Kriyojenik soğutma genel olarak Gıda sektöründe kullanılmaktadır. Kaynama noktası çok düşük olan sıvılaştırılmış gazlara kriyojenik sıvılar denir. Gıdaların dondurulmasında en fazla kullanılan kriyojenik sıvıların başında “sıvı azot” ve “sıvı karbondioksit” gazı gelmektedir. Sıvı azot’un kaynama sıcaklığı -196°C ve sıvı karbondioksit’in ise, -145°C’dir.
Sıfır Altı işlem ise 0°C’nin altında yapılan işlemlerdir ve elektrik / elektronik devre kartlarında ve elemanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıfır altı işlem iki gruba ayrılmaktadır Bunlar Oda sıcaklığından -80°C’ye kadar olan işlem (soğuk işlem) ve -80°C’den daha düşük sıcaklıklarda yapılan işlem (Kriyojenik İşlem) olarak gruplanmaktadır.
Soğuk işlem, yüksek hassasiyetli parçalar ve bileşenler için yaygın olarak kullanılır, çünkü ostenitin martensite dönüşümünü arttırır. Yaygın uygulama, malzemeye ve su verme parametrelerine göre -60 ile -80 °C’yi optimum sıcaklık olarak tanımlar. Birçok şirket bu tür bir tedaviyi yüzey sertliğini ve termal stabilizeyi iyileştirmek için kullanır.
-123 ile -196 °C aralığında derin Kriyojenik işlem, normal soğuk işlemle elde edilen iyileşmenin ötesinde bazı özellikleri iyileştirir. Bunun temel nedeni, ostenitten martensite tam bir dönüşümün yanı sıra, temperli martensitik yapıdaki çok küçük karbürlerin oluşmasıdır.
Kriyojenik işlem döngüsü; a) Sıcaklığın İndirilmesi b) Sıcaklıkta bekletilmesi c) Sıcaklığın arttırılması d) Temperleme şeklinde gerçekleştirilir. Malzemenin sıcaklığı yavaş bir şekilde ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklıklara soğutulur. Bu yavaş soğutma, malzeme içindeki sıcaklık değişiminin azaltılmasına ve gerilmelerin en aza indirilmesine yardımcı olur. Bekletme süresi boyunca sıcaklık, önceden belirlenmiş bir süre boyunca kriyojenik sıcaklıkta tutulur ve c kademesinde tekrar yavaşça ortam sıcaklığına çıkılır. Son olarak malzeme temperlenir ve işlem tamamlanır.
Kriyojenik işlemle malzemenin mikro yapısı daha yoğun ve düzenli bir yapıya sahip olur. Bu işlem farklı malzemelere uygulanabilir. Endüstride kesici takımların aşınma dirençlerinin artırılmasında, üretimde kullanılan işlenecek malzemelerin tokluğunu artırma işleminde, akustik gitar tellerine kriyojenik işlem uygulanarak metalin rezonans frekansı artırılarak daha canlı rezonans elde etme işlemleri gibi alanlarda kullanılmaktadır. Normal ısıl işlem yapılarak malzemeye tokluk, sertlik, korozyon direnci, süneklik verilir. Çoğu malzeme ısıl işlemden sonra östenit yapısını korur. Kriyojenik işlem ile malzemenin mikro yapısı östenitten martensite geçer ve malzemenin aşınma direnci artar. Yüksek alaşımlı çelik kesme takımları, bu işlemden sonra, kesme özelliğini uzun süre muhafaza ederler, daha az aşınır ve kırılmaya karşı dayanıklı olurlar. Endüstriyel kesme takımlarının kriyojenik ıslahı ile ilgili yapılan çalışmalarda kriyojenik işlem karbür kesme takımlarının çalışma ömürlerini büyük oranda arttırdığı saptanmıştır.
Son yıllarda malzemelerin kriyojenik işlemesine büyük ilgi gösterilmiştir. Havacılık ve diğer endüstriler için kriyojenik işlem uygulamaları yapılmıştır. Bu işlem türbin kanatları, iniş takım sistemleri, dişliler, kesici takımlar vb. gibi uçak parçaları için kullanılmıştır. Kriyojenik işlem ayrıca nikel bazlı süper alaşımlar ve metal olmayan malzemelerde de kullanılmıştır. Kriyojenik işlemlerin bu malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirdiği gözlemlenmiştir.
