Сплавы на основе кобальта: свойства, износостойкость и выбор отливки

Сплавы на основе кобальта — это металлы, в которых кобальт является основным элементом, обычно в сочетании с хромом, вольфрамом, молибденом, углеродом или никелем. Их выбирают, когда деталь должна сохранять твердость при красном нагреве, противостоять истиранию и истиранию или выдерживать коррозионную эксплуатацию при высоких температурах. Практический смысл покупки прост: семейство сплавов устанавливает потолок производительности, но химический контроль и качество литья определяют, достигнет ли деталь этого потолка.

В этом руководстве описываются основные семейства сплавов на основе кобальта, сравниваются их с вариантами на основе никеля и подчеркивается, что следует проверить перед размещением заказа на отливку.

Что такое сплавы на основе кобальта?

Сплавы на основе кобальта представляют собой материалы с преобладанием кобальта, разработанные для обеспечения твердости в горячем состоянии, износостойкости или коррозионной стойкости, а не для низкой стоимости или простоты механической обработки.

Большинство промышленных марок делятся на две практичные группы: сплавы Co-Cr-W-C с карбидным усилением и сплавы Co-Cr-Mo или Co-Ni-Cr, которые больше полагаются на упрочнение твердым раствором. Карбон – не второстепенная деталь. В твердосплавных сплавах углерод контролирует количество карбида, а объем карбида контролирует износостойкость, чувствительность к образованию трещин и сложность обработки.

Почему сплавы на основе кобальта работают там, где сталь тускнеет

Основным преимуществом является твердость в горячем состоянии: сплав на основе кобальта может сохранять твердую, износостойкую поверхность при температурах, при которых многие стали размягчаются.

Матрица, богатая кобальтом, противостоит размягчению, тогда как карбиды хрома и другие твердые фазы несут абразивную нагрузку. Некоторые сорта также затвердевают при скользящем контакте, что предотвращает истирание. Эта комбинация имеет значение для седел клапанов, гильз насоса, горячих валков и изнашиваемых пластин, которые одновременно воспринимают тепло, давление и относительное движение.

Для печной аппаратуры, такой как жаропрочные печные ролики для центробежного литья, редко бывает выбор «кобальт или ничего». Подтвердите, подвергаются ли они воздействию окисления, термической усталости или истирания, а затем сравните общий срок службы марки на основе кобальта с жаростойкой нержавеющей сталью или никель-сберегающим сплавом.

Жаропрочный ролик для печи центробежного литья Жаростойкий ролик печи центробежного литья для высокотемпературной ротационной службы; Рассмотрите варианты сплавов на предмет защиты от окисления, термической усталости и истирания. Посмотреть продукт →

Кобальтовые сплавы не являются обновлением по умолчанию. Они могут быть менее пластичными, более дорогостоящими в обработке и менее устойчивыми к плохой прочности отливки, чем многие марки на основе железа или никеля. Используйте их там, где их сильные стороны решают определенную проблему.

Сплавы на основе кобальта или сплавы на основе никеля: какой из них подходит для задач?

Выбирайте сплавы на основе кобальта, когда преобладают твердость в горячем состоянии, стойкость к истиранию и износу; выбирайте сплавы на основе никеля, когда доминируют стойкость к окислению, свариваемость и жаропрочность при более низкой стоимости.

Где на практике применяются сплавы на основе кобальта

Сплавы на основе кобальта чаще всего используются в небольших дорогостоящих деталях, где один отказ останавливает линию.

• Седла клапанов, трим и уплотнительные поверхности подвергаются нагреву и износу.
• Втулки насоса, втулки и компенсационные кольца в агрессивных суспензиях.
• Горячие валки, направляющие и изнашиваемые накладки в сталелитейном и термическом оборудовании.
• Компоненты Co-Cr-Mo медицинского класса, требующие износостойкости и коррозионной стойкости.
• Печные приспособления и инструменты для горячих работ, деформация или износ которых сокращают интервалы замены.

Термическая обработка и печное оборудование

Крепления для термообработки показывают, почему конструкция и сплав должны рассматриваться вместе, потому что лоток или корзина могут потерять больше срока службы из-за термической деформации и плохой поддержки нагрузки, чем из-за выбора сплава только по отдельности.

