Kriyojenik (sıfır altı) işlem, oda sıcaklığında tamamlanan ısıl işlem prosesinin devamıdır. Kriyojenik işlemde amaç, düşük sıcaklıklara inilerek martenzitik dönüşümün devamını sağlamaktır. Ayrıca, kalıntı östenit miktarını mümkün olduğunca azaltmak amaçlanır. Kroyojenik işlem, özel olarak tasarlanmış işlemci kontrollü kamaralarda uygulanmaktadır.
Kriyojenik İşlem Nedir?
Kriyojenik işlem, yüksek miktarda aşınmayla karşı karşıya kalan malzemelerde aşınma direncini artırmayı sağlayan proseslerdir. Kriyojenik işlem, çeliğin sertleştirme işlemi sonrasında yapıdaki kalıntı östeniti giderme ve çeliğin aşınma direncini yükseltmek amacıyla yapılan bir işlemdir.
Kriyojenik sıcaklık, Cryogenic Society of America (Amerika Kriyojenik Topluluğu) tarafından -140°C ve altı sıcaklıklar olarak belirlenmiştir. Bu nedenle ısıl işlemciler tarafından soğuk işlem veya sıfır altı işlem olarak bahsedilen işlemlerden ayrışır.
Kriyojenik İşlemin Özellikleri
Kriyojenik işlemde kullanılan malzemeler çok düşük sıcaklıklara indirilerek istenen yapı elde edilmiş olur. Bu işlem ile malzemenin mikro yapısal ve metalürjik özellikler elde edebilmesi amaçlanır. Kriyojenik işlem için -196°C’ye kadar varan düşük sıcaklıklar gerekir. Bu sıcaklıklara erişilebilmesi için sisteme bilgisayar kontrollü sıvı azot beslenmesi sağlanır.
Kriyojenik işlem, derin ve sığ olarak ikiye ayrılır. Sığ kriyojenik işlemde malzemenin sıcaklığı -150 dereceye kadar düşürülmektedir. Bu durumda malzemenin mekanik özelliklerinde önemli ölçüde iyileşmeler görülür. Derin kriyojenik işlemde ise malzemeler -196°C’ye kadar soğutma işlemine maruz bırakılır. Bu işlemde, diğerine göre daha belirgin etkilerin görülmesi söz konusudur.
Kriyojenik işlem, genellikle yüksek hassasiyetli parçalar ve bileşenler için tercih edilir. Kriyojenik işlem, östenitin martensite dönüşümünü artırıcı rol oynar. Kriyojenik işlem, yüzey sertliğini ve termal stabilizeyi iyileştirmek maksadıyla da sıklıkla kullanılır.
Kriyojenik İşlemin Uygulama Alanları
Kriyojenik işlemler özellikle endüstriyel alanlarda geniş kullanım alanına sahiptir. Birçok sektör için kriyojenik uygulamalar kullanılmaktadır. Buna göre; kriyojenik işlemin uygulandığı alanlar şöyle tanımlanabilir,
- Dökme demirler
- Çelikler
- Demir dışı metaller
- Alaşımlar
- Karbürler
- Plastikler
- Seramikler
Kriyojenik İşlemin Etkileri
- Sertlik dağılımının düzenlenmesi
- Kalıntı östenitin giderilmesi ve yapının martenzite dönüşmesi
- İç gerilimlerin kalıntı gerilimlerin giderilmesi
- Çok ince etakarbür partiküllerinin martenzitmatris üstünde homojen şekilde çökelmesi
- Tokluğu ve aşınma dayanımını artırması
- Yorulma dayanımını artırması