Το κράμα με βάση το κοβάλτιο είναι ένα σκληρό κράμα που μπορεί να αντέξει διάφορους τύπους φθοράς, διάβρωσης και οξείδωσης υψηλής θερμοκρασίας. Τα κράματα με βάση το κοβάλτιο βασίζονται στο κοβάλτιο ως κύριο συστατικό, το οποίο περιέχει σημαντική ποσότητα νικελίου, κραματικά χημικά στοιχεία όπως χρώμιο, βολφράμιο και μικρή ποσότητα στοιχείων κράματος όπως μολυβδαίνιο, νιόβιο, ταντάλιο, τιτάνιο, λανθάνιο και περιστασιακά σίδηρος . Σύμφωνα με τη διαφορετική σύνθεση του κράματος, το κράμα με βάση το κοβάλτιο μπορεί να κατασκευαστεί σε σύρμα συγκόλλησης και η σκόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκόλληση σκληρής επιφάνειας, θερμικό ψεκασμό, συγκόλληση με ψεκασμό και άλλες διαδικασίες, και μπορεί επίσης να κατασκευαστεί σεχύτευση, εξαρτήματα σφυρηλάτησης και μεταλλουργίας σκόνης. Ταξινομημένα με βάση την τελική χρήση, τα κράματα με βάση το κοβάλτιο μπορούν να χωριστούν σε κράματα ανθεκτικά στη φθορά με βάση το κοβάλτιο, σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το κοβάλτιο και σε κράματα διαλυμάτων με βάση το κοβάλτιο ανθεκτικά στη διάβρωση. Σε γενικές συνθήκες λειτουργίας, είναι και ανθεκτικά στη φθορά και σε υψηλή θερμοκρασία ή ανθεκτικά στη φθορά και στη διάβρωση. Ορισμένες συνθήκες λειτουργίας μπορεί επίσης να απαιτούν υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση ταυτόχρονα. Όσο πιο περίπλοκες είναι οι συνθήκες εργασίας, τόσο πιο εμφανή είναι τα πλεονεκτήματα των κραμάτων με βάση το κοβάλτιο.
Ιδιότητες κραμάτων με βάση το κοβάλτιο
Τα κύρια καρβίδια στα υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο είναι τα MC, M23C6 και M6C. Στα χυτά κράματα με βάση το κοβάλτιο, το M23C6 κατακρημνίζεται μεταξύ των ορίων των κόκκων και των δενδριτών κατά τη διάρκεια της αργής ψύξης. Σε ορισμένα κράματα, το λεπτό M23C6 μπορεί να σχηματίσει ευτηκτική με τη μήτρα γ. Τα σωματίδια καρβιδίου MC είναι πολύ μεγάλα για να έχουν άμεση σημαντική επίδραση στις εξαρθρώσεις, επομένως η επίδραση ενίσχυσης στο κράμα δεν είναι εμφανής, ενώ τα λεπτά διασκορπισμένα καρβίδια έχουν καλή ενισχυτική επίδραση. Τα καρβίδια που βρίσκονται στο όριο των κόκκων (κυρίως M23C6) μπορούν να αποτρέψουν την ολίσθηση των ορίων των κόκκων, βελτιώνοντας έτσι τη δύναμη αντοχής. Η μικροδομή του υπερκράματος με βάση το κοβάλτιο HA-31 (X-40) είναι μια διασπαρμένη φάση ενίσχυσης (CoCrW)6 C-τύπου καρβίδιο. Οι τοπολογικές κλειστές φάσεις που εμφανίζονται σε ορισμένα κράματα με βάση το κοβάλτιο, όπως η φάση σίγμα, είναι επιβλαβείς και κάνουν το κράμα εύθραυστο.
Η θερμική σταθερότητα των καρβιδίων σε κράματα με βάση το κοβάλτιο είναι καλή. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, ο ρυθμός ανάπτυξης της συσσώρευσης καρβιδίου είναι πιο αργός από τον ρυθμό ανάπτυξης της φάσης γ στο κράμα με βάση το νικέλιο και η θερμοκρασία επαναδιάλυσης στη μήτρα είναι επίσης υψηλότερη (έως 1100°C) . Επομένως, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, το κράμα με βάση το κοβάλτιο Η αντοχή του κράματος γενικά μειώνεται αργά. Τα κράματα με βάση το κοβάλτιο έχουν καλή αντοχή στη θερμική διάβρωση. Ο λόγος για τον οποίο τα κράματα με βάση το κοβάλτιο είναι ανώτερα από τα κράματα με βάση το νικέλιο από αυτή την άποψη είναι ότι το σημείο τήξης του θειούχου κοβαλτίου (όπως το ευτηκτικό Co-Co4S3, 877℃) είναι υψηλότερο από αυτό του νικελίου ( Για παράδειγμα, ευτηκτική Ni-Ni3S2 (645°C) είναι υψηλός και ο ρυθμός διάχυσης του θείου στο κοβάλτιο είναι πολύ χαμηλότερος από αυτόν στο Και επειδή τα περισσότερα κράματα με βάση το κοβάλτιο έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο από τα κράματα με βάση το νικέλιο, μπορούν να σχηματίσουν ένα προστατευτικό στρώμα θειικού μετάλλου (όπως ένα προστατευτικό στρώμα Cr2O3 που διαβρώνεται από το Na2SO4) στην επιφάνεια του κράματος , η αντίσταση στην οξείδωση των κραμάτων με βάση το κοβάλτιο είναι γενικά πολύ χαμηλότερη από εκείνη των κραμάτων με βάση το νικέλιο.
