Đúc hợp kim dựa trên coban

Hợp kim gốc coban là một hợp kim cứng có thể chịu được các loại mài mòn, ăn mòn và oxy hóa ở nhiệt độ cao.Hợp kim dựa trên coban dựa trên coban là thành phần chính, chứa một lượng đáng kể niken, các nguyên tố hóa học hợp kim như crom, vonfram và một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim như molypden, niobi, tantali, titan, lantan và đôi khi là sắt .Theo thành phần khác nhau của hợp kim, hợp kim dựa trên coban có thể được làm thành dây hàn và bột có thể được sử dụng để hàn bề mặt cứng, phun nhiệt, hàn phun và các quy trình khác, và nó cũng có thể được chế tạo thànhđúc, rèn và các bộ phận luyện kim bột.Được phân loại theo cách sử dụng cuối cùng, hợp kim dựa trên coban có thể được chia thành hợp kim chống mài mòn dựa trên coban, hợp kim nhiệt độ cao dựa trên coban và hợp kim chống ăn mòn dung dịch dựa trên coban.Trong điều kiện hoạt động chung, chúng đều có khả năng chịu mài mòn và chịu nhiệt độ cao hoặc chống mài mòn và chống ăn mòn.Một số điều kiện vận hành cũng có thể đồng thời yêu cầu nhiệt độ cao, chống mài mòn và ăn mòn.Điều kiện làm việc càng phức tạp thì ưu điểm của hợp kim làm từ coban càng rõ ràng.

Tính chất của hợp kim dựa trên coban
Các cacbua chính trong các siêu hợp kim gốc coban là MC, M23C6 và M6C.Trong các hợp kim đúc dựa trên coban, M23C6 được kết tủa giữa các ranh giới hạt và đuôi gai trong quá trình làm nguội chậm.Trong một số hợp kim, M23C6 mịn có thể tạo thành eutectic với ma trận γ.Các hạt cacbua MC quá lớn nên có ảnh hưởng trực tiếp đáng kể đến sự trật khớp, do đó tác dụng tăng cường đối với hợp kim là không rõ ràng, trong khi các cacbua phân tán mịn có tác dụng tăng cường tốt.Các cacbua nằm trên ranh giới hạt (chủ yếu là M23C6) có thể ngăn chặn sự trượt biên của hạt, do đó cải thiện độ bền.Cấu trúc vi mô của siêu hợp kim gốc coban HA-31 (X-40) là pha tăng cường phân tán (CoCrW) 6 C-type cacbua.Các pha đóng gói cấu trúc liên kết xuất hiện trong một số hợp kim dựa trên coban, chẳng hạn như pha sigma là có hại và làm cho hợp kim trở nên giòn.

Độ bền nhiệt của cacbua trong hợp kim gốc coban là tốt.Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phát triển của sự tích tụ cacbua chậm hơn tốc độ phát triển của pha γ trong hợp kim dựa trên niken và nhiệt độ tái hòa tan vào chất nền cũng cao hơn (lên đến 1100 ° C) .Do đó, khi nhiệt độ tăng, hợp kim gốc coban Độ bền của hợp kim nói chung giảm từ từ.Hợp kim gốc coban có khả năng chống ăn mòn nhiệt tốt.Lý do tại sao hợp kim dựa trên coban lại vượt trội hơn hợp kim dựa trên niken về mặt này là điểm nóng chảy của coban sunfua (chẳng hạn như Co-Co4S3 eutectic, 877 ℃) cao hơn so với niken (Ví dụ, Ni-Ni3S2 eutectic (645 ° C) là cao và tốc độ khuếch tán của lưu huỳnh trong coban thấp hơn nhiều so với trong niken. Và bởi vì hầu hết các hợp kim dựa trên coban có hàm lượng crom cao hơn hợp kim dựa trên niken, chúng có thể tạo thành một lớp bảo vệ của kim loại kiềm. sunfat (chẳng hạn như lớp bảo vệ Cr2O3 bị ăn mòn bởi Na2SO4) trên bề mặt của hợp kim.

Khác với các siêu hợp kim khác, các siêu hợp kim gốc coban không được tăng cường bởi một giai đoạn kết tủa có thứ tự liên kết chặt chẽ với chất nền, nhưng được cấu tạo bởi một ma trận austenit fcc đã được tăng cường dung dịch rắn và một lượng nhỏ cacbua phân bố trong chất nền.Đúc siêu hợp kim dựa trên coban phụ thuộc rất nhiều vào việc tăng cường cacbua.Tinh thể coban nguyên chất có cấu trúc tinh thể hình lục giác đóng gói (hcp) dưới 417 ° C, chuyển thành fcc ở nhiệt độ cao hơn.Để tránh sự biến đổi này trong quá trình sử dụng các siêu hợp kim gốc coban, thực tế tất cả các hợp kim dựa trên coban đều được hợp kim hóa với niken để ổn định cấu trúc từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ điểm nóng chảy.Các hợp kim dựa trên coban có mối quan hệ ứng suất-nhiệt độ đứt gãy phẳng, nhưng cho thấy khả năng chống ăn mòn nhiệt vượt trội ở nhiệt độ trên 1000 ° C so với các nhiệt độ cao khác.

Xử lý nhiệt đối với các hợp kim dựa trên coban
Kích thước và sự phân bố của các hạt cacbua và kích thước hạt trong các hợp kim dựa trên coban rất nhạy cảm vớiquá trình đúc.Để đạt được độ bền yêu cầu về độ bền và tính chất mỏi nhiệt của các bộ phận đúc hợp kim dựa trên coban, các thông số quá trình đúc phải được kiểm soát.Các hợp kim dựa trên coban cần được xử lý nhiệt, chủ yếu để kiểm soát sự kết tủa của cacbua.Đối với các hợp kim đúc từ coban, trước tiên phải tiến hành xử lý dung dịch rắn ở nhiệt độ cao, thường ở nhiệt độ khoảng 1150 ° C, để tất cả các cacbua sơ cấp, bao gồm một số cacbit kiểu MC, được hòa tan thành dung dịch rắn;sau đó, xử lý lão hóa được thực hiện ở 870-980 ° C.Làm cho cacbua kết tủa trở lại.

Các cấp độ phổ biến của hợp kim dựa trên coban
Các cấp điển hình của hợp kim nhiệt độ cao dựa trên coban phổ biến là: 2.4778 (theo DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Hợp kim S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31, v.v., các thương hiệu Trung Quốc là: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M, v.v.

Các ứng dụng của đúc hợp kim dựa trên coban
Nói chung, các siêu hợp kim dựa trên coban thiếu các giai đoạn tăng cường mạch lạc.Mặc dù độ bền ở nhiệt độ trung bình thấp (chỉ bằng 50-75% hợp kim dựa trên niken), chúng có độ bền cao hơn, chịu mỏi nhiệt tốt, chống mài mòn, khả năng hàn tốt hơn và chống ăn mòn nhiệt trên nhiệt độ 980 ° C.Do đó, vật đúc hợp kim dựa trên coban chủ yếu thích hợp để chế tạo cánh dẫn hướng và cánh dẫn hướng vòi phun cho động cơ phản lực hàng không, tua bin khí công nghiệp, tua bin khí hải quân và vòi phun động cơ diesel, v.v.