W obróbce metali, jaka jest temperatura krytyczna?

Obróbka metali często koncentruje się na korzyściach ogrzewania materiału do ekstremalnych temperatur dla giętkości, ale rzadko są to zalety ekstremalnego chłodzenia. Chłodząc metal do bardzo niskiej temperatury zwanej jego temperaturą krytyczną, można zaobserwować zjawisko elektryczne zwane nadprzewodnictwem. Ta metoda jest ważnym postępem w pracach elektrycznych i została wykorzystana do różnych metali, ale aluminium i stal są na ogół najbardziej powszechne.

Temperatura krytyczna metalu różni się w zależności od substancji i ze względu na przewodnictwo może nie być możliwa do osiągnięcia. Zasadniczo metale muszą być chłodzone do temperatury około 0 stopni Kelvina (minus-459 Fahrenheita, minus -273 Celsjusza) przy użyciu ciekłego azotu, aż do zauważalnej zmiany fazy. Zmiana wiąże się z nieistniejącym oporem elektrycznym, zwanym również nadprzewodnikiem. Pozwala to na przepływ energii łatwiej niż przez tradycyjne okablowanie.

Nadprzewodnictwo jest zwykle celem procesu temperatury krytycznej. Po schłodzeniu metalu do tej temperatury krytycznej badania wykazały, że jest on lepszym przewodnikiem niż przewody w temperaturze pokojowej. Nie ma oporu elektrycznego, więc elektrony mogą swobodnie przepływać przez ten metal, powodując prawie żadną energię traconą przez ciepło. Pętle nadprzewodnikowe wykorzystujące metale schłodzone do temperatury krytycznej mogą trwać kilka lat praktycznie bez pogorszenia, w porównaniu z tradycyjnymi systemami, które należy często wymieniać z powodu ciepła.

Aluminium jest uważane za doskonały metal do stosowania w nadprzewodnictwie w krytycznych temperaturach. Jego niewielka waga i ciągliwość sprawiają, że jest to doskonały wybór do przewodów i innych materiałów używanych do przewodzenia prądu. Aluminium jest często stosowane w branżach, w których konieczne jest przekazywanie dużych ilości energii, takich jak elektrownia lub duża fabryka.

Stwierdzono, że stal i jej stopy są innym rodzajem metalu, który dobrze sobie z tym radzi. Krytyczna temperatura stali jest przydatna na wiele sposobów niż po prostu przewodzenie prądu. Wyżarzanie izotermiczne jest procesem stworzonym w celu kontrolowania tempa zmian temperatury metalu, zwanym także gradientem temperatury, w którym konkretny kawałek stali schłodził się nieco powyżej temperatury krytycznej, a następnie obniżył poniżej tego punktu i przywrócił. Hartowanie jest kolejnym procesem w stalowej temperaturze krytycznej, który nie wymaga nadprzewodnictwa lub ciekłego azotu, ale metal jest chłodzony do tego momentu w wodzie, oleju lub solance w celu zwiększenia zawartości węgla.