Čelici s dodanim mikrolegirajućim elementima kao što su Ti, Nb i V imaju najjaču otpornost na rast zrna. Oni efikasno potiskuju abnormalno grublje zrna na visokim temperaturama tako što formiraju stabilne karbide ili nitride koji pričvršćuju granice zrna.
1. Mikrolegirani čelik (najefikasniji)
Čelik koji sadrži Ti{0}}: Ti može formirati visoko stabilan TiC (titanijum karbid), koji se ne rastvara lako na visokim temperaturama i može dugo vremena održavati stanje finih čestica. Ima najjači efekat pričvršćivanja na granice zrna i najefikasniji je element za inhibiciju rasta zrna austenita.
Čelik koji sadrži Nb-: NbC (niobijum karbid) ima umjerenu rastvorljivost u austenitu i može se taložiti tokom rekristalizacije, efikasno sprječavajući rast zrna, posebno pogodan za kontrolirane procese valjanja i hlađenja.
Čelik koji sadrži V-: VC (vanadijum karbid) takođe ima dobar efekat pričvršćivanja, ali je njegova stabilnost nešto niža od TiC i NbC, što ga čini pogodnim za okruženja sa srednjim{1}}temperaturama.
Praktična preporuka: Korištenje mikrolegiranog H13 modificiranog čelika (npr. sa dodatkom Ti/Nb/V) može značajno poboljšati otpornost na rast zrna u matricama za vruće vode.
2. Inherentno fini-Čelik sa zrnom: Ova vrsta čelika podliježe Al deoksidaciji ili mikrolegiranju tokom topljenja, što rezultira stvaranjem finih, dispergiranih nitrida ili karbonitrida unutar čelika, inhibirajući rast zrna tokom zagrijavanja.
Nakon termičke obrade do 930 stepeni i držanja, zrna ove vrste čelika ostaju fina (veličina zrna veća od ili jednaka ocjeni 5), što ga čini pogodnim za dugotrajnu-uslugu na visokim{3}}onim temperaturama.
Kriterijumi procjene: Veličina zrna je ocijenjena prema GB/T 6394. Inherentno fino-čelik ne pokazuje grubost u standardnim uvjetima.
3. Ostali elementi sa inhibirajućim efektima
|
Element |
Mehanizam inhibicije |
Nivo efektivnosti |
|
W |
Formira stabilne karbide na visokim temperaturama, ometajući migraciju granica zrna |
Umjereno |
|
Mo |
Poboljšava stabilnost austenita, odgađajući rast zrna |
Umjereno |
|
Al |
Formira čestice AlN da zakači granice zrna, sprečavajući grubost tokom zagrevanja |
Jaka |
Napomena: Elementi kao što su Ni, Mn i P nemaju sposobnost da inhibiraju rast zrna. Ni može čak podstaći austenitizaciju, a Mn snižava kritičnu tačku i ubrzava rast zrna.
4. Praktične preporuke za odabir materijala
Preferirani materijali: Mikrolegirani čelik za kalupe koji sadrži Ti, Nb i V (npr. H13+Ti);
Izbjegavajte: nedeoksidirane ili grubo{0}}zrnate gredice i obični ugljični čelik bez{1}}elemenata za rafiniranje zrna;
Prateće mjere: Izvršite metalografsko testiranje prije stavljanja novih kalupa u upotrebu kako biste potvrdili da je originalna veličina zrna u rasponu od 5-8. Princip zaštite: Čestice druge-faze (kao što su TiC i NbC) ograničavaju kretanje granica zrna kroz Zenerov efekat zakačenja, koji je osnovni mehanizam za otpor rastu zrna.
