Nikkelbase og koboltbaselegeringer

 

Typiske nikkellegeringsstøbegods

 

 

 

 

Nikkellegeringer er legeringer sammensat af nikkel som basismetal og tilsætning af andre elementer. Nikkel besidder fremragende mekaniske, fysiske og kemiske egenskaber; tilføjelsen af ​​egnede elementer kan forbedre dets oxidationsbestandighed, korrosionsbestandighed, høj-temperaturstyrke og visse fysiske egenskaber.

 

Nikkel-baserede legeringer udviser høj styrke og en vis grad af modstand mod oxidation og korrosion ved høje temperaturer på 650-1000 grader. Baseret på deres hovedegenskaber er de yderligere underopdelt i nikkel-baserede varme-legeringer, nikkel-baserede korrosionsbestandige-legeringer, nikkel-baserede slidbestandige-legeringer, nikkel-baserede{10}}legeringer baseret på alle former{10}} og hukommelsesform{1}

 

Nikkellegeringer bruges hovedsageligt i elektronik, kemikalier, maskiner, medicin, energiudvikling og marine-, luftfarts- og rumfartsindustrien. Nikkellegeringer kan også bruges som materialer til elektronrør og som præcisionslegeringer (magnetiske legeringer, præcisionsmodstandslegeringer, elektrotermiske legeringer osv.).

 

 

Typiske koboltlegeringer

 

 

 

Koboltbaseret-legering er en hård legering, der kan modstå forskellige former for slid, korrosion og højtemperaturoxidation. Cobalt-baserede legeringer er baseret på kobolt som hovedkomponenten, der indeholder en betydelig mængde nikkel, legerende kemiske grundstoffer såsom krom, wolfram og en lille mængde legeringselementer såsom molybdæn, niobium, tantal, titanium, lanthan og lejlighedsvis jern. I henhold til legeringens forskellige sammensætning kan den kobolt-baserede legering laves til svejsetråd, og pulveret kan bruges til hård-overfladesvejsning, termisk sprøjtning, sprøjtesvejsning og andre processer, og det kan også laves til støbegods, smedegods og pulvermetallurgiske dele. Klassificeret efter slutbrugen kan kobolt-baserede legeringer opdeles i kobolt-baserede slidbestandige-legeringer, kobolt-baserede høj-temperaturlegeringer og kobolt-baserede opløsningskorrosionsbestandige-. Under generelle driftsforhold er de både-slidbestandige og høje-temperaturbestandige eller slid--og korrosionsbestandige-. Nogle driftsforhold kan også kræve høj temperatur, slid og korrosionsbestandighed på samme tid. Jo mere komplekse arbejdsbetingelserne er, jo mere indlysende er fordelene ved kobolt-baserede legeringer.

 

Egenskaber for kobolt-baserede legeringer
De vigtigste carbider i kobolt-baserede superlegeringer er MC, M23C6 og M6C. I støbte koboltbaserede-legeringer udfældes M23C6 mellem korngrænser og dendritter under langsom afkøling. I nogle legeringer kan den fine M23C6 danne et eutektikum med matrixen. MC-karbidpartikler er for store til direkte at have en væsentlig effekt på dislokationer, så den forstærkende effekt på legeringen er ikke tydelig, mens fint dispergerede karbider har en god forstærkende effekt. Karbiderne placeret på korngrænsen (hovedsageligt M23C6) kan forhindre korngrænseslip og derved forbedre udholdenhedsstyrken. Mikrostrukturen af ​​den kobolt-baserede superlegering HA-31 (X-40) er en dispergeret forstærkningsfase (CoCrW)6 C-type carbid. De topologiske tætpakkede faser, der forekommer i nogle koboltbaserede legeringer, såsom sigmafase, er skadelige og gør legeringen skør.

