Влияние различных элементов на структуру и свойства кобальтовых сплавов

Влияние Ni. Вследствие близости физико-химических свойств кобальта и никеля они образуют в большом интервале составов непрерывный ряд у-твердых растворов. Благодаря влиянию низкотемпературной модификации кобальта наблюдается скачкообразное изменение электросопротивления и резкое повышение твердости. По жаропрочности сплавы Со—Ni близки к чистым металлам Ni и Со с некоторым ее повышением в области сплавов, богатых кобальтом. Зависимость механических свойств кобальта в зависимости от содержания никеля представлена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Влияние содержания никеля на механические свойства кобальтовых сплавов при температуре 800 °C.

Влияние Сг. Кобальт с хромом образует ряд сплавов с различной структурой, в том числе и сплавы с интерметаллидными соединениями.

Однофазный твердый раствор в системе Со—Сг получается только при высоких содержаниях Сг — выше 75%. При меньших содержаниях хрома наблюдаются двухфазные твердые растворы с наличием в промежуточной области ряда интерметаллидных соединений с изменением их растворимости с температурой.

Исследование сплавов системы Со—Сг выявило следующие структурные составляющие: твердый раствор хрома в у-модификации Со, характеризующийся полиэдрическим строением. В сплавах, содержащих 13… 17% Сг, идентифицированы игольчатая структура, связанная с бездиффузионным превращением у—" е (твердый раствор Сг в г-модификации кобальта), а также выделения эвтектоидного типа, связанные с уменьшением растворимости 8-фазы в первичном твердом растворе. Выделения такого типа по виду похожи на перлитные.

Изучение влияния хрома на изменение механических свойств кобальтовых сплавов показало, что хром сильно изменяет механические свойства при комнатной и высокой температурах (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Влияние содержания хрома на твердость при комантной температуре и прочность при температуре 800 °C кобальтохромовых (1) и кобальтохромоникелевых сплавов (2).

Наибольшая длительная прочность наблюдается при содержании Сг 24%. Максимум жаропрочности — при 27% Сг. Наиболее низкую температуру рекристаллизации (485…520 °С) имеют сплавы, %: Со — 70 и Ni — 30; Ni — 70 и Со — 30.

Таким образом, введение Сг от 10 до 37% повышает температуру рекристаллизации сплава, состоящего из 70% Ni и 27% Со до 610…620 °С. Наиболее высокие температуры рекристаллизации имеют сложнолегированные сплавы с присадками 9% Мо, 10% W, 2,2…2,7% Ti и Ti+W+Al.

Жаропрочность сплавов увеличивается с усложнением химического состава сплава. Наиболее сильное влияние оказывают Cr, Ti и Мо. В сплавах, %: Со — 50, Ni — 20, Сг — 20 и С — 0,5 наиболее высокой жаропрочностью обладает сплав с добавкой 5% W и 5% Мо.