Le leghe di cobalto-cromo sono utilizzate dove gli acciai ordinari hanno difficoltà con l'usura dell'adesivo, la corrosione, le temperature elevate o una combinazione di questi meccanismi.Le applicazioni industriali tipiche includono palle e sedili di valvole, bucce, componenti a caldo, parti di estrusione, depositi di superficie dura e superfici di usura localizzate.
Tuttavia, "lega di cobalto-cromo" non è una specifica completa del materiale.
L'aggiunta di tungsteno, molibdeno, carbonio, nichel, silicio e ferro può modificare sostanzialmente la microstruttura e il comportamento di servizio delle leghe.Un componente Co-Cr-W fuso, una parte di metallurgia a polvere Co-Cr-Mo e un deposito di saldatura di cobalto non dovrebbero comportarsi in modo identico anche quando le loro analisi chimiche appaiono simili.
Una delle questioni più importanti della selezione dei materiali è se il tungsteno o il molibdeno debbano fornire l'effetto di rinforzo supplementare principale.
Entrambi gli elementi possono rafforzare una matrice ricca di cobalto e partecipare alla formazione di carburo.
Questo articolo spiega:
Le leghe di cobalto resistenti all'usura industriale contengono comunemente una matrice ricca di cobalto e fasi dure disperse.
Il cobalto fornisce la matrice di base. Il cromo supporta la resistenza alla corrosione e all'ossidazione e partecipa anche alla formazione del carburo. Il carbonio controlla la quantità e il tipo di carburo che può formarsi.Il tungsteno o il molibdeno possono rafforzare la matrice, alterano la chimica del carburo e influenzano il comportamento a temperatura elevata.
La microstruttura può includere:
L'ASM International sottolinea che la struttura, le proprietà e il comportamento di usura delle leghe di cobalto dipendono sia dalla composizione chimica che dalla via di produzione.saldatura per la profilatura o consolidata mediante processi di metallurgia a polvere.
Fonte: ASM·Friction and Wear of Cobalt-Base Alloys (Friczione e usura delle leghe a base di cobalto).
Il tungsteno è un elemento pesante e refrattario con un elevato punto di fusione.può contribuire attraverso il rafforzamento della soluzione solida e la partecipazione alla formazione di carburi duri o di fasi complesse.
Gli atomi di tungsteno sono molto più grandi e pesanti degli atomi di cobalto.la differenza di dimensioni atomiche crea una deformazione del reticolo che rende più difficile il movimento di dislocazione.
Questo può sostenere:
L'effetto utile dipende dalla quantità di tungsteno che rimane in soluzione piuttosto che dalla concentrazione in carburi o regioni separate.
Quando è disponibile sufficiente carbonio, il tungsteno può partecipare alla formazione di carburo.Carburi ricchi di tungsteno o carburi complessi di metalli misti.
I carburi duri possono migliorare la resistenza all'usura resistendo:
Tuttavia, i carburi devono essere adeguatamente sostenuti dalla matrice.
Il tungsteno ha una bassa diffusività e può contribuire alla resistenza alle temperature elevate e alla stabilità strutturale.Applicazioni di taglio a caldo e di valvola ad alta temperatura o di tenuta.
Il risultato deve ancora essere convalidato alla temperatura reale.la tensione di contatto e l'espansione termica possono dominare le prestazioni anche quando la durezza a temperatura ambiente è elevata.
Il tungsteno è notevolmente più denso del molibdeno, e le elevate aggiunte di tungsteno possono quindi aumentare la densità dei componenti o dello strato depositato.
Il tungsteno può anche aumentare:
Una percentuale nominale di tungsteno non è una prova sufficiente che l'elemento sia uniformemente distribuito attraverso una grande fusione.
Il molibdeno è anche un elemento di lega refrattaria, in grado di rafforzare la matrice del cobalto, partecipare alla formazione del carburo e influenzare il comportamento della corrosione.
Il molibdeno sciolto nella matrice ricca di cobalto può impedire il movimento della lussazione e migliorare la resistenza della matrice.
La ricerca che ha confrontato le leghe CoCrNi, CoCrW e CoCrMo in metallurgia a polvere ha rilevato che il nichel, il tungsteno e il molibdeno hanno prodotto differenti equilibri di fase, valori di durezza e risposte di usura ad alte temperature.Lo studio ha anche rilevato che il coefficiente di attrito non prevedeva direttamente il tasso di usura.
Dato che i campioni sono stati prodotti con la metallurgia a polvere in condizioni di composizione e di prova specifiche, la classificazione non dovrebbe essere trasferita direttamente a fusioni di sabbia o depositi saldati.
Fonte: Effetto di Ni, W e Mo sulle leghe a matrice CoCr.
Il molibdeno può entrare in carburi complessi e modificare la loro distribuzione, morfologia e stabilità.
Il molibdeno non crea resistenza all'usura in modo indipendente.
Il cromo è normalmente il principale elemento passivante nelle leghe cobalto-cromo.Il molibdeno può modificare il comportamento del film passivo e può migliorare la resistenza in alcuni ambienti contenenti cloruro o riducenti.
Uno studio di Co-30Cr-6Mo in una soluzione contenente cloruro e bicarbonato ha rilevato che il cromo e il molibdeno sopprimono la dissoluzione del cobalto e producono un comportamento passivo simile al cromo.
Lo studio ha utilizzato una soluzione fisiologica simulata, non un processo industriale di scarico o acido.La prova del fluido di processo effettivo può essere ancora necessaria.
Fonte: comportamento di passivazione e corrosione del cobalto e della lega Co-Cr-Mo.
Alcuni sistemi Co-Cr-Mo possono fornire un equilibrio favorevole tra la resistenza della matrice, la duttilità e il supporto del carburo.
Tuttavia, il Co-Cr-Mo non è automaticamente più resistente di ogni lega Co-Cr-W. Il carbonio, i difetti di fusione, il trattamento termico, lo spessore della sezione e la temperatura di prova possono invertire una classificazione apparente.
| Fattore di selezione | Tendenza a co-Cr-W | Tendenza a co-cr-mo | Sono necessarie qualifiche |
|---|---|---|---|
| Durezza a caldo | Spesso una ragione di progettazione forte per l'uso di W | Può anche funzionare a temperatura elevata | Prova di durezza a caldo o di usura alla temperatura effettiva |
| Indurimento e irritazione degli adesivi | Frequentemente considerato per contatto metallico-metallico grave | Può anche essere resistente all'acne a seconda del carbonio e della matrice | coppia di contatto, carico, velocità e lubrificazione |
| Abrasivi | Le fasi dure contenenti W possono contribuire | Carburi contenenti Mo e resistenza della matrice possono contribuire | Tipo, dimensioni, carico e impatto dell'abrasivo |
| Corrosione | Il cromo rimane il principale elemento passivizzante | Mo può essere utile per alcuni ambienti di cloruro o di riduzione | Prova di corrosione o di tribocorrosione nei fluidi di processo |
| Densità | Maggiore quando si aggiunge una sostanziale quantità di W | Densità di aggiunta inferiore al contenuto di W equivalente | Esame del peso dei componenti e della massa rotante |
| Segregazione della fusione | Gli additivi pesanti di W richiedono un controllo rigoroso | Anche Mo segrega ma in modo diverso. | Cartografia chimica e campionamento rappresentativo |
| Capacità di lavorazione | Le fasi dure possono rendere difficile la lavorazione | Può anche essere difficile a seconda della frazione di carburo | Indennità per utensili e macchinari |
| Saldatura e finitura | La composizione deve tenere conto della diluizione e della crepa | Lo stesso requisito; Mo non elimina il rischio di saldatura | Qualificazione delle procedure e chimica dei metalli depositati |
| Costo e disponibilità | Il tungsteno può causare una maggiore esposizione alle materie prime | Anche il prezzo del molibdeno varia | Esame attuale delle quotazioni e della catena di approvvigionamento |
Queste sono tendenze ingegneristiche, non classifiche garantite.
Uno studio del 2020 ha rilevato comportamenti di attrito e usura diversi tra le leghe CoCrW e CoCrMo prodotte in polvere a temperatura ambiente fino a 1000 °C.Uno studio separato di specifiche leghe dentali Co-Cr-Mo e Co-Cr-W-Mo ha rilevato che il materiale Co-Cr-Mo testato aveva una migliore resistenza all'usura nelle sue particolari condizioni.
Al contrario, la ricerca sui depositi di filo di saldatura CoCrMo e CoCrW su un substrato superlegato ha riportato differenze dipendenti dalle condizioni di stanchezza e usura ad alta temperatura.
Questi risultati rafforzano un principio centrale: la classificazione delle prestazioni dipende dalla composizione esatta, dalla via di fabbricazione, dalla microstruttura e dal metodo di prova.
Fonti: CoCr Matrix Alloy Study, Co-Cr-Mo e Co-Cr-W-Mo Precipitation Study e CoCrMo vs CoCrW Welding Deposits.
Il tungsteno e il molibdeno non possono essere valutati senza carbonio.
Il carbonio controlla la quantità potenziale di formazione di carburo.Una lega più ricca di carbonio può contenere una maggiore frazione di carburo e una maggiore durezza ma una ridotta duttilità.
| Tendenza dei livelli di carbonio | Direzione microstrutturale prevista | Potenziale vantaggio | Rischi potenziali |
|---|---|---|---|
| Basso tenore di carbonio | Frazione di carburo inferiore; matrice più continua | Migliore duttilità e risposta allo shock termico | Riduzione della resistenza all'abrasione |
| Carbonio intermedio | Popolazione di matrice equilibrata e di carburo | Combinazione di resistenza all'irritazione e all'usura | Richiede colata controllata e trattamento termico |
| Carbonio più elevato | Maggiore potenziale di formazione di carburo | Durezza superiore e resistenza all'usura degli abrasivi | Fragilità, reti di carburo e crepa |
| Carbonio locale molto elevato a causa della segregazione | Regioni non uniformi ricche di carburo | Nessun vantaggio tecnico affidabile | Percorsi di crepe locali e lavorazioni incoerenti |
Il corretto tenore di carbonio dipende dal componente e dal meccanismo di guasto.
