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鈷基高溫合金中主要的碳化物是 MC﹑M23C6和M6C在鑄造鈷基合金中,M23C6是緩慢冷卻時在晶界和枝晶間析出的。在有些合金中,細小的M23C6能與基體γ形成共晶體。MC碳化物顆粒過大,不能對位錯直接產(chǎn)生顯著的影響,因而對合金的強化效果不明顯,而細小彌散的碳化物則有良好的強化作用。位于晶界上的碳化物(主要是M23C6)能阻止晶界滑移,從而改善持久強度,鈷基高溫合金HA-31(X-40)的顯微組織為彌散的強化相為 (CoCrW)6 C型碳化物。
在某些鈷基高溫合金中會出現(xiàn)的拓撲密排相如西格瑪相和Laves等是有害的,會使合金變脆。鈷基合金較少使用金屬間化合物進行強化,因為Co3 (Ti﹐Al)﹑Co3Ta等在高溫下不夠穩(wěn)定,但使用金屬間化合物進行強化的鈷基合金也有所發(fā)展。
一般鈷基高溫合金缺少共格的強化相,雖然中溫強度低(只有鎳基合金的50-75%),但在高于980℃時具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能,且有較好的焊接性。適于制作航空噴氣發(fā)動機、工業(yè)燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉以及柴油機噴嘴等。
性能:高溫合金中的鈷基高溫合金中碳化物的熱穩(wěn)定性較好。溫度上升時﹐碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ 相長大速度要慢﹐重新回溶于基體的溫度也較高(高可達1100℃)﹐因此在溫度上升時﹐鈷基合金的強度下降一般比較緩慢。
鈷基合金有很好的抗熱腐蝕性能,一般認為,鈷基合金在這方面優(yōu)于鎳基合金的原因,是鈷的硫化物熔點(如Co-Co4S3共晶,877℃)比鎳的硫化物熔點(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高,并且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由于大多數(shù)鈷基合金含鉻量比鎳基合金高,所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽(如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層)。但鈷基高溫合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。
生產(chǎn)工藝:早期的鈷基合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產(chǎn)。后來研制成的合金,因含有較多的活性元素鋯、硼等,用真空冶煉和真空鑄造生產(chǎn)。
鈷基高溫合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感,為使鑄造鈷基合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能,必須控制鑄造工藝參數(shù)。鈷基高溫合金需進行熱處理,主要是控制碳化物的析出。對鑄造鈷基高溫合金而言,首先進行高溫固溶處理,溫度通常為1150℃左右,使所有的一次碳化物,包括部分MC型碳化物溶入固溶體;然后再在870-980℃進行時效處理,使碳化物(常見的為M23C6)重新析出。
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