קביעה אם לחומר יש עמידות לצמיחת גרגרים מסתמכת בעיקר על ההרכב הכימי שלו, מאפייני המיקרו-מבנה ויציבות הטמפרטורה הגבוהה-. ניתן להעריך זאת באמצעות שלושת מימדי הליבה הבאים:
1. ניתוח קומפוזיציה כימית: נוכחות של יסודות מיקרוניזגים מרכזיים
Ti (טיטניום), Nb (ניוביום), V (וניום): יסודות אלה יוצרים קרבידים יציבים ביותר (כגון TiC, NbC, VC), אשר מצמידים גבולות גרגרים בטמפרטורות גבוהות, ומעכבים באופן משמעותי את צמיחת התבואה.
אל (אלומיניום): באמצעות דה-אוקסידציה, הוא יוצר פיזור AlN מפוזר, ומונע התגבשות גרגירי אוסטניט במהלך החימום, סימן היכר של "פלדה עדינה-באופן מהותי".
W (טונגסטן), Mo (מוליבדן): אלו מייצרים קרבידים בנקודת -התכה- גבוהה (כגון WC, Mo₂C), משפרים את היציבות התרמית של המטריצה ומעכבים את נדידת גבול התבואה.
טיפים מעשיים: בדוק את תעודת איכות החומר או דוח הרכב. אם Ti גדול מ-0.015% או שווה ל-0.015%, Nb גדול מ-0.02% או שווה ל-0.02%, V גדול מ-0.1% או שווה ל-0.1%, או Al גדול מ-0.02% או שווה ל-0.02%, בדרך כלל יש לו עמידות טובה לצמיחת דגנים.
2. מאפייני מיקרו-מבנה: חלוקת חלקיקים שלב שני וגודל גרגר ראשוני
אינדיקטורים לשיפוט: מאפיינים של חומרים עמידים בפני צמיחת דגנים
התפלגות פאזות משוקעות: חלקיקי קרביד או ניטריד עדינים ומפוזרים (<1μm) uniformly distributed along grain boundaries.
גודל גרגר ראשוני: גרגירים עדינים בתחילה (דירוג GB/T 6394 גדול או שווה ל-5, באופן אידיאלי 8-10).
הומוגניות מיקרו-מבנה: ללא גבישים מעורבים או גרגירים גסים באופן חריג, במיוחד שמירה על מבנה עדין-גרגירים לאחר austenitization.
שיטת איתור: התבוננו בסוג והתפלגות של שלבים משקעים באמצעות מיקרוסקופיה מטאלוגרפית + ספקטרוסקופיה מפזרת אנרגיה (EDS), וערכו שיקול דעת מקיף על סמך דירוג גודל הגרגרים.
3. אימות יציבות-בטמפרטורה גבוהה: בדיקות טיפול בחום ובדיקות ביצועים
מבחן החזקת-טמפרטורה גבוהה: החומר מחומם ל-900-1100 מעלות, מוחזק במשך מספר שעות, מקורר, ולאחר מכן נמדד גודל הגרגיר. אם הגרגרים אינם מתגבשים באופן משמעותי (עדיין גדול או שווה לדרגה 5), זה מצביע על עמידות חזקה לצמיחת דגנים.
מבחן חוזק זחילה ועמידות: התנהגות דפורמציה נבדקת תחת עומסי טמפרטורה- גבוהים. חומרים עמידים לצמיחת גרגרים מציגים בדרך כלל שיעורי זחילה נמוכים יותר וזמני שבר ארוכים יותר.
סימולציית רכיבה תרמית: חימום וקירור חוזרים מבוצעים בתנאי רץ חמים מדומים כדי לראות את היציבות של המיקרו-מבנה והנוכחות של גבישים מעורבים או Widmanstätten.
מנגנון ליבה: חלקיקי השלב השני-הצמדה של אפקט זנר מונעים פיזית את תנועת גבול הדגן, שהוא העיקרון הבסיסי של התנגדות לצמיחת גרגרים.
4. המלצות מעשיות לבחירת חומר
לתת עדיפות לפלדות שכותרתן "מגוגכת מיקרו" או "עדינה-גרעינית" (למשל, H13+Ti, Al-Killed H13);
לדרוש מהספקים לספק דוחות בדיקה מטאלוגרפיים ודפי הרכב כדי לאשר את התוכן של אלמנטים מרכזיים ואת המבנה המיקרו המקורי;
בצע בדיקות דגימה נכנסות של רכיבים מרכזיים כדי להימנע משימוש בחומרים בעלי הרכב לא תקני או מבנה מיקרו לא תקין.