Un sedile di valvola esposto all'usura dell'adesivo, alla corrosione e al contatto di tenuta non richiede lo stesso equilibrio di matrice/carburo di uno strato di superficie dura esposto all'abrasione minerale.
Il termine "legatura di cobalto di tungsteno" può creare confusione.
Una lega Co-Cr-W fonduta o depositata contiene cobalto come matrice principale con aggiunte di cromo, tungsteno, carbonio e altri.
Il carburo cementato WC-Co è un sistema materiale diverso, costituito principalmente da particelle di carburo di tungsteno legate da una quantità minore di cobalto.È generalmente prodotta mediante metallurgia a polvere e sinterizzazione.
| Sistema materiale | Fase dura principale | Legatore o matrice principale | Strada di produzione tipica |
|---|---|---|---|
| Leghe di Co-Cr-W | Carburi contenenti cromo e tungsteno | Matrice metallica ricca di cobalto | Fusione, incollatura, consolidamento in polvere |
| Leghe di Co-Cr-Mo | Carburi contenenti cromo e molibdeno | Matrice metallica ricca di cobalto | Fusione, lavorazione per la lavorazione della forgia, polvere o deposizione |
| Carburo cementato WC-Co | Carburo di tungsteno | Collegamento di cobalto | Pressione in polvere e sinterizzazione in fase liquida |
| Co-legatura con particolato WC aggiunto | Particelle di carburo di tungsteno introdotte | Matrice di lega di cobalto | PTA, rivestimento laser, HVOF o altra via di deposizione |
I materiali differiscono per composizione, frazione di fase, lavorazione, robustezza, riparabilità e costo.
La fusione crea una struttura di solidificazione dendritica. Il tungsteno, il molibdeno, il cromo e il carbonio possono separarsi tra i nuclei della dendrite e le regioni interdendritiche.
Tra i controlli di fusione importanti figurano:
I grandi cambiamenti di sezione possono creare diverse velocità di raffreddamento e morfologie del carburo all'interno di un componente.
Le rotte della polvere possono fornire:
Un risultato ottenuto da un campione di ricerca in metallurgia della polvere non deve essere considerato per una fusione convenzionale.
L'affronto duro introduce variabili aggiuntive:
AWS A5.21/A5.21M copre la classificazione degli elettrodi e delle barre nude per la copertura.La classificazione dei metalli di riempimento descrive la sostanza chimica deposita consumabile o non diluita■ essa non garantisce da sola la composizione chimica del rivestimento finale diluito.
Fonte: AWS A5.21/A5.21M:2024.
Una polvere di lega di cobalto può essere utilizzata per diversi processi di deposizione, ma la dimensione delle particelle, la morfologia e la composizione chimica devono corrispondere all'apparecchiatura.
Il rivestimento finale dipende da:
Una polvere adatta a un processo non deve essere utilizzata automaticamente in un altro.
Per lo scorrere da metallo a metallo, chiedete:
Una lega Co-Cr-W può essere attraente per la durezza al caldo e la resistenza all'irritazione, ma la selezione finale deve includere la finitura superficiale e la compatibilità della contraffaccia.
Per l'abrasione da minerali o particelle, registrare:
Una lega di cobalto ad alto contenuto di carburo può resistere all'abrasione, ma può diventare vulnerabile se la popolazione di carburo è troppo grossolana o scarsamente supportata.
L'usura corrosiva non può essere prevista con una prova di durezza a secco.
Fornire:
Il molibdeno può essere utile in alcuni ambienti corrosivi, ma i test di laboratorio dovrebbero riprodurre il fluido reale dove le conseguenze del guasto sono significative.
Per il servizio a caldo, includere:
L'elevato contenuto di tungsteno non elimina l'ossidazione, l'affaticamento termico o la scorrevolezza.