Den termiske stabilitet af carbider i kobolt-baserede legeringer er god. Når temperaturen stiger, er væksthastigheden af ​​karbidakkumulering langsommere end væksthastigheden af ​​fasen i den nikkel-baserede legering, og temperaturen ved gen-opløsning i matrixen er også højere (op til 1100 grader). Derfor, når temperaturen stiger, falder den kobolt-baserede legering. Legeringens styrke falder generelt langsomt. Kobolt-baserede legeringer har god termisk korrosionsbestandighed. Grunden til, at kobolt-baserede legeringer er overlegne i forhold til nikkel-legeringer i denne henseende, er, at smeltepunktet for koboltsulfid (såsom Co-Co4S3 eutektisk, 877 grader ) er højere end nikkels smeltepunkt (f.eks. Ni{{16}-graden er høj og 6,5N) Diffusionshastigheden for svovl i kobolt er meget lavere end i nikkel. Og fordi de fleste koboltbaserede legeringer har højere kromindhold end nikkelbaserede legeringer, kan de danne et beskyttende lag af alkalimetalsulfat (såsom et Cr2O3-beskyttende lag, der er korroderet af Na2SO4-overfladen). kobolt-baserede legeringer er generelt meget lavere end for nikkel-baserede legeringer.

Til forskel fra andre superlegeringer er koboltbaserede-superlegeringer ikke styrket af en ordnet udfældningsfase, der er fast bundet til matrixen, men er sammensat af en austenit fcc-matrix, der er blevet styrket i fast opløsning og en lille mængde karbider fordelt i matrixen. Støbning af kobolt-baserede superlegeringer er stærkt afhængige af hårdmetalforstærkning. Rene koboltkrystaller har en hexagonal tætpakket (hcp) krystalstruktur under 417 grader, som omdannes til fcc ved højere temperaturer. For at undgå denne transformation under brug af cobalt-baserede superlegeringer er praktisk talt alle cobalt-baserede legeringer legeret med nikkel for at stabilisere strukturen fra stuetemperatur til smeltepunktstemperatur. Kobolt-baserede legeringer har et fladt brudspændings-temperaturforhold, men viser overlegen termisk korrosionsbestandighed ved temperaturer over 1000 grader end andre høje temperaturer.

 

Varmebehandling af kobolt-baserede legeringer
Størrelsen og fordelingen af ​​carbidpartikler og kornstørrelse i kobolt-baserede legeringer er meget følsomme over for støbeprocessen. For at opnå den nødvendige udholdenhedsstyrke og termiske udmattelsesegenskaber for støbte koboltbaserede-legerede støbedele, skal støbeprocesparametrene kontrolleres. Kobolt-baserede legeringer har brug for varmebehandling, hovedsageligt for at kontrollere udfældningen af ​​karbider. For støbte kobolt-baserede legeringer skal du først udføre høj-temperaturbehandling i fast opløsning, sædvanligvis ved en temperatur på omkring 1150 grader, så alle primære carbider, inklusive nogle MC-type carbider, opløses i fast opløsning; derefter udføres ældningsbehandling ved 870-980 grader. Få karbider til at udfælde igen.

 

Almindelige kvaliteter af koboltbaserede-legeringer
De typiske kvaliteter af almindelig kobolt-baserede højtemperaturlegeringer er: 2.4778 (i henhold til DIN EN 10295), Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, kinesisk mærke, X-40, etc. er: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M og så videre.

 

Anvendelser af kobolt-baserede legeringsstøbegods
Generelt mangler kobolt-baserede superlegeringer sammenhængende forstærkningsfaser. Selvom styrken ved middeltemperatur er lav (kun 50-75 % af nikkel-baserede legeringer), har de højere styrke, god termisk udmattelsesbestandighed, slidstyrke, bedre svejsbarhed og termisk korrosionsbestandighed over en temperatur på 980 grader. Derfor er kobolt-baserede legeringsstøbegods hovedsageligt velegnet til fremstilling af ledeskovle og dysestyreskovle til flyjetmotorer, industrielle gasturbiner, marinegasturbiner og dieselmotordyser mv.