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鈷基合金是一種能耐各種類型磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質合金。即通常所說的鈷鉻鎢(鉬)合金或司太立(Stellite)合金(司太立合金由美國人Elwood Hayness 于1907年發(fā)明)。鈷基合金是以鈷作為主要成分,含有相當數量的鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素,偶而也還含有鐵的一類合金。根據合金中成分不同,它們可以制成焊絲,粉末用于硬面堆焊,熱噴涂、噴焊等工藝,也可以制成鑄鍛件和粉末冶金件。
按使用用途分類,鈷基合金可以分為鈷基耐磨損合金,鈷基耐高溫合金及鈷基耐磨損和水溶液腐蝕合金。一般使用工況下,其實都是兼有耐磨損耐高溫或耐磨損耐腐蝕的情況,有的工況還可能要求同時耐高溫耐磨損耐腐蝕,而越是在這種復雜的工況下,才越能體現鈷基合金的優(yōu)勢。
應用:
合金已用于制作航空發(fā)動機渦 、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃氣導管、密封元件和焊接結構件等;制作液氫、液氧火箭發(fā)動機中的渦輪轉子等部件;制作核能工業(yè)應用的各種彈性元件和格架;制作石油和化工領域應用的多種零件。
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。
生產工藝:早期的鈷基合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產。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。
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。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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