| Ispezione | Scopo | Una limitazione importante |
|---|---|---|
| Spectroscopia di emissione ottica | Misura la chimica delle principali leghe e molti oligoelementi | La preparazione e la taratura dei campioni devono essere adeguate alle leghe di cobalto |
| Analisi del carbonio di combustione | Fornisce una misurazione affidabile del carbonio | Il carbonio non deve essere dedotto da XRF |
| Fluorescenza a raggi X | Utile per l'identificazione di Co, Cr, W e Mo | Generalmente inadatti per la misurazione accurata del carbonio |
| Prova di durezza | Conferma la risposta meccanica locale | Non definisce la morfologia o la resistenza del carburo |
| Metallografia | Valuta i dendriti, i carburi, la porosità e la distribuzione delle fasi | Il luogo di campionamento deve rappresentare il componente |
| Ispezione del liquido penetrante | Rileva discontinuità di superficie | Non rivela difetti interni |
| Radiografia o UT qualificata | Valuta le discontinuità interne selezionate | La geometria e la struttura grossolana possono influenzare la sensibilità |
| Ispezione dimensionale | Conferma l'idoneità, la geometria di tenuta e la lavorazione | Non verifica la metallurgia |
| PMI | Aiuta a prevenire la miscelazione delle leghe | Il metodo deve identificare le differenze W/Mo e non può sostituire la chimica di laboratorio completa. |
Il piano di ispezione dovrebbe definire i luoghi di prova e i criteri di accettazione prima della produzione.
Fornire:
Evitare di richiedere "la più alta lega di tungsteno" o "durezza massima" senza dati di funzionamento.
Per i componenti in lega di cobalto fuso, vedere:
Per le superfici di usura depositate, vedere:
Per ulteriori informazioni, leggi:
Queste pagine descrivono i diversi prodotti e processi, la lega e il processo devono essere confermati dal disegno del cliente, dalle condizioni di servizio e dai requisiti di accettazione.
Questo articolo fornisce una guida generale sulla selezione dei materiali, ma non stabilisce che il Co-Cr-W o il Co-Cr-Mo sia universalmente superiore.
La selezione finale dei materiali rimane di competenza del proprietario dell'apparecchiatura, dell'ingegnere responsabile, dell'acquirente e del fabbricante secondo una specifica concordata.
La fusione, la macinazione, la spruzzatura termica e la saldatura di materiali contenenti cobalto possono generare polvere o fumi contenenti cobalto.ingestione e contatto con la pelle o gli occhi come vie di esposizione alla polvere e ai fumi di metallo cobalto e elenca il sistema respiratorio e la pelle tra gli organi bersaglio.
Utilizzare una valutazione documentata dell'igiene industriale, un recinto di processo o una ventilazione locale dei gas di scarico, un'adeguata manutenzione domestica e un'apparecchiatura di protezione individuale specifica per il compito.La selezione del respiratore deve basarsi sull'esposizione misurata e su un programma di protezione respiratoria applicabile.
Fonti: NIOSH Pocket Guide Polvere e fumi di metallo di cobalto e NIOSH Local Exhaust Ventilation for Welding.
No. Il tungsteno può supportare la durezza a caldo e la resistenza della matrice, ma anche l'ossidazione, la morfologia del carburo, l'affaticamento termico e il percorso di produzione controllano le prestazioni.
No. Il molibdeno può favorire la passività in alcuni ambienti, ma il contenuto di cromo, la chimica dei fluidi, la temperatura e la rimozione meccanica del film rimangono importanti.Provare il mezzo di processo effettivo quando il rischio di corrosione è significativo.
No, hanno una massa atomica diversa, comportamento del carburo, effetti di partizione e di lavorazione.
L'usura dipende anche dal supporto del carburo, dalla resistenza, dal modo di attrito, dalla temperatura, dalla corrosione e dal materiale della contraffaccia.
L'XRF può aiutare a identificare il cobalto, il cromo, il tungsteno e il molibdeno, ma generalmente non può fornire il risultato di carbonio necessario per il controllo del carburo.
No. Le fusioni si solidificano come componenti completi. I depositi di superficie dura sono influenzati dalla diluizione, dallo spessore dello strato, dal raffreddamento e dal metallo base.
Quando possibile, specificare una classificazione generica riconosciuta o un piano di chimica e accettazione concordato.
Il disegno definisce la geometria, ma sono necessari anche i dati di servizio.
Il tungsteno e il molibdeno sono entrambi preziose aggiunte alle leghe di cobalto-cromo, ma risolvono problemi metallurgici diversi.
Il tungsteno può contribuire a un forte rinforzo delle soluzioni solide, alla durezza a caldo e alle fasi dure contenenti tungsteno.
Il molibdeno può rafforzare la matrice ricca di cobalto, partecipare alla formazione di carburo e sostenere il comportamento di corrosione in determinati ambienti.trattamento termico e via di produzione.
La domanda di ingegneria corretta non è:
"Il tungsteno è meglio del molibdeno?"
È:
¢Quale combinazione di chimica della matrice, struttura del carburo e processo di fabbricazione affronta al meglio le condizioni di usura, corrosione e temperatura documentate?"
Inviare disegni, chimica corrente, foto di pezzi difettosi e dati operativi attraverso ilPagina di contatto di EB Castingso emailcast@ebcastings.com.
Tutti i requisiti relativi alle leghe, ai processi e alle ispezioni devono essere confermati prima della quotazione e della fabbricazione.
Esplorare le richieste di componenti basate su disegni relative a questa discussione sul materiale o sull'apparecchio.
