Wat is kritieke temperatuur in metaalbewerking?
Metaalbewerking richt zich vaak op de voordelen van verwarmingsmateriaal tot extreme temperaturen voor buigzaamheid, maar zelden worden de voordelen van extreme koeling overwogen. Door een metaal af te koelen tot een zeer lage temperatuur, de kritische temperatuur genoemd, kan een elektrisch fenomeen genaamd supergeleiding worden waargenomen. Deze methode is een belangrijke vooruitgang in elektrisch werk en is gebruikt met een verscheidenheid aan metalen, maar aluminium en staal komen over het algemeen het meest voor.
De kritieke temperatuur van een metaal verschilt van stof tot stof en, met het oog op de geleidbaarheid, is het misschien niet mogelijk om te bereiken. Over het algemeen moeten metalen worden afgekoeld tot temperaturen rond 0 graden Kelvin (min-459 Fahrenheit, min -273 Celsius) met behulp van vloeibare stikstof totdat een merkbare faseverandering optreedt. De verandering houdt een niet-bestaande elektrische weerstand in, ook wel een supergeleider genoemd. Hierdoor kan energie gemakkelijker worden doorgelaten dan via traditionele bedrading.
Supergeleiding is meestal het doel van het kritische temperatuurproces. Wanneer een metaal wordt afgekoeld tot deze kritische temperatuur, heeft onderzoek aangetoond dat het een betere geleider is dan draden bij kamertemperatuur. Er is geen elektrische weerstand, dus elektronen kunnen vrij door dit metaal gaan, waardoor er bijna geen energie verloren gaat door warmte. Supergeleiderlussen die metalen gebruiken die tot een kritische temperatuur zijn gekoeld, kunnen enkele jaren meegaan met vrijwel geen achteruitgang, in vergelijking met traditionele systemen die vanwege warmte vaak moeten worden vervangen.
Aluminium wordt beschouwd als een uitstekend metaal om te worden gebruikt met kritieke temperatuur supergeleiding. Het lichte gewicht en de kneedbaarheid maken het een uitstekende keuze voor draden en andere materialen die worden gebruikt voor het geleiden van elektriciteit. Aluminium wordt vaak gebruikt in industrieën die grote hoeveelheden energie moeten passeren, zoals een energiecentrale of een grote fabriek.
Staal en zijn vele legeringen blijken een ander type metaal te zijn dat deze behandeling goed aankan. De kritische temperatuur van staal is op meer manieren nuttig dan alleen geleiden van elektriciteit. Isothermisch gloeien is een proces dat is ontwikkeld om de snelheid van het metaal te beheersen, ook wel een temperatuurgradiënt genoemd, waarbij een bepaald stuk staal tot net boven de kritische temperatuur is afgekoeld, vervolgens tot onder dat punt is verlaagd en weer naar boven is gebracht. Het blussen is een ander staalkritisch temperatuurproces waarbij geen supergeleiding of vloeibare stikstof is betrokken, maar het metaal wordt in plaats daarvan tot dat punt afgekoeld in water, olie of pekel om het koolstofgehalte te verhogen.