Wat zijn gietstukken gemaakt van op kobalt gebaseerde legeringen?
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, legeringselementen 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 hard-oppervlaklassen, thermisch spuiten, sproeilassen en andere processen, en kan het ook worden verwerkt tot gietstukken, smeedstukken en poedermetallurgische onderdelen. Geclassificeerd op basis van het eindgebruik kunnen op kobalt-gebaseerde legeringen worden onderverdeeld in op kobalt-gebaseerde slijtvaste-legeringen, op kobalt-gebaseerde hoge-legeringen en op kobalt-gebaseerde oplossingscorrosie-bestendige legeringen. Onder algemene bedrijfsomstandigheden zijn ze zowel slijtvast-bestendig als-hoge temperaturen of slijtvast-bestendig en corrosie-bestendig. Sommige bedrijfsomstandigheden vereisen mogelijk tegelijkertijd een hoge temperatuur-, slijtage- en corrosiebestendigheid. Hoe complexer de werkomstandigheden, hoe duidelijker de voordelen van legeringen op kobalt-basis.
Eigenschappen van op kobalt-gebaseerde legeringen
De belangrijkste carbiden in op kobalt-gebaseerde superlegeringen zijn MC, M23C6 en M6C. In gegoten legeringen op kobalt-basis wordt M23C6 tijdens langzame afkoeling neergeslagen tussen korrelgrenzen en dendrieten. In sommige legeringen kan het fijne M23C6 een eutecticum vormen met de matrix. 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 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 kobalt-basis is goed. Wanneer de temperatuur stijgt, is de groeisnelheid van de carbide-ophoping langzamer dan de groeisnelheid van de fase in de op nikkel-gebaseerde legering, en is de temperatuur van het opnieuw-oplossen in de matrix ook hoger (tot 1100 graden). Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de op kobalt-gebaseerde legering daarom over het algemeen langzaam af. Op kobalt-gebaseerde legeringen hebben een goede thermische corrosieweerstand. De reden waarom op kobalt-gebaseerde legeringen in dit opzicht superieur zijn aan nikkel-legeringen is dat het smeltpunt van kobaltsulfide (zoals Co-Co4S3 eutectisch, 877 graden) hoger is dan dat van nikkel (bijvoorbeeld Ni-Ni3S2 eutectisch (645 graden) hoog is, en de diffusiesnelheid van zwavel in kobalt veel lager is dan die in nikkel. En omdat de meeste op kobalt-gebaseerde legeringen een hoger chroomgehalte hebben dan op nikkel-gebaseerde legeringen, kunnen ze een beschermende laag van alkalimetaalsulfaat (zoals een Cr2O3-beschermende laag die wordt gecorrodeerd door Na2SO4) vormen op het oppervlak van de legering. De oxidatieweerstand van kobalt-gebaseerde legeringen is echter over het algemeen veel lager dan die van nikkel-legeringen.
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 een hexagonale, dicht opeengepakte (hcp) kristalstructuur onder de 417 graden, 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 te stabiliseren van kamertemperatuur tot smeltpunttemperatuur. Op kobalt-gebaseerde legeringen hebben een vlakke breukspanning-temperatuurrelatie, maar vertonen een superieure thermische corrosieweerstand bij temperaturen boven 1000 graden dan bij andere hoge temperaturen.
Warmtebehandeling van op kobalt-gebaseerde legeringen
De grootte en verdeling van carbidedeeltjes en korrelgrootte in legeringen op kobalt-basis zijn zeer gevoelig voor het gietproces. Om de vereiste duurzaamheidssterkte en thermische vermoeiingseigenschappen van gegoten kobaltlegeringen op basis van kobalt- 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 basis van kobalt- voert u eerst een behandeling met een vaste oplossing bij hoge- temperatuur uit, gewoonlijk bij een temperatuur van ongeveer 1150 graden, 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 graden. Laat carbiden opnieuw neerslaan.
Gebruikelijke kwaliteiten kobalt-gebaseerde legeringen
De typische kwaliteiten van gewone kobalt-legeringen voor hoge temperaturen zijn: 2.4778 (volgens DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite 6B, Grade 31, enz. Chinese merken zijn: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M enzovoort.
Toepassingen van kobalt-gebaseerde legeringsgietstukken
Over het algemeen ontberen op kobalt-gebaseerde superlegeringen samenhangende versterkingsfasen. Hoewel de sterkte bij gemiddelde temperaturen laag is (slechts 50-75% van de op nikkel- gebaseerde legeringen), hebben ze een hogere sterkte, goede thermische vermoeidheidsweerstand, slijtvastheid, betere lasbaarheid en thermische corrosieweerstand boven een temperatuur van 980 graden. 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.
