יציקות סגסוגת על בסיס קובלט

סגסוגת על בסיס קובלט היא סגסוגת קשה שיכולה לעמוד בפני סוגים שונים של בלאי, קורוזיה וחמצון בטמפרטורה גבוהה.סגסוגות המבוססות על קובלט מבוססות על קובלט כמרכיב העיקרי, המכילות כמות ניכרת של ניקל, אלמנטים כימיים מסגסוגים כגון כרום, טונגסטן וכמות קטנה של יסודות סגסוגת כגון מוליבדן, ניוביום, טנטלום, טיטניום, לנתנום, ולעתים ברזל. .על פי ההרכב השונה של הסגסוגת, ניתן להפוך את הסגסוגת המבוססת על קובלט לחוטי ריתוך, וניתן להשתמש באבקה לריתוך משטח קשה, ריסוס תרמי, ריתוך בהתזה ותהליכים אחרים, וניתן גם להפוך אותה לריתוך משטח קשה.יציקות, פרזול וחלקי מתכות אבקה.מסווג לפי השימוש הסופי, ניתן לחלק סגסוגות על בסיס קובלט לסגסוגות עמידות בפני שחיקה על בסיס קובלט, סגסוגות בטמפרטורה גבוהה על בסיס קובלט וסגסוגות עמידות בפני קורוזיה על בסיס קובלט.בתנאי הפעלה כלליים, הם גם עמידים בפני שחיקה וגם עמידים בטמפרטורות גבוהות או עמידים בפני שחיקה ועמידים בפני קורוזיה.תנאי הפעלה מסוימים עשויים לדרוש גם טמפרטורה גבוהה, בלאי ועמידות בפני קורוזיה בו זמנית.ככל שתנאי העבודה מורכבים יותר, כך היתרונות של סגסוגות מבוססות קובלט ברורים יותר.

מאפיינים של סגסוגות על בסיס קובלט
הקרבידים העיקריים בסגסוגות-על מבוססות קובלט הם MC, M23C6 ו-M6C.בסגסוגות על בסיס קובלט יצוק, M23C6 מושקע בין גבולות גרגר ודנדריטים במהלך קירור איטי.בסגסוגות מסוימות, ה-M23C6 העדין יכול ליצור אוקטיקה עם המטריצה ​​γ.חלקיקי קרביד MC גדולים מכדי להשפיע ישירות על נקעים, כך שההשפעה המחזקת על הסגסוגת אינה ברורה, בעוד שלקרבידים מפוזרים דק יש אפקט חיזוק טוב.הקרבידים הממוקמים על גבול התבואה (בעיקר M23C6) יכולים למנוע את החלקת גבול התבואה, ובכך לשפר את חוזק הסיבולת.מבנה המיקרו של סגסוגת העל HA-31 (X-40) על בסיס קובלט הוא קרביד מפוזר (CoCrW)6 מסוג C.השלבים הטופולוגיים הדחוסים המופיעים בסגסוגות מסוימות המבוססות על קובלט, כגון שלב הסיגמא, מזיק והופכים את הסגסוגת לשבירה.

היציבות התרמית של קרבידים בסגסוגות על בסיס קובלט טובה.כאשר הטמפרטורה עולה, קצב הצמיחה של הצטברות הקרביד איטי יותר מקצב הצמיחה של שלב ה- γ בסגסוגת המבוססת על ניקל, וגם טמפרטורת ההמסה מחדש לתוך המטריצה ​​גבוהה יותר (עד 1100 מעלות צלזיוס) .לכן, כאשר הטמפרטורה עולה, הסגסוגת על בסיס קובלט חוזק הסגסוגת יורד בדרך כלל לאט.לסגסוגות על בסיס קובלט יש עמידות טובה בפני קורוזיה תרמית.הסיבה לכך שסגסוגות על בסיס קובלט עדיפות על סגסוגות על בסיס ניקל מבחינה זו היא שנקודת ההיתוך של קובלט גופרתי (כגון Co-Co4S3 eutectic, 877℃) גבוהה מזו של ניקל (לדוגמה, Ni-Ni3S2 eutectic (645 מעלות צלזיוס) הוא גבוה, וקצב הדיפוזיה של גופרית בקובלט נמוך בהרבה מזה של ניקל. ומכיוון שלרוב הסגסוגות המבוססות על קובלט יש תכולת כרום גבוהה יותר מסגסוגות על בסיס ניקל, הן יכולות ליצור שכבת הגנה של מתכת אלקלית סולפט (כגון שכבת הגנה של Cr2O3 שנאכלת ע"י Na2SO4) על פני הסגסוגת. עם זאת, עמידות החמצון של סגסוגות על בסיס קובלט נמוכה בהרבה מזו של סגסוגות על בסיס ניקל.

