Le processus de traitement cryogénique utilise des températures extrêmement basses, ou cryogéniques, pour traiter et renforcer les métaux. Il est généralement utilisé pour normaliser ou éliminer les contraintes résiduelles dans une pièce métallique qui a été soudée ou traitée thermiquement. Les températures utilisées dans le traitement cryogénique dépassent généralement 310° en dessous de zéro Fahrenheit (environ -190° Celsius). Le traitement du métal à ces températures extrêmes permet généralement d’obtenir une pièce plus durable, moins sujette à la fissuration et plus facile à usiner en une pièce finie. Le traitement cryogénique est utilisé dans de nombreuses industries, mais il est plus courant dans la fabrication de pièces automobiles, de pièces moulées et de nombreux types d’outils de coupe.
Lorsqu’une pièce métallique est soudée, la chaleur provoque l’expansion du métal dans la zone autour de la soudure. Au fur et à mesure que la pièce refroidit, elle se contracte de manière inégale, laissant derrière elle des contraintes résiduelles et des points faibles potentiels. Il en va de même pour le traitement thermique et d’autres processus qui induisent des températures élevées dans le métal. Les températures extrêmement froides utilisées dans le traitement cryogénique soulagent ces contraintes et éliminent les points faibles de la pièce en favorisant une contraction uniforme et en modifiant le grain de l’alliage. Les pratiques courantes de traitement cryogénique comprennent l’ébavurage cryogénique et le durcissement cryogénique.
L’ébavurage est le processus d’élimination des arêtes vives causées par l’usinage ou des bavures qui s’accumulent lorsqu’une pièce est coulée ou forgée. Dans l’ébavurage cryogénique, une pièce est généralement refroidie avec de l’azote liquide à des températures cryogéniques. Le froid extrême rend les fraises et les flashs cassants, ce qui les rend faciles à enlever par grenaillage ou culbutage. Comme elles sont molles et difficiles à usiner à température ambiante, les pièces en plastique et en caoutchouc sont également souvent ébavurées par cryogénie.
Lorsqu’une pièce métallique est traitée thermiquement, une structure cristalline, appelée austénite, est transformée en un grain de forme différente, appelé martensite. Étant donné que certaines normes nécessitent plus de martensite que ce qui est habituellement produit par traitement thermique, la transformation est souvent prolongée par un durcissement cryogénique, qui est généralement effectué à des températures de -300 °F (-185°C) et moins. Ce type de traitement cryogénique provoque une modification rapide de la structure de l’alliage, ce qui entraîne un pourcentage plus élevé de martensite.
Les industries de la musique et de l’électronique ont également trouvé des moyens d’améliorer la qualité de leurs produits grâce à un traitement cryogénique. On pense que le traitement cryogénique d’un instrument en cuivre, tel qu’une trompette ou un saxophone, soulage les contraintes résiduelles créées pendant la fabrication, ce qui entraîne une meilleure vibration globale et une intonation améliorée. Même les cordes de guitare en acier et les composants électroniques, comme les câbles et connecteurs stéréo, auraient de meilleures performances après avoir subi un traitement cryogénique.