Azok az anyagok, amelyek magas hőmérsékleten{0}}megőrizhetik a finom szemcsés szerkezetet, főként a Ti, Nb és V tartalmú mikroötvözött acélok; porkohászati acél; hőálló ötvözetek (például Inconel 718); és kerámia mátrix kompozitok. Ezek az anyagok hatékonyan gátolják a szemcsedurvulást magas hőmérsékleten a kicsapódott fázisok jellemzői révén, amelyek a szemcsehatárokat rögzítik, vagy saját szemcseszerkezetük hiánya miatt.
1. Mikroötvözött acél (mainstream választás)
Ti-tartalmú acél (pl. H13+Ti): A Ti rendkívül stabil TiC-t képez, amely 1200 fok alatt szinte oldhatatlan, hosszú ideig rögzíti a szemcsehatárokat, és a szemcsenövekedéssel szemben a legerősebb ellenállást mutatja;
Nb-tartalmú acél (pl. H13+Nb): Az NbC dinamikusan kicsapódik az átkristályosítás során, megakadályozva a szemcsebeszívódást, és alkalmassá teszi a hőmérséklet-ingadozási körülményekre;
V-tartalmú acél (pl. H13+V): A VC stabilan létezik a 600–900 fokos tartományban, mérsékelt rögzítőerőt biztosítva alacsonyabb költségek mellett.
Mechanizmus: Zener-tűző hatás – a finom, szétszórt második{0}}fázisú részecskék fizikailag akadályozzák a szemcsehatár-vándorlást.
2. Alapvetően finom-szemcsés acél
Al-Elölt H13: AlN az Al-deoxidáció révén keletkezik, amely a szemcsehatárokat rögzíti a melegítés korai szakaszában, hogy megakadályozza a túlzott ausztenitszemcsék növekedését;
Finom-szemcsés 4Cr5MoSiV1: A dezoxidációs és hűtési sebességet az olvasztási folyamat során szabályozzák, hogy biztosítsák a finom és egységes eredeti mikroszerkezetet (szemcseméret 5–8).
Jellemzők: Magas költséghatékonyság-, alkalmas új öntőforma gyártására, nincs szükség drága ötvözetek hozzáadására.
3. Porkohászati acél (csúcs-végigényű alkalmazások)
PM-H13: porkohászati technológiát alkalmaz, 8–10 közötti eredeti szemcseméretet ér el, rendkívül egyenletes keményfém eloszlás mellett, és a hagyományos acélokhoz képest sokkal jobb ellenállást mutat a magas-hőmérsékletű durvítással szemben;
ASP-23: Gyorsacél-, magas V- és Mo-tartalommal, ultrafinom mikroszerkezettel és bőséges diszpergált karbidokkal, kiváló magas hőmérsékleti ellenállással.
Előnyök: Jó izotrópia, kifáradási élettartama több mint 30%-kal magasabb, mint a hagyományos acélé, alkalmas precíziós öntőformákhoz orvosi, optikai és egyéb területeken.
4. Hőálló-ötvözetek (ultra-magas hőmérsékletű alkalmazások)
|
Anyag |
Maximális üzemi hőmérséklet |
Finom szemcsemegtartó mechanizmus |
|
Inconel 718 |
1100 fok |
' fázisú (Ni₃Al) diszperzióerősítő, gátolja a szemcsehatár-vándorlást |
|
Haynes 230 |
1150 fok |
Szilárd oldat erősítés + keményfém csapadék, kiváló kúszásállóság |
|
Stellite 6 |
1000 fok |
Keményfém hálózattámogatás, erős mikroszerkezeti stabilitás |
Megjegyzés: Magas költség, nehezen feldolgozható, általában a kritikus alkatrészek részleges cseréjére használják.
5. Kerámia mátrix kompozitok (határirányú)
SiC/SiC, Al2O3/ZrO2: Ezek a kompozitok nem rendelkeznek fémes szemcseszerkezettel, ellenállnak 1400 fok feletti hőmérsékletnek, és szinte semmilyen termikus deformációt nem mutatnak.
Alkalmazások: Kopásálló -alkatrészként, például fúvóka bélésként és áramláselválasztóként használják fémmátrixokkal kombinálva.
Trend: Terjeszkedés az űrhajózásról a csúcsminőségű{0}}formagyártásra, ami a jövő fejlődési irányát képviseli.
