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熱噴涂涂層材料之鈷鉻鎢合金的性能與應用

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-01-06 14:39

性能

鈷在417℃發(fā)生同素異構(gòu)變形，形成具有面心立方結(jié)構(gòu)的固溶體，抗熱震性好，蠕變速率低，斷裂韌性高，具有滿意的高溫性能。加入鉻，使鈷基體獲得良好的抗氧化性能。大多數(shù)鈷基合金都是在鈷鉻合金的基礎上發(fā)展起來的。在鈷鉻合金基體中，熔入適量的鎢，可使鈷基體進一步固溶強化。碳在鈷中的溶解度很小，加入的碳和過量的鎢化合，形成WC、W2C、M6C（CO3W3C、CO2W4C）等碳化物，這些硬質(zhì)相彌散分布在鈷鉻合金基體中，產(chǎn)生析出強化作用，使此類合金在800℃高溫下，仍能保持優(yōu)異的高溫強度和高溫硬度，因而合金具有優(yōu)異的耐高溫磨損、抗高溫氧化和熱疲勞等綜合性能。鈷在417℃溫度以下為密排六方結(jié)構(gòu)，具有低的摩擦系數(shù)，具有很好的耐磨性。在417℃發(fā)生由密排六方晶體向面心立方晶體的晶形轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生體積應力。

 

此系列合金中，StelliteNo.6合金最有代表性。這種合金在相當寬的溫度圍內(nèi)，具有耐磨、耐蝕、耐熱的綜合性能，尤其是具有極好的自嚙合抗粘著磨損性能。這種合金的碳和鎢含量較低，硬質(zhì)碳化物相在結(jié)構(gòu)中占的比例不高（10%～20%)，硬度與沖擊韌性有較好的匹配，亦用作切削刀具材料。

 

Stellite No.1合金含碳達2.4%，相組織中碳化物含量在30％以上，因而有優(yōu)異的耐磨粒磨損，耐沖蝕磨損性能。

 

Stellite No.12合金的含鎢量更高，故其基體硬度較高，紅硬更好，耐磨粒磨損性能也較強。

 

常用鈷基合金粉末化學成分、物理性能分別如表1和表2所示。金屬間粘著磨損性能及耐磨料磨損性能和不同的腐蝕介質(zhì)中耐蝕性能分別如表3和表4所示。

 

表1 常用鈷基合金粉末牌號及化學成分

成分

牌號

化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）

Cr

W

C

Si

Co

Stellite

 No.6

29

4

1.15

1.1

余量

Stellite 

No.1

30.5

12.5

2.4

1.0

余量

Stellite 

No.12

29.5

8.25

1.4

1.45

余量

Stellite

 No.156

28

4

1.6

1.1

余量

 

表2 常用鈷基合金粉末牌號及物理性能

成分

牌號

熔點

/ºC

高溫硬度（DPH）

室溫

427ºC

538ºC

649ºC

760ºC

Stellite No.6

—

390

300

275

260

185

Stellite No.1

1250～1300

620

475

440

380

260

Stellite No.12

—

435

345

325

285

245

Stellite No.156

—

—

330

315

295

175

 

表3 鈷基合金耐金屬間粘著磨損及耐磨料磨損性能

 

耐粘著磨損性能①

耐磨料磨損性能②

40.9③

68.2③

95.5③

136.3③

氧-乙炔氣焊

粉末堆焊

Stellite No.1

0.61

0.61

0.66

0.82

8

46

Stellite No.6

1.03

2.57

9.54

18.8

29

66

Stellite No.12

0.90

2.39

—

18.4

12.1

53

Stellite No.156

—

—

—

—

—

37

① 粘著磨損試驗條件為：將司太合金的氧-乙炔氣焊試樣與低合金鑄鋼（SAE46202鋼，63Rc）磨輪對磨，磨輪轉(zhuǎn)速為80r/min，對式樣施加不同的載荷，測定式樣的平均體積損失（mm3）；

② 磨粒磨損試驗設備為橡膠輪磨損試驗機。磨粒：石英砂，粒度Φ229mm。橡膠輪轉(zhuǎn)速：200r/min，壓力載荷：13.0kg；

③ 施加在磨損式樣上的壓力載荷，單位kg。

 

表4 不同腐蝕介質(zhì)中耐蝕性能

介質(zhì)

合金

30%醋酸

（沸騰）

80%甲酸

（沸騰）

65%HNO3

（66ºC）

50%H3PO4

（66ºC）

5%H2SO4

（66ºC）

Stellite No.1

良

—

中

優(yōu)

優(yōu)

Stellite No.6

優(yōu)

優(yōu)

差

優(yōu)

優(yōu)

Stellite No.12

良

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

應用

可選用的噴涂工藝方法有超音速等離子噴涂、普通等離子噴涂、火焰噴涂、等離子噴焊等。采用等離子噴焊時一般均需將基體材料預熱到500℃以上，以防止鈷基焊層開裂。

 

鈷鉻鎢碳合金涂層可作為耐高溫金屬間粘著磨損、耐磨粒磨損、耐腐蝕、抗微動磨損、耐高溫沖蝕磨損涂層或噴焊層。

 

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來源：Internet

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