Le leghe di cobalto-cromo sono utilizzate dove gli acciai ordinari hanno difficoltà con l'usura dell'adesivo, la corrosione, le temperature elevate o una combinazione di questi meccanismi.Le applicazioni industriali tipiche includono palle e sedili di valvole, bucce, componenti a caldo, parti di estrusione, depositi di superficie dura e superfici di usura localizzate.
Tuttavia, "lega di cobalto-cromo" non è una specifica completa del materiale.
L'aggiunta di tungsteno, molibdeno, carbonio, nichel, silicio e ferro può modificare sostanzialmente la microstruttura e il comportamento di servizio delle leghe.Un componente Co-Cr-W fuso, una parte di metallurgia a polvere Co-Cr-Mo e un deposito di saldatura di cobalto non dovrebbero comportarsi in modo identico anche quando le loro analisi chimiche appaiono simili.
Una delle questioni più importanti della selezione dei materiali è se il tungsteno o il molibdeno debbano fornire l'effetto di rinforzo supplementare principale.
Entrambi gli elementi possono rafforzare una matrice ricca di cobalto e partecipare alla formazione di carburo.
Questo articolo spiega:
Le leghe di cobalto resistenti all'usura industriale contengono comunemente una matrice ricca di cobalto e fasi dure disperse.
Il cobalto fornisce la matrice di base. Il cromo supporta la resistenza alla corrosione e all'ossidazione e partecipa anche alla formazione del carburo. Il carbonio controlla la quantità e il tipo di carburo che può formarsi.Il tungsteno o il molibdeno possono rafforzare la matrice, alterano la chimica del carburo e influenzano il comportamento a temperatura elevata.
La microstruttura può includere:
L'ASM International sottolinea che la struttura, le proprietà e il comportamento di usura delle leghe di cobalto dipendono sia dalla composizione chimica che dalla via di produzione.saldatura per la profilatura o consolidata mediante processi di metallurgia a polvere.
Fonte: ASM·Friction and Wear of Cobalt-Base Alloys (Friczione e usura delle leghe a base di cobalto).
Il tungsteno è un elemento pesante e refrattario con un elevato punto di fusione.può contribuire attraverso il rafforzamento della soluzione solida e la partecipazione alla formazione di carburi duri o di fasi complesse.
Gli atomi di tungsteno sono molto più grandi e pesanti degli atomi di cobalto.la differenza di dimensioni atomiche crea una deformazione del reticolo che rende più difficile il movimento di dislocazione.
Questo può sostenere:
L'effetto utile dipende dalla quantità di tungsteno che rimane in soluzione piuttosto che dalla concentrazione in carburi o regioni separate.
Quando è disponibile sufficiente carbonio, il tungsteno può partecipare alla formazione di carburo.Carburi ricchi di tungsteno o carburi complessi di metalli misti.
I carburi duri possono migliorare la resistenza all'usura resistendo:
Tuttavia, i carburi devono essere adeguatamente sostenuti dalla matrice.
Il tungsteno ha una bassa diffusività e può contribuire alla resistenza alle temperature elevate e alla stabilità strutturale.Applicazioni di taglio a caldo e di valvola ad alta temperatura o di tenuta.
Il risultato deve ancora essere convalidato alla temperatura reale.la tensione di contatto e l'espansione termica possono dominare le prestazioni anche quando la durezza a temperatura ambiente è elevata.
Il tungsteno è notevolmente più denso del molibdeno, e le elevate aggiunte di tungsteno possono quindi aumentare la densità dei componenti o dello strato depositato.
Il tungsteno può anche aumentare:
Una percentuale nominale di tungsteno non è una prova sufficiente che l'elemento sia uniformemente distribuito attraverso una grande fusione.
Il molibdeno è anche un elemento di lega refrattaria, in grado di rafforzare la matrice del cobalto, partecipare alla formazione del carburo e influenzare il comportamento della corrosione.
Il molibdeno sciolto nella matrice ricca di cobalto può impedire il movimento della lussazione e migliorare la resistenza della matrice.
La ricerca che ha confrontato le leghe CoCrNi, CoCrW e CoCrMo in metallurgia a polvere ha rilevato che il nichel, il tungsteno e il molibdeno hanno prodotto differenti equilibri di fase, valori di durezza e risposte di usura ad alte temperature.Lo studio ha anche rilevato che il coefficiente di attrito non prevedeva direttamente il tasso di usura.
Dato che i campioni sono stati prodotti con la metallurgia a polvere in condizioni di composizione e di prova specifiche, la classificazione non dovrebbe essere trasferita direttamente a fusioni di sabbia o depositi saldati.
Fonte: Effetto di Ni, W e Mo sulle leghe a matrice CoCr.
Il molibdeno può entrare in carburi complessi e modificare la loro distribuzione, morfologia e stabilità.
Il molibdeno non crea resistenza all'usura in modo indipendente.
