Il processo di trattamento criogenico utilizza temperature estremamente basse, o criogeniche, per trattare e rafforzare i metalli. Viene generalmente utilizzato per normalizzare o eliminare le sollecitazioni residue in un pezzo metallico che è stato saldato o trattato termicamente. Le temperature utilizzate nel trattamento criogenico in genere superano i 310° sotto zero Fahrenheit (circa -190° Celsius). Il trattamento del metallo a queste temperature estreme generalmente si traduce in un pezzo da lavorare che è più durevole, meno soggetto a rotture e più facile da lavorare in una parte finita. Il trattamento criogenico è utilizzato in molte industrie, ma è più comune nella produzione di parti automobilistiche, pezzi fusi e molti tipi di utensili da taglio.
Quando una parte metallica viene saldata, il calore provoca l’espansione del metallo nell’area intorno alla saldatura. Quando la parte si raffredda, si contrae in modo non uniforme, lasciando dietro di sé sollecitazioni residue e potenziali punti deboli. Lo stesso vale per il trattamento termico e altri processi che inducono alte temperature nel metallo. Le temperature estremamente fredde impiegate nel trattamento criogenico alleviano queste sollecitazioni ed eliminano i punti deboli nella parte favorendo la contrazione uniforme e alterando la grana della lega. Le pratiche comuni di trattamento criogenico includono la sbavatura criogenica e l’indurimento criogenico.
La sbavatura è il processo di rimozione degli spigoli vivi causati dalla lavorazione o dalla bava che si accumula quando una parte viene fusa o forgiata. Nella sbavatura criogenica, un pezzo viene solitamente raffreddato con azoto liquido a temperature criogeniche. Il freddo estremo rende fragili le frese e i flash, rendendoli facili da rimuovere mediante granigliatura o burattatura. Poiché sono morbide e difficili da lavorare a temperatura ambiente, anche le parti in plastica e gomma sono spesso criogenicamente sbavate.
Quando una parte metallica viene trattata termicamente, una struttura cristallina, chiamata austenite, si trasforma in un grano di forma diversa, chiamato martensite. Poiché alcuni standard richiedono più martensite di quella normalmente prodotta dal trattamento termico, la trasformazione viene spesso estesa dall’indurimento criogenico, che di solito viene effettuato a temperature di -300°F (-185°C) e inferiori. Questo tipo di trattamento criogenico provoca un rapido cambiamento nella struttura della lega, determinando una maggiore percentuale di martensite.
Anche le industrie della musica e dell’elettronica hanno trovato modi per migliorare la qualità dei loro prodotti attraverso il trattamento criogenico. Si ritiene che il trattamento criogenico di uno strumento in ottone, come una tromba o un sassofono, allevia le sollecitazioni residue create durante la produzione, con conseguente migliore vibrazione complessiva e migliore intonazione. Si dice che anche le corde della chitarra in acciaio e i componenti elettronici, come cavi e connettori stereo, mostrino prestazioni migliori dopo essere stati sottoposti a trattamento criogenico.