Resistência do desempenho e de desgaste de ligas cobalto-baseadas

desempenho:

Geralmente, as superligas à base de cobalto carecem de fases de endurecimento coerentes. Embora a resistência em temperaturas médias seja baixa (apenas 50-75% das ligas à base de níquel), elas possuem maior resistência, boa resistência à fadiga térmica e resistência à corrosão térmica acima de 980°C. E resistência à abrasão, e tem melhor soldabilidade. É adequada para a fabricação de aletas guia e aletas guia de bico para motores a jato de aviação, turbinas a gás industriais, turbinas a gás navais e bicos de motores a diesel.

Fase de endurecimento por carboneto. Os carbonetos mais importantes em superligas à base de cobalto são MC, M23C6 e M6C. Em ligas fundidas à base de cobalto, M23C6 é precipitado entre os contornos de grão e dendritos durante o resfriamento lento. Em algumas ligas, o M23C6 fino pode formar um eutético com a matriz γ. As partículas de carboneto MC são muito grandes para ter um efeito significativo direto nas discordâncias, portanto, o efeito de endurecimento na liga não é óbvio, enquanto os carbonetos finamente dispersos têm um bom efeito de endurecimento. Os carbonetos localizados no contorno de grão (principalmente M23C6) podem impedir o deslizamento do contorno de grão, melhorando assim a resistência à durabilidade. A microestrutura da superliga à base de cobalto HA-31 (X-40) é um carboneto do tipo (CoCrW)6C de fase de endurecimento disperso.

As fases topologicamente compactadas que aparecem em algumas ligas à base de cobalto, como a fase sigma e Laves, são prejudiciais e tornam a liga quebradiça. Ligas à base de cobalto raramente usam compostos intermetálicos para endurecimento, pois Co3(Ti, Al), Co3Ta, etc. não são estáveis em altas temperaturas, mas nos últimos anos, ligas à base de cobalto que usam compostos intermetálicos para endurecimento também foram desenvolvidas.

A estabilidade térmica dos carbonetos em ligas à base de cobalto é melhor. Quando a temperatura aumenta, a taxa de crescimento do acúmulo de carbonetos é mais lenta do que a taxa de crescimento da fase γ na liga à base de níquel, e a temperatura de redissolução na matriz também é mais alta (até 1100°C). Portanto, quando a temperatura aumenta, a resistência da liga à base de cobalto geralmente diminui lentamente.

Ligas à base de cobalto têm boa resistência à corrosão térmica. Geralmente acredita-se que a razão pela qual as ligas à base de cobalto são superiores às ligas à base de níquel nesse aspecto é que o ponto de fusão do sulfeto de cobalto (como o eutético Co-Co4S3, 877°C) é maior do que o do níquel. O ponto de fusão da substância (como o eutético Ni-Ni3S2 a 645°C) é alto, e a taxa de difusão de enxofre no cobalto é muito menor do que no níquel. E como a maioria das ligas à base de cobalto tem maior teor de cromo do que as ligas à base de níquel, elas podem formar uma camada protetora de sulfato de metal alcalino (como uma camada protetora de Cr2O3 corroída por Na2SO4) na superfície da liga. No entanto, a resistência à oxidação das ligas à base de cobalto é geralmente muito menor do que a das ligas à base de níquel. As primeiras ligas à base de cobalto foram produzidas por processos de fusão e fundição não a vácuo. As ligas desenvolvidas posteriormente, como a liga Mar-M509, são produzidas por fusão a vácuo e fundição a vácuo porque contêm elementos mais ativos como zircônio e boro.

durável:

O desgaste de peças de liga é amplamente afetado pela tensão de contato ou tensão de impacto na superfície. O desgaste superficial sob tensão depende das características de interação do fluxo de discordâncias e da superfície de contato. Para ligas à base de cobalto, essa característica está relacionada à menor energia de falha de empilhamento da matriz e à transformação da estrutura da matriz de cúbica de face centrada para hexagonal compacta sob o efeito de tensão ou temperatura. Metais com estrutura cristalina hexagonal compacta, a resistência à abrasão é melhor. Além disso, o teor, a morfologia e a distribuição da segunda fase da liga, como os carbonetos, também têm impacto na resistência ao desgaste. Como os carbonetos de liga de cromo, tungstênio e molibdênio são distribuídos na matriz rica em cobalto e parte dos átomos de cromo, tungstênio e molibdênio são dissolvidos na matriz, a liga é endurecida, melhorando assim a resistência ao desgaste. Em ligas fundidas à base de cobalto, o tamanho das partículas de carboneto está relacionado à taxa de resfriamento. Resfriamento mais rápido significa partículas de carboneto mais finas. Na fundição em areia, a dureza da liga é baixa e as partículas de carboneto também são mais grosseiras. Neste estado, a resistência ao desgaste abrasivo da liga é significativamente melhor do que a da fundição de grafite (partículas de carboneto finas), e a resistência ao desgaste adesivo de ambas não tem diferença significativa, indicando que carbonetos grosseiros são benéficos para melhorar a capacidade de resistência ao desgaste abrasivo.