Co-Cr-W vs. Co-Cr-Mo Alaşımları: Bir Kobalt-Krom Alaşımı Tungsten veya Molibden Kullanmalı mı?

Kobalt-krom alaşımları, sıradan çeliklerin yapışkan aşınma, korozyon, yüksek sıcaklık veya bu mekanizmaların kombinasyonlarıyla mücadele ettiği yerlerde kullanılır.Tipik endüstriyel uygulamalar arasında valf topları ve koltuklar vardır., buşlar, sıcak işleme bileşenleri, ekstrüzyon parçaları, sertleştirme yatakları ve yerelleştirilmiş aşınma yüzeyleri.

Bununla birlikte, "kobalt-krom alaşımı" tam bir malzeme özelliği değildir.

Volfram, molibden, karbon, nikel, silikon ve demir eklenmesi, alaşımların mikrostrukturunu ve hizmet davranışlarını önemli ölçüde değiştirebilir.Bir döküm Co-Cr-W bileşeni, bir Co-Cr-Mo toz metalürjisi parçası ve kaynatılmış kobalt sertleştirme yataklarının kimyasal analizleri benzer görünse bile aynı davranışı beklenmemelidir.

Malzeme seçimi için en önemli sorulardan biri, ana ek güçlendirme etkisini volfram veya molibdenin sağlamasıdır.

Her iki element de kobalt bakımından zengin bir matrisi güçlendirebilir ve karbid oluşumuna katılabilir.

Bu makale şöyle açıklıyor:

• Kobalt ve kromun rolü
• Volfram Co-Cr alaşımlarını nasıl değiştirir
• Molibdenin Co-Cr alaşımlarını nasıl değiştirdiği
• Karbon içeriğinin neden her iki sistemi de etkilediğini
• Nasıl dökme, toz ve kaynak yolları sonucu değiştirir
• Hangi servis verileri alaşım seçimini yönlendirmelidir
• Kimya ve denetim gereksinimlerinin nasıl belirlendiği
• RFQ ile birlikte hangi bilgileri göndermek gerekir

Kobalt-Krom Alaşımının Temel Mimarlığı

Endüstriyel aşınmaya dayanıklı kobalt alaşımları genellikle kobalt bakımından zengin bir matris ve dağılmış sert fazlar içerir.

Kobalt, baz matrisini sağlar. Krom korozyon ve oksidasyon direncini destekler ve aynı zamanda karbid oluşumunda da yer alır. Karbon, oluşabilecek karbid miktarını ve türünü kontrol eder.Volfram veya molibden matrisi güçlendirebilir, karbid kimyasını değiştirir ve yüksek sıcaklıkta davranışları etkiler.

Mikrostructure şunları içerebilir:

• Kobalt bakımından zengin yüz merkezli kübik veya altıgen kapalı matris fazları
• Krom bakımından zengin karbitler
• Volfram veya molibden içeren karbitler
• Interdendritik bölgelerdeki euteksi bileşenleri
• Bazı kompozisyonlar veya termal geçmişler altında intermetallik fazlar
• Sertleşme sırasında oluşturulan ayrılmış bölgeler
• İşleme yoluyla girilen oksitler veya dahiller

ASM International, kobalt alaşımının yapısının, özelliklerinin ve aşınma davranışının hem kimyasal bileşimine hem de üretim yoluna bağlı olduğunu vurgular.sertleştirme olarak kaynaklanmış veya toz-metallürji işlemleri ile konsolide edilmiş.
Kaynak: ASM “Kobalt bazlı alaşımların sürtünmesi ve aşınması.

Co-Cr-W Alaşımında Tungsten'in Yaptığı İşler

Tungsten, yüksek erime noktasına sahip ağır bir ateşe dayanıklı elementtir.Katı çözeltinin güçlendirilmesine ve sert karbid veya karmaşık faz oluşumuna katılımına katkıda bulunabilir.

Katı Solüsyon Güçlendirme

Volfram atomları kobalt atomlarından çok daha büyük ve daha ağırdır.Atom büyüklüğündeki fark, dislokasyon hareketini zorlaştıran ızgara gerginliği yaratır..

