Сплавта на основата на кобалт е твърда сплав, която може да издържи на различни видове износване, корозия и високотемпературно окисление. Базираните на кобалт сплави се основават на кобалт като основен компонент, съдържащ значително количество никел, легиращи химически елементи като хром, волфрам и малко количество легиращи елементи като молибден, ниобий, тантал, титан, лантан и понякога желязо . Според различния състав на сплавта, сплавта на базата на кобалт може да се направи в заваръчна тел, а прахът може да се използва за заваряване на твърда повърхност, термично пръскане, заваряване чрез спрей и други процеси, а също така може да се направи вотливки, изковки и части от праховата металургия. Класифицирани според крайната употреба, сплавите на основата на кобалт могат да бъдат разделени на устойчиви на износване сплави на основата на кобалт, високотемпературни сплави на базата на кобалт и устойчиви на корозия сплави на основата на кобалт. При общи условия на работа те са едновременно устойчиви на износване и висока температура или устойчиви на износване и корозия. Някои работни условия може също да изискват същевременно висока температура, устойчивост на износване и корозия. Колкото по-сложни са условията на работа, толкова по-очевидни са предимствата на сплавите на основата на кобалт.
Свойства на сплави на основата на кобалт
Основните карбиди в суперсплавите на основата на кобалт са MC, M23C6 и M6C. В отлети сплави на базата на кобалт M23C6 се утаява между границите на зърната и дендритите по време на бавно охлаждане. В някои сплави финият M23C6 може да образува евтектика с матрицата γ. MC карбидни частици са твърде големи, за да имат пряко значително въздействие върху дислокациите, така че укрепващият ефект върху сплавта не е очевиден, докато фино диспергираните карбиди имат добър укрепващ ефект. Карбидите, разположени на границата на зърното (главно M23C6), могат да предотвратят приплъзване на границата на зърното, като по този начин подобряват издръжливостта. Микроструктурата на кобалтовата суперсплав HA-31 (X-40) е дисперсна усилваща фаза (CoCrW)6 C-тип карбид. Топологичните плътно опаковани фази, които се появяват в някои сплави на основата на кобалт, като сигма фазата, са вредни и правят сплавта крехка.
Термичната стабилност на карбидите в сплавите на основата на кобалт е добра. Когато температурата се повиши, скоростта на растеж на натрупването на карбид е по-бавна от скоростта на растеж на γ фазата в сплавта на основата на никел и температурата на повторно разтваряне в матрицата също е по-висока (до 1100 ° C) . Следователно, когато температурата се повиши, сплавта на основата на кобалт. Якостта на сплавта обикновено намалява бавно. Сплавите на основата на кобалт имат добра устойчивост на термична корозия. Причината, поради която сплавите на основата на кобалт са по-добри от сплавите на базата на никел в това отношение е, че точката на топене на кобалтовия сулфид (като евтектика Co-Co4S3, 877 ℃) е по-висока от тази на никела (например Ni-Ni3S2 евтектика (645°C) е висока, а скоростта на дифузия на сярата в кобалта е много по-ниска от тази в никел И тъй като повечето сплави на основата на кобалт имат по-високо съдържание на хром от сплавите на основата на никел, те могат да образуват защитен слой от сулфат на алкален метал (като Cr2O3 защитен слой, който е корозирал от Na2SO4) върху повърхността на сплавта. Въпреки това устойчивостта на окисляване на сплавите на основата на кобалт обикновено е много по-ниска от тази на сплавите на основата на никел.
За разлика от другите суперсплави, суперсплавите на основата на кобалт не са подсилени чрез подредена фаза на утаяване, здраво свързана към матрицата, а са съставени от аустенитна fcc матрица, която е укрепена с твърд разтвор и малко количество карбиди, разпределени в матрицата. Леенето на суперсплави на основата на кобалт разчита до голяма степен на укрепването на карбида. Чистите кобалтови кристали имат хексагонална плътно опакована (hcp) кристална структура под 417°C, която се трансформира в fcc при по-високи температури. За да се избегне тази трансформация по време на използване на суперсплави на базата на кобалт, практически всички сплави на основата на кобалт се легират с никел, за да се стабилизира структурата от стайна температура до температура на топене. Базираните на кобалт сплави имат плоска връзка напрежение-температура на счупване, но показват превъзходна устойчивост на термична корозия при температури над 1000°C в сравнение с други високи температури.
Топлинна обработка на сплави на основата на кобалт
Размерът и разпределението на карбидните частици и размерът на зърната в сплавите на основата на кобалт са много чувствителни къмпроцес на леене. За да се постигне необходимата якост на издръжливост и свойствата на термична умора на лети части от сплави на основата на кобалт, параметрите на процеса на леене трябва да се контролират. Сплавите на основата на кобалт се нуждаят от термична обработка, главно за контролиране на утаяването на карбиди. За отлети сплави на основата на кобалт, първо извършете обработка с твърд разтвор при висока температура, обикновено при температура от около 1150°C, така че всички първични карбиди, включително някои карбиди от тип MC, да се разтворят в твърд разтвор; след това се извършва обработка на стареене при 870-980°C. Накарайте карбидите да се утаят отново.
Общи степени на сплави на основата на кобалт
Типичните степени на обичайните високотемпературни сплави на базата на кобалт са: 2.4778 (съгласно DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31 и др., китайски марки са: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M и т.н.
Приложения на отливки от сплави на основата на кобалт
Като цяло суперсплавите на основата на кобалт нямат кохерентни укрепващи фази. Въпреки че якостта при средна температура е ниска (само 50-75% от сплавите на основата на никел), те имат по-висока якост, добра устойчивост на термична умора, устойчивост на абразия, по-добра заваряемост и устойчивост на термична корозия над температура от 980°C. Следователно отливките от сплави на основата на кобалт са подходящи главно за изработване на направляващи лопатки и направляващи лопатки на дюзи за авиационни реактивни двигатели, промишлени газови турбини, военноморски газови турбини и дюзи за дизелови двигатели и др.
Време на публикуване: 5 май 2021 г