Il cromo è normalmente il principale elemento passivante nelle leghe cobalto-cromo.Il molibdeno può modificare il comportamento del film passivo e può migliorare la resistenza in alcuni ambienti contenenti cloruro o riducenti.
Uno studio di Co-30Cr-6Mo in una soluzione contenente cloruro e bicarbonato ha rilevato che il cromo e il molibdeno sopprimono la dissoluzione del cobalto e producono un comportamento passivo simile al cromo.
Lo studio ha utilizzato una soluzione fisiologica simulata, non un processo industriale di scarico o acido.La prova del fluido di processo effettivo può essere ancora necessaria.
Fonte: comportamento di passivazione e corrosione del cobalto e della lega Co-Cr-Mo.
Alcuni sistemi Co-Cr-Mo possono fornire un equilibrio favorevole tra la resistenza della matrice, la duttilità e il supporto del carburo.
Tuttavia, il Co-Cr-Mo non è automaticamente più resistente di ogni lega Co-Cr-W. Il carbonio, i difetti di fusione, il trattamento termico, lo spessore della sezione e la temperatura di prova possono invertire una classificazione apparente.
| Fattore di selezione | Tendenza a co-Cr-W | Tendenza a co-cr-mo | Sono necessarie qualifiche |
|---|---|---|---|
| Durezza a caldo | Spesso una ragione di progettazione forte per l'uso di W | Può anche funzionare a temperatura elevata | Prova di durezza a caldo o di usura alla temperatura effettiva |
| Indurimento e irritazione degli adesivi | Frequentemente considerato per contatto metallico-metallico grave | Può anche essere resistente all'acne a seconda del carbonio e della matrice | coppia di contatto, carico, velocità e lubrificazione |
| Abrasivi | Le fasi dure contenenti W possono contribuire | Carburi contenenti Mo e resistenza della matrice possono contribuire | Tipo, dimensioni, carico e impatto dell'abrasivo |
| Corrosione | Il cromo rimane il principale elemento passivizzante | Mo può essere utile per alcuni ambienti di cloruro o di riduzione | Prova di corrosione o di tribocorrosione nei fluidi di processo |
| Densità | Maggiore quando si aggiunge una sostanziale quantità di W | Densità di aggiunta inferiore al contenuto di W equivalente | Esame del peso dei componenti e della massa rotante |
| Segregazione della fusione | Gli additivi pesanti di W richiedono un controllo rigoroso | Anche Mo segrega ma in modo diverso. | Cartografia chimica e campionamento rappresentativo |
| Capacità di lavorazione | Le fasi dure possono rendere difficile la lavorazione | Può anche essere difficile a seconda della frazione di carburo | Indennità per utensili e macchinari |
| Saldatura e finitura | La composizione deve tenere conto della diluizione e della crepa | Lo stesso requisito; Mo non elimina il rischio di saldatura | Qualificazione delle procedure e chimica dei metalli depositati |
| Costo e disponibilità | Il tungsteno può causare una maggiore esposizione alle materie prime | Anche il prezzo del molibdeno varia | Esame attuale delle quotazioni e della catena di approvvigionamento |
Queste sono tendenze ingegneristiche, non classifiche garantite.
Uno studio del 2020 ha rilevato comportamenti di attrito e usura diversi tra le leghe CoCrW e CoCrMo prodotte in polvere a temperatura ambiente fino a 1000 °C.Uno studio separato di specifiche leghe dentali Co-Cr-Mo e Co-Cr-W-Mo ha rilevato che il materiale Co-Cr-Mo testato aveva una migliore resistenza all'usura nelle sue particolari condizioni.
Al contrario, la ricerca sui depositi di filo di saldatura CoCrMo e CoCrW su un substrato superlegato ha riportato differenze dipendenti dalle condizioni di stanchezza e usura ad alta temperatura.
Questi risultati rafforzano un principio centrale: la classificazione delle prestazioni dipende dalla composizione esatta, dalla via di fabbricazione, dalla microstruttura e dal metodo di prova.
Fonti: CoCr Matrix Alloy Study, Co-Cr-Mo e Co-Cr-W-Mo Precipitation Study e CoCrMo vs CoCrW Welding Deposits.
Il tungsteno e il molibdeno non possono essere valutati senza carbonio.
Il carbonio controlla la quantità potenziale di formazione di carburo.Una lega più ricca di carbonio può contenere una maggiore frazione di carburo e una maggiore durezza ma una ridotta duttilità.
| Tendenza dei livelli di carbonio | Direzione microstrutturale prevista | Potenziale vantaggio | Rischi potenziali |
|---|---|---|---|
| Basso tenore di carbonio | Frazione di carburo inferiore; matrice più continua | Migliore duttilità e risposta allo shock termico | Riduzione della resistenza all'abrasione |
| Carbonio intermedio | Popolazione di matrice equilibrata e di carburo | Combinazione di resistenza all'irritazione e all'usura | Richiede colata controllata e trattamento termico |
| Carbonio più elevato | Maggiore potenziale di formazione di carburo | Durezza superiore e resistenza all'usura degli abrasivi | Fragilità, reti di carburo e crepa |
| Carbonio locale molto elevato a causa della segregazione | Regioni non uniformi ricche di carburo | Nessun vantaggio tecnico affidabile | Percorsi di crepe locali e lavorazioni incoerenti |
Il corretto tenore di carbonio dipende dal componente e dal meccanismo di guasto.