בשונה מסגסוגות-על אחרות, סגסוגות-על המבוססות על קובלט אינן מחוזקות על-ידי שלב משקעים מסודר המחובר בחוזקה למטריצה, אלא מורכבות ממטריצה ​​austenite fcc אשר חוזקה בתמיסה מוצקה וכמות קטנה של קרבידים מופצת במטריצה.יציקת סגסוגות על מבוססות קובלט מסתמכת במידה רבה על חיזוק קרביד.לגבישי קובלט טהורים יש מבנה גבישי סגור משושה (hcp) מתחת ל-417°C, שהופך ל-fcc בטמפרטורות גבוהות יותר.על מנת להימנע משינוי זה במהלך השימוש בסגסוגות-על מבוססות קובלט, כמעט כל הסגסוגות המבוססות על קובלט מסווגות בניקל על מנת לייצב את המבנה מטמפרטורת החדר לטמפרטורת נקודת ההיתוך.לסגסוגות המבוססות על קובלט יש קשר שטוח של מתח שבר-טמפרטורת, אך מראות עמידות בפני קורוזיה תרמית מעולה בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס מאשר טמפרטורות גבוהות אחרות.

טיפול בחום של סגסוגות על בסיס קובלט
הגודל והחלוקה של חלקיקי קרביד וגודל הגרגרים בסגסוגות מבוססות קובלט רגישים מאוד לתהליך הליהוק.על מנת להשיג את חוזק הסיבולת הנדרש ותכונות העייפות התרמית של חלקי יציקה מסגסוגת יצוקה על בסיס קובלט, יש לשלוט בפרמטרים של תהליך היציקה.סגסוגות על בסיס קובלט זקוקות לטיפול בחום, בעיקר כדי לשלוט על משקעים של קרבידים.עבור סגסוגות יצוק על בסיס קובלט, תחילה בצע טיפול בתמיסה מוצקה בטמפרטורה גבוהה, בדרך כלל בטמפרטורה של כ-1150 מעלות צלזיוס, כך שכל הקרבידים הראשוניים, כולל כמה קרבידים מסוג MC, מומסים לתמיסה מוצקה;לאחר מכן, טיפול ההזדקנות מתבצע ב-870-980 מעלות צלזיוס.הפוך קרבידים למשקעים שוב.

דרגות נפוצות של סגסוגות על בסיס קובלט
הדרגות האופייניות של סגסוגות נפוצות מבוססות קובלט בטמפרטורה גבוהה הן: 2.4778 (על פי DIN EN 10295) Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31 וכו', מותגים סיניים הם: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M וכן הלאה.

יישומים של יציקות סגסוגת על בסיס קובלט
בדרך כלל, סגסוגות על מבוססות קובלט חסרות שלבי חיזוק קוהרנטיים.למרות שהחוזק בטמפרטורה בינונית נמוך (רק 50-75% מסגסוגות על בסיס ניקל), יש להן חוזק גבוה יותר, עמידות בפני עייפות תרמית טובה, עמידות בפני שחיקה, יכולת ריתוך טובה יותר ועמידות בפני קורוזיה תרמית מעל טמפרטורה של 980 מעלות צלזיוס.לפיכך, יציקות סגסוגת על בסיס קובלט מתאימות בעיקר לייצור שבבי הדרכה ושבטי זרבובית למנועי סילון תעופה, טורבינות גז תעשייתיות, טורבינות גז ימיות וחירי מנועי דיזל וכו'.