Zlitina na osnovi kobalta je trda zlitina, ki lahko prenese različne vrste obrabe, korozije in visokotemperaturne oksidacije. Zlitine na osnovi kobalta temeljijo na kobaltu kot glavni komponenti, ki vsebuje precejšnjo količino niklja, legirne kemične elemente, kot so krom, volfram in majhno količino legirnih elementov, kot so molibden, niobij, tantal, titan, lantan in občasno železo . Glede na različno sestavo zlitine lahko zlitino na osnovi kobalta izdelamo v varilno žico, prašek pa lahko uporabimo za varjenje na trdih površinah, toplotno brizganje, varjenje z razprševanjem in druge postopke, lahko pa ga tudi izdelamo vodlitki, odkovki in deli za prašno metalurgijo. Glede na končno uporabo lahko zlitine na osnovi kobalta razdelimo na zlitine, odporne proti obrabi, zlitine na osnovi kobalta za visoke temperature in zlitine na osnovi kobalta, odporne proti koroziji. V splošnih pogojih delovanja so odporni na obrabo in visoke temperature ali odporni na obrabo in korozijo. Nekateri pogoji delovanja lahko zahtevajo tudi visoko temperaturo, odpornost proti obrabi in korozijo hkrati. Bolj ko so delovni pogoji zapleteni, bolj očitne so prednosti zlitin na osnovi kobalta.
Lastnosti zlitin na osnovi kobalta
Glavni karbidi v superzlitinah na osnovi kobalta so MC, M23C6 in M6C. V litih zlitinah na osnovi kobalta se M23C6 med počasnim ohlajanjem izloča med mejami zrn in dendriti. V nekaterih zlitinah lahko fini M23C6 tvori evtektik z matriko γ. Delci MC karbida so preveliki, da bi lahko neposredno vplivali na dislokacije, zato ojačitveni učinek na zlitino ni očiten, medtem ko imajo fino dispergirani karbidi dober ojačitveni učinek. Karbidi, ki se nahajajo na meji zrn (predvsem M23C6), lahko preprečijo zdrs meje zrn in s tem izboljšajo vzdržljivost. Mikrostruktura superzlitine na osnovi kobalta HA-31 (X-40) je karbid tipa C z disperzno ojačitveno fazo (CoCrW)6. Topološke tesno zapakirane faze, ki se pojavljajo v nekaterih zlitinah na osnovi kobalta, kot je sigma faza, so škodljive in naredijo zlitino krhko.
Toplotna stabilnost karbidov v zlitinah na osnovi kobalta je dobra. Ko se temperatura dvigne, je stopnja rasti akumulacije karbida počasnejša od hitrosti rasti γ faze v zlitini na osnovi niklja, višja pa je tudi temperatura ponovnega raztapljanja v matrico (do 1100°C) . Zato, ko se temperatura dvigne, zlitina na osnovi kobalta Trdnost zlitine na splošno počasi upada. Zlitine na osnovi kobalta imajo dobro toplotno odpornost proti koroziji. Razlog, zakaj so zlitine na osnovi kobalta v tem pogledu boljše od zlitin na osnovi niklja, je, da je tališče kobaltovega sulfida (kot je evtektik Co-Co4S3, 877 ℃) višje kot tališče niklja (na primer evtektik Ni-Ni3S2 (645 °C) je visoka, stopnja difuzije žvepla v kobaltu pa je veliko nižja od In ker ima večina zlitin na osnovi kobalta večjo vsebnost kroma kot zlitine na osnovi niklja, lahko na površini zlitine tvorijo zaščitno plast sulfata alkalijskih kovin (kot je zaščitna plast Cr2O3, ki jo razjeda Na2SO4). Vendar pa je oksidacijska odpornost zlitin na osnovi kobalta na splošno precej nižja kot zlitin na osnovi niklja.
Za razliko od drugih superzlitin superzlitine na osnovi kobalta niso ojačene z urejeno izločevalno fazo, trdno vezano na matriko, ampak so sestavljene iz avstenitne fcc matrike, ki je bila utrjena s trdno raztopino, in majhne količine karbidov, porazdeljenih v matriki. Ulivanje superzlitin na osnovi kobalta je v veliki meri odvisno od ojačitve s karbidom. Kristali čistega kobalta imajo pod 417 °C heksagonalno tesno zapakirano (hcp) kristalno strukturo, ki se pri višjih temperaturah spremeni v fcc. Da bi se izognili tej transformaciji med uporabo superzlitin na osnovi kobalta, so praktično vse zlitine na osnovi kobalta legirane z nikljem, da se struktura stabilizira od sobne temperature do temperature tališča. Zlitine na osnovi kobalta imajo ravno razmerje med lomno napetostjo in temperaturo, vendar kažejo boljšo odpornost proti toplotni koroziji pri temperaturah nad 1000 °C kot pri drugih visokih temperaturah.
Toplotna obdelava zlitin na osnovi kobalta
Velikost in porazdelitev karbidnih delcev ter velikost zrn v zlitinah na osnovi kobalta so zelo občutljivi napostopek litja. Da bi dosegli zahtevano vzdržljivost in lastnosti toplotne utrujenosti litih delov za ulivanje iz zlitin na osnovi kobalta, je treba nadzorovati parametre postopka ulivanja. Zlitine na osnovi kobalta potrebujejo toplotno obdelavo, predvsem za nadzor izločanja karbidov. Za lite zlitine na osnovi kobalta najprej izvedite visokotemperaturno obdelavo s trdno raztopino, običajno pri temperaturi približno 1150 °C, tako da se vsi primarni karbidi, vključno z nekaterimi karbidi tipa MC, raztopijo v trdni raztopini; nato se obdelava s staranjem izvede pri 870-980 °C. Poskrbite, da se karbidi ponovno oborijo.
Običajne stopnje zlitin na osnovi kobalta
Tipični razredi običajnih visokotemperaturnih zlitin na osnovi kobalta so: 2.4778 (v skladu z DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, razred 31 itd., kitajske znamke so: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M itd.
Uporaba ulitkov iz zlitin na osnovi kobalta
Na splošno superzlitine na osnovi kobalta nimajo koherentnih ojačitvenih faz. Čeprav je trdnost pri srednji temperaturi nizka (samo 50-75 % zlitin na osnovi niklja), imajo večjo trdnost, dobro odpornost proti toplotni utrujenosti, odpornost proti obrabi, boljšo varljivost in odpornost proti toplotni koroziji nad temperaturo 980 °C. Zato so ulitki iz zlitin na osnovi kobalta primerni predvsem za izdelavo vodilnih lopatic in vodilnih lopatic šob za letalske reaktivne motorje, industrijske plinske turbine, mornariške plinske turbine in šobe za dizelske motorje itd.
Čas objave: maj-05-2021