Kobaltlegierungen

Verschleißfeste Legierungen auf Kobaltbasis

Verschleißfeste Legierungen auf Kobaltbasis sind gegenüber den früheren Legierungen von Elwood Haynes kaum verändert. Der wichtigste Unterschied betrifft die Kontrolle von Kohlenstoff und Silizium (die in früheren Legierungen Defekte waren). Tatsächlich besteht der Hauptunterschied zwischen aktuellen Stellit-Legierungsqualitäten im Kohlenstoff- und Wolframgehalt. Der Kohlenstoffgehalt beeinflusst Härte, Duktilität und Verschleißfestigkeit. Auch Wolfram spielt bei diesen Eigenschaften eine wichtige Rolle. 

Es gibt verschiedene Arten von Verschleiß, die im Allgemeinen in drei große Kategorien unterteilt sind:

• Abrieb

• Gleitverschleiß

• CKorrosionsverschleiß
  

Die Art des Verschleißes, der bei einer bestimmten Anwendung auftritt, ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl von verschleißfesten Materialien.

• Abrasiver Verschleiß tritt auf, wenn harte Partikel oder harte Vorsprünge (auf der gegenüberliegenden Seite) gegen die Oberfläche gedrückt werden und sich relativ zu dieser bewegen. Verschleiß mit hoher Belastung und Verschleiß mit geringer Belastung betreffen den Zustand der abrasiven Medien (ob harte Partikel oder Vorsprünge) nach der Wechselwirkung mit der Oberfläche. Wird ein abrasives Medium zerkleinert, spricht man von einer hohen Beanspruchung. Bleibt der Mahlkörper intakt, spricht man von einem spannungsarmen Verschleiß. Typischerweise wird hochbeanspruchter Verschleiß durch harte Partikel verursacht, die zwischen Metalloberflächen eingeschlossen sind (Relativbewegung), während niedrigbeanspruchter Verschleiß auftritt, wenn sich bewegende Oberflächen mit gepackten Schleifmitteln wie Erde und Sand in Kontakt kommen.

• In Legierungen, die eine harte Phase enthalten, wie z. B. verschleißfeste Legierungen auf Kobaltbasis, nimmt die Verschleißfestigkeit im Allgemeinen mit dem Volumenanteil der harten Phase zu. Die Verschleißfestigkeit wird jedoch stark von der Größe und Form der Hartphasenausscheidungen innerhalb der Mikrostruktur in der Hartstruktur und der Größe und Form der Korrosionsspezies beeinflusst.

• Das Gleiten ist wahrscheinlich das komplexeste und ist kein konzeptionelles Problem, sondern vielmehr, wie verschiedene Materialien auf Gleitbedingungen reagieren. Gleitverschleiß kann immer dann auftreten, wenn zwei Flächen zusammengepresst und relativ zueinander bewegt werden. Wenn beide Oberflächen metallischer Natur sind und wenig oder gar keine Schmierung haben, ist die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung stark erhöht.

Hochtemperaturbeständige Legierungen auf Kobaltbasis

Hauptanwender von Superlegierungen ist seit vielen Jahren die Gasturbinenindustrie. Für Flugzeuggasturbinen sind die Hauptanforderungen an das Material Hochtemperaturfestigkeit, Temperaturermüdungsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Die Schwefelbeständigkeit ist ein Hauptanliegen bei landgestützten Gasturbinen, die typischerweise minderwertige Brennstoffe verbrennen und bei niedrigeren Temperaturen arbeiten.

Korrosionsbeständige Legierungen auf Kobaltbasis

Obwohl Kobaltlegierungen eine gewisse Beständigkeit gegen Wasserkorrosion aufweisen, sind sie durch die Karbidausscheidung an der Korngrenze, das Fehlen wichtiger Legierungselemente in der Matrix (nach der Karbid- oder Laves-Ausscheidung) und in den folgenden Situationen begrenzt: Guss- und Schweißoberflächenmaterial.

Aufgrund ihrer einheitlichen Mikrostruktur und ihres geringeren Kohlenstoffgehalts sind verformte Superlegierungen auf Kobaltbasis (die typischerweise Wolfram anstelle von Molybdän enthalten) widerstandsfähiger gegen Wasserkorrosion, aber immer noch viel weniger korrosiv als Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen.

Um der industriellen Nachfrage nach Legierungen mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Wasserkorrosion gerecht zu werden und gleichzeitig die Eigenschaften von Kobalt als Basis der Legierung (Beständigkeit gegen verschiedene Verschleißformen und hohe Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich) zu haben, werden mehrere kohlenstoffarme geschmiedet Legierungen zur Herstellung von Kobalt-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen.