Kriyojenik işlem diğer bir adıyla sıfır altı işlem olarak bahsedilen bu proses genel anlamda çeliklerdeki aşınma dayanımını yükseltmeyi amaçlayan bir ısıl işlem yöntemidir. Kriyojenik ısıl işlem yapılırken özel olarak tasarlanan işlemci kontrollü kamaralar tercih edilir. Çünkü, kriyojenik ya da sıfır altı işlemde hedef düşük sıcaklıklar altında martenzitik dönüşüm süreçlerinin devamlılığının sağlanmasıdır.
Kriyojenik işlem detaylı incelendiği takdirde uygulandığı sıcaklık aralığına göre iki farklı grupta değerlendirildiği görülür. Bunlardan ilki, soğuk işlem olarak ifade edilen oda sıcaklığı ile -80°C arası sıcaklıkta gerçekleşen işlemdir. Diğer işlem ise -80°C’den daha düşük ısı değerlerinde gerçekleştirilen kriyojenik işlemlerdir.
Kriyojenik İşlem Nasıl Uygulanır?
Kriyojenik işlem gerçekleştirilirken ilk olarak çeliklere yapılan sertleştirme uygulamalarında çelik östenitleme işlemine tabii tutulur. Ardından ise çeliklerin hangi türe mensup oldukları tespit edildikten sonra soğutma ortamlarına alınırlar. Bu soğutma ortamlarında ise mümkün olan minimum düzeylerde çelikler oda sıcaklığına kadar soğutulur. Bu durumda elde edilen yapıya ise martenzitik yapı adı verilir. Yüksek alaşımlı çelikler söz konusu olduğunda sertleştirme işlemini yürüten martenzik dönüşüm ise yaklaşık 150-300°C arasında değişiklik gösterir.
Çeliklerin oda sıcaklığına getirilinceye kadar geçtikleri süreçlerde konvansiyonel soğutma işlemi yapılır. Bu işlem esnasında ise çeşitli çeliklerde yüksek miktarlarda kalıntı östenit adıyla da anılan metastabil faz bulunur. Çeliklerin aşınma dirençlerini büyük oranda negatif etkileyen kalıntı östenit fazın yok edilmesi ise ancak konvansiyonel soğutma işleminden sonra kriyojenik işlem uygulanması yapılarak başarılı olabilir. Çünkü, sıfır altı işlemler kapsamında parçalar belirli bir dereceye kadar soğutulur. Bu durumda en üst düzeye ulaşmış aşırı doymuş martenzitik yapının elde edilmesinden bahsedilebilir.
Kriyojenik işlem sürecinde kapsamında sıcaklığın belirli oranda düşürülmesi, bekletilmesi, çoğaltılması ve temperlenmesi işlemlerinden bahsetmek gerekir. Parçanın sıcaklık oranı yavaşça ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklıklara getirilir. Yavaş soğutma işlemi sayesinde parçalarda meydana gelecek olan sıcaklık değişimleri azaltılmış ve gerilim minimum düzeye indirilmiş olur.
Bekletilme sırasında sıcaklık, önceden tespit edilen zaman dilimi içerisinde kriyojenik sıcaklık değerlerine getirilir ve bu değerlerde tutulur. Ardından da işlem gerçekleştirilirken C kademesinde tekrar yavaşça ortam sıcaklığına geri yükseltilir. Son seviyede ise malzeme temperlenir ve işlem sonlandırılmış olur.
Kriyojenik İşlemin Faydaları
Kriyojenik işlemlerin pek çok faydası vardır. Bunların başında ise kalıntı östenitin giderilmesi gelir. Aynı zamanda mevcut yapının martenzite dönüşmesi konusunda da etkileri büyüktür. Bunun yanı sıra ince yapılı etakarbür parçalarının da martenzit matris üstünde homojen şekilde çökmesi sağlanabilir. Sertlik dağılımının ise bu işlem sayesinde belirli bir oranda tutulması mümkündür.
Ayrıca, birçok mekanik özelliği etkileyen iç gerilmelerin giderilmesi hususunda da etkileri yadsınamaz. Kriyojenik işlem aynı zamanda tokluğu ve aşınma dayanımını arttırıcı bir etkiye sahiptir.