Bu destekleyebilir:

• Matris gücü
• Plastik deformasyonlara direnç
• Sıcak sertlik
• Yapışkanların aşınmasına ve sinirlenmesine direnç
• Sert karbid fazlarının altındaki yük desteği

Faydalı etki, karbitlerde veya ayrı bölgelerde yoğunlaşmak yerine çözeltide ne kadar volfram kaldığına bağlıdır.

Tungsten içeren karbidler

Yeterli miktarda karbon mevcut olduğunda, volfram karbid oluşumuna katılabilir.volfram bakımından zengin karbitler veya karmaşık karışık metal karbitler.

Sert karbitler, aşağıdakilere karşı direnç göstererek aşınma dayanıklılığını artırabilir:

• Mikro kesim
• Yüzey sürme
• Yapışkan bağlantı deformasyonu
• Yerel çukur
• Abrasif parçacıkların nüfuzu

Bununla birlikte, karbitler matris tarafından yeterli ölçüde desteklenmelidir. Zayıf veya çok ayrı bir matrisdeki yüksek karbit fraksiyonu çatlamaya ve karbit çekilmesine neden olabilir.

Yüksek Sıcaklık Gücü

Volfram düşük difüzisyona sahiptir ve yüksek sıcaklıklarda dayanıklılığa ve yapısal istikrarlılığa katkıda bulunabilir.Sıcak kesme ve yüksek sıcaklıklı vanlar veya mühürleme uygulamaları.

Sonuç hala gerçek sıcaklıkta doğrulanmalıdır.Termal genişleme ve temas gerginliği, oda sıcaklığında sertlik yüksek olduğunda bile performans üzerinde egemen olabilir.

yoğunluk ve işleme sonuçları

Volfram, molibdenden çok daha yoğundur. Bu nedenle yüksek volfram eklemeleri bileşen veya birikmiş katman yoğunluğunu artırabilir.

Tungsten ayrıca artış gösterebilir:

• Erimiş işleme zorluğu
• Kompozisyon ayrımı riski
• Tamamen çözülmeye karşı hassasiyet
• İşleme zorluğu
• Hammaddeler maliyeti
• Dikkatli bir süreç kontrolüne ihtiyaç var

Bir nominal volfram yüzdesi, elementin büyük bir dökümde eşit olarak dağıldığını gösteren yeterli bir kanıt değildir.

Molibdenin bir Co-Cr-Mo alaşımında ne işi var?

Molibden ayrıca yanıcı alaşımlı bir elementtir. Kobalt matrisini güçlendirebilir, karbid oluşumuna katılabilir ve korozyon davranışını etkileyebilir.

Matris Güçlendirme

Kobaltlı matrisde çözülen molibden, dislokasyon hareketini engelleyebilir ve matris gücünü artırabilir.

Toz-metallürji CoCrNi, CoCrW ve CoCrMo alaşımlarını karşılaştıran araştırmalar, nikelin, volframın ve molibdenin farklı faz dengelerini, sertlik değerlerini ve yüksek sıcaklıklarda aşınma tepkilerini ürettiğini buldu.Çalışma aynı zamanda sürtünme katsayısının doğrudan aşınma oranını öngörmediğini buldu..

Örnekler belirli kompozisyonlar ve test koşulları altında toz metalürjisi ile üretildiğinden, sıralama doğrudan kum dökümlerine veya kaynaklı yataklara aktarılmamalıdır.
Kaynak: Ni, W ve Mo'nun CoCr Matrix Alaşımlarına etkisi.

Karbid oluşumu

Molibden, karmaşık karbitlere girebilir ve dağılımlarını, morfolojilerini ve istikrarlarını değiştirebilir.

Molibden bağımsız olarak aşınma direnci yaratmaz.

