Qu'est-ce que les pièces moulées produites à partir d'alliages à base de cobalt ?
L'alliage à base de cobalt-est un alliage dur qui peut résister à divers types d'usure, de corrosion et d'oxydation à haute température. Les alliages à base de cobalt-sont basés sur le cobalt comme composant principal, contenant une quantité considérable de nickel, des éléments chimiques d'alliage tels que le chrome, le tungstène et une petite quantité d'éléments d'alliage tels que le molybdène, le niobium, le tantale, le titane, le lanthane et parfois le fer. Selon la composition différente de l'alliage, l'alliage à base de cobalt-peut être transformé en fil de soudage, et la poudre peut être utilisée pour le soudage de surfaces dures-, la pulvérisation thermique, le soudage par pulvérisation et d'autres processus, et elle peut également être transformée en pièces moulées, forgées et de métallurgie des poudres. Classés selon l'utilisation finale, les alliages à base de cobalt-peuvent être divisés en alliages à base de cobalt-à l'usure-résistants, en alliages à haute-température à base de cobalt-et en alliages résistants à la corrosion en solution-à base de cobalt-. Dans des conditions générales de fonctionnement, ils sont à la fois -résistants à l'usure et aux hautes-résistants aux températures ou à l'usure-résistants à la corrosion-résistants. Certaines conditions de fonctionnement peuvent également exiger à la fois une résistance aux températures élevées, à l’usure et à la corrosion. Plus les conditions de travail sont complexes, plus les avantages des alliages à base de cobalt-sont évidents.
Propriétés des alliages à base de cobalt-
Les principaux carbures des superalliages à base de cobalt-sont MC, M23C6 et M6C. Dans les alliages coulés à base de cobalt-, le M23C6 précipite entre les joints de grains et les dendrites lors d'un refroidissement lent. Dans certains alliages, le M23C6 fin peut former un eutectique avec la matrice. Les particules de carbure MC sont trop grosses pour avoir directement un effet significatif sur les dislocations, de sorte que l'effet de renforcement sur l'alliage n'est pas évident, tandis que les carbures finement dispersés ont un bon effet de renforcement. Les carbures situés sur le joint de grain (principalement M23C6) peuvent empêcher le glissement du joint de grain, améliorant ainsi la résistance à l'endurance. La microstructure du superalliage à base de cobalt-HA-31 (X-40) est un carbure de type C à phase de renforcement dispersée (CoCrW)6. Les phases topologiques serrées qui apparaissent dans certains alliages à base de cobalt, comme la phase sigma, sont nocives et rendent l'alliage cassant.
La stabilité thermique des carbures dans les alliages à base de cobalt-est bonne. Lorsque la température augmente, le taux de croissance de l'accumulation de carbure est plus lent que le taux de croissance de la phase dans l'alliage à base de nickel-, et la température de re-dissolution dans la matrice est également plus élevée (jusqu'à 1 100 degrés). Par conséquent, lorsque la température augmente, l'alliage à base de cobalt-. La résistance de l'alliage diminue généralement lentement. Les alliages à base de cobalt-ont une bonne résistance à la corrosion thermique. La raison pour laquelle les alliages à base de cobalt-sont supérieurs aux alliages à base de nickel-à cet égard est que le point de fusion du sulfure de cobalt (tel que l'eutectique Co-Co4S3, 877 degrés) est supérieur à celui du nickel (par exemple, l'eutectique Ni-Ni3S2 (645 degrés) est élevé et le taux de diffusion du soufre dans le cobalt est bien inférieur à celui-là. dans le nickel. Et comme la plupart des alliages à base de cobalt-ont une teneur en chrome plus élevée que les alliages à base de nickel-, ils peuvent former une couche protectrice de sulfate de métal alcalin (comme une couche protectrice de Cr2O3 qui est corrodée par Na2SO4) sur la surface de l'alliage. Cependant, la résistance à l'oxydation des alliages à base de cobalt-est généralement bien inférieure à celle des alliages à base de nickel-.
Contrairement aux autres superalliages, les superalliages à base de cobalt- ne sont pas renforcés par une phase de précipitation ordonnée fermement liée à la matrice, mais sont composés d'une matrice d'austénite FCC qui a été renforcée par une solution solide et d'une petite quantité de carbures répartis dans la matrice. La coulée de superalliages à base de cobalt- repose en grande partie sur le renforcement au carbure. Les cristaux de cobalt pur ont une structure cristalline hexagonale compacte (hcp) inférieure à 417 degrés, qui se transforme en fcc à des températures plus élevées. Afin d'éviter cette transformation lors de l'utilisation de superalliages à base de cobalt-, pratiquement tous les alliages à base de cobalt-sont alliés au nickel afin de stabiliser la structure de la température ambiante jusqu'au point de fusion. Les alliages à base de cobalt-ont une relation plate entre la contrainte de rupture-température, mais présentent une résistance à la corrosion thermique supérieure à des températures supérieures à 1 000 degrés par rapport aux autres températures élevées.
Traitement thermique des alliages à base de cobalt-
La taille et la distribution des particules de carbure ainsi que la taille des grains dans les alliages à base de cobalt-sont très sensibles au processus de coulée. Afin d'obtenir les propriétés requises de résistance à l'endurance et de fatigue thermique des pièces moulées en alliage à base de cobalt-, les paramètres du processus de coulée doivent être contrôlés. Les alliages à base de cobalt- nécessitent un traitement thermique, principalement pour contrôler la précipitation des carbures. Pour les alliages coulés à base de cobalt-, effectuez d'abord un traitement en solution solide à haute -température, généralement à une température d'environ 1 150 degrés, de sorte que tous les carbures primaires, y compris certains carbures de type MC-, soient dissous en solution solide ; ensuite, le traitement de vieillissement est effectué à 870-980 degrés. Faire précipiter à nouveau les carbures.
Qualités courantes d'alliages à base de cobalt-
Les qualités typiques des alliages haute température courants à base de cobalt-sont : 2.4778 (selon DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite 6B, Grade 31, etc. Les marques chinoises sont : GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M et ainsi de suite.
Applications des pièces moulées en alliage à base de cobalt-
Généralement, les superalliages à base de cobalt- manquent de phases de renforcement cohérentes. Bien que la résistance à température moyenne soit faible (seulement 50-75 % des alliages à base de nickel-), ils ont une résistance plus élevée, une bonne résistance à la fatigue thermique, une résistance à l'abrasion, une meilleure soudabilité et une résistance à la corrosion thermique au-dessus d'une température de 980 degrés. Par conséquent, les pièces moulées en alliage à base de cobalt conviennent principalement à la fabrication d'aubes directrices et d'aubes directrices de tuyères pour les moteurs à réaction d'aviation, les turbines à gaz industrielles, les turbines à gaz navales et les tuyères de moteurs diesel, etc.
