Slitiny na bázi niklu a kobaltu

 

Typické odlitky z niklové slitiny

 

 

 

 

Slitiny niklu jsou slitiny složené z niklu jako základního kovu a přidání dalších prvků. Nikl má vynikající mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti; přidání vhodných prvků může zlepšit jeho odolnost proti oxidaci, odolnost proti korozi, pevnost při vysokých-teplotách a určité fyzikální vlastnosti.

 

Slitiny na bázi niklu- vykazují vysokou pevnost a určitý stupeň odolnosti vůči oxidaci a korozi při vysokých teplotách 650–1000 stupňů . Na základě svých hlavních vlastností se dále dělí na slitiny-na bázi niklu, žáruvzdorné-, slitiny-na bázi niklu proti korozi-, slitiny na-na bázi niklu odolné proti opotřebení-,{10}}na bázi niklu{10}}přesné slitiny a slitiny{11}na bázi niklu s tvarovou pamětí.

 

Slitiny niklu se používají hlavně v elektronickém, chemickém, strojním, lékařském, energetickém a námořním, leteckém a leteckém průmyslu. Slitiny niklu lze také použít jako materiály pro elektronky a jako přesné slitiny (magnetické slitiny, přesné odporové slitiny, elektrotermické slitiny atd.).

 

 

Typické odlitky z kobaltových slitin

 

 

 

Slitina na bázi kobaltu-je tvrdá slitina, která odolá různým typům opotřebení, korozi a vysokoteplotní oxidaci. Slitiny na bázi kobaltu-jsou založeny na kobaltu jako hlavní složce a obsahují značné množství niklu, legující chemické prvky, jako je chrom, wolfram, a malé množství legujících prvků, jako je molybden, niob, tantal, titan, lanthan a příležitostně železo. Podle různého složení slitiny lze ze slitiny na bázi kobaltu-vytvořit svařovací drát a prášek lze použít pro tvrdé{5}}povrchové svařování, žárové stříkání, svařování rozprašováním a další procesy a lze z něj také vyrábět odlitky, výkovky a díly práškové metalurgie. Klasifikovány podle konečného použití lze slitiny na bázi kobaltu-rozdělit na slitiny na bázi kobaltu-otěruvzdorné-, -vysokoteplotní-slitiny na bázi kobaltu a slitiny na bázi kobaltu -rozpouštěcí korozi-odolné. V obecných provozních podmínkách jsou obě -odolné proti opotřebení a vysokým-teplotám nebo -opotřebení a korozi-. Některé provozní podmínky mohou také vyžadovat současně vysokou teplotu, odolnost proti opotřebení a korozi. Čím složitější jsou pracovní podmínky, tím zjevnější jsou výhody slitin na bázi kobaltu-.

 

Vlastnosti slitin{0}}na kobaltu
Hlavní karbidy v superslitinu na bázi kobaltu-jsou MC, M23C6 a M6C. V litých slitinách na bázi kobaltu- se M23C6 vysráží mezi hranicemi zrn a dendrity během pomalého ochlazování. V některých slitinách může jemný M23C6 tvořit s matricí eutektikum. Částice karbidu MC jsou příliš velké na to, aby přímo měly významný vliv na dislokace, takže zpevňovací účinek na slitinu není zřejmý, zatímco jemně rozptýlené karbidy mají dobrý zpevňovací účinek. Karbidy umístěné na hranici zrn (zejména M23C6) mohou zabránit skluzu hranice zrn, a tím zlepšit pevnost. Mikrostruktura kobaltové-superslitiny HA-31 (X-40) je disperzní zpevňující fáze (CoCrW)6 C-typu karbidu. Topologické těsně sbalené fáze, které se objevují v některých slitinách na bázi kobaltu, jako je sigma fáze, jsou škodlivé a činí slitinu křehkou.