• Yeterince güçlendirilmiş bir matris
• Kullanılabilir bir karbid popülasyonu
• Kabul edilebilir karbid morfolojisi
• Sınırlı kırılgan faz oluşumu
• Uygun bir matris karbür bağlama

Korrozyona ve Pasifleşmeye

Krom, normalde kobalt-krom alaşımlarında ana pasif elemandır.Molibden, pasif filmin davranışını değiştirebilir ve bazı klorür içeren veya azaltıcı ortamlarda direnci artırabilir.

Klorür ve bikarbonat içeren bir çözeltide Co-30Cr-6Mo'nun incelenmesi, krom ve molibdenin kobalt çözünürlüğünü bastırdığını ve krom benzeri pasif bir davranış ürettiğini buldu.

Çalışma, endüstriyel bir gübre veya asit süreci değil, simüle edilmiş bir fizyolojik çözeltme kullanmıştır.Gerçek süreç sıvısı testleri hala gerekli olabilir.
Kaynak: Kobalt ve Co-Cr-Mo Alaşımının Passifleşme ve Korozyona Davranışları.

Düktillik ve Matris Destek

Bazı Co-Cr-Mo sistemleri matris dayanıklılığı, esnekliği ve karbid desteği arasında uygun bir denge sağlayabilir.

Bununla birlikte, Co-Cr-Mo otomatik olarak her Co-Cr-W alaşımından daha sert değildir.

Co-Cr-W ve Co-Cr-Mo Seçim Eğilimleri

Bunlar mühendislik eğilimleri, garantili sıralamalar değil.

2020 yılında yapılan bir çalışmada, toz üretilen CoCrW ve CoCrMo alaşımları arasında oda sıcaklığından 1000 ° C'ye kadar farklı sürtünme ve aşınma davranışı bulundu.Belirli Co-Cr-Mo ve Co-Cr-W-Mo diş alaşımlarına ilişkin ayrı bir çalışmada, test edilen Co-Cr-Mo malzemesinin özel koşullarında daha iyi aşınma direnci gösterdiği bulunmuştur..

Tersine, bir süper alaşım substratındaki CoCrMo ve CoCrW kaynak tel yatakları üzerine yapılan araştırmalar, yorgunluk ve yüksek sıcaklıklarda aşınmada durum bağımlı farklılıkları bildirdi.

Bu sonuçlar bir temel prensibi güçlendirir: performans sıralamaları, tam bileşime, üretim rotasına, mikrostrüktüre ve test yöntemine bağlıdır.
Kaynaklar: CoCr Matrix Alloy Study, Co-Cr-Mo ve Co-Cr-W-Mo Yağış Çalışmaları ve CoCrMo vs CoCrW kaynak yatakları.

Karbon W- veya Mo Etiketinden Daha Önemli Olabilir

Volfram ve molibden, karbon olmadan değerlendirilemez.

Karbon, karbid oluşumunun potansiyel miktarını kontrol eder. Daha düşük karbonlu bir alaşım, katı çözeltinin güçlendirilmesine ve matris davranışına daha fazla güvenebilir.Daha yüksek karbonlu bir alaşım daha büyük bir karbid fraksiyonu ve daha yüksek sertlik içerir, ancak daha az esneklik içerir.

Doğru karbon içeriği bileşene ve arıza mekanizmasına bağlıdır.

Yapışkan aşınmaya, korozyona ve mühürleme temasına maruz kalan bir valf koltuğunun, mineral aşınmaya maruz kalan sert yüzlü bir katmanla aynı matris karbid dengesi gerekmez.

Co-Cr-W, WC-Co Cemented Carbide ile aynı şey değil.

"Tungsten kobalt alaşımı" terimi kafa karıştırıcı olabilir.

Bir döküm veya depose edilmiş Co-Cr-W alaşımı, krom, volfram, karbon ve diğer eklemelerle ana matris olarak kobalt içerir.

WC-Co çimento carbide farklı bir malzeme sistemidir.Genellikle toz metalürjisi ve sinterleme işlemleri ile üretilir..

Malzemeler kompozisyon, faz fraksiyonu, işleme, sertlik, onarılabilirlik ve maliyet bakımından farklıdır.

