La lega a base di cobalto è una lega dura in grado di resistere a vari tipi di usura, corrosione e ossidazione ad alta temperatura.Le leghe a base di cobalto sono a base di cobalto come componente principale, contenente una notevole quantità di nichel, elementi chimici di lega come cromo, tungsteno e una piccola quantità di elementi di lega come molibdeno, niobio, tantalio, titanio, lantanio e occasionalmente ferro .In base alla diversa composizione della lega, la lega a base di cobalto può essere trasformata in filo per saldatura e la polvere può essere utilizzata per saldatura di superfici dure, spruzzatura termica, saldatura a spruzzo e altri processi e può anche essere trasformata infusioni, forgiati e parti di metallurgia delle polveri.Classificate in base all'uso finale, le leghe a base di cobalto possono essere suddivise in leghe resistenti all'usura a base di cobalto, leghe a base di cobalto per alte temperature e leghe resistenti alla corrosione in soluzione a base di cobalto.In condizioni operative generali, sono sia resistenti all'usura che alle alte temperature o resistenti all'usura e alla corrosione.Alcune condizioni operative possono richiedere contemporaneamente anche alte temperature, resistenza all'usura e alla corrosione.Più complesse sono le condizioni di lavoro, più evidenti sono i vantaggi delle leghe a base di cobalto.
Proprietà delle leghe a base di cobalto
I principali carburi nelle superleghe a base di cobalto sono MC, M23C6 e M6C.Nelle leghe a base di cobalto fuso, M23C6 viene precipitato tra i bordi del grano e i dendriti durante il raffreddamento lento.In alcune leghe, il fine M23C6 può formare un eutettico con la matrice γ.Le particelle di carburo MC sono troppo grandi per avere un effetto diretto sulle dislocazioni, quindi l'effetto di rinforzo sulla lega non è evidente, mentre i carburi finemente dispersi hanno un buon effetto di rinforzo.I carburi situati sul bordo grano (principalmente M23C6) possono prevenire lo slittamento del bordo grano, migliorando così la resistenza alla resistenza.La microstruttura della superlega a base di cobalto HA-31 (X-40) è una fase di rinforzo disperso (CoCrW)6 carburo di tipo C.Le fasi topologiche compatte che compaiono in alcune leghe a base di cobalto, come la fase sigma, sono dannose e rendono la lega fragile.
La stabilità termica dei carburi nelle leghe a base di cobalto è buona.Quando la temperatura aumenta, il tasso di crescita dell'accumulo di carburo è più lento del tasso di crescita della fase γ nella lega a base di nichel e anche la temperatura di ridissoluzione nella matrice è più alta (fino a 1100°C) .Pertanto, quando la temperatura aumenta, la lega a base di cobalto La resistenza della lega generalmente diminuisce lentamente.Le leghe a base di cobalto hanno una buona resistenza alla corrosione termica.Il motivo per cui le leghe a base di cobalto sono superiori alle leghe a base di nichel sotto questo aspetto è che il punto di fusione del solfuro di cobalto (come Co-Co4S3 eutettico, 877 ℃) è superiore a quello del nichel (ad esempio, Ni-Ni3S2 eutettico (645°C) è elevato e la velocità di diffusione dello zolfo nel cobalto è molto inferiore a quella del nichel. E poiché la maggior parte delle leghe a base di cobalto hanno un contenuto di cromo più elevato rispetto alle leghe a base di nichel, possono formare uno strato protettivo di metallo alcalino solfato (come uno strato protettivo di Cr2O3 che viene corroso da Na2SO4) sulla superficie della lega.Tuttavia, la resistenza all'ossidazione delle leghe a base di cobalto è generalmente molto inferiore a quella delle leghe a base di nichel.
Diversamente dalle altre superleghe, le superleghe a base di cobalto non sono rinforzate da una fase di precipitazione ordinata saldamente legata alla matrice, ma sono composte da una matrice fcc di austenite che è stata rinforzata in soluzione solida e da una piccola quantità di carburi distribuiti nella matrice.La colata di superleghe a base di cobalto si basa fortemente sul rafforzamento del carburo.I cristalli di cobalto puro hanno una struttura cristallina esagonale compatta (hcp) inferiore a 417°C, che si trasforma in fcc a temperature più elevate.Per evitare questa trasformazione durante l'uso di superleghe a base di cobalto, praticamente tutte le leghe a base di cobalto sono legate con nichel in modo da stabilizzare la struttura dalla temperatura ambiente alla temperatura del punto di fusione.Le leghe a base di cobalto hanno una relazione tensione-temperatura di frattura piatta, ma mostrano una resistenza alla corrosione termica superiore a temperature superiori a 1000°C rispetto ad altre temperature elevate.
Trattamento termico delle leghe a base di cobalto
La dimensione e la distribuzione delle particelle di carburo e la granulometria nelle leghe a base di cobalto sono molto sensibili alprocesso di colata.Per ottenere la resistenza alla resistenza e alla fatica termica richieste delle parti fuse in lega a base di cobalto, i parametri del processo di colata devono essere controllati.Le leghe a base di cobalto necessitano di un trattamento termico, principalmente per controllare la precipitazione dei carburi.Per le leghe colate a base di cobalto, eseguire prima un trattamento in soluzione solida ad alta temperatura, solitamente ad una temperatura di circa 1150°C, in modo che tutti i carburi primari, compresi alcuni carburi di tipo MC, siano disciolti in soluzione solida;quindi si effettua il trattamento di invecchiamento a 870-980°C.Far precipitare di nuovo i carburi.
Gradi comuni di leghe a base di cobalto
I gradi tipici delle comuni leghe per alte temperature a base di cobalto sono: 2.4778 (secondo DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grado 31, ecc., I marchi cinesi sono: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M e così via.
Applicazioni di getti in lega a base di cobalto
In generale, le superleghe a base di cobalto mancano di fasi di rafforzamento coerenti.Sebbene la resistenza a media temperatura sia bassa (solo il 50-75% delle leghe a base di nichel), hanno maggiore resistenza, buona resistenza alla fatica termica, resistenza all'abrasione, migliore saldabilità e resistenza alla corrosione termica sopra la temperatura di 980°C.Pertanto, le fusioni in lega a base di cobalto sono principalmente adatte per la produzione di palette di guida e palette di guida per ugelli per motori a reazione aeronautici, turbine a gas industriali, turbine a gas navali e ugelli per motori diesel, ecc.
Tempo di pubblicazione: 05-maggio-2021