Aliaje pe bază de nichel și cobalt

 

Piese turnate tipice din aliaj de nichel

 

 

 

 

Aliajele de nichel sunt aliaje compuse din nichel ca metal de bază și adaos de alte elemente. Nichelul are proprietăți mecanice, fizice și chimice excelente; adăugarea de elemente adecvate îi poate îmbunătăți rezistența la oxidare, rezistența la coroziune, rezistența la temperatură ridicată-și anumite proprietăți fizice.

 

Aliajele pe bază de-nichel prezintă o rezistență ridicată și un anumit grad de rezistență la oxidare și coroziune la temperaturi ridicate de 650–1000 de grade . Pe baza proprietăților lor principale, acestea sunt împărțite în continuare în aliaje rezistente la căldură-pe bază de nichel-, aliaje-pe bază de nichel-rezistente la coroziune-, aliaje-pe bază de nichel-rezistente la uzură-, aliaje de precizie{-pe bază de nichel și aliaje cu memorie- pe bază de nichel.

 

Aliajele de nichel sunt utilizate în principal în industria electronică, chimică, de mașini, medicale, de dezvoltare energetică și marină, aviație și aerospațială. Aliajele de nichel pot fi folosite și ca materiale pentru tuburile electronice și ca aliaje de precizie (aliaje magnetice, aliaje de rezistență de precizie, aliaje electrotermale etc.).

 

 

Piese turnate tipice din aliaj de cobalt

 

 

 

Aliajul pe bază de-cobalt este un aliaj dur care poate rezista la diferite tipuri de uzură, coroziune și oxidare la temperaturi ridicate. 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 într-o sârmă de sudură, iar pulberea poate fi folosită pentru sudare de suprafață dură, pulverizare termică, sudare prin pulverizare și alte procese și poate fi, de asemenea, transformată în piese turnate, forjate și piese de metalurgie a pulberilor. Clasificate după utilizarea finală, aliajele pe bază de cobalt pot fi împărțite în aliaje rezistente la uzură, 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 ridicate, sau la uzură și la coroziune. Unele condiții de funcționare pot necesita, de asemenea, rezistență la temperatură ridicată, uzură și coroziune în același timp. Cu cât condițiile de lucru sunt mai complexe, cu atât sunt mai evidente avantajele aliajelor pe bază de cobalt{21}.

 

Proprietăți ale aliajelor pe bază de-cobalt
Principalele carburi din superaliajele pe bază de{0}cobalt sunt MC, M23C6 și M6C. În aliajele turnate pe bază de cobalt-, M23C6 este precipitat între limitele de granule și dendrite în timpul răcirii lente. În unele aliaje, finul M23C6 poate forma un eutectic cu matricea. 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 HA-31 (X-40) pe bază de cobalt 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 în aliajul pe bază de nichel, iar temperatura de redizolvare în matrice este, de asemenea, mai mare (până la 1100 de grade). 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 această privință este că punctul de topire al sulfurei de cobalt (cum ar fi Co-Co4S3 eutectic, 877 grade ) este mai mare decât cel al nichelului ( De exemplu, Ni-gradul de difuziune (gradul de difuziune) ridicat al Ni3S62, este mai mare sulful din cobalt este mult mai mic decât cel din nichel. Și deoarece majoritatea aliajelor 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 de Cr2O3 care este corodat de Na2SO4) pe suprafața aliajului în general, mult mai scăzută decât cea a aliajelor-pe bază de nichel.

Spre deosebire de alte superaliaje, superaliaje 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 grade, 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 de temperatură a tensiunii de rupere plată, dar prezintă o rezistență superioară la coroziune termică la temperaturi de peste 1000 de grade 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 turnate din aliaj pe bază de cobalt-, parametrii procesului de turnare trebuie controlați. Aliajele pe bază de cobalt-au nevoie de tratament termic, în principal pentru a controla precipitarea carburilor. Pentru aliajele turnate pe bază de-cobalt, efectuați mai întâi un tratament cu soluție solidă{-înaltă, de obicei la o temperatură de aproximativ 1150 de grade , 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 de grade. Faceți din nou să precipite carburile.

 

Clasele comune ale aliajelor pe bază de-cobalt
Clasele tipice ale aliajelor obișnuite pe bază de cobalt-la temperatură înaltă sunt: 2,4778 (conform DIN EN 10295), Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, marca chinezească, Stellide 361, etc. GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M și așa mai departe.

 

Aplicații ale turnării din aliaj-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 o rezistență mai mare, o bună rezistență la oboseală termică, rezistență la abraziune, sudabilitate mai bună și rezistență la coroziune termică peste temperatura de 980 de grade . 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.