Pengecoran Paduan Berbasis Kobalt

Paduan berbahan dasar kobalt merupakan paduan keras yang tahan terhadap berbagai jenis keausan, korosi, dan oksidasi suhu tinggi. Paduan berbasis kobalt didasarkan pada kobalt sebagai komponen utama, mengandung sejumlah besar nikel, unsur kimia paduan seperti kromium, tungsten dan sejumlah kecil unsur paduan seperti molibdenum, niobium, tantalum, titanium, lantanum, dan kadang-kadang besi. . Menurut komposisi paduan yang berbeda, paduan berbasis kobalt dapat dibuat menjadi kawat las, dan bubuknya dapat digunakan untuk pengelasan permukaan keras, penyemprotan termal, pengelasan semprot dan proses lainnya, dan juga dapat dibuat menjadicoran, bagian tempa dan metalurgi serbuk. Diklasifikasikan berdasarkan penggunaan akhir, paduan berbasis kobalt dapat dibagi menjadi paduan tahan aus berbasis kobalt, paduan suhu tinggi berbasis kobalt, dan paduan tahan korosi larutan berbasis kobalt. Dalam kondisi pengoperasian umum, keduanya tahan aus dan tahan suhu tinggi atau tahan aus dan tahan korosi. Beberapa kondisi pengoperasian mungkin juga memerlukan suhu tinggi, ketahanan aus dan korosi pada saat yang bersamaan. Semakin kompleks kondisi kerjanya, semakin jelas keunggulan paduan berbahan dasar kobalt.

Sifat Paduan Berbasis Kobalt
Karbida utama dalam superalloy berbasis kobalt adalah MC, M23C6 dan M6C. Dalam paduan berbasis kobalt cor, M23C6 diendapkan antara batas butir dan dendrit selama pendinginan lambat. Pada beberapa paduan, M23C6 halus dapat membentuk eutektik dengan matriks γ. Partikel MC karbida terlalu besar untuk secara langsung memberikan pengaruh yang signifikan terhadap dislokasi, sehingga efek penguatan pada paduan tidak terlihat jelas, sedangkan karbida yang terdispersi halus memiliki efek penguatan yang baik. Karbida yang terletak pada batas butir (terutama M23C6) dapat mencegah tergelincirnya batas butir, sehingga meningkatkan kekuatan ketahanan. Struktur mikro superalloy HA-31 (X-40) berbasis kobalt adalah fase penguatan terdispersi (CoCrW)6 karbida tipe C. Fase padat topologi yang muncul pada beberapa paduan berbasis kobalt, seperti fase sigma berbahaya dan membuat paduan menjadi rapuh.

Stabilitas termal karbida dalam paduan berbasis kobalt baik. Ketika suhu naik, laju pertumbuhan akumulasi karbida lebih lambat dibandingkan laju pertumbuhan fase γ pada paduan berbasis nikel, dan suhu pelarutan kembali ke dalam matriks juga lebih tinggi (hingga 1100°C) . Oleh karena itu, ketika suhu naik, paduan berbasis kobalt. Kekuatan paduan umumnya menurun secara perlahan. Paduan berbasis kobalt memiliki ketahanan korosi termal yang baik. Alasan mengapa paduan berbahan dasar kobalt lebih unggul daripada paduan berbahan dasar nikel dalam hal ini adalah karena titik leleh kobalt sulfida (seperti eutektik Co-Co4S3, 877℃) lebih tinggi dibandingkan titik leleh nikel (Misalnya, eutektik Ni-Ni3S2 (645°C) tinggi, dan laju difusi sulfur dalam kobalt jauh lebih rendah dibandingkan nikel. Dan karena sebagian besar paduan berbasis kobalt memiliki kandungan kromium lebih tinggi daripada nikel paduan berbahan dasar nikel, dapat membentuk lapisan pelindung logam alkali sulfat (seperti lapisan pelindung Cr2O3 yang terkorosi oleh Na2SO4) pada permukaan paduan yaitu paduan berbasis nikel.

Berbeda dari superalloy lainnya, superalloy berbahan dasar kobalt tidak diperkuat oleh fase pengendapan terurut yang terikat kuat pada matriks, namun tersusun dari matriks fcc austenit yang telah diperkuat larutan padat dan sejumlah kecil karbida yang didistribusikan dalam matriks. Pengecoran superalloy berbasis kobalt sangat bergantung pada penguatan karbida. Kristal kobalt murni memiliki struktur kristal heksagonal tertutup (hcp) di bawah 417°C, yang berubah menjadi fcc pada suhu lebih tinggi. Untuk menghindari transformasi ini selama penggunaan superalloy berbahan dasar kobalt, hampir semua paduan berbahan dasar kobalt dicampur dengan nikel untuk menstabilkan struktur dari suhu kamar hingga suhu titik leleh. Paduan berbahan dasar kobalt memiliki hubungan tegangan-suhu patah yang datar, namun menunjukkan ketahanan korosi termal yang unggul pada suhu di atas 1000°C dibandingkan suhu tinggi lainnya.

Hreatment Panas Paduan Berbasis Kobalt
Ukuran dan distribusi partikel karbida serta ukuran butir pada paduan berbasis kobalt sangat sensitif terhadapproses pengecoran. Untuk mencapai kekuatan ketahanan yang diperlukan dan sifat kelelahan termal dari bagian pengecoran paduan berbasis kobalt, parameter proses pengecoran harus dikontrol. Paduan berbahan dasar kobalt memerlukan perlakuan panas, terutama untuk mengontrol pengendapan karbida. Untuk paduan cor berbahan dasar kobalt, pertama-tama lakukan perlakuan larutan padat suhu tinggi, biasanya pada suhu sekitar 1150°C, sehingga semua karbida primer, termasuk beberapa karbida tipe MC, dilarutkan ke dalam larutan padat; kemudian dilakukan perlakuan penuaan pada suhu 870-980°C. Buat karbida mengendap lagi.

Nilai Umum Paduan Berbasis Kobalt
Nilai khas paduan suhu tinggi berbasis kobalt yang umum adalah: 2.4778 (menurut DIN EN 10295)Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X -40, Stellite 6B, Grade 31, dll., Merek Cina adalah: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M dan seterusnya.

Penerapan Pengecoran Paduan Berbasis Kobalt
Umumnya, superalloy berbasis kobalt tidak memiliki fase penguatan yang koheren. Meskipun kekuatan pada suhu sedang rendah (hanya 50-75% paduan berbasis nikel), mereka memiliki kekuatan lebih tinggi, ketahanan lelah termal yang baik, ketahanan abrasi, kemampuan las yang lebih baik, dan ketahanan korosi termal di atas suhu 980°C. Oleh karena itu, pengecoran paduan berbasis kobalt terutama cocok untuk membuat baling-baling pemandu dan baling-baling pemandu nosel untuk mesin jet penerbangan, turbin gas industri, turbin gas angkatan laut, dan nozel mesin diesel, dll.