Produse de turnare de investiții din aliaj pe bază de cobalt din turnătorie originală din China, cu tratament termic și servicii de prelucrare CNC

Aliajul pe bază de cobalt este un aliaj dur care poate rezista la diferite tipuri de uzură, coroziune și oxidare la temperaturi înalte. Aliajele pe bază de cobalt se bazează pe cobalt ca componentă principală, conținând o cantitate considerabilă de nichel, aliere elemente chimice precum crom, wolfram și o cantitate mică de elemente de aliere precum molibden, niobiu, tantal, titan, lantan și ocazional fier . În funcție de compoziția diferită a aliajului, aliajul pe bază de cobalt poate fi transformat în sârmă de sudură, iar pulberea poate fi folosită pentru sudarea pe suprafețe dure, pulverizarea termică, sudarea prin pulverizare și alte procese și poate fi, de asemenea, transformată în piese turnate. , piese forjate si metalurgie a pulberilor. Clasificate după utilizarea finală, aliajele pe bază de cobalt pot fi împărțite în aliaje rezistente la uzură pe bază de cobalt, aliaje de temperatură ridicată pe bază de cobalt și aliaje rezistente la coroziune pe bază de cobalt. În condiții generale de funcționare, acestea sunt atât rezistente la uzură, cât și la temperaturi înalte sau rezistente la uzură și la coroziune. Unele condiții de funcționare pot necesita, de asemenea, o temperatură ridicată, rezistență la uzură și la coroziune în același timp. Cu cât condițiile de lucru sunt mai complexe, cu atât sunt mai evidente avantajele aliajelor pe bază de cobalt.

Proprietățile aliajelor pe bază de cobalt
Principalele carburi din superaliajele pe bază de cobalt sunt MC, M23C6 și M6C. În aliajele turnate pe bază de cobalt, M23C6 este precipitat între limitele de cereale și dendrite în timpul răcirii lente. În unele aliaje, finul M23C6 poate forma un eutectic cu matricea γ. Particulele de carbură MC sunt prea mari pentru a avea direct un efect semnificativ asupra dislocațiilor, astfel încât efectul de întărire al aliajului nu este evident, în timp ce carburile fin dispersate au un efect de întărire bun. Carburele situate pe limita granulelor (în principal M23C6) pot preveni alunecarea graniței, îmbunătățind astfel rezistența de anduranță. Microstructura superaliajului pe bază de cobalt HA-31 (X-40) este o fază de întărire dispersată (CoCrW)6 carbură de tip C. Fazele topologice compacte care apar în unele aliaje pe bază de cobalt, cum ar fi faza sigma, sunt dăunătoare și fac aliajul fragil.

Stabilitatea termică a carburilor din aliajele pe bază de cobalt este bună. Când temperatura crește, rata de creștere a acumulării de carbură este mai lentă decât rata de creștere a fazei γ în aliajul pe bază de nichel, iar temperatura de redizolvare în matrice este, de asemenea, mai mare (până la 1100 ° C) . Prin urmare, atunci când temperatura crește, aliajul pe bază de cobalt Rezistența aliajului scade în general lent. Aliajele pe bază de cobalt au o bună rezistență la coroziune termică. Motivul pentru care aliajele pe bază de cobalt sunt superioare aliajelor pe bază de nichel în acest sens este că punctul de topire al sulfurei de cobalt (cum ar fi Co-Co4S3 eutectic, 877 ℃) este mai mare decât cel al nichelului ( De exemplu, Ni-Ni3S2 eutectic (645°C) este mare, iar rata de difuzie a sulfului în cobalt este mult mai mică decât cea a nichelului Aliajele pe bază de cobalt au un conținut mai mare de crom decât aliajele pe bază de nichel, ele pot forma un strat protector de sulfat de metal alcalin (cum ar fi un strat protector Cr2O3 care este corodat de Na2SO4) pe suprafața aliajului aliajele pe bază de cobalt este în general mult mai mică decât cea a aliajelor pe bază de nichel.

Spre deosebire de alte superaliaje, superaliajele pe bază de cobalt nu sunt întărite printr-o fază de precipitare ordonată ferm legată de matrice, ci sunt compuse dintr-o matrice de austenită fcc care a fost consolidată cu soluție solidă și o cantitate mică de carburi distribuite în matrice. Turnarea superaliajelor pe bază de cobalt se bazează în mare măsură pe consolidarea carburilor. Cristalele de cobalt pur au o structură cristalină hexagonală compactă (hcp) sub 417°C, care se transformă în fcc la temperaturi mai ridicate. Pentru a evita această transformare în timpul utilizării superaliajelor pe bază de cobalt, practic toate aliajele pe bază de cobalt sunt aliate cu nichel pentru a stabiliza structura de la temperatura camerei la temperatura punctului de topire. Aliajele pe bază de cobalt au o relație plată între tensiuni de rupere și temperatură, dar prezintă o rezistență la coroziune termică superioară la temperaturi de peste 1000°C decât alte temperaturi ridicate.

Tratarea termică a aliajelor pe bază de cobalt
Dimensiunea și distribuția particulelor de carbură și dimensiunea granulelor din aliajele pe bază de cobalt sunt foarte sensibile la procesul de turnare. Pentru a obține rezistența necesară și proprietățile de oboseală termică ale pieselor de turnare din aliaje turnate pe bază de cobalt, parametrii procesului de turnare trebuie controlați. Aliajele pe bază de cobalt necesită tratament termic, în principal pentru a controla precipitarea carburilor. Pentru aliajele turnate pe bază de cobalt, efectuați mai întâi un tratament cu soluție solidă la temperatură înaltă, de obicei la o temperatură de aproximativ 1150°C, astfel încât toate carburile primare, inclusiv unele carburi de tip MC, să fie dizolvate în soluție solidă; apoi, tratamentul de îmbătrânire se efectuează la 870-980°C. Faceți din nou să precipite carburile.

Clasele comune ale aliajelor pe bază de cobalt
Clasele tipice ale aliajelor comune pe bază de cobalt la temperaturi înalte sunt: ​​2.4778 (conform DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), aliaj S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31 etc., mărcile chinezești sunt: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M și așa mai departe.

Aplicații ale aliajelor turnate pe bază de cobalt
În general, superaliajelor pe bază de cobalt le lipsesc faze de întărire coerente. Deși rezistența la temperatură medie este scăzută (doar 50-75% din aliajele pe bază de nichel), acestea au rezistență mai mare, rezistență bună la oboseală termică, rezistență la abraziune, sudabilitate mai bună și rezistență la coroziune termică peste temperatura de 980°C. Prin urmare, piesele turnate din aliaj pe bază de cobalt sunt potrivite în principal pentru fabricarea paletelor de ghidare și a paletelor de ghidare a duzelor pentru motoarele cu reacție de aviație, turbine cu gaz industriale, turbine cu gaz navale și duze pentru motoare diesel etc.