Ligas à base de níquel e à base de cobalto

 

Fundições típicas de liga de níquel

 

 

 

 

Ligas de níquel são ligas compostas de níquel como metal base e adição de outros elementos. O níquel possui excelentes propriedades mecânicas, físicas e químicas; a adição de elementos adequados pode melhorar sua resistência à oxidação, resistência à corrosão, resistência a altas-temperaturas e certas propriedades físicas.

 

As ligas-à base de níquel apresentam alta resistência e um certo grau de resistência à oxidação e à corrosão em altas temperaturas de 650 a 1.000 graus . Com base em suas propriedades principais, elas são subdivididas em ligas resistentes ao calor-à base de níquel, ligas resistentes à corrosão-à base de níquel, ligas resistentes ao desgaste-à base de níquel, ligas de precisão à base de níquel-e ligas com memória de forma à base de níquel-.

 

As ligas de níquel são usadas principalmente nas indústrias eletrônica, química, de máquinas, médica, de desenvolvimento de energia e nas indústrias naval, de aviação e aeroespacial. As ligas de níquel também podem ser usadas como materiais para tubos de elétrons e como ligas de precisão (ligas magnéticas, ligas de resistência de precisão, ligas eletrotérmicas, etc.).

 

 

Fundições típicas de liga de cobalto

 

 

 

A liga-à base de cobalto é uma liga dura que pode suportar vários tipos de desgaste, corrosão e oxidação em alta temperatura. As ligas à base de cobalto-são baseadas no cobalto como componente principal, contendo uma quantidade considerável de níquel, ligando elementos químicos como cromo, tungstênio e uma pequena quantidade de elementos de liga como molibdênio, nióbio, tântalo, titânio, lantânio e, ocasionalmente, ferro. De acordo com a diferente composição da liga, a liga à base de cobalto-pode ser transformada em arame de soldagem, e o pó pode ser usado para soldagem-de superfícies duras, pulverização térmica, soldagem por pulverização e outros processos, e também pode ser transformado em peças fundidas, forjadas e peças de metalurgia do pó. Classificadas pelo uso final, as ligas à base de cobalto-podem ser divididas em ligas-à base de cobalto-resistentes ao desgaste, ligas à base de cobalto-à alta-temperatura e ligas à base de cobalto-à corrosão em solução-à base de cobalto. Em condições gerais de operação, eles são resistentes-ao desgaste e a altas-temperaturas ou-resistentes ao desgaste e à corrosão-. Algumas condições operacionais também podem exigir alta temperatura, desgaste e resistência à corrosão ao mesmo tempo. Quanto mais complexas as condições de trabalho, mais óbvias são as vantagens das ligas à base de-cobalto.

 

Propriedades de ligas-à base de cobalto
Os principais carbonetos em superligas-à base de cobalto são MC, M23C6 e M6C. Em ligas fundidas à base de cobalto-, o M23C6 é precipitado entre os limites dos grãos e os dendritos durante o resfriamento lento. Em algumas ligas, o fino M23C6 pode formar um eutético com a matriz. As partículas de carboneto MC são muito grandes para ter um efeito significativo nas discordâncias, de modo que o efeito de fortalecimento na liga não é óbvio, enquanto os carbonetos finamente dispersos têm um bom efeito de fortalecimento. Os carbonetos localizados no limite do grão (principalmente M23C6) podem evitar o deslizamento do limite do grão, melhorando assim a resistência. A microestrutura da superliga à base de cobalto-HA-31 (X-40) é um carboneto tipo C de fase de reforço dispersa (CoCrW)6. As fases topológicas compactadas que aparecem em algumas ligas à base de cobalto, como a fase sigma, são prejudiciais e tornam a liga quebradiça.

A estabilidade térmica dos carbonetos em ligas à base de-cobalto é boa. Quando a temperatura aumenta, a taxa de crescimento do acúmulo de carboneto é mais lenta do que a taxa de crescimento da fase na liga à base de níquel-, e a temperatura de re-dissolução na matriz também é maior (até 1100 graus). Portanto, quando a temperatura aumenta, a liga à base de cobalto- A resistência da liga geralmente diminui lentamente. As ligas à base de cobalto-têm boa resistência à corrosão térmica. A razão pela qual as ligas à base de cobalto-são superiores às ligas à base de níquel-neste aspecto é que o ponto de fusão do sulfeto de cobalto (como Co-Co4S3 eutético, 877 graus) é maior que o do níquel (por exemplo, Ni-Ni3S2 eutético (645 graus) é alto, e a taxa de difusão do enxofre no cobalto é muito menor do que a do níquel. E como a maioria das ligas à base de cobalto têm 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 que é 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.

Diferentemente de outras superligas, as superligas à base de cobalto-não são reforçadas por uma fase de precipitação ordenada firmemente ligada à matriz, mas são compostas por uma matriz de austenita CFC que foi reforçada com solução sólida e uma pequena quantidade de carbonetos distribuídos na matriz. A fundição de superligas-à base de cobalto depende muito do fortalecimento do metal duro. Os cristais de cobalto puro têm uma estrutura cristalina hexagonal compacta (hcp) abaixo de 417 graus, que se transforma em FCC em temperaturas mais altas. Para evitar essa transformação durante o uso de superligas à base de cobalto, praticamente todas as ligas à base de cobalto são ligadas com níquel para estabilizar a estrutura desde a temperatura ambiente até a temperatura do ponto de fusão. As ligas à base de cobalto-têm uma relação de tensão de fratura-temperatura plana, mas apresentam resistência à corrosão térmica superior em temperaturas acima de 1.000 graus do que outras temperaturas altas.

 

Tratamento térmico de ligas-à base de cobalto
O tamanho e a distribuição das partículas de carboneto e o tamanho dos grãos em ligas à base de cobalto-são muito sensíveis ao processo de fundição. Para atingir a resistência necessária e as propriedades de fadiga térmica de peças fundidas de liga à base de cobalto-, os parâmetros do processo de fundição devem ser controlados. Ligas à base de cobalto-precisam de tratamento térmico, principalmente para controlar a precipitação de carbonetos. Para ligas fundidas-à base de cobalto, primeiro realize um tratamento-de solução sólida em alta temperatura, geralmente a uma temperatura de cerca de 1.150 graus, para que todos os carbonetos primários, incluindo alguns carbonetos do tipo-MC, sejam dissolvidos em solução sólida; então, o tratamento de envelhecimento é realizado a 870-980 graus. Faça os carbonetos precipitarem novamente.

 

Classes comuns de ligas-à base de cobalto
Os graus típicos de ligas comuns de alta temperatura-à base de cobalto são: 2,4778 (de acordo com DIN EN 10295), Hayness 188, Haynes 25 (L-605), Alloy S-816, UMCo-50, MP-159, FSX-414, X-40, Stellite 6B, Grade 31, etc., as marcas chinesas são: GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, DZ40M e assim por diante.

 

Aplicações de peças fundidas de liga-com base em cobalto
Geralmente, as superligas-à base de cobalto não possuem fases de reforço coerentes. Embora a resistência em temperatura média seja baixa (apenas 50-75% das ligas à base de níquel-), elas apresentam maior resistência, boa resistência à fadiga térmica, resistência à abrasão, melhor soldabilidade e resistência à corrosão térmica acima da temperatura de 980 graus. Portanto, as peças fundidas de liga à base de cobalto são principalmente adequadas para fazer palhetas guia e palhetas guia de bico para motores a jato de aviação, turbinas a gás industriais, turbinas a gás navais e bicos de motores diesel, etc.