โลหะผสมโคบอลต์-โครเมียมถูกใช้ในที่ที่เหล็กกล้าทั่วไปประสบปัญหาการสึกหรอแบบยึดติด การกัดกร่อน อุณหภูมิที่สูงขึ้น หรือการรวมกันของกลไกเหล่านี้ การใช้งานในอุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่ บอลวาล์วและบ่าวาล์ว บุชชิ่ง ส่วนประกอบงานร้อน ชิ้นส่วนอัดขึ้นรูป สิ่งสะสมที่เกาะผิวแข็ง และพื้นผิวสึกหรอเฉพาะจุด
อย่างไรก็ตาม "โลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม" ไม่ใช่ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุที่สมบูรณ์
การเติมทังสเตน โมลิบดีนัม คาร์บอน นิกเกิล ซิลิคอน และเหล็ก สามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคและพฤติกรรมการบริการของโลหะผสมได้อย่างมาก เส้นทางการผลิตก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ส่วนประกอบ Co-Cr-W แบบหล่อ ชิ้นส่วนโลหะผง Co-Cr-Mo และคราบสะสมโคบอลต์ที่เชื่อมติดผิวแข็ง ไม่ควรคาดหวังให้ทำงานเหมือนกัน แม้ว่าการวิเคราะห์ทางเคมีจะดูคล้ายกันก็ตาม
คำถามในการเลือกวัสดุที่สำคัญที่สุดข้อหนึ่งก็คือ ทังสเตนหรือโมลิบดีนัมควรให้ผลเสริมกำลังหลักหรือไม่
ทั้งสององค์ประกอบสามารถเสริมความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์และมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ ผลกระทบของพวกเขายังคงไม่สามารถใช้แทนกันได้
บทความนี้จะอธิบาย:
โคบอลต์อัลลอยด์ที่ทนทานต่อการสึกหรอทางอุตสาหกรรมมักประกอบด้วยเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์และมีเฟสแข็งที่กระจายตัว
โคบอลต์เป็นเมทริกซ์ฐาน โครเมียมรองรับการกัดกร่อนและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์อีกด้วย คาร์บอนควบคุมปริมาณและประเภทของคาร์ไบด์ที่สามารถก่อตัวได้ ทังสเตนหรือโมลิบดีนัมอาจเสริมความแข็งแรงให้เมทริกซ์ เปลี่ยนแปลงเคมีของคาร์ไบด์ และมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมที่อุณหภูมิสูง
โครงสร้างจุลภาคอาจรวมถึง:
ASM International เน้นย้ำว่าโครงสร้างโคบอลต์อัลลอยด์ คุณสมบัติ และพฤติกรรมการสึกหรอขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและเส้นทางการผลิต โลหะผสมโคบอลต์อาจถูกหล่อ ขึ้นรูป เชื่อมแบบแข็งหรือรวมเข้าด้วยกันโดยกระบวนการโลหะผง
ที่มา: ASM—แรงเสียดทานและการสึกหรอของโลหะผสมโคบอลต์-เบส
ทังสเตนเป็นองค์ประกอบทนไฟหนักที่มีจุดหลอมเหลวสูง ในโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม มันสามารถมีส่วนช่วยผ่านการเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายของแข็งและการมีส่วนร่วมในฮาร์ดคาร์ไบด์หรือการสร้างเฟสที่ซับซ้อน
อะตอมของทังสเตนมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่าอะตอมโคบอลต์มาก เมื่อทังสเตนละลายในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์ ความแตกต่างของขนาดอะตอมจะทำให้เกิดความเครียดแบบขัดแตะซึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ยากขึ้น
สิ่งนี้สามารถรองรับ:
ผลที่เป็นประโยชน์ขึ้นอยู่กับปริมาณทังสเตนที่ยังคงอยู่ในสารละลาย แทนที่จะเข้มข้นในคาร์ไบด์หรือบริเวณที่แยกจากกัน
เมื่อมีคาร์บอนเพียงพอ ทังสเตนก็สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ได้ โลหะผสมอาจมีคาร์ไบด์ที่อุดมด้วยโครเมียม คาร์ไบด์ที่อุดมด้วยทังสเตน หรือคาร์ไบด์โลหะผสมเชิงซ้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเคมีที่สมบูรณ์และสภาวะการแข็งตัว