Üretim Yolu Alaşımı Değiştirir

Yatırım veya kum dökme

Atma, bir dendritik katılaşma yapısı yaratır. Volfram, molibden, krom ve karbon, dendrit çekirdekleri ve interdendritik bölgeler arasında ayrılabilir.

Önemli döküm kontrolleri şunları içerir:

• Yük maddesinin kimliği
• Erime kimyası
• Deoksidanlama uygulaması
• Dökme sıcaklığı
• Kalıp malzemesi
• Katılaşma oranı
• Besleme ve küçülme kontrolü
• Bölüm kalınlığı geçişleri
• Isı işleme
• İşleme hakkı

Büyük bölüm değişiklikleri, bir bileşen içinde farklı soğutma oranları ve karbid morfolojileri yaratabilir.

Toz metalürjisi

Barut yolları şunları sağlayabilir:

• Daha ince başlangıç parçacıkları
• Farklı ayrımcılık davranışı
• Yakın ağ geometrisinin daha iyi kontrolü
• Potansiyel olarak eşit dağılım
• Farklı kalıntı gözeneklilik riskleri
• Farklı oksit maruziyeti

Toz metalürjisi araştırma örneğinden elde edilen bir sonuç, geleneksel döküm için varsayılmamalıdır.

Kaynaklama ve sertleştirme

Hardfacing ek değişkenler getiriyor:

• Temel metal seyreltme
• Soğutma hızı
• Depolamanın kalınlığı
• Katman sayısı
• Önyükleme ve geçiş sıcaklığı
• Geri kalan stres
• Sıcaklıktan etkilenen bölge
• Koruyucu gaz
• Kırılma toleransı
• Kaynatma sonrası işleme

AWS A5.21/A5.21M, yüzeyleme için çıplak elektrotların ve çubukların sınıflandırılmasını kapsar.Doldurma metali sınıflandırması, tüketilebilir veya seyreltilmemiş birikmiş kimyasalları tanımlar.; kendi başına nihai seyreltilmiş üst örtünün kimyasal yapısını garanti etmez.
Kaynak: AWS A5.21/A5.21M:2024.

Termal püskürtme, HVOF, PTA ve lazer kaplama

Bir kobalt alaşımı tozu farklı çökme işlemleri için kullanılabilir, ancak parçacık boyutu, morfoloji ve kimyasal ekipmana uymalıdır.

Nihai kaplama aşağıdakilere bağlıdır:

• Toz boyut dağılımı
• Küresellik ve akış
• Oksijen içeriği
• Isı girişi
• Parçacık hızı
• Sıvılaştırma
• Gözeneklilik
• Oksit içeriği
• Bağlanma gücü
• Bitirme yöntemi

Bir işlem için uygun bir toz otomatik olarak başka bir işlemde kullanılmamalıdır.

Alaşımı arıza mekanizması ile eşleştirmek

Yapışkan Kullanım ve Sıkışıklık

Metalden metale kaydırmak için sor:

• Sahte malzeme nedir?
• Yağlama var mı?
• Temas basıncı nedir?
• Kaydırma sürekli mi yoksa salınımlı mı?
• Nöbet başlıca başarısızlık mı?
• Yüzeyin mühürlenmesi gerekiyor mu?

Bir Co-Cr-W alaşımı, sıcak sertliği ve sinirlenme direnci için cazip olabilir, ancak nihai seçim yüzey finişini ve karşı yüzey uyumluluğunu içermelidir.

Abrasif aşınma

Mineral veya parçacık aşınması için kaydet:

• Sıvı sertlik
• Parçacık boyutu ve şekli
• Kaydırma hızı
• Temas basıncı
• Çarpışma enerjisi
• Islak veya kuru durum

Yüksek karbidli bir kobalt alaşımı aşınmaya karşı dayanıklı olabilir, ancak karbid popülasyonu çok kaba veya kötü desteklenirse savunmasız hale gelebilir.

Korrozyona Hazırlık

Korozyon aşınması kuru sertlik testi ile tahmin edilemez.

