

Эффективность процесса криогенной обработки достигается только при определенных температурно-временных параметрах — технологических режимах:

  • скорость охлаждения
  • временные интервалы выдержки и циклов
  • скорость нагрева
  • температурные режимы отпуска.

 Соблюдение всех технологических режимов гарантирует максимальное повышение прочностных и эксплуатационных характеристик обрабатываемых изделий. Технологические режимы криогенной обработки являются ноу-хау НПЦ «КриоТехРесурс» и защищены законом согласно ст. 1465, 1470 IV части ГК РФ.

 Следует отметить, что криообработка — это однократный процесс, который не нуждается в повторении, поскольку все свойства материалов, приобретенные в ходе глубокой обработки холодом, сохраняются в течение всего срока службы деталей.