Un sedile di valvola esposto all'usura dell'adesivo, alla corrosione e al contatto di tenuta non richiede lo stesso equilibrio di matrice/carburo di uno strato di superficie dura esposto all'abrasione minerale.
Il termine "legatura di cobalto di tungsteno" può creare confusione.
Una lega Co-Cr-W fonduta o depositata contiene cobalto come matrice principale con aggiunte di cromo, tungsteno, carbonio e altri.
Il carburo cementato WC-Co è un sistema materiale diverso, costituito principalmente da particelle di carburo di tungsteno legate da una quantità minore di cobalto.È generalmente prodotta mediante metallurgia a polvere e sinterizzazione.
| Sistema materiale | Fase dura principale | Legatore o matrice principale | Strada di produzione tipica |
|---|---|---|---|
| Leghe di Co-Cr-W | Carburi contenenti cromo e tungsteno | Matrice metallica ricca di cobalto | Fusione, incollatura, consolidamento in polvere |
| Leghe di Co-Cr-Mo | Carburi contenenti cromo e molibdeno | Matrice metallica ricca di cobalto | Fusione, lavorazione per la lavorazione della forgia, polvere o deposizione |
| Carburo cementato WC-Co | Carburo di tungsteno | Collegamento di cobalto | Pressione in polvere e sinterizzazione in fase liquida |
| Co-legatura con particolato WC aggiunto | Particelle di carburo di tungsteno introdotte | Matrice di lega di cobalto | PTA, rivestimento laser, HVOF o altra via di deposizione |
I materiali differiscono per composizione, frazione di fase, lavorazione, robustezza, riparabilità e costo.
La fusione crea una struttura di solidificazione dendritica. Il tungsteno, il molibdeno, il cromo e il carbonio possono separarsi tra i nuclei della dendrite e le regioni interdendritiche.
Tra i controlli di fusione importanti figurano:
I grandi cambiamenti di sezione possono creare diverse velocità di raffreddamento e morfologie del carburo all'interno di un componente.
Le rotte della polvere possono fornire:
Un risultato ottenuto da un campione di ricerca in metallurgia della polvere non deve essere considerato per una fusione convenzionale.
L'affronto duro introduce variabili aggiuntive:
AWS A5.21/A5.21M copre la classificazione degli elettrodi e delle barre nude per la copertura.La classificazione dei metalli di riempimento descrive la sostanza chimica deposita consumabile o non diluita■ essa non garantisce da sola la composizione chimica del rivestimento finale diluito.
Fonte: AWS A5.21/A5.21M:2024.
Una polvere di lega di cobalto può essere utilizzata per diversi processi di deposizione, ma la dimensione delle particelle, la morfologia e la composizione chimica devono corrispondere all'apparecchiatura.
Il rivestimento finale dipende da:
Una polvere adatta a un processo non deve essere utilizzata automaticamente in un altro.
Per lo scorrere da metallo a metallo, chiedete:
Una lega Co-Cr-W può essere attraente per la durezza al caldo e la resistenza all'irritazione, ma la selezione finale deve includere la finitura superficiale e la compatibilità della contraffaccia.
Per l'abrasione da minerali o particelle, registrare:
Una lega di cobalto ad alto contenuto di carburo può resistere all'abrasione, ma può diventare vulnerabile se la popolazione di carburo è troppo grossolana o scarsamente supportata.
L'usura corrosiva non può essere prevista con una prova di durezza a secco.
Fornire:
Il molibdeno può essere utile in alcuni ambienti corrosivi, ma i test di laboratorio dovrebbero riprodurre il fluido reale dove le conseguenze del guasto sono significative.
Per il servizio a caldo, includere:
L'elevato contenuto di tungsteno non elimina l'ossidazione, l'affaticamento termico o la scorrevolezza.
