مصبوبات السبائك القائمة على الكوبالت

السبائك القائمة على الكوبالت هي سبيكة صلبة يمكنها تحمل أنواع مختلفة من التآكل والتآكل والأكسدة ذات درجات الحرارة العالية. تعتمد السبائك القائمة على الكوبالت على الكوبالت باعتباره المكون الرئيسي، الذي يحتوي على كمية كبيرة من النيكل، وعناصر صناعة السبائك الكيميائية مثل الكروم، والتنغستن، وكمية صغيرة من عناصر صناعة السبائك مثل الموليبدينوم، والنيوبيوم، والتنتالوم، والتيتانيوم، واللانثانوم، وأحيانًا الحديد. . وفقًا للتركيبة المختلفة للسبائك، يمكن تحويل السبائك القائمة على الكوبالت إلى سلك لحام، ويمكن استخدام المسحوق في لحام الأسطح الصلبة، والرش الحراري، واللحام بالرش وغيرها من العمليات، ويمكن أيضًا تصنيعهالمسبوكاتوالمطروقات وأجزاء تعدين المساحيق. يمكن تقسيم السبائك القائمة على الكوبالت، المصنفة حسب الاستخدام النهائي، إلى سبائك مقاومة للاهتراء تعتمد على الكوبالت، وسبائك عالية الحرارة تعتمد على الكوبالت، وسبائك مقاومة للتآكل تعتمد على الكوبالت. في ظروف التشغيل العامة، فهي مقاومة للاهتراء ومقاومة لدرجات الحرارة العالية أو مقاومة للاهتراء ومقاومة للتآكل. قد تتطلب بعض ظروف التشغيل أيضًا ارتفاع درجة الحرارة ومقاومة التآكل والتآكل في نفس الوقت. كلما كانت ظروف العمل أكثر تعقيدا، كلما كانت مزايا السبائك القائمة على الكوبالت أكثر وضوحا.

خصائص السبائك القائمة على الكوبالت
الكربيدات الرئيسية في السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت هي MC، M23C6 وM6C. في السبائك المصبوبة القائمة على الكوبالت، يترسب M23C6 بين حدود الحبوب والتشعبات أثناء التبريد البطيء. في بعض السبائك، يمكن أن يشكل M23C6 الناعم مادة سهلة الانصهار مع المصفوفة γ. إن جزيئات كربيد MC كبيرة جدًا بحيث لا يكون لها تأثير كبير على الاضطرابات، وبالتالي فإن تأثير التقوية على السبائك ليس واضحًا، في حين أن الكربيدات المشتتة بدقة لها تأثير تقوية جيد. يمكن للكربيدات الموجودة على حدود الحبوب (بشكل رئيسي M23C6) أن تمنع انزلاق حدود الحبوب، وبالتالي تحسين قوة التحمل. البنية المجهرية للسبائك الفائقة القائمة على الكوبالت HA-31 (X-40) عبارة عن مرحلة تقوية مشتتة (CoCrW)6 من كربيد النوع C. تعتبر المراحل الطوبولوجية المتراصة التي تظهر في بعض السبائك القائمة على الكوبالت، مثل مرحلة سيجما، ضارة وتجعل السبائك هشة.

الاستقرار الحراري للكربيدات في السبائك القائمة على الكوبالت جيد. عندما ترتفع درجة الحرارة، يكون معدل نمو تراكم الكربيد أبطأ من معدل نمو الطور γ في السبائك القائمة على النيكل، وتكون درجة حرارة إعادة الذوبان في المصفوفة أعلى أيضًا (تصل إلى 1100 درجة مئوية) . ولذلك، عندما ترتفع درجة الحرارة، فإن السبائك القائمة على الكوبالت تنخفض قوة السبيكة بشكل عام ببطء. تتمتع السبائك القائمة على الكوبالت بمقاومة جيدة للتآكل الحراري. السبب وراء تفوق السبائك القائمة على الكوبالت على السبائك القائمة على النيكل في هذا الصدد هو أن درجة انصهار كبريتيد الكوبالت (مثل Co-Co4S3 سهل الانصهار، 877 درجة مئوية) أعلى من نقطة انصهار النيكل (على سبيل المثال، Ni-Ni3S2 سهل الانصهار (645 درجة مئوية) عالية، ومعدل انتشار الكبريت في الكوبالت أقل بكثير من ذلك في النيكل تحتوي السبائك القائمة على الكوبالت على محتوى كروم أعلى من السبائك القائمة على النيكل، ويمكن أن تشكل طبقة واقية من كبريتات الفلز القلوي (مثل الطبقة الواقية Cr2O3 التي تتآكل بواسطة Na2SO4) على سطح السبيكة السبائك القائمة على الكوبالت عادة ما تكون أقل بكثير من السبائك القائمة على النيكل.