Verin:

• Sıvı kimyası
• pH
• Klorür konsantrasyonu
• Kükürt içeren türler
• Sıcaklık
• Katı maddeler konsantrasyonu
• Akış hızı
• Kapatma ve temizlik koşulları

Molibden, bazı koroziv ortamlarda yararlı olabilir, ancak laboratuvar testi, arıza sonuçlarının önemli olduğu gerçek sıvıyı yeniden üretmelidir.

Yüksek Sıcaklıklı Giyim

Sıcak servis için şunları içerir:

• Normal ve maksimum metal sıcaklığı
• Isıtma ve soğutma oranı
• Atmosfer
• Oksitleyici veya azaltıcı durum
• Kükürt, karbon veya halogen maruziyeti
• Temas gerginliği
• Isı döngüsü sıklığı

Yüksek volfram içeriği oksidasyonu, termal yorgunluğu veya sürünmeyi ortadan kaldırmaz.

Kobalt alaşımları için denetim gereksinimleri

Denetim planı, üretimden önce test yerlerini ve kabul kriterlerini tanımlamalıdır.

Bir Co-Cr-W veya Co-Cr-Mo RFQ'ya dahil edilecek sorular

Verin:

• Bileşen adı ve parça numarası
• Ekipman modeli
• Boyutlandırılmış çizim
• Gerekli üretim yolu
• Mevcut alaşım adı
• Mevcut kimyasal bileşim raporu
• İstenen genel standart veya müşteri özelliği
• Normal ve maksimum sıcaklık
• Kullanım mekanizması
• Temas basıncı ve kayma hızı
• Etki seviyesi
• Koroziv ortam ve konsantrasyon
• Sahte malzeme
• Yağlama durumu
• Gerekli sertlik aralığı
• İşlenmiş yüzey finişi
• Boyut ve geometrik toleranslar
• NDT gereksinimleri
• Kimya örnekleme yerleri
• miktarı
• Teslimat yeri
• Arızalı bileşenlerin fotoğrafları
• Mevcut servis verileri ve arızalı mod

Çalışma verileri olmadan "en yüksek volfram alaşımı" veya "maksimum sertlik" isteğinden kaçının. Daha fazla alaşım içeriği, gerçek arızayı çözmeden maliyeti ve kırılganlığı artırabilir.

İlgili EB Casting Sayfaları

döküm kobalt alaşımlı bileşenler için bakınız:

• Kobalt-krom alaşımlı valf topları ve halka koltukları
• Özel Kobalt Temelli Alaşım dökümleri

Depozite edilmiş aşınma yüzeyleri için bakınız:

• PTA, HVOF ve Lazer Kaplama için Kobalt Temelli Alaşım Tozu
• Kobalt alaşımlı sert yüzlü tel

Daha fazla bilgi için okuyun:

• Kobalt Krom Molibden Alaşımı
• Kobalt bazlı alaşımların performansları ve aşınma direnci

Bu sayfalarda farklı ürünler ve işlemler tanımlanır.

Mühendislik ve Güvenlik Sınırları

Bu makale, malzeme seçimi için genel bir rehberlik sunar.

Nihai malzeme seçimi, anlaşılmış bir spesifikasyona göre ekipman sahibinin, sorumlu mühendisin, alıcının ve üreticinin sorumluluğunda kalır.

Kobalt içeren malzemelerin dökülmesi, öğütülmesi, işlenmesi, termal püskürtülmesi ve kaynaklanması, kobalt içeren toz veya duman oluşturabilir.Cobalt metal tozu ve dumanı için maruz kalma yolları olarak yutma ve cilt veya göz teması ve hedef organlar arasında solunum sistemi ve cilt listesi.

Belgelenmiş bir endüstriyel hijyen değerlendirmesi, işlem kaplaması veya yerel egzoz havalandırması, uygun ev işleri ve görev özel kişisel koruyucu ekipman kullanın.Solunum cihazının seçimi, ölçülen maruziyet ve uygun bir solunum koruma programına dayanmalıdır..
Kaynaklar: NIOSH Pocket GuideCobalt Metal Toz ve Duman ve NIOSH kaynak için Yerel Egzoz Havalandırması.

