Slitina na bázi kobaltu je tvrdá slitina, která odolá různým typům opotřebení, korozi a vysokoteplotní oxidaci. Slitiny na bázi kobaltu jsou založeny na kobaltu jako hlavní složce a obsahují značné množství niklu, legujících chemických prvků, jako je chrom, wolfram a malé množství legujících prvků, jako je molybden, niob, tantal, titan, lanthan a příležitostně železo. . Podle různého složení slitiny může být slitina na bázi kobaltu vyrobena na svařovací drát a prášek může být použit pro svařování tvrdých povrchů, tepelné stříkání, svařování stříkáním a další procesy a může být také vyroben naodlitky, výkovky a díly práškové metalurgie. Klasifikovány podle konečného použití lze slitiny na bázi kobaltu rozdělit na slitiny na bázi kobaltu odolné proti opotřebení, vysokoteplotní slitiny na bázi kobaltu a slitiny na bázi kobaltu v roztoku odolné korozi. Ve všeobecných provozních podmínkách jsou odolné proti opotřebení a vysoké teplotě nebo odolné proti opotřebení a korozi. Některé provozní podmínky mohou také vyžadovat současně vysokou teplotu, odolnost proti opotřebení a korozi. Čím složitější jsou pracovní podmínky, tím zjevnější jsou výhody slitin na bázi kobaltu.
Vlastnosti slitin na bázi kobaltu
Hlavní karbidy v superslitinu na bázi kobaltu jsou MC, M23C6 a M6C. V litých slitinách na bázi kobaltu se M23C6 vysráží mezi hranicemi zrn a dendrity během pomalého ochlazování. V některých slitinách může jemný M23C6 tvořit eutektikum s matricí γ. Částice karbidu MC jsou příliš velké na to, aby přímo měly významný vliv na dislokace, takže zpevňovací účinek na slitinu není zřejmý, zatímco jemně rozptýlené karbidy mají dobrý zpevňovací účinek. Karbidy umístěné na hranici zrn (zejména M23C6) mohou zabránit skluzu hranice zrn, a tím zlepšit pevnost. Mikrostruktura superslitiny na bázi kobaltu HA-31 (X-40) je disperzní zpevňující fáze (CoCrW)6 C-typu karbidu. Topologické těsně sbalené fáze, které se objevují v některých slitinách na bázi kobaltu, jako je sigma fáze, jsou škodlivé a činí slitinu křehkou.
Tepelná stabilita karbidů ve slitinách na bázi kobaltu je dobrá. Když teplota stoupá, rychlost růstu akumulace karbidu je pomalejší než rychlost růstu γ fáze ve slitině na bázi niklu a teplota opětovného rozpuštění v matrici je také vyšší (až 1100 °C) . Proto, když teplota stoupá, slitina na bázi kobaltu Pevnost slitiny obecně klesá pomalu. Slitiny na bázi kobaltu mají dobrou tepelnou odolnost proti korozi. Důvodem, proč jsou slitiny na bázi kobaltu v tomto ohledu lepší než slitiny na bázi niklu, je to, že bod tání sulfidu kobaltu (jako je eutektický Co-Co4S3, 877 °C) je vyšší než bod tání niklu (například eutektikum Ni-Ni3S2 (645 °C) je vysoká a rychlost difúze síry v kobaltu je mnohem nižší než v niklu Slitiny na bázi kobaltu mají vyšší obsah chrómu než slitiny na bázi niklu, mohou tvořit ochrannou vrstvu síranu alkalického kovu (jako je ochranná vrstva Cr2O3, která je korodována Na2SO4) na povrchu slitiny slitin na bázi kobaltu je obecně mnohem nižší než slitiny na bázi niklu.
Na rozdíl od jiných superslitin nejsou superslitiny na bázi kobaltu zpevněny uspořádanou precipitační fází pevně spojenou s matricí, ale jsou složeny z austenitové fcc matrice, která byla zpevněna pevným roztokem a malého množství karbidů distribuovaných v matrici. Odlévání superslitin na bázi kobaltu do značné míry závisí na zpevnění karbidem. Krystaly čistého kobaltu mají pod 417 °C hexagonální uzavřenou krystalovou strukturu (hcp), která se při vyšších teplotách přeměňuje na fcc. Aby se zabránilo této transformaci při použití superslitin na bázi kobaltu, jsou prakticky všechny slitiny na bázi kobaltu legovány niklem, aby se struktura stabilizovala z teploty místnosti na teplotu bodu tání. Slitiny na bázi kobaltu mají vztah mezi napětím a teplotou v plochém lomu, ale vykazují lepší tepelnou odolnost proti korozi při teplotách nad 1000 °C než jiné vysoké teploty.
Tepelné zpracování slitin na bázi kobaltu
Velikost a distribuce karbidových částic a velikost zrna ve slitinách na bázi kobaltu jsou velmi citlivé naproces odlévání. Aby bylo dosaženo požadované odolnosti a vlastností tepelné únavy odlitků ze slitin na bázi kobaltu, musí být řízeny parametry procesu odlévání. Slitiny na bázi kobaltu potřebují tepelné zpracování, hlavně kvůli kontrole srážení karbidů. U litých slitin na bázi kobaltu nejprve proveďte zpracování v tuhém roztoku při vysoké teplotě, obvykle při teplotě asi 1150 °C, aby se všechny primární karbidy, včetně některých karbidů typu MC, rozpustily v tuhém roztoku; poté se provádí ošetření stárnutím při 870-980 °C. Nechte znovu vysrážet karbidy.
Běžné třídy slitin na bázi kobaltu
Typické třídy běžných vysokoteplotních slitin na bázi kobaltu jsou: 2,4778 (podle DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31 atd., Čínské značky jsou: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M a tak dále.
Aplikace odlitků ze slitin na bázi kobaltu
Obecně superslitiny na bázi kobaltu postrádají koherentní fáze zpevňování. Přestože je pevnost při střední teplotě nízká (pouze 50-75 % slitin na bázi niklu), mají vyšší pevnost, dobrou odolnost proti tepelné únavě, otěruvzdornost, lepší svařitelnost a odolnost proti tepelné korozi nad teplotou 980°C. Odlitky ze slitin na bázi kobaltu jsou proto vhodné především pro výrobu vodicích lopatek a vodicích lopatek trysek pro letecké proudové motory, průmyslové plynové turbíny, námořní plynové turbíny a trysky dieselových motorů atd.
Čas odeslání: květen-05-2021