Кобальтовые сплавы

Износостойкие сплавы на основе кобальта

Износостойкие сплавы на основе кобальта мало чем отличаются от более ранних сплавов Элвуда Хейнса. Наиболее важное отличие заключается в контроле содержания углерода и кремния (которые были дефектами в более ранних сплавах). Действительно, основное отличие современных марок кобальтовых сплавов заключается в содержании углерода и вольфрама. Содержание углерода влияет на твёрдость, пластичность и износостойкость. Вольфрам также играет важную роль в формировании этих свойств.. 

Существует несколько различных типов износа, которые обычно делятся на три основные категории:

• Абразивный износ

• скользящий износ

• Скоррозионный износ
  

Тип износа, встречающийся в конкретном применении, является важным фактором при выборе износостойких материалов.

• Абразивный износ возникает, когда твердые частицы или выступы (на противоположной стороне) прижимаются к поверхности и перемещаются относительно нее. Износ при высоких и низких напряжениях определяется состоянием абразивной среды (будь то твердые частицы или выступы) после взаимодействия с поверхностью. Если абразивная среда разрушается, говорят, что она находится в состоянии высоких напряжений. Если абразивная среда остается целой, процесс называется износом при низких напряжениях. Как правило, износ при высоких напряжениях вызван зажатием твердых частиц между металлическими поверхностями (относительное движение), в то время как износ при низких напряжениях возникает при контакте движущихся поверхностей с уплотненными абразивными материалами, такими как почва и песок.

• В сплавах, содержащих твёрдую фазу, таких как износостойкие сплавы на основе кобальта, износостойкость, как правило, увеличивается с увеличением объёмной доли твёрдой фазы. Однако износостойкость сильно зависит от размера и формы выделений твёрдой фазы в микроструктуре, а также от размера и формы коррозионных частиц.

• Скольжение, пожалуй, самый сложный процесс, и это не концептуальная проблема, а скорее то, как различные материалы реагируют на условия скольжения. Износ при скольжении может возникать, когда две поверхности прижимаются друг к другу и перемещаются относительно друг друга. Если обе поверхности металлические и смазаны в недостаточном количестве или совсем не смазаны, вероятность повреждения значительно возрастает.

Жаропрочные сплавы на основе кобальта

На протяжении многих лет основным потребителем суперсплавов была газовая турбиностроительная промышленность. Для авиационных газовых турбин основными требованиями к материалам являются высокая жаропрочность, термическая усталость и стойкость к окислению. Стойкость к сере является важной проблемой для наземных газовых турбин, которые обычно работают на низкосортном топливе и при более низких температурах.

Коррозионностойкие сплавы на основе кобальта

Хотя кобальтовые сплавы обладают некоторой стойкостью к водной коррозии, ее применение ограничивается выделением карбидов по границам зерен, недостатком важных легирующих элементов в матрице (после выделения карбидов или Лавеса), а также в следующих ситуациях: литье и наплавка.

Благодаря однородной микроструктуре и пониженному содержанию углерода деформированные суперсплавы на основе кобальта (которые обычно содержат вольфрам вместо молибдена) более устойчивы к водной коррозии, но все же гораздо менее коррозионны, чем никель-хром-молибденовые сплавы.

Для удовлетворения промышленного спроса на сплавы с превосходной стойкостью к водной коррозии и одновременно обладающие свойствами кобальта как основы сплава (стойкость к различным видам износа и высокая прочность в широком диапазоне температур), производится ковка нескольких низкоуглеродистых сплавов для получения кобальт-никелево-хром-молибденовых сплавов.