Sıkça Sorulan Sorular

Tungsten Her Zaman Yüksek Sıcaklıkta Kullanmak İçin Daha İyi Mi?

Tungsten sıcak sertliği ve matris dayanıklılığını destekleyebilir, ancak oksidasyon, karbid morfolojisi, termal yorgunluk ve üretim yolu da performansı kontrol eder.

Molibden korozyona karşı her zaman daha iyi midir?

Hayır. Molibden bazı ortamlarda pasiflik için yararlı olabilir, ancak krom içeriği, sıvı kimyası, sıcaklık ve mekanik film çıkarma hala önemlidir.Bir korozyon riski önemli olduğunda gerçek süreç ortamını test edin..

Tungsten ve Molibden Ağırlıkla Değiştirilebilir mi?

Hayır, farklı atomik kütleleri, karbid davranışları, bölünme ve işleme etkileri var.

Daha Yüksek Sertlik Daha İyi Kullanım Direnci Mi?

Gerek yok. Kullanım da karbid desteğine, sertliğe, sürtünme moduna, ısıya, korozyona ve sahte yüzey malzemesine bağlıdır.

Bir XRF analizatörü tam alaşımı doğrulayabilir mi?

XRF, kobalt, krom, volfram ve molibden tanımlamaya yardımcı olabilir, ancak genellikle karbid kontrolü için gerekli karbon sonucunu sağlayamaz.

Atılmış parçalar ve sertleştirilmiş atıklar eşdeğer midir?

Hayır, dökümler tamamlanmış bileşenler olarak sertleşir. Sertleşen çöküntüler seyreltme, katman kalınlığı, soğutma ve temel metalden etkilenir.

Bir Ticaret Adını veya Kimyasal Bileşimi Belirlememiz Gerekiyor mu?

Mümkün olduğunda, tanınmış bir jenerik sınıflandırmayı veya kabul edilen bir kimyasal ve kabul planını belirtin.

EB Casting'ler tek bir çizimden W veya Mo'yu tavsiye edebilir mi?

Çizim geometriyi tanımlar, ancak servis verileri de gereklidir.

Sonuçlar

Volfram ve molibden, her ikisi de kobalt-krom alaşımlarına değerli eklerdir, ancak farklı metalürjik sorunları çözürler.

Volfram, güçlü katı çözeltme güçlendirme, sıcak sertlik ve volfram içeren sert fazlara katkıda bulunabilir. Ayrıca yoğunluğu, ayrılma hassasiyetini ve işleme zorluğunu artırabilir.

Molibden, kobalt bakımından zengin matrisi güçlendirebilir, karbid oluşumuna katılabilir ve belirli ortamlarda korozyon davranışını destekleyebilir.Isı işleme ve üretim yolu.

Doğru mühendislik sorusu şu değil:

"Volfram molibdenden daha mı iyi?"

Bu:

Matris kimyasının, karbid yapısının ve üretim sürecinin hangi kombinasyonu belgelenmiş aşınma, korozyon ve sıcaklık koşullarına en iyi şekilde hitap eder?

Çizimleri, mevcut kimyasal, arızalı parça fotoğrafları ve işletim verileriniEB Castings iletişim sayfasıYa da e-postacast@ebcastings.com.

Tüm alaşım, işlem ve denetim gereksinimleri, teklif ve üretimden önce onaylanmalıdır.

Referanslar

1. ASM Uluslararası, Kobalt ve Kobalt Alaşımları.
2. ASM Uluslararası: Kobalt tabanlı alaşımların sürtünmesi ve aşınması.
3. Li et al. Ni, W ve Mo'nun CoCr Matrix Alaşımları üzerindeki etkisi.
4. Jenko et al. Co-Cr-Mo ve Co-Cr-W-Mo alaşımları üzerindeki Yağış sertleşmesinin etkisi.
5. Li et al. CoCrMo ve CoCrW kaynak depolarının mikroyapısı ve yüksek sıcaklık özellikleri.
6. AWS. AWS A5.21/A5.21M:2024Bare Elektrotlar ve Yüzey Çubukları.
7. Kobalt Metal Toz ve Duman.