Mis on metallitöös kriitiline temperatuur?

Metallitöötlemine keskendub sageli materjali äärmuslike temperatuurideni kuumutamise eelistele elastsuse tagamiseks, kuid harva võetakse arvesse äärmusliku jahutamise eeliseid. Jahutades metalli väga madalale temperatuurile, mida nimetatakse selle kriitiliseks temperatuuriks, saab jälgida elektrilist nähtust, mida nimetatakse ülijuhtivuseks. See meetod on oluline edasiminek elektritöödes ja seda on kasutatud mitmesuguste metallide puhul, kuid alumiinium ja teras on üldiselt kõige levinumad.

Metalli kriitiline temperatuur on aineti erinev ja juhtivuse seisukohalt ei pruugi seda olla võimalik saavutada. Üldiselt tuleb metalle jahutada temperatuurini umbes 0 kraadi Kelvinit (miinus -459 Fahrenheiti, miinus -273 Celsiuse järgi), kasutades vedelat lämmastikku, kuni toimub märgatav faasimuutus. Muutus hõlmab olematut elektritakistust, mida nimetatakse ka ülijuhiks. See võimaldab energial kergemini liikuda kui traditsioonilise juhtmestiku kaudu.

Ülijuhtivus on tavaliselt kriitilise temperatuuri protsessi eesmärk. Kui metall jahutatakse selle kriitilise temperatuurini, on uuringud näidanud, et see on toatemperatuuril parem juht kui juhtmed. Elektritakistus puudub, nii et elektronid pääsevad selle metalli vabalt läbi, mistõttu soojuse kaudu energiat peaaegu ei kao. Kriitilise temperatuurini jahutatud metalle kasutavad ülijuhtahelad võivad kesta mitu aastat praktiliselt ilma halvenemiseta, võrreldes traditsiooniliste süsteemidega, mida tuleb kuumuse tõttu sageli vahetada.

Alumiiniumi peetakse suurepäraseks metalliks kasutamiseks kriitilise temperatuuri ülijuhtivusega. Selle kerge kaal ja vormitavus muudavad selle suurepäraseks valikuks juhtmete ja muude elektrijuhtimiseks kasutatavate materjalide jaoks. Alumiiniumi kasutatakse sageli tööstusharudes, mis vajavad suurel hulgal energiat, nagu elektrijaam või suur tehas.

On leitud, et teras ja selle paljud sulamid on teist tüüpi metall, mis seda töötlemist hästi käsitleb. Terase kriitiline temperatuur on kasulik rohkemal viisil kui lihtsalt elektrijuhtimine. Isotermiline lõõmutamine on metalli temperatuurimuutuste kiiruse kontrollimiseks loodud protsess, mida nimetatakse ka temperatuurigradiendiks ja mille käigus teatud terasetükk jahutatakse veidi üle kriitilise temperatuuri, seejärel langetatakse sellest punktist allapoole ja tõstetakse uuesti üles. Karastus on veel üks terase kriitiline temperatuuriprotsess, mis ei hõlma ülijuhtivust ega vedelat lämmastikku, vaid metall jahutatakse selle asemel selle punktini vees, õlis või soolvees, et suurendada selle süsinikusisaldust.