Kriyojenik (sıfır altı) işlem nedir?

Sıfır altı işlem kendi içinde işlemin uygulandığı sıcaklık aralığına göre ikiye ayrılır. Oda sıcaklığından -80°C kadar olan sıcaklık aralığındaki işleme soğuk işlem, -80°C den daha düşük sıcaklıklarda uygulanan işlemler de Kriyojenik işlem olarak adlandırılmaktadır.

Soğuk işlem, yüksek hassasiyetli parçalar ve bileşenler için yaygın olarak kullanılır, çünkü ostenitin martensite dönüşümünü arttırır. Yaygın uygulama, malzemeye ve su verme parametrelerine göre -60 ile -80 °C’yi optimum sıcaklık olarak tanımlar. Birçok şirket bu tür bir tedaviyi yüzey sertliğini ve termal stabilizeyi iyileştirmek için kullanır.

-123 ile -196 °C aralığında derin Kriyojenik işlem, normal soğuk işlemle elde edilen iyileşmenin ötesinde bazı özellikleri iyileştirir. Bunun temel nedeni, ostenitten martensite tam bir dönüşümün yanı sıra, temperli martensitik yapıdaki çok küçük karbürlerin oluşmasıdır.

Kriyojenik işlem döngüsü; a) Sıcaklığın İndirilmesi b) Sıcaklıkta bekletilmesi c) Sıcaklığın arttırılması d) Temperleme şeklinde gerçekleştirilir. Malzemenin sıcaklığı yavaş bir şekilde ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklıklara soğutulur. Bu yavaş soğutma, malzeme içindeki sıcaklık değişiminin azaltılmasına ve gerilmelerin en aza indirilmesine yardımcı olur. Bekletme süresi boyunca sıcaklık, önceden belirlenmiş bir süre boyunca kriyojenik sıcaklıkta tutulur ve c kademesinde tekrar yavaşça ortam sıcaklığına çıkılır. Son olarak malzeme temperlenir ve işlem tamamlanır.

Kriyojenik işlemle malzemenin mikro yapısı daha yoğun ve düzenli bir yapıya sahip olur. Bu işlem farklı malzemelere uygulanabilir. Endüstride kesici takımların aşınma dirençlerinin artırılmasında, üretimde kullanılan işlenecek malzemelerin tokluğunu artırma işleminde, akustik gitar tellerine kriyojenik işlem uygulanarak metalin rezonans frekansı artırılarak daha canlı rezonans elde etme işlemleri gibi alanlarda kullanılmaktadır. Normal ısıl işlem yapılarak malzemeye tokluk, sertlik, korozyon direnci, süneklik verilir. Çoğu malzeme ısıl işlemden sonra östenit yapısını korur. Kriyojenik işlem ile malzemenin mikro yapısı östenitten martensite geçer ve malzemenin aşınma direnci artar. Yüksek alaşımlı çelik kesme takımları, bu işlemden sonra, kesme özelliğini uzun süre muhafaza ederler, daha az aşınır ve kırılmaya karşı dayanıklı olurlar. Endüstriyel kesme takımlarının kriyojenik ıslahı ile ilgili yapılan çalışmalarda kriyojenik işlem karbür kesme takımlarının çalışma ömürlerini büyük oranda arttırdığı saptanmıştır.

Son yıllarda malzemelerin kriyojenik işlemesine büyük ilgi gösterilmiştir. Havacılık ve diğer endüstriler için kriyojenik işlem uygulamaları yapılmıştır. Bu işlem türbin kanatları, iniş takım sistemleri, dişliler, kesici takımlar vb. gibi uçak parçaları için kullanılmıştır. Kriyojenik işlem ayrıca nikel bazlı süper alaşımlar ve metal olmayan malzemelerde de kullanılmıştır. Kriyojenik işlemlerin bu malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirdiği gözlemlenmiştir.

Kaynak

ARSLAN K., ŞELTE A., TAKIM ÇELİKLERİNDE SIFIRALTI ISIL İŞLEM MEKANİZMASI, TÜRK MÜHENDİS VE MİMAR ODALARI BİRLİĞİ, TEKNİK YAZI.

A. MOLINARI, M. PELLIZZARI, S. GIALANELLA, G. STRAFFELINI, K.H. STIASNY,EFFECT OF DEEP CRYOGENİC TREATMENT ON THE MECHANİCAL PROPERTİES OF TOOL STEELS, JOURNAL OF MATERİALS PROCESSİNG TECHNOLOGY 118 (2001) UNİVERSİTY OF TRENTO (IN), TRENTO, ITALY GKN BİRFİELD.

SOLA R., GİOVANARDİ R., PARİGİ G., VERONESİ P., A NOVEL METHOD FOR FRACTURE TOUGHNESS EVALUATİON OF TOOL STEELS WİTH POST-TEMPERİNG CRYOGENİC TREATMENT, UNİVERSİTY OF MODENA AND REGGİO EMİLİA, 27 ŞUBAT 2017.

FERGUSAN B., JONES R., MACKENZİE D., WEİRES D., PROCEEDİNGS OF THE 26 TH HEAT TREATİNG SOCİETY CONFERENCE, OHİO, USA, EKİM 2011.

AKINCIOĞLU G., DERİN KRİYOJENİK İŞLEM UYGULANAN TUNGSTEN KARBÜR MATKAP KULLANILARAK AISI D2 SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİĞİNİN FARKLI PARAMETRELER İLE DELİNEBİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI, YÜKSEK LİSANS TEZİ, GAZİ ÜNİVERSİTESİ, FEN BİLİMLERİ ENSTÜTİSİ, 2012.