ฮาร์ดคาร์ไบด์สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอได้โดยการต้านทาน:
อย่างไรก็ตาม คาร์ไบด์ต้องได้รับการรองรับอย่างเพียงพอจากเมทริกซ์ สัดส่วนของคาร์ไบด์ที่สูงในเมทริกซ์ที่อ่อนแอหรือมีการแยกส่วนสูงอาจทำให้เกิดการแตกร้าวและดึงเอาคาร์ไบด์ออกมาได้
ทังสเตนมีการแพร่กระจายต่ำและสามารถมีส่วนทำให้มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงขึ้นและมีเสถียรภาพทางโครงสร้าง สิ่งนี้ทำให้โลหะผสม Co-Cr-W น่าดึงดูดสำหรับการสึกหรอที่ร้อน การตัดที่ร้อน และการใช้งานวาล์วหรือการซีลที่อุณหภูมิสูง
ผลลัพธ์ยังต้องได้รับการตรวจสอบที่อุณหภูมิจริง ออกซิเดชัน วงจรความร้อน การคืบ การขยายตัวเนื่องจากความร้อน และความเครียดจากการสัมผัสสามารถครอบงำประสิทธิภาพได้ แม้ว่าความแข็งของอุณหภูมิห้องจะสูงก็ตาม
ทังสเตนมีความหนาแน่นมากกว่าโมลิบดีนัมมาก การเติมทังสเตนในปริมาณสูงจึงสามารถเพิ่มความหนาแน่นของส่วนประกอบหรือชั้นที่สะสมตัวได้
ทังสเตนอาจเพิ่มขึ้น:
เปอร์เซ็นต์ทังสเตนที่ระบุไม่เพียงพอเป็นหลักฐานว่าธาตุมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอผ่านการหล่อขนาดใหญ่
โมลิบดีนัมยังเป็นองค์ประกอบผสมที่ทนไฟ สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์โคบอลต์ มีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ และมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการกัดกร่อน
โมลิบดีนัมที่ละลายในเมทริกซ์ที่อุดมไปด้วยโคบอลต์สามารถขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และปรับปรุงความแข็งแรงของเมทริกซ์
การวิจัยเปรียบเทียบโลหะผสม CoCrNi, CoCrW และ CoCrMo ที่เป็นผงโลหะวิทยา พบว่านิกเกิล ทังสเตน และโมลิบดีนัมสร้างความสมดุลของเฟส ค่าความแข็ง และการตอบสนองการสึกหรอที่อุณหภูมิสูงที่แตกต่างกัน การศึกษายังพบว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานไม่สามารถทำนายอัตราการสึกหรอได้โดยตรง
เนื่องจากชิ้นงานผลิตขึ้นโดยผงโลหะวิทยาภายใต้องค์ประกอบและเงื่อนไขการทดสอบเฉพาะ การจัดอันดับจึงไม่ควรถ่ายโอนโดยตรงไปยังการหล่อทรายหรือรอยเชื่อม
ที่มา: ผลกระทบของ Ni, W และ Mo ต่อโลหะผสม CoCr Matrix
โมลิบดีนัมสามารถเข้าไปในคาร์ไบด์เชิงซ้อนและปรับเปลี่ยนการกระจายตัว สัณฐานวิทยา และความเสถียรได้ เช่นเดียวกับทังสเตน ผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับคาร์บอนและโครเมียมเป็นอย่างมาก
โมลิบดีนัมไม่ได้สร้างความต้านทานการสึกหรอโดยอิสระ ประโยชน์ของมันขึ้นอยู่กับว่าเส้นทางการบำบัดความร้อนหรือการแข็งตัวจะสร้าง:
โดยปกติแล้ว โครเมียมเป็นองค์ประกอบหลักในการทำให้เกิดปฏิกิริยาในโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม โมลิบดีนัมสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของฟิล์มเฉื่อยและอาจปรับปรุงความต้านทานในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์หรือลดน้อยลง
การศึกษา Co-30Cr-6Mo ในสารละลายที่มีคลอไรด์และไบคาร์บอเนตพบว่าโครเมียมและโมลิบดีนัมระงับการละลายของโคบอลต์และสร้างพฤติกรรมเฉื่อยคล้ายโครเมียม
