St Vệ tinh là một hợp kim cứng có khả năng chống lại mọi loại hao mòn và oxy hóa ở nhiệt độ cao. Được biết đến như là hợp kim dựa trên coban, steef được phát minh vào năm 1907 bởi Elwood Hayness. Hợp kim Steef có chứa coban là thành phần chính và chứa một lượng đáng kể niken, crom, vonfram và một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim như molybdenum, niobium, tantalum, titan và niobi, và đôi khi là sắt. Tùy thuộc vào thành phần của hợp kim, chúng có thể được chế tạo thành dây hàn. Bột có thể được sử dụng cho bề mặt cứng, phun nhiệt, hàn phun, vv, và cũng có thể được sử dụng để đúc và rèn các bộ phận và các bộ phận luyện kim bột.



Vệ tinh

Theo phân loại sử dụng, hợp kim steef có thể được chia thành hợp kim chống mài mòn, hợp kim nhiệt độ cao và hợp kim chống ăn mòn và hợp kim ăn mòn. Trong điều kiện làm việc bình thường, trên thực tế, nó vừa chịu mài mòn, chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn và chống ăn mòn. Một số điều kiện làm việc cũng có thể yêu cầu khả năng chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn và chống ăn mòn, và nó càng phức tạp hơn. Trong trường hợp này, các lợi thế của hợp kim stocate càng có thể được phản ánh.

Các lớp tiêu biểu cho St Vệ tinh là: St Vệ tinh 1, St Vệ tinh 4, Vệ tinh 6, Vệ tinh 12, Vệ tinh 20, Vệ tinh 31, Vệ tinh 100, và tương tự. Ở Trung Quốc, nghiên cứu về siêu anh hùng chủ yếu là sâu sắc và kỹ lưỡng. Không giống như các siêu hợp kim khác, siêu hợp kim không được củng cố bởi pha kết tủa có trật tự được liên kết chắc chắn với ma trận, nhưng bao gồm một ma trận fcc austenitic đã được tăng cường dung dịch rắn và một lượng nhỏ cacbua phân bố trong ma trận. Đúc siêu hợp kim phụ thuộc rất nhiều vào việc tăng cường cacbua. Tinh thể coban tinh khiết là một cấu trúc tinh thể hình lục giác (hcp) đóng gói chặt chẽ dưới 417 ° C và được chuyển đổi thành fcc ở nhiệt độ cao hơn. Để tránh sự chuyển đổi này trong việc sử dụng siêu hợp kim, hầu như tất cả các hợp kim của steef đều được hợp kim với niken để ổn định cấu trúc từ nhiệt độ phòng đến điểm nóng chảy. St Vệ tinh có mối quan hệ nhiệt độ đứt gãy phẳng, nhưng thể hiện khả năng chống ăn mòn nóng tuyệt vời ở nhiệt độ trên 1000 ° C, điều này có thể là do hàm lượng crôm trong hợp kim cao hơn. một tính năng.

Vào cuối những năm 1930, các siêu hợp kim dựa trên coban bắt đầu được phát triển do nhu cầu về bộ tăng áp cho aeroengines piston. Năm 1942, Hoa Kỳ lần đầu tiên thành công trong việc chế tạo cánh quạt tăng áp với vật liệu kim loại nha khoa Vitallium (Co-27Cr-5Mo-0.5Ti). Hợp kim này dần dần kết tủa ra khỏi pha cacbua và trở nên giòn trong quá trình sử dụng. Do đó, hàm lượng carbon của hợp kim đã giảm xuống 0,3% trong khi 2,6% niken được thêm vào để tăng độ hòa tan của nguyên tố hình thành cacbua trong ma trận, do đó phát triển thành hợp kim HA-21. Vào cuối những năm 1940, X-40 và HA-21 đã sản xuất động cơ phản lực hàng không vũ trụ và động cơ tăng áp để đúc cánh tuabin và van dẫn hướng, hoạt động ở nhiệt độ lên tới 850-870 ° C. S-816, được sử dụng vào năm 1953 như một lưỡi tuabin rèn, là một hợp kim là dung dịch rắn được tăng cường với nhiều yếu tố chịu lửa. Từ cuối những năm 1950 đến cuối những năm 1960, bốn loại hợp kim steef đúc đã được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ: WI-52, X-45, Mar-M509 và FSX-414. Hợp kim steef bị biến dạng chủ yếu là tấm, chẳng hạn như L-605 được sử dụng để chế tạo buồng đốt và ống dẫn. HA-188, xuất hiện vào năm 1966, đã cải thiện các đặc tính chống oxy hóa do có chứa antimon. Liên Xô đã từng chế tạo các van dẫn đường, hợp kim st4 K4, tương đương với HA-21. Sự phát triển của hợp kim steef nên tính đến tài nguyên của coban. Cobalt là một nguồn tài nguyên chiến lược quan trọng và hầu hết các quốc gia trên thế giới đều thiếu coban, điều này hạn chế sự phát triển của steef.

