8 СТОПИ НА ОСНОВІ КОБАЛЬТУ

Сплави на основі кобальту найбільш широко використовуються як матеріал деталей газових турбін виробництва США та Великобританії.

Кобальтові сплави мають достатньо високу стійкість в умовах ВТК, хоча опір окисленню нижче за сплави на нікелевій основі. Кобальтові сплави досить повільно змінюють міцність при підвищенні температури та з часом. Ці якості особливо важливі при виготовленні нерухомих деталей для тривалої експлуатації, що працюють при невисоких напруженнях але при досить високих температурах. Кобальтові сплави мають високу теплопровідність, порівняно з нікелем, та нижчий показник ТКЛР, що дозволяє виготовляти великі за розміром деталі, що призначені для тривалої експлуатації та добре опираються термічній втомі. Кобальтові сплави є технологічними при точному литті, добре обробляються різанням. Кобальтові сплави використовують при виготовленні соплових лопаток турбін, втулок, листові деформовані сплави використовують при виготовленні камер згорання(Ь-605). Хімічний склад та вплив легувальних елементів на структуроутворення деяких жароміцних кобальтових сплавів наведений в табл.8.1.

Кобальт має дві поліморфні модифікації а—Со з ГЩП граткою та в—Со з ГЦК граткою. Нижче 417°С стійким є а—Со, вище (до температури плавлення) — в—Со. Найбільш поширені при легуванні кобальтових сплавів такі елементи як хром, нікель, вольфрам, титан, ніобій, обов'язково вводять вуглець (табл. 8.1). В кобальтових сплавах реалізовано карбідне та твердорозчинне зміцнення.

Більшість  кобальтових жароміцних сплавів  має наступний фазовий склад:

- у—матриця на основі ГЦК-гратки кобальту;

- карбіди (М7С3, М23С6, М6С, МС);

- фази типу ТЩУ (а-, п-);

Таблиця 8.1 - Роль легувальних елементів в жароміцних сплавах на кобальтовій основі

 

Марка сплаву, вплив елементу

Вміст легувального елементу, %

 

Сг

 

Ті, гг, №>, Та

С

Х-40

10

25

7,5

-

0,45

Маг-М509

10

24

7,0

3,5Та; 0,5гг

0,60

Ь-605

10

20

15,0

0,2Ті

0,10

Н8-188

22

22

14,0

-

0,08

Основна дія

стабілізує матрицю на основі Р-Со

стабілізує поверхню, карбідо-утворювач

зміцнює твердий розчин

карбідо-утворювач

карбідо-утворювач

Дія при надлишку елементу

-

утворює ТЩУ-фази

утворює ТЩУ-фази

зменшують стійкість до окислення

зменшує пластичніст ь

Термічна обробка кобальтових сплавів має на меті отримання оптимального розподілу карбідів. Основними видами термічної обробки є рекристалізаційне відпалення (для деформованих сплавів), старіння після лиття або відпалення ливарних сплавів. Високотемпературна обробка на твердий розчин передбачає нагрівання до температури , що забезпечує повне розчинення карбідів, найчастіше до 1150°С, старіння здійснюється при 870-980°С, найчастіше виділяються карбіди М23С6, хоча процес формування карбідів відбувається безперервно не лише при старінні але й при термічній обробці. Сплав Х-40 використовують в литому стані. Для сплаву Х-45 рекомендована обробка за режимом: гартування (1275°С) - 4год., старіння (925°С) - 24 год. Термічна обробка не знижує міцності, проте забезпечує зростання пластичності.

Кобальтові сплави мають високу пластичність при статичних та динамічних напруженнях після термообробки, проте при тривалій експлуатації, наприклад в лопатках турбін та реактивних двигунів, пластичність при кімнатних температурах різко зменшується через продовження процесу виділення карбідів. Для зменшення небезпекиокрихчення для деформованих сплавів пропонується проведення термомеханічної обробки.