تختلف عن السبائك الفائقة الأخرى، حيث لا يتم تقوية السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت من خلال مرحلة ترسيب مرتبة مرتبطة بقوة بالمصفوفة، ولكنها تتكون من مصفوفة أوستينيت FCC تم تعزيزها بمحلول صلب وكمية صغيرة من الكربيدات موزعة في المصفوفة. يعتمد صب السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت بشكل كبير على تقوية الكربيد. تحتوي بلورات الكوبالت النقي على بنية بلورية سداسية معبأة (hcp) عند درجة حرارة أقل من 417 درجة مئوية، والتي تتحول إلى fcc عند درجات حرارة أعلى. من أجل تجنب هذا التحول أثناء استخدام السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت، يتم عمليا جميع السبائك القائمة على الكوبالت مخلوطة بالنيكل من أجل تثبيت الهيكل من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة نقطة الانصهار. تتمتع السبائك القائمة على الكوبالت بعلاقة بين الإجهاد ودرجة الحرارة، ولكنها تظهر مقاومة فائقة للتآكل الحراري عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية مقارنة بدرجات الحرارة المرتفعة الأخرى.

التسخين الحراري للسبائك المعتمدة على الكوبالت
إن حجم وتوزيع جزيئات الكربيد وحجم الحبوب في السبائك القائمة على الكوبالت حساسة للغاية لـعملية الصب. من أجل تحقيق قوة التحمل المطلوبة وخصائص التعب الحراري لأجزاء صب السبائك القائمة على الكوبالت، يجب التحكم في معلمات عملية الصب. تحتاج السبائك القائمة على الكوبالت إلى معالجة حرارية، وذلك أساسًا للتحكم في ترسيب الكربيدات. بالنسبة للسبائك القائمة على الكوبالت المصبوب، قم أولاً بإجراء معالجة بالمحلول الصلب بدرجة حرارة عالية، عادةً عند درجة حرارة حوالي 1150 درجة مئوية، بحيث يتم إذابة جميع الكربيدات الأولية، بما في ذلك بعض الكربيدات من النوع MC، في محلول صلب؛ ثم يتم إجراء علاج الشيخوخة عند درجة حرارة 870-980 درجة مئوية. جعل الكربيدات تترسب مرة أخرى.

الدرجات المشتركة للسبائك القائمة على الكوبالت
الدرجات النموذجية للسبائك الشائعة ذات درجة الحرارة العالية القائمة على الكوبالت هي: 2.4778 (وفقًا لمعيار DIN EN 10295) Hayness 188، Haynes 25 (L-605)، Alloy S-816، UMCo-50، MP-159، FSX-414، X -40، Stellite 6B، Grade 31، وما إلى ذلك، العلامات التجارية الصينية هي: GH5188 (GH188)، GH159، GH605، K640، DZ40M وما إلى ذلك.

تطبيقات مسبوكات السبائك القائمة على الكوبالت
بشكل عام، تفتقر السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت إلى مراحل تقوية متماسكة. على الرغم من أن القوة عند درجة حرارة متوسطة منخفضة (50-75٪ فقط من السبائك القائمة على النيكل)، إلا أنها تتمتع بقوة أعلى، ومقاومة جيدة للتعب الحراري، ومقاومة التآكل، وقابلية لحام أفضل ومقاومة للتآكل الحراري فوق درجة حرارة 980 درجة مئوية. ولذلك، فإن مصبوبات السبائك القائمة على الكوبالت مناسبة بشكل أساسي لصنع دوارات التوجيه ودوارات توجيه الفوهة لمحركات الطائرات النفاثة، وتوربينات الغاز الصناعية، وتوربينات الغاز البحرية، وفوهات محركات الديزل، وما إلى ذلك.