Nói chung, siêu hợp kim dựa trên coban thiếu một giai đoạn tăng cường mạch lạc. Mặc dù độ bền nhiệt độ trung bình thấp (chỉ bằng 50-75% hợp kim gốc niken), nhưng nó có độ bền cao hơn, khả năng chịu mỏi nhiệt tốt và chống ăn mòn nóng trên 980 ° C. Và chống mài mòn, và có khả năng hàn tốt. Thích hợp cho việc sản xuất động cơ phản lực không khí, tua bin khí công nghiệp, van dẫn hướng và van dẫn hướng vòi cho tuabin khí biển và vòi phun động cơ diesel.

Pha tăng cường cacbua Các cacbua quan trọng nhất trong các siêu hợp kim gốc coban là MC. M23C6 và M6C được tìm thấy trong các hợp kim đúc. M23C6 kết tủa giữa ranh giới hạt và đuôi gai khi được làm lạnh chậm. Trong một số hợp kim, M23C6 tốt có thể tạo thành đồng tinh thể với ma trận. Các hạt MC carbide quá lớn để ảnh hưởng trực tiếp đến sự sai lệch trực tiếp, do đó hiệu ứng tăng cường trên hợp kim là không rõ ràng, và các cacbua phân tán mịn có tác dụng tăng cường tốt. Các cacbua nằm trên ranh giới hạt (chủ yếu là M23C6) có thể ngăn chặn ranh giới hạt bị trượt và cải thiện độ bền vĩnh cửu. Cấu trúc vi mô của siêu hợp kim dựa trên coban HA-31 (X-40) là giai đoạn tăng cường phân tán (CoCrW) 6. Loại C cacbua.

Các pha đóng gói cấu trúc liên kết, chẳng hạn như pha sigma và Laves, có mặt trong một số hợp kim ổn định, gây bất lợi và có thể làm cho hợp kim trở nên giòn. Các hợp kim của Steef ít được gia cố mạnh hơn bằng các hợp chất intermetallic vì Co3 (Ti, Al), Co3Ta, v.v.

Độ ổn định nhiệt của cacbua trong hợp kim stocate là tốt hơn. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ tăng trưởng cacbua chậm hơn so với pha in trong hợp kim gốc niken và nhiệt độ của ma trận tái phân phối cũng cao hơn (lên tới 1100 ° C). Do đó, khi nhiệt độ tăng, nhiệt độ quá cao. Sức mạnh của hợp kim dọc thường chậm hơn.

Hợp kim Steef có khả năng chống ăn mòn nóng tốt. Người ta thường tin rằng lý do tại sao stocate vượt trội hơn so với hợp kim gốc niken về mặt này là do nhiệt độ nóng chảy của coban sulfide (như eutectic Co-Co4S3, 877 ° C) tốt hơn niken. Điểm nóng chảy của sunfua (như Ni-Ni3S2 eutectic 645 ° C) cao và tốc độ khuếch tán của lưu huỳnh trong coban thấp hơn nhiều so với niken. Hơn nữa, vì hầu hết các hợp kim của vệ tinh có hàm lượng crôm cao hơn các hợp kim gốc niken, một sunfat kim loại kiềm (như lớp bảo vệ Cr2O3 được khắc bởi Na2SO4) có thể được hình thành trên bề mặt hợp kim. Tuy nhiên, điện trở của hợp kim steef thường thấp hơn nhiều so với hợp kim gốc niken.

Hợp kim steef sớm được sản xuất bằng cách sử dụng quá trình nấu chảy và đúc không chân không. Các hợp kim được phát triển sau này, chẳng hạn như hợp kim Mar-M509, được sản xuất bằng phương pháp luyện chân không và đúc chân không vì chúng có chứa các nguyên tố hoạt động mạnh hơn như zirconium và boron.

