Fundición de aliaxes a base de cobalto

A aliaxe a base de cobalto é unha aliaxe dura que pode soportar varios tipos de desgaste, corrosión e oxidación a alta temperatura. As aliaxes a base de cobalto están baseadas no cobalto como compoñente principal, que conteñen unha cantidade considerable de níquel, aliando elementos químicos como cromo, volframio e unha pequena cantidade de elementos de aliaxe como molibdeno, niobio, tántalo, titanio, lantano e ocasionalmente ferro. . Segundo a composición diferente da aliaxe, a aliaxe a base de cobalto pódese converter en fío de soldadura, e o po pódese usar para soldar superficies duras, pulverización térmica, soldadura por pulverización e outros procesos, e tamén se pode converter enfundicións, forxa e pezas de pulvimetalurxia. Clasificadas polo uso final, as aliaxes a base de cobalto pódense dividir en aliaxes resistentes ao desgaste a base de cobalto, aliaxes de alta temperatura a base de cobalto e aliaxes resistentes á corrosión en solución a base de cobalto. En condicións xerais de funcionamento, son tanto resistentes ao desgaste como ás altas temperaturas ou resistentes ao desgaste e á corrosión. Algunhas condicións de funcionamento tamén poden requirir alta temperatura, desgaste e resistencia á corrosión ao mesmo tempo. Canto máis complexas sexan as condicións de traballo, máis obvias serán as vantaxes das aliaxes a base de cobalto.

Propiedades das aliaxes a base de cobalto
Os principais carburos nas superaliaxes a base de cobalto son MC, M23C6 e M6C. Nas aliaxes a base de cobalto fundido, M23C6 precipitouse entre os límites dos grans e as dendritas durante o arrefriamento lento. Nalgunhas aliaxes, o fino M23C6 pode formar un eutéctico coa matriz γ. As partículas de carburo MC son demasiado grandes para ter directamente un efecto significativo sobre as dislocacións, polo que o efecto de reforzo da aliaxe non é obvio, mentres que os carburos finamente dispersos teñen un bo efecto de reforzo. Os carburos situados no límite do gran (principalmente M23C6) poden evitar o deslizamento do límite do gran, mellorando así a resistencia da resistencia. A microestrutura da superaliaxe a base de cobalto HA-31 (X-40) é unha fase de reforzo dispersa (CoCrW)6 carburo tipo C. As fases pechadas topolóxicas que aparecen nalgunhas aliaxes a base de cobalto, como a fase sigma, son prexudiciais e fan que a aliaxe sexa fráxil.

A estabilidade térmica dos carburos en aliaxes a base de cobalto é boa. Cando a temperatura aumenta, a taxa de crecemento da acumulación de carburo é máis lenta que a taxa de crecemento da fase γ na aliaxe a base de níquel e a temperatura de re-disolución na matriz tamén é máis alta (ata 1100 °C). . Polo tanto, cando a temperatura aumenta, a aliaxe a base de cobalto A resistencia da aliaxe xeralmente diminúe lentamente. As aliaxes a base de cobalto teñen unha boa resistencia á corrosión térmica. A razón pola que as aliaxes a base de cobalto son superiores ás aliaxes a base de níquel neste aspecto é que o punto de fusión do sulfuro de cobalto (como o eutéctico Co-Co4S3, 877 ℃) é maior que o do níquel (por exemplo, o eutéctico Ni-Ni3S2). (645 °C) é alta, e a taxa de difusión do xofre no cobalto é moito menor que a do níquel E porque a maioría As aliaxes a base de cobalto teñen un maior contido de cromo que as aliaxes de níquel, poden formar unha capa protectora de sulfato de metal alcalino (como unha capa protectora de Cr2O3 corroída por Na2SO4) na superficie da aliaxe, con todo, a resistencia á oxidación as aliaxes a base de cobalto é xeralmente moito máis baixa que a das aliaxes a base de níquel.

A diferenza doutras superaliaxes, as superaliaxes a base de cobalto non están reforzadas por unha fase de precipitación ordenada firmemente unida á matriz, senón que están compostas por unha matriz de austenita fcc que foi reforzada en solución sólida e unha pequena cantidade de carburos distribuídos na matriz. A fundición de superaliaxes a base de cobalto depende en gran medida do reforzo do carburo. Os cristais de cobalto puro teñen unha estrutura cristalina hexagonal compactada (hcp) por debaixo de 417 °C, que se transforma en fcc a temperaturas máis altas. Para evitar esta transformación durante o uso de superaliaxes a base de cobalto, practicamente todas as aliaxes a base de cobalto son aliadas con níquel para estabilizar a estrutura desde a temperatura ambiente ata a temperatura do punto de fusión. As aliaxes a base de cobalto teñen unha relación tensión-temperatura de fractura plana, pero mostran unha resistencia á corrosión térmica superior a temperaturas superiores a 1000 °C que outras altas temperaturas.

Tratamento térmico de aliaxes a base de cobalto
O tamaño e a distribución das partículas de carburo e o tamaño dos grans nas aliaxes a base de cobalto son moi sensibles aoproceso de fundición. Co fin de acadar a resistencia requirida e as propiedades de fatiga térmica das pezas de fundición de aliaxes a base de cobalto, débense controlar os parámetros do proceso de fundición. As aliaxes a base de cobalto necesitan tratamento térmico, principalmente para controlar a precipitación dos carburos. Para aliaxes a base de cobalto fundido, primeiro lévase a cabo un tratamento de solución sólida a alta temperatura, xeralmente a unha temperatura duns 1150 °C, para que todos os carburos primarios, incluídos algúns carburos de tipo MC, se disolvan en solución sólida; despois, o tratamento de envellecemento realízase a 870-980 °C. Facer que os carburos precipiten de novo.

Graos comúns de aliaxes a base de cobalto
Os graos típicos das aliaxes de alta temperatura a base de cobalto son: 2.4778 (segundo 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., as marcas chinesas son: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M e así por diante.

Aplicacións de fundición de aliaxes a base de cobalto
Xeralmente, as superaliaxes a base de cobalto carecen de fases de reforzo coherentes. Aínda que a resistencia a temperatura media é baixa (só o 50-75% das aliaxes a base de níquel), teñen unha maior resistencia, boa resistencia á fatiga térmica, resistencia á abrasión, mellor soldabilidade e resistencia á corrosión térmica por encima da temperatura de 980 °C. Polo tanto, as fundicións de aliaxe a base de cobalto son axeitadas principalmente para fabricar paletas guía e paletas guía para motores a reacción de aviación, turbinas de gas industriais, turbinas de gas navais e toberas para motores diésel, etc.