Thép có thêm các nguyên tố vi lượng như Ti, Nb và V có khả năng chống lại sự phát triển của hạt mạnh nhất. Chúng có hiệu quả ngăn chặn sự thô hóa hạt bất thường ở nhiệt độ cao bằng cách hình thành các cacbua hoặc nitrit ổn định giúp xác định ranh giới hạt.
1. Thép vi hợp kim (Hiệu quả nhất)
Thép chứa Ti{0}}: Ti có thể tạo thành TiC (titan cacbua) có độ ổn định cao, không dễ hòa tan ở nhiệt độ cao và có thể duy trì trạng thái hạt mịn trong thời gian dài. Nó có tác dụng ghim mạnh nhất lên ranh giới hạt và là yếu tố hiệu quả nhất để ức chế sự phát triển của hạt austenite.
Thép chứa Nb-: NbC (niobium cacbua) có độ hòa tan vừa phải trong austenite và có thể kết tủa trong quá trình kết tinh lại, ngăn chặn sự phát triển của hạt một cách hiệu quả, đặc biệt thích hợp cho quá trình cán và làm nguội có kiểm soát.
Thép chứa V{0}}: VC (vanadi cacbua) cũng có tác dụng ghim tốt nhưng độ ổn định của nó thấp hơn một chút so với TiC và NbC, khiến nó phù hợp với môi trường làm việc có nhiệt độ-trung bình.
Khuyến nghị thực tế: Sử dụng thép biến tính H13 vi hợp kim (ví dụ, có thêm Ti/Nb/V) có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lại sự phát triển của hạt trong khuôn chạy nóng.
2. Thép hạt mịn-: Loại thép này trải qua quá trình khử oxy hoặc hợp kim vi mô trong quá trình nấu chảy, dẫn đến sự hình thành các nitrit hoặc carbonitrit mịn, phân tán trong thép, ức chế sự phát triển của hạt trong quá trình nung.
Sau khi xử lý nhiệt đến 930 độ và giữ, các hạt của loại thép này vẫn mịn (cỡ hạt lớn hơn hoặc bằng cấp 5), phù hợp với môi trường làm việc ở nhiệt độ-cao-lâu dài.
Tiêu chí Đánh giá: Kích thước hạt được đánh giá theo GB/T 6394. Thép hạt mịn-vốn không có biểu hiện thô trong điều kiện tiêu chuẩn.
3. Các yếu tố khác có tác dụng ức chế
|
Yếu tố |
Cơ chế ức chế |
Mức độ hiệu quả |
|
W |
Hình thành các cacbua ổn định ở nhiệt độ cao, cản trở sự di chuyển ranh giới hạt |
Vừa phải |
|
Mo |
Cải thiện độ ổn định của austenite, làm chậm sự phát triển của hạt |
Vừa phải |
|
Al |
Tạo thành các hạt AlN để xác định ranh giới hạt, ngăn chặn sự thô ráp trong quá trình gia nhiệt |
Mạnh |
Lưu ý: Các nguyên tố Ni, Mn, P không có khả năng ức chế sự phát triển của hạt. Ni thậm chí có thể thúc đẩy quá trình austenit hóa, còn Mn hạ thấp điểm tới hạn và đẩy nhanh quá trình phát triển của hạt.
4. Khuyến nghị lựa chọn tài liệu thực tế
Vật liệu ưu tiên: Thép khuôn vi hợp kim có chứa Ti, Nb và V (ví dụ: H13+Ti);
Tránh: Các phôi có dạng hạt thô hoặc chưa được khử oxy-và thép cacbon thông thường không có các bộ phận tinh chế-hạt;
Các biện pháp hỗ trợ: Tiến hành kiểm tra kim loại trước khi đưa khuôn mới vào sử dụng để xác nhận kích thước hạt ban đầu nằm trong khoảng 5–8. Nguyên tắc bảo vệ: Các hạt ở pha-thứ hai (chẳng hạn như TiC và NbC) hạn chế chuyển động của ranh giới hạt thông qua hiệu ứng ghim Zener, đây là cơ chế cốt lõi để chống lại sự phát triển của hạt.
