Materialele care pot menține o structură cu granulație-fină la temperaturi ridicate includ în principal oțelul microaliat care conține Ti, Nb și V; oțel pentru metalurgia pulberilor; aliaje rezistente la căldură (cum ar fi Inconel 718); și compozite cu matrice ceramică. Aceste materiale suprimă în mod eficient îngroșarea granulelor la temperaturi ridicate prin caracteristicile fazelor precipitate care fixează granițele granulelor sau prin absența propriei structuri a granulelor.
1. Oțel microaliat (Mainstream Choice)
Oțel care conține Ti-(de exemplu, H13+Ti): Ti formează TiC foarte stabil, care este aproape insolubil sub 1200 de grade , fixând limitele de cereale pentru o lungă perioadă de timp și prezentând cea mai puternică rezistență la creșterea boabelor;
Oțel care conține Nb-(de exemplu, H13+Nb): NbC precipită dinamic în timpul recristalizării, prevenind înghițirea cerealelor și făcându-l potrivit pentru condițiile de fluctuație de temperatură;
V-conțin oțel (de exemplu, H13+V): VC există stabil în intervalul 600-900 de grade, oferind o forță de fixare moderată la un cost mai mic.
Mecanism: efect de fixare Zener – particule fine, dispersate în a doua-fază, împiedică fizic migrarea graniței.
2. Oțel cu granulație-inerent fin
Al-H13 ucis: AlN este generat prin dezoxidarea Al, fixând granițele granulelor în primele etape de încălzire pentru a preveni creșterea excesivă a boabelor de austenită;
4Cr5MoSiV1 cu granulație-fină: vitezele de dezoxidare și răcire sunt controlate în timpul procesului de topire pentru a asigura o microstructură originală fină și uniformă (dimensiunea granulelor 5–8).
Caracteristici: cost-eficiență ridicat, potrivit pentru fabricarea de noi matrițe, nu este nevoie să adăugați aliaje scumpe.
3. Oțel pentru metalurgia pulberilor (aplicații de vârf-)
PM-H13: utilizează tehnologia metalurgiei pulberilor, obținând o dimensiune originală a granulelor de 8-10, cu distribuție extrem de uniformă a carburilor, prezentând o rezistență mult superioară la îngroșarea la temperatură-înaltă în comparație cu oțelurile tradiționale;
ASP-23: Oțel-de mare viteză, care conține niveluri ridicate de V și Mo, cu o microstructură ultrafină și carburi dispersate abundente, care prezintă o rezistență excelentă la temperaturi înalte.
Avantaje: Izotropie bună, durata de viață la oboseală este cu peste 30% mai mare decât oțelul tradițional, potrivit pentru matrițe de precizie în domeniul medical, optic și alte domenii.
4. Aliaje-rezistente la căldură (aplicații la temperaturi ultra-înalte)
|
Material |
Temperatura maxima de serviciu |
Mecanism de reținere a cerealelor fine |
|
Inconel 718 |
1100 de grade |
întărirea dispersiei de fază (Ni₃Al), inhibă migrarea graniței |
|
Haynes 230 |
1150 de grade |
Întărirea soluției solide + precipitarea carburilor, rezistență excelentă la fluaj |
|
Stelul 6 |
1000 de grade |
Suport de rețea din carbură, stabilitate puternică a microstructurii |
Notă: Cost ridicat, dificil de procesat, utilizat de obicei pentru înlocuirea parțială a componentelor critice.
5. Compozite cu matrice ceramică (direcția frontieră)
SiC/SiC, Al₂O₃/ZrO₂: Aceste compozite nu au structură metalică a granulelor, pot rezista la temperaturi de peste 1400 de grade și nu prezintă aproape nicio deformare termică.
Aplicații: Folosit ca piese-rezistente la uzură, cum ar fi căptușeli pentru duze și divizoare de flux, în combinație cu matrici metalice.
Tendință: extinderea de la industria aerospațială la fabricarea-de matrițe de vârf, reprezentând o direcție de dezvoltare viitoare.
