Op kobalt gebaseerde legering is een harde legering die bestand is tegen verschillende soorten slijtage, corrosie en oxidatie bij hoge temperaturen. Op kobalt gebaseerde legeringen zijn gebaseerd op kobalt als hoofdbestanddeel en bevatten een aanzienlijke hoeveelheid nikkel, legeringschemische elementen zoals chroom, wolfraam en een kleine hoeveelheid legeringselementen zoals molybdeen, niobium, tantaal, titanium, lanthaan en soms ijzer . Afhankelijk van de verschillende samenstelling van de legering kan van de op kobalt gebaseerde legering lasdraad worden gemaakt en kan het poeder worden gebruikt voor lassen op harde oppervlakken, thermisch spuiten, sproeilassen en andere processen, en het kan ook worden verwerkt tot lasdraad.gietstukken, smeedstukken en poedermetallurgische onderdelen. Ingedeeld op basis van het eindgebruik kunnen op kobalt gebaseerde legeringen worden onderverdeeld in op kobalt gebaseerde slijtvaste legeringen, op kobalt gebaseerde hogetemperatuurlegeringen en op kobalt gebaseerde oplossingscorrosiebestendige legeringen. In algemene bedrijfsomstandigheden zijn ze zowel slijtvast als bestand tegen hoge temperaturen of slijtvast en corrosiebestendig. Sommige bedrijfsomstandigheden vereisen mogelijk tegelijkertijd een hoge temperatuur-, slijtage- en corrosiebestendigheid. Hoe complexer de werkomstandigheden, hoe duidelijker de voordelen van legeringen op kobaltbasis.
Eigenschappen van op kobalt gebaseerde legeringen
De belangrijkste carbiden in op kobalt gebaseerde superlegeringen zijn MC, M23C6 en M6C. In gegoten legeringen op kobaltbasis wordt M23C6 tijdens langzame afkoeling tussen korrelgrenzen en dendrieten neergeslagen. In sommige legeringen kan het fijne M23C6 een eutecticum vormen met de matrix γ. MC-carbidedeeltjes zijn te groot om direct een significant effect op dislocaties te hebben, dus het versterkende effect op de legering is niet duidelijk, terwijl fijnverdeelde carbiden een goed versterkend effect hebben. De carbiden die zich op de korrelgrens bevinden (voornamelijk M23C6) kunnen het verschuiven van de korrelgrens voorkomen, waardoor de uithoudingsvermogen wordt verbeterd. De microstructuur van de op kobalt gebaseerde superlegering HA-31 (X-40) is een gedispergeerde versterkingsfase (CoCrW)6 C-type carbide. De topologische dicht gepakte fasen die voorkomen in sommige legeringen op kobaltbasis, zoals de sigmafase, zijn schadelijk en maken de legering bros.
De thermische stabiliteit van carbiden in legeringen op kobaltbasis is goed. Wanneer de temperatuur stijgt, is de groeisnelheid van de carbide-ophoping langzamer dan de groeisnelheid van de γ-fase in de op nikkel gebaseerde legering, en is de temperatuur van het opnieuw oplossen in de matrix ook hoger (tot 1100 ° C). . Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de sterkte van de legering op kobaltbasis daarom over het algemeen langzaam af. Op kobalt gebaseerde legeringen hebben een goede thermische corrosieweerstand. De reden waarom legeringen op kobaltbasis in dit opzicht superieur zijn aan legeringen op nikkelbasis is dat het smeltpunt van kobaltsulfide (zoals Co-Co4S3 eutectisch, 877℃) hoger is dan dat van nikkel (bijvoorbeeld Ni-Ni3S2 eutectisch (645°C) is hoog, en de diffusiesnelheid van zwavel in kobalt is veel lager dan die in nikkel. En omdat de meeste op kobalt gebaseerde legeringen hoger zijn chroomgehalte dan legeringen op nikkelbasis, kunnen ze een beschermende laag van alkalimetaalsulfaat vormen (zoals een Cr2O3-beschermlaag die wordt gecorrodeerd door Na2SO4) op het oppervlak van de legering. De oxidatieweerstand van legeringen op kobaltbasis is echter over het algemeen veel lager dan die van legeringen op nikkelbasis.
Anders dan andere superlegeringen worden op kobalt gebaseerde superlegeringen niet versterkt door een geordende precipitatiefase die stevig aan de matrix is gebonden, maar zijn ze samengesteld uit een austeniet fcc-matrix die met een vaste oplossing is versterkt en een kleine hoeveelheid carbiden die in de matrix zijn verdeeld. Het gieten van op kobalt gebaseerde superlegeringen is sterk afhankelijk van carbideversterking. Zuivere kobaltkristallen hebben onder 417°C een hexagonale, dicht gepakte (hcp) kristalstructuur, die bij hogere temperaturen in fcc transformeert. Om deze transformatie tijdens het gebruik van op kobalt gebaseerde superlegeringen te voorkomen, worden vrijwel alle op kobalt gebaseerde legeringen gelegeerd met nikkel om de structuur van kamertemperatuur tot smeltpunttemperatuur te stabiliseren. Op kobalt gebaseerde legeringen hebben een vlakke breukspanning-temperatuurrelatie, maar vertonen een superieure thermische corrosieweerstand bij temperaturen boven 1000°C dan andere hoge temperaturen.
Warmtebehandeling van op kobalt gebaseerde legeringen
De grootte en verdeling van carbidedeeltjes en korrelgrootte in legeringen op kobaltbasis zijn zeer gevoelig voor degietproces. Om de vereiste duurzaamheidssterkte en thermische vermoeiingseigenschappen van gegoten gietonderdelen van kobaltlegeringen te bereiken, moeten de parameters van het gietproces worden gecontroleerd. Op kobalt gebaseerde legeringen hebben een warmtebehandeling nodig, voornamelijk om de precipitatie van carbiden onder controle te houden. Voor gegoten legeringen op kobaltbasis dient u eerst een behandeling met een vaste oplossing bij hoge temperatuur uit te voeren, gewoonlijk bij een temperatuur van ongeveer 1150°C, zodat alle primaire carbiden, inclusief enkele carbiden van het MC-type, worden opgelost in een vaste oplossing; vervolgens wordt de verouderingsbehandeling uitgevoerd bij 870-980°C. Laat carbiden opnieuw neerslaan.
Gemeenschappelijke kwaliteiten van op kobalt gebaseerde legeringen
De typische kwaliteiten van veelgebruikte hogetemperatuurlegeringen op kobaltbasis zijn: 2.4778 (volgens DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), legering S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31, etc., Chinese merken zijn: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M enzovoort.
Toepassingen van op kobalt gebaseerde legeringsgietstukken
Over het algemeen ontberen op kobalt gebaseerde superlegeringen coherente versterkingsfasen. Hoewel de sterkte bij gemiddelde temperaturen laag is (slechts 50-75% van de legeringen op nikkelbasis), hebben ze een hogere sterkte, goede thermische vermoeiingsweerstand, slijtvastheid, betere lasbaarheid en thermische corrosieweerstand boven een temperatuur van 980°C. Daarom zijn op kobalt gebaseerde legeringsgietstukken voornamelijk geschikt voor het maken van leischoepen en mondstukleischoepen voor luchtvaartstraalmotoren, industriële gasturbines, scheepsgasturbines en mondstukken voor dieselmotoren, enz.
Posttijd: 05 mei 2021