آلیاژهای پایه کبالت و سوپر آلیاژهای آن

آلیاژهای پایه کبالت و سوپر آلیاژهای آن:

خواص فیزیکی فلز کبالت  

1495 C نقطه ذوب کبالت

2870C  نقطه جوش

دانسیته 8.9

شعاع اتمی 1.67

0.745  A شعاع یونی

کبالت در دماهای بالاترC427 بصورت FCC و در دمای پایین‌تر از آن به صورت HCPاست.

اکسایش آلیاژهای کبالت

همانند ابرآلیاژهای نیکل مهمترین عنصری که برای بهبود مقاومت کبالت در برابر اکسایش به آن اضافه می‌شود کروم است شکل زیر نشان می‌دهد که مقدار بحرانی کروم بین 20 تا 30٪ است. که در آن ثابت پوسته شدن برای اکسایش در مقایسه با کبالت خالص کاهش می‌یابد.

آلیاژCr%30 _COاساس بسیاری از آلیاژهای مورد استفاده در ساخت ابزارهای جراحی ودندانپزشکی است این آلیاژ در برابر خوردگی در C250بسیار مقاوم است تاثیر عناصر دیگر بر اکسایش و مقاومت  در برابر خوردگی را باید بررسی کرد. آلیاژهای دو تایی iS5%_ CO و IA10%_COمقاومت خوبی در برابر اکسایش نشان می دهند و آلیاژ AI_COخواصی بهتری از آلیاژCr_CO دارد. درهر حال آلیاژهای دوتاییAI_CO در دمای بالا استحکام کافی ندارند تا بتوان آنها را پایه ای برای  ساخت آلیاژهای کبالت در نظر گرفت.

آهن و نیکل بی‌تاثیرند ولی منگنز تمایل به پوسته شدن را افزایش می دهد. در برخی موارد مولیبدن، وانادیم و تنگستن مضرند. کروم در این آلیاژها نیز مانند آلیاژهای نیکل عنصر اصلی است.

استحاله آلوتروپیک در کبالت

واکنش تبدیل فاز αبه فازε اترمال بوده و درسیکل گرمایش دارای طبیعت برگشت پذیری است . در حین سرد کردن استحاله در 390درجه حرارت درجه سلسیوس اتفاق میافتد و با گرم کردن مجدد استحاله معکوس   درجه حرارت 430درجه سلسیوس به وقوع میپیوندد . عوامل متالورژیکی از قبیل اندازه دانه اولیه و خلوص مواد بر مقدار فازHCP تشکیل شده موثر بوده ، به طوریکه اگر دانه ها ریز و میزان ناخالصی ها زیاد باشد ، مقدار فاز HCPتشکیل شده کمتر خواهد بود. از طرفی انجام کار سرد موجب افزایش مقدار فاز HCPمیشود .

ساختار فازی آلیاژهای دو تایی پایه کبالت

سیستم دو تایی کبالت – کرم

کرم عنصر آلیاژی اصلی در آلیاژ کبالت – کرم میباشد . ساختمان کریستالی کرم مکعبی مرکز دارBCC میباشد که حلالیت آنرا در کبالت FCCو HCPمحدود مینماید . طبق دیاگرام فاز دوتایی Cr_COارائه شده در شکل (2) حلالیت کرم در فازهایα و εدر دمای 700 درجه سلسیوس به ترتیب برابر 20 و 10 درصد وزنی میباشد . با افزایش دما حلالیت کرم افزایش یافته و در دمای 991 درجه سلسیوس به 35.1 درصد در فاز αمی رسد  . حداکثر حلالیت کرم در فازα در دمای 1312 درجه سلسیوس بدست می آید که معادل حدود 39 درصد میباشد .