Сплавы кобальта — это группа кобальт-хромовых «суперсплавов», состоящих из сложных карбидов в матрице сплава. Давайте рассмотрим все, что вам нужно знать о сплавах кобальта.

Элементарный кобальт
Физические свойства. С атомным номером 27 кобальт находится между железом и никелем в периодической таблице. Плотность кобальта составляет 8,8 г/см3, что аналогично плотности никеля. Его коэффициент теплового расширения лежит между коэффициентами железа и никеля. При температурах ниже 417 °C кобальт демонстрирует гексагональную плотноупакованную структуру. Между 417 °C и температурой плавления 1493 °C кобальт имеет гранецентрированную кубическую структуру.
Модуль упругости кобальта составляет около 210 ГПа (30 x 106 фунтов на кв. дюйм) при растяжении и около 183 ГПа (26,5 x 106 фунтов на кв. дюйм) при сжатии.

Сплавы на основе кобальта
Сплавы на основе кобальта можно в целом описать как износостойкие, коррозионностойкие и термостойкие (прочные даже при высоких температурах). Многие свойства сплавов обусловлены кристаллографической природой кобальта (в частности, его реакцией на напряжение), эффектами упрочнения твердого раствора хромом, вольфрамом и молибденом, образованием карбидов металлов и коррозионной стойкостью, придаваемой хромом. Обычно более мягкие и жесткие составы используются для высокотемпературных применений, таких как лопатки и лопатки газовых турбин. Более твердые сорта используются для износостойкости.

Жаропрочные сплавы на основе кобальта
В течение многих лет основным потребителем высокотемпературных сплавов была газовая турбинная промышленность. В случае авиационных газовых турбин основными требованиями к материалам были прочность при повышенной температуре, устойчивость к термической усталости и стойкость к окислению. Для наземных газовых турбин, которые обычно сжигают топливо более низкого качества и работают при более низких температурах, стойкость к сульфидированию была основной проблемой.
Сегодня применение высокотемпературных сплавов становится более разнообразным, поскольку стремятся повысить эффективность сжигания ископаемого топлива и отходов, а также разрабатывают новые методы химической обработки.

В целом жаропрочные сплавы на основе кобальта имеют следующий химический состав:

Кр = 20-23%
В = 7-15%
Ni = 10-22%
Fe = 3% макс.
С = 0,1-0,6%
Co = остаток баланса.

Процесс производства
Сплавы кобальта производятся различными способами и методами. К этим способам относятся ковкая или горячая ковка, наплавка твердым сплавом, порошковый металл и, наконец, литье. Его сложнее обрабатывать и шлифовать, чем сталь. В результате требуются высокопроизводительное обрабатывающее оборудование и специализированные инструменты для обработки. Обычно его обрабатывают шлифованием, а не резанием.

Хотя сплавы на основе кобальта не так широко используются в высокотемпературных применениях, как сплавы никеля и никеля с железом, тем не менее, сплавы на основе кобальта с высокой температурой играют важную роль благодаря своей превосходной стойкости к сульфидированию и прочности при температурах, превышающих те, при которых растворяются гамма-штрих- и гамма-двойной-штрих-преципитаты в сплавах никеля и никеля с железом. Кобальт также используется в качестве легирующего элемента во многих сплавах на основе никеля с высокой температурой.