Proizvodi od livenih legura na bazi kobalta iz originalne kineske ljevaonice s uslugama toplinske obrade i CNC strojne obrade

Legura na bazi kobalta je tvrda legura koja može izdržati različite vrste trošenja, korozije i oksidacije na visokim temperaturama. Legure na bazi kobalta temelje se na kobaltu kao glavnoj komponenti, sadrže značajnu količinu nikla, legirajuće kemijske elemente kao što su krom, volfram i malu količinu legirajućih elemenata kao što su molibden, niobij, tantal, titan, lantan i povremeno željezo . Prema različitom sastavu legure, legura na bazi kobalta može se izraditi u žicu za zavarivanje, a prah se može koristiti za zavarivanje tvrdih površina, toplinsko raspršivanje, zavarivanje raspršivanjem i druge procese, a također se može napraviti u odljevke , otkovci i dijelovi za metalurgiju praha. Klasificirane prema krajnjoj upotrebi, legure na bazi kobalta mogu se podijeliti na legure na bazi kobalta otporne na habanje, legure na bazi kobalta za visoke temperature i legure na bazi kobalta u otopini otporne na koroziju. U općim uvjetima rada, oni su otporni na habanje i visoke temperature ili otporni na habanje i koroziju. Neki radni uvjeti također mogu zahtijevati visoku temperaturu, otpornost na habanje i koroziju u isto vrijeme. Što su radni uvjeti složeniji, to su prednosti legura na bazi kobalta očitije.

Svojstva legura na bazi kobalta
Glavni karbidi u superlegurama na bazi kobalta su MC, M23C6 i M6C. U lijevanim legurama na bazi kobalta, M23C6 se taloži između granica zrna i dendrita tijekom sporog hlađenja. U nekim legurama, fini M23C6 može formirati eutektik s matricom γ. Čestice MC karbida su prevelike da bi izravno imale značajan učinak na dislokacije, tako da učinak ojačanja na leguru nije očit, dok fino dispergirani karbidi imaju dobar učinak ojačanja. Karbidi smješteni na granici zrna (uglavnom M23C6) mogu spriječiti klizanje granice zrna, čime se poboljšava otpornost na izdržljivost. Mikrostruktura superlegure na bazi kobalta HA-31 (X-40) je disperzna faza ojačanja (CoCrW)6 C-tipa karbida. Topološke tijesno pakirane faze koje se pojavljuju u nekim legurama na bazi kobalta, kao što je sigma faza, štetne su i čine leguru lomljivom.

Toplinska stabilnost karbida u legurama na bazi kobalta je dobra. Kada temperatura poraste, brzina rasta akumulacije karbida je sporija od brzine rasta γ faze u leguri na bazi nikla, a temperatura ponovnog otapanja u matricu je također viša (do 1100°C) . Stoga, kad temperatura poraste, legura na bazi kobalta Čvrstoća legure općenito polako opada. Legure na bazi kobalta imaju dobru toplinsku otpornost na koroziju. Razlog zašto su legure na bazi kobalta superiornije od legura na bazi nikla u ovom pogledu je taj što je talište kobaltovog sulfida (kao što je eutektik Co-Co4S3, 877 ℃) više od tališta nikla (na primjer, eutektik Ni-Ni3S2 (645°C) je visoka, a brzina difuzije sumpora u kobaltu mnogo je niža od u niklu. A budući da većina legura na bazi kobalta ima veći sadržaj kroma od legura na bazi nikla, mogu stvoriti zaštitni sloj sulfata alkalnog metala (kao što je Cr2O3 zaštitni sloj koji nagriza Na2SO4) na površini legure. Međutim, otpornost na oksidaciju legura na bazi kobalta općenito je mnogo niža nego kod legura na bazi nikla.

Za razliku od ostalih superlegura, superlegure na bazi kobalta nisu ojačane uređenom taloženom fazom čvrsto povezanom s matricom, već se sastoje od austenitne fcc matrice koja je ojačana čvrstom otopinom i male količine karbida raspoređenih u matrici. Lijevanje superlegura na bazi kobalta uvelike se oslanja na ojačanje karbidom. Kristali čistog kobalta imaju heksagonalnu blisko pakiranu (hcp) kristalnu strukturu ispod 417°C, koja se pretvara u fcc na višim temperaturama. Kako bi se izbjegla ova transformacija tijekom uporabe superlegura na bazi kobalta, praktički sve legure na bazi kobalta su legirane s niklom kako bi se struktura stabilizirala od sobne temperature do temperature tališta. Legure na bazi kobalta imaju ravan odnos između naprezanja i temperature loma, ali pokazuju bolju otpornost na toplinsku koroziju na temperaturama iznad 1000°C nego na drugim visokim temperaturama.

Toplinska obrada legura na bazi kobalta
Veličina i raspodjela karbidnih čestica i veličina zrna u legurama na bazi kobalta vrlo su osjetljivi na proces lijevanja. Kako bi se postigla potrebna izdržljivost i svojstva toplinskog zamora lijevanih dijelova od legure na bazi kobalta, potrebno je kontrolirati parametre procesa lijevanja. Legure na bazi kobalta trebaju toplinsku obradu, uglavnom za kontrolu taloženja karbida. Za lijevane legure na bazi kobalta, prvo provedite obradu čvrste otopine na visokoj temperaturi, obično na temperaturi od oko 1150°C, tako da se svi primarni karbidi, uključujući neke karbide tipa MC, otope u čvrstu otopinu; zatim se provodi tretman starenja na 870-980°C. Neka se karbidi ponovno talože.

Uobičajene vrste legura na bazi kobalta
Tipične kvalitete uobičajenih visokotemperaturnih legura na bazi kobalta su: 2.4778 (prema DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), legura S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31 itd., kineske marke su: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M i tako dalje.

Primjena odljevaka od legura na bazi kobalta
Općenito, superlegurama na bazi kobalta nedostaju koherentne faze ojačanja. Iako je čvrstoća na srednjoj temperaturi niska (samo 50-75% legura na bazi nikla), one imaju veću čvrstoću, dobru otpornost na toplinski zamor, otpornost na abraziju, bolju zavarljivost i otpornost na toplinsku koroziju iznad temperature od 980°C. Stoga su odljevci od legura na bazi kobalta uglavnom prikladni za izradu vodećih lopatica i vodećih lopatica mlaznica za zrakoplovne mlazne motore, industrijske plinske turbine, mornaričke plinske turbine i mlaznice dizelskih motora itd.