Tepelná stabilita karbidů ve slitinách na bázi kobaltu-je dobrá. Když teplota stoupá, rychlost růstu akumulace karbidu je pomalejší než rychlost růstu fáze ve slitině na bázi niklu-a teplota opětovného{3}}rozpouštění do matrice je také vyšší (až 1100 stupňů). Proto, když teplota stoupá, slitina na bázi kobaltu- Pevnost slitiny obecně pomalu klesá. Slitiny na bázi kobaltu- mají dobrou tepelnou odolnost proti korozi. Důvodem, proč jsou slitiny na bázi kobaltu v tomto ohledu lepší než slitiny na bázi niklu, je to, že bod tání sulfidu kobaltu (jako je eutektický Co-Co4S3, 877 stupňů) je vyšší než bod tání niklu (např. vysoká rychlost tavení Ni{16}}Ni3S2 a 4S2 difúze síra v kobaltu je mnohem nižší než v niklu, a protože většina slitin na bázi kobaltu-má vyšší obsah chromu než slitiny na bázi niklu, mohou na povrchu slitiny vytvořit ochrannou vrstvu síranu alkalického kovu (jako je ochranná vrstva Cr2O3, která je korodována Na2SO4). slitiny na bázi-niklu.

Na rozdíl od jiných superslitin nejsou superslitiny na bázi kobaltu zpevněny uspořádanou precipitační fází pevně spojenou s matricí, ale skládají se z austenitové fcc matrice, která byla zpevněna pevným roztokem, a malého množství karbidů distribuovaných v matrici. Odlévání superslitin na bázi kobaltu-z velké části závisí na zpevnění karbidem. Krystaly čistého kobaltu mají pod 417 stupňů hexagonální uzavřenou krystalovou strukturu (hcp), která se při vyšších teplotách přeměňuje na fcc. Aby se zabránilo této přeměně při použití superslitin na bázi kobaltu, jsou prakticky všechny slitiny na bázi kobaltu- legovány niklem, aby se struktura stabilizovala z pokojové teploty na teplotu bodu tání. Slitiny na bázi kobaltu-mají plochý vztah mezi lomovým napětím{10}}teploty, ale vykazují lepší tepelnou odolnost proti korozi při teplotách nad 1000 stupňů než jiné vysoké teploty.

 

Tepelné zpracování slitin na bázi kobaltu-
Velikost a distribuce karbidových částic a velikost zrna ve slitinách na bázi kobaltu- jsou velmi citlivé na proces odlévání. Aby bylo dosaženo požadované odolnosti a vlastností tepelné únavy litých odlitků ze slitiny na bázi kobaltu-, musí být řízeny parametry procesu odlévání. Slitiny na bázi kobaltu-vyžadují tepelné zpracování, hlavně kvůli kontrole srážení karbidů. U litých slitin na bázi kobaltu -proveďte nejprve vysokoteplotní zpracování v pevném roztoku, obvykle při teplotě asi 1150 stupňů, aby se všechny primární karbidy, včetně některých karbidů typu MC-, rozpustily v tuhém roztoku; poté se provádí ošetření stárnutím při 870-980 stupních. Nechejte znovu vysrážet karbidy.

 

Běžné třídy slitin na bázi kobaltu-
Typické třídy běžných slitin na bázi kobaltu-jsou: 2.4778 (podle DIN EN 10295), Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, Stellite 3.B, čínské značky jsou: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M a tak dále.

 

Aplikace slitinových odlitků-na bázi kobaltu
Obecně platí, že superslitiny na bázi kobaltu- postrádají koherentní fáze zpevňování. Přestože je pevnost při střední teplotě nízká (pouze 50-75 % slitin na bázi niklu-), mají vyšší pevnost, dobrou odolnost proti tepelné únavě, odolnost proti oděru, lepší svařitelnost a odolnost proti tepelné korozi nad teplotou 980 stupňů . Odlitky ze slitin na bázi kobaltu jsou proto vhodné především pro výrobu vodicích lopatek a vodicích lopatek trysek pro letecké proudové motory, průmyslové plynové turbíny, námořní plynové turbíny a trysky dieselových motorů atd.