В печи колодезного типа штабелируемые корзины и поддоны контролируют загрузку, поток газа и площадь контакта. Если приспособление провисает или деформируется, часто винят в этом сплав, тогда как реальная проблема заключается в толщине сечения, расстоянии между опорами или скорости нагрева. Наша статья о конструкция лотка для термообработки объясняет, как эти переменные влияют на однородность печи.

Штабелируемая корзина для термообработки для колодезных печей Изготовленная на заказ корзина из жаростойкой нержавеющей стали организует детали и поддерживает поток воздуха и равномерный нагрев в колодезных печах; учитывайте конструкцию лотка и переменные нагрузки. Посмотреть продукт →

Износ и истирание в цементе, стали и насосном оборудовании

В цементной, сталелитейной и насосной отраслях сплавы на основе кобальта обычно используются в качестве изнашиваемых деталей, которые также подвергаются нагреву, ударам или коррозии, а не для крупных конструкционных отливок.

Типичными примерами являются колосники, облицовочные пластины, втулки и уплотнительные поверхности. Для гильз и валков, отлитых центробежным способом, ассортимент продукции центробежного литья показывает тип трубчатых и вращающихся деталей, материал и метод литья которых должны соответствовать характеру износа.

Жаростойкие решетки и вкладыши охладителя решетки Изготовленные на заказ жаропрочные стальные колосники, пластины и облицовочные пластины для высокотемпературных систем охлаждения; Прежде чем выбирать кобальтовые сплавы, оцените износ и термическую нагрузку. Посмотреть продукт →

Риски, связанные с литьем и спецификациями, которые должны проверить покупатели

Отливки из сплавов на основе кобальта обычно выходят из строя по техническим причинам, а не потому, что кобальт — плохой материал.

Как сравнить цены на сплавы на основе кобальта

Самая низкая стоимость сплава на основе кобальта редко оказывается самой дешевой деталью в обслуживании.

1. Определите рабочий цикл: температура, атмосфера, нагрузка, скорость скольжения, а также циклы очистки или отключения.
2. Укажите стандарт приемки: химический состав, твердость, отчет о размерах, метод неразрушающего контроля и разрешение на ремонт.
3. Подтвердите процесс литья: литье по выплавляемым моделям для точности, смоляной песок для более крупных корпусов, пенопласт для сложных форм или центробежное литье для трубчатых деталей.
4. Прежде чем сравнивать цены, просмотрите контроль плавки поставщика, записи о термообработке и отслеживаемость.
5. Попросите не только сертификаты на материалы, но и доказательства предыдущего производства аналогичных изнашиваемых или термообслуживаемых деталей.

Наш литейный завод поддерживает литье по выплавляемым моделям, литье в песчано-полимерные формы, литье по выплавляемым моделям, центробежное литье и инструменты для термообработки, что позволяет выбирать технологический маршрут вокруг детали, а не навязывать его одним методом.

Часто задаваемые вопросы: Выбор сплава на основе кобальта

Являются ли сплавы на основе кобальта такими же, как кобальт-хромовые сплавы?

Нет. Кобальт-хромовые сплавы представляют собой разновидность сплавов на основе кобальта; более широкое семейство также включает Co-Cr-W, Co-Ni-Cr и другие составы.

Можно ли отливать сплавы на основе кобальта?

Да. Их отливают методами литья по выплавляемым моделям, литья в песчаные формы, литья по выплавляемым моделям и центробежного литья, но контроль литников, охлаждения и ремонта должен соответствовать марке.

Магнитны ли сплавы на основе кобальта?

Некоторые да. Магнитное поведение зависит от состава и микроструктуры, поэтому следует указать, работает ли деталь вблизи датчиков или магнитных полей.

Когда покупателю следует предпочесть кобальт никелю?

Выбирайте кобальт, когда преобладающими причинами разрушения являются твердость в горячем состоянии, сопротивление истиранию или абразивный износ; выбирайте никель, когда более важны стойкость к окислению и ремонтопригодность.

Какая самая большая ошибка при закупках?

Покупаю только на химию. Сплав на основе кобальта работает только в том случае, если надежность отливки, термообработка, припуск на механическую обработку и пределы контроля указаны вместе.