Διαφορετικά από άλλα υπερκράματα, τα υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο δεν ενισχύονται από μια φάση διατεταγμένης καθίζησης που συνδέεται σταθερά με τη μήτρα, αλλά αποτελούνται από μια μήτρα fcc ωστενίτη που έχει ενισχυθεί με στερεό διάλυμα και μια μικρή ποσότητα καρβιδίων που κατανέμεται στη μήτρα. Η χύτευση υπερκραμάτων με βάση το κοβάλτιο βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ενίσχυση καρβιδίου. Οι καθαροί κρύσταλλοι κοβαλτίου έχουν εξαγωνική κρυσταλλική δομή στενής συσσώρευσης (hcp) κάτω από 417°C, η οποία μετατρέπεται σε fcc σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Προκειμένου να αποφευχθεί αυτός ο μετασχηματισμός κατά τη χρήση υπερκραμάτων με βάση το κοβάλτιο, πρακτικά όλα τα κράματα με βάση το κοβάλτιο είναι κράματα με νικέλιο προκειμένου να σταθεροποιηθεί η δομή από τη θερμοκρασία δωματίου στη θερμοκρασία του σημείου τήξης. Τα κράματα με βάση το κοβάλτιο έχουν μια επίπεδη σχέση τάσης θραύσης-θερμοκρασίας, αλλά παρουσιάζουν ανώτερη αντοχή στη θερμική διάβρωση σε θερμοκρασίες άνω των 1000°C από άλλες υψηλές θερμοκρασίες.
Θερμική επεξεργασία κραμάτων με βάση το κοβάλτιο
Το μέγεθος και η κατανομή των σωματιδίων καρβιδίου και το μέγεθος των κόκκων σε κράματα με βάση το κοβάλτιο είναι πολύ ευαίσθηταδιαδικασία χύτευσης. Προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη αντοχή αντοχής και ιδιότητες θερμικής κόπωσης των εξαρτημάτων χύτευσης κράματος με βάση το κοβάλτιο, πρέπει να ελέγχονται οι παράμετροι της διαδικασίας χύτευσης. Τα κράματα με βάση το κοβάλτιο χρειάζονται θερμική επεξεργασία, κυρίως για τον έλεγχο της καθίζησης των καρβιδίων. Για χυτά κράματα με βάση το κοβάλτιο, πραγματοποιήστε πρώτα επεξεργασία στερεού διαλύματος σε υψηλή θερμοκρασία, συνήθως σε θερμοκρασία περίπου 1150°C, έτσι ώστε όλα τα πρωτογενή καρβίδια, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων καρβιδίων τύπου MC, να διαλύονται σε στερεό διάλυμα. Στη συνέχεια, η θεραπεία γήρανσης πραγματοποιείται στους 870-980°C. Κάνετε τα καρβίδια να καθιζάνουν ξανά.
Κοινές ποιότητες κραμάτων με βάση το κοβάλτιο
Οι τυπικές ποιότητες κοινών κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας με βάση το κοβάλτιο είναι: 2,4778 (σύμφωνα με το DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), κράμα S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31, κ.λπ., κινεζικές μάρκες είναι: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M και ούτω καθεξής.
Εφαρμογές χυτών κραμάτων με βάση το κοβάλτιο
Γενικά, τα υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο στερούνται συνεκτικών φάσεων ενίσχυσης. Αν και η αντοχή σε μεσαία θερμοκρασία είναι χαμηλή (μόνο 50-75% των κραμάτων με βάση το νικέλιο), έχουν υψηλότερη αντοχή, καλή αντοχή στη θερμική κόπωση, αντοχή στην τριβή, καλύτερη συγκολλησιμότητα και αντοχή στη θερμική διάβρωση πάνω από θερμοκρασία 980°C. Επομένως, τα χυτά κράματα με βάση το κοβάλτιο είναι κυρίως κατάλληλα για την κατασκευή πτερυγίων οδηγών και πτερυγίων οδηγών ακροφυσίων για κινητήρες αεριωθούμενων αεροσκαφών, βιομηχανικούς αεριοστρόβιλους, αεριοστρόβιλους ναυτικού και ακροφύσια κινητήρων ντίζελ κ.λπ.
Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-05-2021