Nikkelbase og koboltbaserte legeringer

 

Typiske nikkellegeringer

 

 

 

 

Nikkellegeringer er legeringer sammensatt av nikkel som basismetall og tilsetning av andre elementer. Nikkel har utmerkede mekaniske, fysiske og kjemiske egenskaper; tilsetning av egnede elementer kan forbedre oksidasjonsmotstanden, korrosjonsmotstanden, høy-temperaturstyrken og visse fysiske egenskaper.

 

Nikkel-baserte legeringer viser høy styrke og en viss grad av motstand mot oksidasjon og korrosjon ved høye temperaturer på 650–1000 grader. Basert på hovedegenskapene deres, er de videre delt inn i nikkel-baserte varme-legeringer, nikkel-baserte korrosjons-legeringer, nikkel-baserte slitebestandige-legeringer, nikkel-baserte{10}}legeringer baserte{10}legeringer{1}, alle legeringer.

 

Nikkellegeringer brukes hovedsakelig i elektronikk, kjemisk industri, maskineri, medisinsk, energiutvikling og marine, luftfart og romfartsindustri. Nikkellegeringer kan også brukes som materialer for elektronrør og som presisjonslegeringer (magnetiske legeringer, presisjonsmotstandslegeringer, elektrotermiske legeringer, etc.).

 

 

Typiske koboltlegeringer

 

 

 

Koboltbasert-legering er en hard legering som tåler ulike typer slitasje, korrosjon og høytemperaturoksidering. Kobolt-baserte legeringer er basert på kobolt som hovedkomponent, som inneholder en betydelig mengde nikkel, legerende kjemiske elementer som krom, wolfram og en liten mengde legeringselementer som molybden, niob, tantal, titan, lantan og noen ganger jern. I henhold til den forskjellige sammensetningen av legeringen kan den koboltbaserte-legeringen gjøres til sveisetråd, og pulveret kan brukes til hard-overflatesveising, termisk sprøyting, spraysveising og andre prosesser, og det kan også lages til støpegods, smiing og pulvermetallurgiske deler. Klassifisert etter sluttbruk, kan kobolt-baserte legeringer deles inn i kobolt-baserte slitasjebestandige-legeringer, kobolt-baserte høy-temperaturlegeringer og kobolt-baserte løsningskorrosjonsbestandige-. Under generelle driftsforhold er de både-slitasjebestandige og høye-temperaturbestandige eller slitasjebestandige-og korrosjonsbestandige-. Enkelte driftsforhold kan også kreve høy temperatur, slitasje og korrosjonsbestandighet på samme tid. Jo mer komplekse arbeidsforholdene er, desto tydeligere er fordelene med kobolt{21}}baserte legeringer.

 

Egenskaper til kobolt-baserte legeringer
De viktigste karbidene i kobolt-baserte superlegeringer er MC, M23C6 og M6C. I støpte koboltbaserte-legeringer utfelles M23C6 mellom korngrenser og dendritter under langsom avkjøling. I noen legeringer kan den fine M23C6 danne et eutektikum med matrisen. MC-karbidpartikler er for store til å ha en direkte effekt på dislokasjoner, slik at den styrkende effekten på legeringen ikke er åpenbar, mens finfordelte karbider har en god styrkende effekt. Karbidene som ligger på korngrensen (hovedsakelig M23C6) kan forhindre korngrenseglidningen, og dermed forbedre utholdenhetsstyrken. Mikrostrukturen til den kobolt-baserte superlegeringen HA-31 (X-40) er en dispergert forsterkningsfase (CoCrW)6 C-type karbid. De topologiske tettpakkede fasene som vises i noen koboltbaserte legeringer, slik som sigmafase, er skadelige og gjør legeringen sprø.

