Medzi materiály, ktoré si dokážu zachovať jemnozrnnú-štruktúru pri vysokých teplotách, patria najmä mikrolegované ocele obsahujúce Ti, Nb a V; prášková metalurgická oceľ; zliatiny odolné voči teplu- (ako Inconel 718); a kompozity s keramickou matricou. Tieto materiály účinne potláčajú hrubnutie zŕn pri vysokých teplotách prostredníctvom charakteristík precipitovaných fáz, ktoré spájajú hranice zŕn, alebo ich vlastnej absencie štruktúry zŕn.
1. Mikrolegovaná oceľ (hlavný výber)
Oceľ obsahujúca Ti- (napr. H13+Ti): Ti tvorí vysoko stabilný TiC, ktorý je takmer nerozpustný pod 1200 stupňami, na dlhú dobu spája hranice zŕn a vykazuje najväčšiu odolnosť voči rastu zŕn;
Oceľ obsahujúca Nb-(napr. H13+Nb): NbC sa dynamicky zráža počas rekryštalizácie, čím zabraňuje pohlcovaniu zŕn a robí ho vhodným pre podmienky kolísania teploty;
Oceľ obsahujúca V-(napr. H13+V): VC stabilne existuje v rozsahu 600 – 900 stupňov, pričom poskytuje miernu silu prichytenia pri nižších nákladoch.
Mechanizmus: Zenerov efekt – jemné, rozptýlené častice druhej{0}}fázy fyzicky bránia migrácii hraníc zŕn.
2. Inherently Fine-Zrnitá oceľ
Al-Killed H13: AlN sa generuje prostredníctvom deoxidácie Al, pričom sa hranice zŕn v počiatočných štádiách zahrievania zamedzujú nadmernému rastu zŕn austenitu;
Jemnozrnný 4Cr5MoSiV1: Rýchlosť dezoxidácie a ochladzovania sa kontroluje počas procesu tavenia, aby sa zabezpečila jemná a jednotná pôvodná mikroštruktúra (veľkosť zrna 5–8).
Vlastnosti: Vysoká nákladová{0}}efektívnosť, vhodné na výrobu nových foriem, nie je potrebné pridávať drahé zliatiny.
3. Prášková metalurgia ocele (špičkové-aplikácie)
PM-H13: Využíva technológiu práškovej metalurgie, dosahuje pôvodnú veľkosť zrna 8 – 10, s extrémne rovnomerným rozdelením karbidov, vykazuje oveľa lepšiu odolnosť proti zdrsneniu pri vysokých-teplotách v porovnaní s tradičnými oceľami;
ASP-23: Vysokorýchlostná-oceľ s vysokým obsahom V a Mo, s ultrajemnou mikroštruktúrou a množstvom rozptýlených karbidov, ktorá vykazuje vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám.
Výhody: Dobrá izotropia, únavová životnosť je o viac ako 30% vyššia ako tradičná oceľ, vhodná pre presné formy v medicínskych, optických a iných oblastiach.
4. Žiaruvzdorné-zliatiny (aplikácie s ultra-vysokou teplotou)
|
Materiál |
Maximálna prevádzková teplota |
Mechanizmus zadržiavania jemných zŕn |
|
Inconel 718 |
1100 stupňov |
Posilnenie disperzie fázy (Ni3Al), inhibuje migráciu hraníc zŕn |
|
Haynes 230 |
1150 stupňov |
Spevnenie tuhého roztoku + zrážanie karbidov, vynikajúca odolnosť proti tečeniu |
|
Stellit 6 |
1000 stupňov |
Podpora karbidovej siete, silná stabilita mikroštruktúry |
Poznámka: Vysoká cena, náročné spracovanie, zvyčajne sa používa na čiastočnú výmenu kritických komponentov.
5. Keramické matricové kompozity (Frontier Direction)
SiC/SiC, Al₂O3/ZrO₂: Tieto kompozity nemajú štruktúru kovových zŕn, odolávajú teplotám nad 1400 stupňov a nevykazujú takmer žiadnu tepelnú deformáciu.
Aplikácie: Používajú sa ako diely odolné proti opotrebeniu-, ako sú vložky trysiek a rozdeľovače toku, v kombinácii s kovovými matricami.
Trend: Expanzia z letectva na špičkovú-výrobu foriem, čo predstavuje smer budúceho vývoja.
