A liga à base de cobalto é uma liga dura que pode suportar vários tipos de desgaste, corrosão e oxidação em alta temperatura. As ligas à base de cobalto são baseadas no cobalto como componente principal, contendo uma quantidade considerável de níquel, ligando elementos químicos como cromo, tungstênio e uma pequena quantidade de elementos de liga como molibdênio, nióbio, tântalo, titânio, lantânio e, ocasionalmente, ferro. . De acordo com a diferente composição da liga, a liga à base de cobalto pode ser transformada em fio de soldagem, e o pó pode ser usado para soldagem de superfícies duras, pulverização térmica, soldagem por pulverização e outros processos, e também pode ser transformado empeças fundidas, peças forjadas e peças de metalurgia do pó. Classificadas pelo uso final, as ligas à base de cobalto podem ser divididas em ligas resistentes ao desgaste à base de cobalto, ligas de alta temperatura à base de cobalto e ligas resistentes à corrosão em solução à base de cobalto. Em condições gerais de operação, eles são resistentes ao desgaste e a altas temperaturas ou resistentes ao desgaste e à corrosão. Algumas condições operacionais também podem exigir alta temperatura, desgaste e resistência à corrosão ao mesmo tempo. Quanto mais complexas forem as condições de trabalho, mais óbvias serão as vantagens das ligas à base de cobalto.
Propriedades de ligas à base de cobalto
Os principais carbonetos em superligas à base de cobalto são MC, M23C6 e M6C. Em ligas fundidas à base de cobalto, o M23C6 é precipitado entre os limites dos grãos e os dendritos durante o resfriamento lento. Em algumas ligas, o M23C6 fino pode formar um eutético com a matriz γ. As partículas de carboneto MC são muito grandes para ter um efeito significativo nas discordâncias, de modo que o efeito de fortalecimento na liga não é óbvio, enquanto os carbonetos finamente dispersos têm um bom efeito de fortalecimento. Os carbonetos localizados no limite do grão (principalmente M23C6) podem evitar o deslizamento do limite do grão, melhorando assim a resistência. A microestrutura da superliga à base de cobalto HA-31 (X-40) é um carboneto tipo C de fase de reforço dispersa (CoCrW)6. As fases topológicas compactadas que aparecem em algumas ligas à base de cobalto, como a fase sigma, são prejudiciais e tornam a liga quebradiça.
A estabilidade térmica dos carbonetos em ligas à base de cobalto é boa. Quando a temperatura aumenta, a taxa de crescimento do acúmulo de carboneto é mais lenta do que a taxa de crescimento da fase γ na liga à base de níquel, e a temperatura de redissolução na matriz também é mais alta (até 1100°C) . Portanto, quando a temperatura aumenta, a resistência da liga à base de cobalto geralmente diminui lentamente. As ligas à base de cobalto apresentam boa resistência à corrosão térmica. A razão pela qual as ligas à base de cobalto são superiores às ligas à base de níquel neste aspecto é que o ponto de fusão do sulfeto de cobalto (como o eutético Co-Co4S3, 877 ℃) é maior que o do níquel (por exemplo, o eutético Ni-Ni3S2 (645°C) é alta, e a taxa de difusão do enxofre no cobalto é muito menor do que a do níquel. E porque a maioria das ligas à base de cobalto tem maior. teor de cromo do que as ligas à base de níquel, elas podem formar uma camada protetora de sulfato de metal alcalino (como uma camada protetora de Cr2O3 que é corroída por Na2SO4) na superfície da liga. No entanto, a resistência à oxidação das ligas à base de cobalto é geralmente. muito inferior ao das ligas à base de níquel.
Diferente de outras superligas, as superligas à base de cobalto não são reforçadas por uma fase de precipitação ordenada firmemente ligada à matriz, mas são compostas por uma matriz de austenita CFC que foi reforçada com solução sólida e uma pequena quantidade de carbonetos distribuídos na matriz. A fundição de superligas à base de cobalto depende fortemente do fortalecimento do metal duro. Os cristais de cobalto puro têm uma estrutura cristalina hexagonal compacta (hcp) abaixo de 417°C, que se transforma em FCC em temperaturas mais altas. Para evitar esta transformação durante o uso de superligas à base de cobalto, praticamente todas as ligas à base de cobalto são ligadas com níquel, a fim de estabilizar a estrutura desde a temperatura ambiente até a temperatura do ponto de fusão. As ligas à base de cobalto têm uma relação tensão-temperatura de fratura plana, mas apresentam resistência à corrosão térmica superior em temperaturas acima de 1000°C do que outras temperaturas altas.
Tratamento térmico de ligas à base de cobalto
O tamanho e distribuição de partículas de carboneto e tamanho de grão em ligas à base de cobalto são muito sensíveis aoprocesso de fundição. A fim de atingir a resistência necessária e as propriedades de fadiga térmica das peças fundidas de liga à base de cobalto, os parâmetros do processo de fundição devem ser controlados. Ligas à base de cobalto necessitam de tratamento térmico, principalmente para controlar a precipitação de carbonetos. Para ligas fundidas à base de cobalto, primeiro realize o tratamento com solução sólida em alta temperatura, geralmente a uma temperatura de cerca de 1150°C, de modo que todos os carbonetos primários, incluindo alguns carbonetos do tipo MC, sejam dissolvidos em solução sólida; em seguida, o tratamento de envelhecimento é realizado a 870-980°C. Faça os carbonetos precipitarem novamente.
Graus comuns de ligas à base de cobalto
Os graus típicos de ligas comuns de alta temperatura à base de cobalto são: 2,4778 (de acordo com DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Liga S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grau 31, etc., as marcas chinesas são: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M e assim por diante.
Aplicações de peças fundidas de liga à base de cobalto
Geralmente, as superligas à base de cobalto carecem de fases de reforço coerentes. Embora a resistência em temperatura média seja baixa (apenas 50-75% das ligas à base de níquel), elas apresentam maior resistência, boa resistência à fadiga térmica, resistência à abrasão, melhor soldabilidade e resistência à corrosão térmica acima da temperatura de 980°C. Portanto, as peças fundidas de liga à base de cobalto são principalmente adequadas para fazer palhetas guia e palhetas guia de bico para motores a jato de aviação, turbinas a gás industriais, turbinas a gás navais e bicos de motores diesel, etc.
Horário da postagem: 05 de maio de 2021