Що таке виливки зі сплавів на основі кобальту?

Сплав-на основі кобальту – це твердий сплав, який може протистояти різним типам зношування, корозії та високотемпературному окисленню. Сплави на основі-кобальту складаються з кобальту як основного компонента, який містить значну кількість нікелю, легуючих хімічних елементів, таких як хром, вольфрам, і невелику кількість легуючих елементів, таких як молібден, ніобій, тантал, титан, лантан і іноді залізо. Відповідно до різного складу сплаву зі сплаву на основі кобальту-можна виготовляти зварювальний дріт, а порошок можна використовувати для зварювання-твердих поверхонь, термічного напилення, зварювання розпиленням та інших процесів, а також з нього можна виготовляти виливки, поковки та деталі порошкової металургії. Класифікуючи за кінцевим використанням, сплави на основі-кобальту можна розділити на-зносостійкі-сплави,-високотемпературні-сплави на основі кобальту та-стійкі-корозійні-сплави на основі кобальту. У загальних умовах експлуатації вони є зносостійкими-і високими{16}}температурами або-стійкими-і корозії-. Деякі умови експлуатації також можуть потребувати високої температури, стійкості до зносу та корозії одночасно. Що складніші умови роботи, то очевидніші переваги сплавів на основі-кобальту.

Властивості сплавів-на основі кобальту

Основними карбідами в суперсплавах на основі-кобальту є MC, M23C6 і M6C. У литих сплавах на основі-кобальту M23C6 осідає між межами зерен і дендритами під час повільного охолодження. У деяких сплавах тонкий M23C6 може утворювати евтектику з матрицею. Частинки карбіду MC занадто великі, щоб безпосередньо впливати на дислокації, тому зміцнювальний ефект сплаву неочевидний, тоді як дрібнодисперсні карбіди мають хороший зміцнюючий ефект. Карбіди, розташовані на межі зерна (в основному M23C6), можуть запобігти ковзанню межі зерна, тим самим покращуючи міцність на витривалість. Мікроструктура суперсплаву HA-31 (X-40) на основі кобальту-є дисперсною зміцнюючою фазою (CoCrW)6 карбідом С-типу. Топологічні щільно упаковані фази, які з’являються в деяких сплавах на основі кобальту, таких як сигма-фаза, шкідливі та роблять сплав крихким.

Термічна стабільність карбідів у сплавах-на основі кобальту добра. Коли температура підвищується, швидкість зростання накопичення карбіду повільніша, ніж швидкість росту фази в сплаві на основі нікелю-, і температура повторного-розчинення в матриці також вища (до 1100 градусів). Тому, коли температура підвищується, сплав на основі кобальту. Міцність сплаву зазвичай повільно знижується. Сплави на основі-кобальту мають гарну стійкість до термічної корозії. Причина, чому сплави на основі-кобальту перевершують сплави на основі-нікелю в цьому відношенні полягає в тому, що температура плавлення сульфіду кобальту (наприклад, евтектика Co-Co4S3, 877 градусів) вища, ніж температура плавлення нікелю (наприклад, евтектика Ni-Ni3S2 (645 градусів) висока, і швидкість дифузії сірки в кобальті набагато нижча, ніж у сплавів на основі кобальту. Оскільки сплави на основі кобальту мають більший вміст хрому, ніж сплави на основі нікелю, вони можуть утворювати на поверхні сплаву захисний шар із сульфату лужного металу (наприклад, захисний шар Cr2O3). сплавів на основі-кобальту, як правило, набагато нижчий, ніж у сплавів на основі-нікелю.

На відміну від інших суперсплавів, суперсплави на основі-кобальту не зміцнюються впорядкованою фазою виділення, міцно зв’язаною з матрицею, а складаються з аустенітної ГЦК матриці, яка була зміцнена твердим розчином, і невеликої кількості карбідів, розподілених у матриці. Лиття суперсплавів на основі-кобальту значною мірою залежить від зміцнення карбідом. Кристали чистого кобальту мають гексагональну щільно упаковану (hcp) кристалічну структуру нижче 417 градусів, яка перетворюється на ГЦК при вищих температурах. Щоб уникнути цього перетворення під час використання суперсплавів на основі-кобальту, практично всі сплави на основі-кобальту легують нікелем, щоб стабілізувати структуру від кімнатної температури до температури плавлення. Сплави на основі-кобальту мають плоску залежність-температури напруги руйнування, але виявляють кращу стійкість до термічної корозії при температурах вище 1000 градусів, ніж при інших високих температурах.
 

Термічна обробка сплавів-на основі кобальту

Розмір і розподіл частинок карбіду та розмір зерен у сплавах на основі-кобальту дуже чутливі до процесу лиття. Щоб досягти необхідної міцності та властивостей термічної втоми литих деталей зі сплавів на основі кобальту, необхідно контролювати параметри процесу лиття. Сплави на основі-кобальту потребують термічної обробки, головним чином для контролю утворення карбідів. Для литих сплавів на основі-кобальту спочатку проведіть обробку твердим розчином-високої температури, зазвичай при температурі близько 1150 градусів, щоб усі первинні карбіди, включаючи деякі карбіди типу MC-, розчинилися у твердому розчині; потім обробка старіння проводиться при 870-980 градусах. Знову змусити карбіди випасти в осад.
 

Загальні сорти сплавів-на основі кобальту

Типові марки звичайних високотемпературних сплавів на основі кобальту: 2,4778 (відповідно до DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite 6B, Grade 31 тощо. , китайські бренди: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M і так далі.
 

Застосування виливків зі сплавів-на основі кобальту

Як правило, суперсплави на основі-кобальту не мають когерентних фаз зміцнення. Хоча міцність при середній температурі низька (лише 50-75% сплавів на основі нікелю-), вони мають вищу міцність, гарний опір термічній втомі, стійкість до стирання, кращу зварюваність і стійкість до термічної корозії вище температури 980 градусів. Таким чином, виливки зі сплавів на основі кобальту в основному придатні для виготовлення направляючих лопаток і направляючих лопаток сопел для авіаційних реактивних двигунів, промислових газових турбін, морських газових турбін і сопел дизельних двигунів тощо.