Kriyojenik işlem veya sıfır altı işlem, oda sıcaklığında gerçekleşen ısıl işlem sürecinin devamıdır. Kriyojenik işlem yüksek miktarda aşınmayla karşı karşıya kalan malzemelerde aşınma dayanımını çoğaltma amaçlı uygulanan soğutma prosesidir. Bu işlem, çeliğin sertleştirme işlemi ardından yapıdaki kalıntı östeniti giderme ve çeliğin aşınma direncini artırmak için yapılan bir proses olarak karşımıza çıkar.
Kriyojenik İşlem Nedir?
Kriyojenik işlem ya da sıfır altı işlem çeliklerin aşınma dayanımını yükseltmeyi hedefleyen bir ısıl işlem prosesidir. Kriyojenik ısıl özel olarak tasarlanan işlemci kontrollü kamaralarla tamamlanır. Kriyojenik işlemde hedef düşük sıcaklıklarda martenzitik dönüşümün devamını sağlamaktır.
Kriyojenik işlem kendi içerisinde işlemin uygulandığı sıcaklık aralığına göre iki sınıfa ayrılır. Oda sıcaklığından -80°C kadar olan sıcaklık aralığındaki işleme soğuk işlem, -80°C’den daha düşük sıcaklıklarda uygulanan işlemler ise kriyojenik işlem olarak sınıflandırılır.
Kriyojenik İşlem Nasıl Uygulanır?
Çeliklere yapılan sertleştirme uygulamalarında çelik östenitleme işleminin sonrasında çelik türüne göre farklı soğutma ortamlarında minimum mümkün sıcaklık olan oda sıcaklığına kadar soğutma işlemi gerçekleştirilir. Bu durumda martenzitik yapı elde edilmiş olur. Yüksek alaşımlı çeliklerde ise sertleşmeyi sağlayan martenzitik dönüşüm belli sıcaklıkta (150-300°C) başlar.
Oda sıcaklığına gelene kadar gerçekleştirilen konvansiyonel soğutmayla bu çeşit çeliklerde yüksek miktarda kalıntı östenit olarak bilinen metastabil faz bulunması söz konusudur. Çeliklerin aşınma dayanımını olumsuz anlamda etkileyen kalıntı östenit fazın yok edilmesi konvansiyonel soğutmanın ardından kriyojenik işlem uygulanması ile mümkündür. Sıfır altı işlemlerde parçalar belirli bir dereceye kadar soğutulur. Maksimum seviyede aşırı doymuş martenzitik yapı elde edilmesi söz konusudur.
Kriyojenik işlem sürecinde sıcaklığın düşürülmesi, bekletilmesi, çoğaltılması ve temperleme işlemleri söz konusudur. Parçanın sıcaklığı yavaş bir şekilde ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklık olacak biçimde soğutulur. Yavaş soğutma işlemi parça içinde sıcaklık değişiminin azaltılmasına ve gerilimlerin en aza indirilmesine yardımcı olur. Bekletilme esnasında sıcaklık, önceden tespit edilen zaman dilimi içerisinde kriyojenik sıcaklıkta tutulmaktadır. İşlem sırasında C kademesinde tekrar yavaşça ortam sıcaklığına yükseltilir. Son seviyede malzeme temperlenir ve işlem sonlanır.
Kriyojenik İşlemin Etkileri Nelerdir?
Kriyojenik işlem ile kalıntı östenitin giderilmesi söz konusudur. Aynı zamanda yapının martenzite dönüşmesi sağlanır.
İnce yapılı etakarbür parçaların martenzitmatris üstünde homojen şekilde çökme işlemi amaçlanır.
Sertlik dağılımının düzene girmesi söz konusudur.
Birçok mekanik özelliği etkileyen iç gerilmelerin giderilmesi söz konusudur.
Kriyojenik işlem tokluğu ve aşınma dayanımını artırır.