Koboltbaserte legeringsstøpegods

Koboltbasert legering er en hard legering som tåler ulike typer slitasje, korrosjon og høytemperaturoksidasjon.Koboltbaserte legeringer er basert på kobolt som hovedkomponent, som inneholder en betydelig mengde nikkel, legerende kjemiske elementer som krom, wolfram og en liten mengde legeringselementer som molybden, niob, tantal, titan, lantan og noen ganger jern .I henhold til den forskjellige sammensetningen av legeringen kan den koboltbaserte legeringen gjøres til sveisetråd, og pulveret kan brukes til sveising på harde overflater, termisk sprøyting, spraysveising og andre prosesser, og det kan også gjøres tilstøpegods, smiing og pulvermetallurgiske deler.Klassifisert etter sluttbruk, kan koboltbaserte legeringer deles inn i koboltbaserte slitesterke legeringer, koboltbaserte høytemperaturlegeringer og koboltbaserte løsningskorrosjonsbestandige legeringer.Under generelle driftsforhold er de både slitesterke og høytemperaturbestandige eller slitesterke og korrosjonsbestandige.Noen driftsforhold kan også kreve høy temperatur, slitasje og korrosjonsbestandighet på samme tid.Jo mer komplekse arbeidsforholdene er, jo mer åpenbare er fordelene med koboltbaserte legeringer.

Egenskaper til koboltbaserte legeringer
Hovedkarbidene i koboltbaserte superlegeringer er MC, M23C6 og M6C.I støpte koboltbaserte legeringer blir M23C6 utfelt mellom korngrenser og dendritter under langsom avkjøling.I noen legeringer kan den fine M23C6 danne et eutektikum med matrisen γ.MC-karbidpartikler er for store til å ha en direkte effekt på dislokasjoner, slik at den styrkende effekten på legeringen ikke er åpenbar, mens finfordelte karbider har en god styrkende effekt.Karbidene som ligger på korngrensen (hovedsakelig M23C6) kan forhindre korngrenseglidningen, og dermed forbedre utholdenhetsstyrken.Mikrostrukturen til den koboltbaserte superlegeringen HA-31 (X-40) er en dispergert forsterkningsfase (CoCrW)6 C-type karbid.De topologiske tettpakkede fasene som vises i noen koboltbaserte legeringer, slik som sigmafase, er skadelige og gjør legeringen sprø.

Den termiske stabiliteten til karbider i koboltbaserte legeringer er god.Når temperaturen stiger, er veksthastigheten for karbidakkumulering langsommere enn veksthastigheten til γ-fasen i den nikkelbaserte legeringen, og temperaturen for gjenoppløsning i matrisen er også høyere (opptil 1100 °C) .Derfor, når temperaturen stiger, reduseres den koboltbaserte legeringen. Styrken til legeringen avtar generelt sakte.Koboltbaserte legeringer har god termisk korrosjonsbestandighet.Grunnen til at koboltbaserte legeringer er overlegne nikkelbaserte legeringer i denne forbindelse er at smeltepunktet til koboltsulfid (som Co-Co4S3 eutektisk, 877 ℃) er høyere enn nikkel (for eksempel Ni-Ni3S2 eutektisk (645°C) er høy, og diffusjonshastigheten av svovel i kobolt er mye lavere enn i nikkel. Og fordi de fleste koboltbaserte legeringer har høyere krominnhold enn nikkelbaserte legeringer, kan de danne et beskyttende lag av alkalimetall sulfat (som et Cr2O3-beskyttende lag som er korrodert av Na2SO4) på ​​overflaten av legeringen. Imidlertid er oksidasjonsmotstanden til koboltbaserte legeringer generelt mye lavere enn for nikkelbaserte legeringer.

Til forskjell fra andre superlegeringer, er koboltbaserte superlegeringer ikke forsterket av en ordnet utfellingsfase som er fast bundet til matrisen, men er sammensatt av en austenitt fcc matrise som er solid løsningsstyrket og en liten mengde karbider fordelt i matrisen.Støping av koboltbaserte superlegeringer er sterkt avhengig av karbidforsterkning.Rene koboltkrystaller har en sekskantet tettpakket (hcp) krystallstruktur under 417°C, som forvandles til fcc ved høyere temperaturer.For å unngå denne transformasjonen ved bruk av koboltbaserte superlegeringer, legeres praktisk talt alle koboltbaserte legeringer med nikkel for å stabilisere strukturen fra romtemperatur til smeltepunkttemperatur.Koboltbaserte legeringer har et flatt bruddspennings-temperaturforhold, men viser overlegen termisk korrosjonsmotstand ved temperaturer over 1000°C enn andre høye temperaturer.

Varmebehandling av koboltbaserte legeringer
Størrelsen og fordelingen av karbidpartikler og kornstørrelse i koboltbaserte legeringer er svært følsomme forstøpeprosess.For å oppnå den nødvendige utholdenhetsstyrken og termiske utmattelsesegenskapene til støpte koboltbaserte legeringsstøpedeler, må støpeprosessparametrene kontrolleres.Koboltbaserte legeringer trenger varmebehandling, hovedsakelig for å kontrollere utfellingen av karbider.For støpte koboltbaserte legeringer, utfør først høytemperaturbehandling i fast løsning, vanligvis ved en temperatur på ca. 1150°C, slik at alle primærkarbider, inkludert noen MC-type karbider, oppløses i fast løsning;deretter utføres aldringsbehandling ved 870-980°C.Få karbider til å felle ut igjen.

Vanlige kvaliteter av koboltbaserte legeringer
De typiske kvalitetene for vanlige koboltbaserte høytemperaturlegeringer er: 2.4778 (i henhold til DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31, etc. , Kinesiske merker er: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M og så videre.

Anvendelser av koboltbaserte legeringsstøpegods
Generelt mangler koboltbaserte superlegeringer koherente forsterkningsfaser.Selv om styrken ved middels temperatur er lav (bare 50-75 % av nikkelbaserte legeringer), har de høyere styrke, god termisk utmattelsesmotstand, slitestyrke, bedre sveisbarhet og termisk korrosjonsmotstand over temperatur på 980 °C.Derfor er koboltbaserte legeringsstøpegods hovedsakelig egnet for å lage ledeskovler og dysestyreskovler for flyjetmotorer, industrielle gassturbiner, marinegasturbiner og dieselmotordyser, etc.