Kích thước và sự phân bố của các hạt cacbua trong hợp kim stocate và kích thước hạt rất nhạy cảm với quá trình đúc. Để đạt được độ bền vĩnh cửu và các đặc tính mỏi nhiệt cần thiết của các thành phần vệ tinh đúc, các thông số quy trình đúc phải được kiểm soát. Hợp kim steef cần được xử lý nhiệt, chủ yếu để kiểm soát lượng mưa của cacbua. Đối với hợp kim st st đúc, trước hết, dung dịch được xử lý ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thường khoảng 1150 ° C, do đó tất cả các cacbua chính, bao gồm một số loại cacbua MC, được hòa tan trong dung dịch rắn; sau đó điều trị lão hóa được thực hiện ở 870-980 ° C. Để kết tủa lại các cacbua (phổ biến nhất là M23C6).

Bề mặt của hợp kim bề mặt Hợp kim bề mặt Sitali chứa 25-33% crôm, 3-21% vonfram và 0,7-3,0% carbon. Với sự gia tăng của hàm lượng carbon, cấu trúc kim loại đã thay đổi từ austenit hypoeutectic + M7C3 eutectic sang hypereutectic M7C3 mới ra đời + M7C3 eutectic. Càng nhiều carbon, M7C3 càng nhiều, độ cứng vĩ mô càng lớn, khả năng chống mài mòn càng cao, nhưng khả năng chống va đập, khả năng hàn và hiệu suất gia công sẽ giảm. Hợp kim Steef với crom và vonfram có khả năng chống oxy hóa, chống ăn mòn và chịu nhiệt tuyệt vời. Duy trì độ cứng và độ bền cao ở 650 ° C là một tính năng quan trọng để phân biệt các hợp kim như vậy với hợp kim gốc niken và sắt. Sau khi xử lý, hợp kim steef có độ nhám bề mặt thấp, khả năng chống trầy xước cao và hệ số ma sát thấp, và cũng phù hợp để mài mòn chất kết dính, đặc biệt là trên các bề mặt niêm phong van trượt và tiếp xúc. Tuy nhiên, trong trường hợp mài mòn ứng suất cao, hợp kim coban-crom-vonfram cacbon thấp không chịu mài mòn như thép cacbon thấp. Do đó, việc lựa chọn hợp kim vệ tinh đắt tiền phải được hướng dẫn bởi các chuyên gia để tối đa hóa tiềm năng của vật liệu. .

Ngoài ra còn có các hợp kim bề mặt Sitaili chứa pha Laves, như Co-28Mo-17Cr-3Si và Co-28Mo-8Cr-2Si, được hợp kim với crom và molypden. Vì Laves có độ cứng thấp hơn so với cacbua, vật liệu kết hợp với ma sát kim loại ít bị mòn hơn.

Sự mài mòn của phôi hợp kim bị ảnh hưởng phần lớn bởi sự tiếp xúc hoặc ứng suất của bề mặt. Sự mài mòn bề mặt phụ thuộc vào sự tương tác của dòng chảy trật khớp và bề mặt tiếp xúc dưới ứng suất. Đối với hợp kim steef, tính năng này có năng lượng lỗi xếp chồng thấp hơn với ma trận và cấu trúc ma trận được chuyển đổi từ khối lập phương tâm mặt sang cấu trúc tinh thể đóng kín hình lục giác dưới tác động của ứng suất hoặc nhiệt độ và có hình lục giác đóng kín cấu trúc tinh thể. Chất liệu kim loại, chống mài mòn là ưu việt. Ngoài ra, nội dung, hình thái và phân phối giai đoạn thứ hai của hợp kim, chẳng hạn như cacbua, cũng có ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn. Do các hợp kim cacbua của crom, vonfram và molypden được phân phối trong ma trận giàu coban và một số nguyên tử crom, vonfram và molypden được hòa tan rắn trong ma trận, hợp kim được tăng cường để cải thiện khả năng chống mài mòn. Trong các hợp kim đúc, kích thước hạt cacbua có liên quan đến tốc độ làm mát và các hạt cacbua tương đối tốt khi được làm mát. Trong đúc cát, độ cứng của hợp kim thấp hơn và các hạt cacbua thô hơn. Ở trạng thái này, khả năng chống mài mòn của hợp kim tốt hơn đáng kể so với đúc than chì (các hạt cacbua đều tốt) và khả năng chống mài mòn của keo dính là không có sự khác biệt đáng kể, chỉ ra rằng cacbua thô góp phần cải thiện khả năng chống mài mòn