Produkty do odlewania metodą traconego stopu na bazie kobaltu z oryginalnej odlewni w Chinach, z usługami obróbki cieplnej i obróbki CNC

Stop na bazie kobaltu jest twardym stopem, który jest odporny na różne rodzaje zużycia, korozję i utlenianie w wysokiej temperaturze. Stopy na bazie kobaltu oparte są na kobalcie jako głównym składniku i zawierają znaczną ilość niklu, pierwiastków stopowych, takich jak chrom, wolfram i niewielką ilość pierwiastków stopowych, takich jak molibden, niob, tantal, tytan, lantan i czasami żelazo . Zgodnie z różnym składem stopu, stop na bazie kobaltu można przetworzyć na drut spawalniczy, a proszek można zastosować do spawania twardych powierzchni, natryskiwania cieplnego, spawania natryskowego i innych procesów, a także można go przerobić na odlewy , odkuwki i części z metalurgii proszków. Stopy na bazie kobaltu, sklasyfikowane według końcowego zastosowania, można podzielić na stopy odporne na zużycie na bazie kobaltu, stopy wysokotemperaturowe na bazie kobaltu i stopy odporne na korozję w roztworze na bazie kobaltu. W ogólnych warunkach pracy są one zarówno odporne na zużycie i wysoką temperaturę, jak i odporne na zużycie i korozję. Niektóre warunki pracy mogą również wymagać jednoczesnej odporności na wysoką temperaturę, zużycie i korozję. Im bardziej złożone warunki pracy, tym bardziej oczywiste są zalety stopów na bazie kobaltu.

Właściwości stopów na bazie kobaltu
Głównymi węglikami w nadstopach na bazie kobaltu są MC, M23C6 i M6C. W odlewanych stopach na bazie kobaltu M23C6 wytrąca się pomiędzy granicami ziaren a dendrytami podczas powolnego chłodzenia. W niektórych stopach drobny M23C6 może tworzyć eutektykę z osnową γ. Cząstki węglika MC są zbyt duże, aby bezpośrednio wpływać na dyslokacje, dlatego działanie wzmacniające na stop nie jest oczywiste, natomiast drobno rozproszone węgliki mają dobre działanie wzmacniające. Węgliki znajdujące się na granicy ziaren (głównie M23C6) mogą zapobiegać poślizgowi granicy ziaren, poprawiając w ten sposób wytrzymałość wytrzymałościową. Mikrostruktura nadstopu HA-31 (X-40) na bazie kobaltu to węglik typu C z rozproszoną fazą wzmacniającą (CoCrW)6. Topologiczne gęsto upakowane fazy, które pojawiają się w niektórych stopach na bazie kobaltu, takie jak faza sigma, są szkodliwe i powodują kruchość stopu.

Stabilność termiczna węglików w stopach na bazie kobaltu jest dobra. Wraz ze wzrostem temperatury tempo wzrostu akumulacji węglików jest wolniejsze niż tempo wzrostu fazy γ w stopie na bazie niklu, a temperatura ponownego rozpuszczenia w osnowie jest również wyższa (do 1100°C) . Dlatego też, gdy temperatura wzrasta, stop na bazie kobaltu. Wytrzymałość stopu zwykle maleje powoli. Stopy na bazie kobaltu mają dobrą odporność na korozję termiczną. Powodem, dla którego stopy na bazie kobaltu są pod tym względem lepsze od stopów na bazie niklu, jest to, że temperatura topnienia siarczku kobaltu (takiego jak eutektyka Co-Co4S3, 877 ℃) jest wyższa niż temperatura topnienia niklu (na przykład eutektyka Ni-Ni3S2 (645°C) jest wysoka, a szybkość dyfuzji siarki w kobalcie jest znacznie niższa niż w niklu. A ponieważ większość stopów na bazie kobaltu ma wyższą zawartość chromu niż stopy na bazie niklu, mogą one tworzyć warstwę ochronną z metalu alkalicznego. siarczanu (takiego jak warstwa ochronna Cr2O3, która jest skorodowana przez Na2SO4) na powierzchni stopu. Jednakże odporność na utlenianie stopów na bazie kobaltu jest na ogół znacznie niższa niż stopów na bazie niklu.

W odróżnieniu od innych nadstopów, nadstopy na bazie kobaltu nie są wzmacniane uporządkowaną fazą wydzieleniową trwale związaną z osnową, lecz składają się z austenitycznej osnowy fcc, która została wzmocniona roztworem stałym i niewielkiej ilości węglików rozmieszczonych w osnowie. Odlewanie nadstopów na bazie kobaltu opiera się w dużej mierze na wzmocnieniu węglikiem. Kryształy czystego kobaltu mają sześciokątną, gęsto upakowaną strukturę krystaliczną (hcp) w temperaturze poniżej 417°C, która w wyższych temperaturach przekształca się w fcc. Aby uniknąć tej przemiany podczas stosowania nadstopów na bazie kobaltu, praktycznie wszystkie stopy na bazie kobaltu są domieszkowane niklem w celu ustabilizowania konstrukcji od temperatury pokojowej do temperatury topnienia. Stopy na bazie kobaltu mają płaską zależność naprężenie pękające od temperatury, ale wykazują lepszą odporność na korozję termiczną w temperaturach powyżej 1000°C niż w innych wysokich temperaturach.

Obróbka cieplna stopów na bazie kobaltu
Wielkość i rozkład cząstek węglika oraz wielkość ziaren w stopach na bazie kobaltu są bardzo wrażliwe na proces odlewania. Aby uzyskać wymaganą wytrzymałość i właściwości zmęczenia cieplnego odlanych części ze stopów na bazie kobaltu, należy kontrolować parametry procesu odlewania. Stopy na bazie kobaltu wymagają obróbki cieplnej, głównie w celu kontrolowania wytrącania się węglików. W przypadku odlewanych stopów na bazie kobaltu należy najpierw przeprowadzić obróbkę roztworem stałym w wysokiej temperaturze, zwykle w temperaturze około 1150°C, tak aby wszystkie węgliki pierwotne, w tym niektóre węgliki typu MC, rozpuściły się w roztworze stałym; następnie obróbkę starzeniową przeprowadza się w temperaturze 870-980°C. Spraw, aby węgliki ponownie wytrąciły się.

Typowe gatunki stopów na bazie kobaltu
Typowe gatunki popularnych stopów wysokotemperaturowych na bazie kobaltu to: 2.4778 (wg DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, klasa 31 itd., chińskie marki to: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M i tak dalej.

Zastosowania odlewów ze stopów na bazie kobaltu
Generalnie w nadstopach na bazie kobaltu brakuje spójnych faz wzmacniających. Chociaż wytrzymałość w średniej temperaturze jest niska (tylko 50-75% stopów na bazie niklu), mają one wyższą wytrzymałość, dobrą odporność na zmęczenie cieplne, odporność na ścieranie, lepszą spawalność i odporność na korozję termiczną powyżej temperatury 980°C. Dlatego odlewy ze stopów na bazie kobaltu nadają się głównie do wytwarzania łopatek kierujących i łopatek kierujących dysz do lotniczych silników odrzutowych, przemysłowych turbin gazowych, morskich turbin gazowych i dysz silników Diesla itp.