Den termiske stabiliteten til karbider i kobolt-baserte legeringer er god. Når temperaturen stiger, er veksthastigheten for karbidakkumulering langsommere enn veksthastigheten til fasen i den nikkel-baserte legeringen, og temperaturen ved re-oppløsning i matrisen er også høyere (opptil 1100 grader). Derfor, når temperaturen stiger, reduseres den koboltbaserte-legeringen. Styrken til legeringen avtar generelt sakte. Kobolt-baserte legeringer har god termisk korrosjonsbestandighet. Grunnen til at kobolt-baserte legeringer er overlegne nikkel-legeringer i denne forbindelse, er at smeltepunktet for koboltsulfid (som Co-Co4S3 eutektisk, 877 grader ) er høyere enn for nikkel (For eksempel, Ni{{16} 5N er høy og 3S45N) Diffusjonshastigheten for svovel i kobolt er mye lavere enn i nikkel. Og fordi de fleste koboltbaserte legeringer har høyere krominnhold enn nikkelbaserte legeringer, kan de danne et beskyttende lag av alkalimetallsulfat (som et Cr2O3-beskyttende lag som er korrodert av overflaten til oksidering av Na2SO4). koboltbaserte-legeringer er generelt mye lavere enn for nikkel-baserte legeringer.

Til forskjell fra andre superlegeringer, er koboltbaserte-superlegeringer ikke styrket av en ordnet utfellingsfase som er fast bundet til matrisen, men er sammensatt av en austenitt fcc-matrise som har blitt styrket med fast løsning og en liten mengde karbider fordelt i matrisen. Støping av kobolt-baserte superlegeringer er sterkt avhengig av karbidforsterkning. Rene koboltkrystaller har en sekskantet tettpakket (hcp) krystallstruktur under 417 grader, som forvandles til fcc ved høyere temperaturer. For å unngå denne transformasjonen under bruk av kobolt-baserte superlegeringer, er praktisk talt alle kobolt-baserte legeringer legert med nikkel for å stabilisere strukturen fra romtemperatur til smeltepunktstemperatur. Kobolt-baserte legeringer har et flatt bruddspennings{10}temperaturforhold, men viser overlegen termisk korrosjonsmotstand ved temperaturer over 1000 grader enn andre høye temperaturer.

 

Varmebehandling av kobolt-baserte legeringer
Størrelsen og fordelingen av karbidpartikler og kornstørrelse i kobolt-baserte legeringer er svært følsomme for støpeprosessen. For å oppnå den nødvendige utholdenhetsstyrken og termiske utmattelsesegenskapene til støpte koboltbaserte-legerte støpedeler, må støpeprosessparametrene kontrolleres. Kobolt-baserte legeringer trenger varmebehandling, hovedsakelig for å kontrollere utfellingen av karbider. For støpte kobolt-baserte legeringer, utfør først høy-temperaturbehandling i fast oppløsning, vanligvis ved en temperatur på ca. 1150 grader, slik at alle primærkarbider, inkludert noen karbider av MC-type, blir oppløst i fast oppløsning; deretter utføres aldringsbehandling ved 870-980 grader. Få karbider til å felle ut igjen.

 

Vanlige kvaliteter av koboltbaserte-legeringer
De typiske kvalitetene av vanlig kobolt-baserte høytemperaturlegeringer 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, merket, X-40, etc. er: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M og så videre.

 

Bruk av kobolt-baserte legeringsstøpegods
Generelt mangler koboltbaserte-superlegeringer sammenhengende forsterkningsfaser. Selv om styrken ved middels temperatur er lav (bare 50-75 % av nikkel-baserte legeringer), har de høyere styrke, god termisk utmattingsbestandighet, slitestyrke, bedre sveisbarhet og termisk korrosjonsmotstand over temperatur på 980 grader. Derfor er koboltbaserte legeringsstøpegods hovedsakelig egnet for å lage ledeskovler og dysestyreskovler for flyjetmotorer, industrielle gassturbiner, marinegasturbiner og dieselmotordyser, etc.