| Ispezione | Scopo | Una limitazione importante |
|---|---|---|
| Spectroscopia di emissione ottica | Misura la chimica delle principali leghe e molti oligoelementi | La preparazione e la taratura dei campioni devono essere adeguate alle leghe di cobalto |
| Analisi del carbonio di combustione | Fornisce una misurazione affidabile del carbonio | Il carbonio non deve essere dedotto da XRF |
| Fluorescenza a raggi X | Utile per l'identificazione di Co, Cr, W e Mo | Generalmente inadatti per la misurazione accurata del carbonio |
| Prova di durezza | Conferma la risposta meccanica locale | Non definisce la morfologia o la resistenza del carburo |
| Metallografia | Valuta i dendriti, i carburi, la porosità e la distribuzione delle fasi | Il luogo di campionamento deve rappresentare il componente |
| Ispezione del liquido penetrante | Rileva discontinuità di superficie | Non rivela difetti interni |
| Radiografia o UT qualificata | Valuta le discontinuità interne selezionate | La geometria e la struttura grossolana possono influenzare la sensibilità |
| Ispezione dimensionale | Conferma l'idoneità, la geometria di tenuta e la lavorazione | Non verifica la metallurgia |
| PMI | Aiuta a prevenire la miscelazione delle leghe | Il metodo deve identificare le differenze W/Mo e non può sostituire la chimica di laboratorio completa. |
Il piano di ispezione dovrebbe definire i luoghi di prova e i criteri di accettazione prima della produzione.
Fornire:
Evitare di richiedere "la più alta lega di tungsteno" o "durezza massima" senza dati di funzionamento.
Per i componenti in lega di cobalto fuso, vedere:
Per le superfici di usura depositate, vedere:
Per ulteriori informazioni, leggi:
Queste pagine descrivono i diversi prodotti e processi, la lega e il processo devono essere confermati dal disegno del cliente, dalle condizioni di servizio e dai requisiti di accettazione.
Questo articolo fornisce una guida generale sulla selezione dei materiali, ma non stabilisce che il Co-Cr-W o il Co-Cr-Mo sia universalmente superiore.
La selezione finale dei materiali rimane di competenza del proprietario dell'apparecchiatura, dell'ingegnere responsabile, dell'acquirente e del fabbricante secondo una specifica concordata.
La fusione, la macinazione, la spruzzatura termica e la saldatura di materiali contenenti cobalto possono generare polvere o fumi contenenti cobalto.ingestione e contatto con la pelle o gli occhi come vie di esposizione alla polvere e ai fumi di metallo cobalto e elenca il sistema respiratorio e la pelle tra gli organi bersaglio.
Utilizzare una valutazione documentata dell'igiene industriale, un recinto di processo o una ventilazione locale dei gas di scarico, un'adeguata manutenzione domestica e un'apparecchiatura di protezione individuale specifica per il compito.La selezione del respiratore deve basarsi sull'esposizione misurata e su un programma di protezione respiratoria applicabile.
Fonti: NIOSH Pocket Guide Polvere e fumi di metallo di cobalto e NIOSH Local Exhaust Ventilation for Welding.
No. Il tungsteno può supportare la durezza a caldo e la resistenza della matrice, ma anche l'ossidazione, la morfologia del carburo, l'affaticamento termico e il percorso di produzione controllano le prestazioni.
No. Il molibdeno può favorire la passività in alcuni ambienti, ma il contenuto di cromo, la chimica dei fluidi, la temperatura e la rimozione meccanica del film rimangono importanti.Provare il mezzo di processo effettivo quando il rischio di corrosione è significativo.
No, hanno una massa atomica diversa, comportamento del carburo, effetti di partizione e di lavorazione.
L'usura dipende anche dal supporto del carburo, dalla resistenza, dal modo di attrito, dalla temperatura, dalla corrosione e dal materiale della contraffaccia.
L'XRF può aiutare a identificare il cobalto, il cromo, il tungsteno e il molibdeno, ma generalmente non può fornire il risultato di carbonio necessario per il controllo del carburo.
No. Le fusioni si solidificano come componenti completi. I depositi di superficie dura sono influenzati dalla diluizione, dallo spessore dello strato, dal raffreddamento e dal metallo base.
Quando possibile, specificare una classificazione generica riconosciuta o un piano di chimica e accettazione concordato.
Il disegno definisce la geometria, ma sono necessari anche i dati di servizio.
Il tungsteno e il molibdeno sono entrambi preziose aggiunte alle leghe di cobalto-cromo, ma risolvono problemi metallurgici diversi.
Il tungsteno può contribuire a un forte rinforzo delle soluzioni solide, alla durezza a caldo e alle fasi dure contenenti tungsteno.
Il molibdeno può rafforzare la matrice ricca di cobalto, partecipare alla formazione di carburo e sostenere il comportamento di corrosione in determinati ambienti.trattamento termico e via di produzione.
La domanda di ingegneria corretta non è:
"Il tungsteno è meglio del molibdeno?"
È:
¢Quale combinazione di chimica della matrice, struttura del carburo e processo di fabbricazione affronta al meglio le condizioni di usura, corrosione e temperatura documentate?"
Inviare disegni, chimica corrente, foto di pezzi difettosi e dati operativi attraverso ilPagina di contatto di EB Castingso emailcast@ebcastings.com.
Tutti i requisiti relativi alle leghe, ai processi e alle ispezioni devono essere confermati prima della quotazione e della fabbricazione.
Esplorare le richieste di componenti basate su disegni relative a questa discussione sul materiale o sull'apparecchio.