การศึกษานี้ใช้สารละลายทางสรีรวิทยาจำลอง ไม่ใช่สารละลายผสมทางอุตสาหกรรมหรือกระบวนการกรด ผลลัพธ์แสดงให้เห็นถึงกลไก แต่ไม่เข้าเกณฑ์โลหะผสมสำหรับการทำเหมืองแร่ เคมี หรือบริการบ่อน้ำมัน อาจจำเป็นต้องมีการทดสอบของเหลวในกระบวนการจริง
ที่มา: พฤติกรรมการทู่และการกัดกร่อนของโลหะผสมโคบอลต์และ Co-Cr-Mo
ระบบ Co-Cr-Mo บางระบบสามารถให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงของเมทริกซ์ ความเหนียว และการรองรับคาร์ไบด์ วิธีนี้สามารถลดแนวโน้มที่อนุภาคแข็งจะหลุดออกภายใต้หน้าสัมผัสแบบเลื่อน
อย่างไรก็ตาม Co-Cr-Mo ไม่ได้แข็งแกร่งกว่าโลหะผสม Co-Cr-W ทุกชนิดโดยอัตโนมัติ คาร์บอน ข้อบกพร่องในการหล่อ การอบชุบด้วยความร้อน ความหนาของส่วน และอุณหภูมิในการทดสอบสามารถกลับอันดับที่ชัดเจนได้
| ปัจจัยการคัดเลือก | แนวโน้ม Co-Cr-W | แนวโน้ม Co-Cr-Mo | คุณสมบัติที่จำเป็น |
|---|---|---|---|
| ความแข็งร้อนแรง | มักเป็นเหตุผลในการออกแบบที่ชัดเจนสำหรับการใช้ W | ยังสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย | การทดสอบความแข็งที่ร้อนหรือการสึกหรอที่อุณหภูมิจริง |
| การสึกหรอของกาวและการครูด | มักพิจารณาถึงการสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะอย่างรุนแรง | อาจต้านทานการครูดได้ขึ้นอยู่กับคาร์บอนและเมทริกซ์ | การจับคู่หน้าสัมผัส โหลด ความเร็ว และการหล่อลื่น |
| การสึกหรอแบบมีฤทธิ์กัดกร่อน | เฟสที่มี W อย่างหนักอาจมีส่วนร่วม | คาร์ไบด์ที่มีโมและความแข็งแรงของเมทริกซ์อาจมีส่วนช่วย | ประเภทการขัดถู ขนาด น้ำหนักบรรทุก และแรงกระแทก |
| การกัดกร่อน | โครเมียมยังคงเป็นองค์ประกอบหลักที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา | โมอาจเป็นประโยชน์ต่อคลอไรด์หรือลดสภาพแวดล้อม | การทดสอบการกัดกร่อนของของไหลในกระบวนการหรือการทดสอบการกัดกร่อนของไทรโบ |
| ความหนาแน่น | สูงขึ้นเมื่อเพิ่ม W จำนวนมาก | ความหนาแน่นของการเติมต่ำกว่าปริมาณ W ที่เท่ากัน | การตรวจสอบน้ำหนักส่วนประกอบและมวลการหมุน |
| การแยกตัวหล่อ | การเพิ่ม W หนักจำเป็นต้องมีการควบคุมอย่างใกล้ชิด | โมก็แยกจากกันแต่แตกต่างออกไป | การทำแผนที่เคมีและการสุ่มตัวอย่างแบบตัวแทน |
| ความสามารถในการแปรรูป | เฟสที่แข็งอาจทำให้การตัดเฉือนทำได้ยาก | อาจทำได้ยากขึ้นอยู่กับเศษส่วนของคาร์ไบด์ | ค่าเครื่องมือและค่าเผื่อการตัดเฉือน |
| การเชื่อมและการชุบแข็ง | องค์ประกอบต้องคำนึงถึงการเจือจางและการแตกร้าว | ข้อกำหนดเดียวกัน โมไม่ได้ขจัดความเสี่ยงในการเชื่อม | คุณสมบัติขั้นตอนและเคมีสะสมของโลหะ |
| ต้นทุนและความพร้อมใช้งาน | ทังสเตนอาจสร้างการสัมผัสวัตถุดิบที่สูงขึ้น | ราคาโมลิบดีนัมยังแตกต่างกันไป | ใบเสนอราคาปัจจุบันและการทบทวนห่วงโซ่อุปทาน |
สิ่งเหล่านี้เป็นแนวโน้มทางวิศวกรรม ไม่รับประกันอันดับ
การศึกษาในปี 2020 พบว่ามีพฤติกรรมการเสียดสีและการสึกหรอที่แตกต่างกันระหว่างโลหะผสม CoCrW และ CoCrMo ที่ผลิตด้วยผงที่อุณหภูมิห้องถึง 1,000°C การศึกษาแยกเฉพาะเกี่ยวกับโลหะผสมทางทันตกรรม Co-Cr-Mo และ Co-Cr-W-Mo พบว่าวัสดุ Co-Cr-Mo ที่ทดสอบมีความต้านทานการสึกหรอดีกว่าภายใต้สภาวะเฉพาะของมัน
ในทางกลับกัน การวิจัยเกี่ยวกับการสะสมตัวของลวดเชื่อม CoCrMo และ CoCrW บนซับสเตรตซูเปอร์อัลลอยด์รายงานว่าความแตกต่างขึ้นอยู่กับสภาวะในด้านความล้าและการสึกหรอที่อุณหภูมิสูง
ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนหลักการสำคัญประการหนึ่ง นั่นคือ การจัดอันดับประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แน่นอน เส้นทางการผลิต โครงสร้างจุลภาค และวิธีการทดสอบ
แหล่งที่มา: การศึกษาโลหะผสม CoCr Matrix, การศึกษาการตกตะกอนของ Co-Cr-Mo และ Co-Cr-W-Mo และคราบที่เกิดจากการเชื่อม CoCrMo เทียบกับ CoCrW
ไม่สามารถประเมินทังสเตนและโมลิบดีนัมได้หากไม่มีคาร์บอน
คาร์บอนควบคุมปริมาณการเกิดคาร์ไบด์ที่อาจเกิดขึ้น โลหะผสมที่มีคาร์บอนต่ำอาจอาศัยการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งและพฤติกรรมเมทริกซ์เป็นอย่างมาก โลหะผสมที่มีคาร์บอนสูงกว่าอาจมีเศษส่วนของคาร์ไบด์มากกว่าและมีความแข็งสูงกว่าแต่ความเหนียวลดลง
| แนวโน้มระดับคาร์บอน | ทิศทางโครงสร้างจุลภาคที่คาดหวัง | ข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้ | ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น |
|---|---|---|---|
| คาร์บอนต่ำ | เศษส่วนคาร์ไบด์ตอนล่าง เมทริกซ์ต่อเนื่องมากขึ้น | ความเหนียวที่ดีขึ้นและการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ | ลดความต้านทานต่อการเสียดสีอย่างรุนแรง |
| คาร์บอนตัวกลาง | ประชากรเมทริกซ์และคาร์ไบด์ที่สมดุล | การผสมผสานระหว่างการต้านทานการครูดและการสึกหรอ | ต้องมีการควบคุมการหล่อและการบำบัดความร้อน |
| คาร์บอนที่สูงขึ้น | มีศักยภาพในการขึ้นรูปคาร์ไบด์มากขึ้น | มีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสี | ความเปราะบาง โครงข่ายคาร์ไบด์ และการแตกร้าว |
| คาร์บอนในท้องถิ่นสูงมากเนื่องจากการแยกตัว | บริเวณที่อุดมด้วยคาร์ไบด์ไม่สม่ำเสมอ | ไม่มีข้อได้เปรียบทางวิศวกรรมที่เชื่อถือได้ | เส้นทางรอยแตกเฉพาะจุดและการตัดเฉือนที่ไม่สอดคล้องกัน |
ปริมาณคาร์บอนที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับส่วนประกอบและกลไกความล้มเหลว
บ่าวาล์วที่สัมผัสกับการสึกหรอแบบยึดเกาะ การกัดกร่อน และการซีลไม่จำเป็นต้องมีความสมดุลของเมทริกซ์-คาร์ไบด์แบบเดียวกันกับชั้นเคลือบผิวแข็งที่สัมผัสกับการเสียดสีจากแร่
คำว่า "โลหะผสมทังสเตนโคบอลต์" อาจสร้างความสับสนได้
โลหะผสม Co-Cr-W ที่หล่อหรือสะสมจะมีโคบอลต์เป็นเมทริกซ์หลักที่มีโครเมียม ทังสเตน คาร์บอน และสารเติมแต่งอื่นๆ
ซีเมนต์คาร์ไบด์ WC-Co เป็นระบบวัสดุที่แตกต่าง ประกอบด้วยอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์เป็นส่วนใหญ่ที่ถูกพันธะด้วยโคบอลต์จำนวนเล็กน้อย โดยทั่วไปผลิตโดยกระบวนการโลหะผงและกระบวนการเผาผนึก
| ระบบวัสดุ | ฮาร์ดเฟสหลัก | สารยึดเกาะหลักหรือเมทริกซ์ | เส้นทางการผลิตทั่วไป |
|---|---|---|---|
| โลหะผสม Co-Cr-W | คาร์ไบด์ที่ประกอบด้วยโครเมียมและทังสเตน | เมทริกซ์โลหะที่อุดมด้วยโคบอลต์ | การหล่อ การเคลือบผิวแข็ง การรวมผง |
| โลหะผสม Co-Cr-Mo | คาร์ไบด์ที่ประกอบด้วยโครเมียมและโมลิบดีนัม | เมทริกซ์โลหะที่อุดมด้วยโคบอลต์ | การหล่อ การแปรรูป ผงหรือการทับถม |
| WC-Co ซีเมนต์คาร์ไบด์ | ทังสเตนคาร์ไบด์ | สารยึดเกาะโคบอลต์ | การอัดผงและการเผาผนึกด้วยเฟสของเหลว |
| โลหะผสมผสมกับอนุภาค WC ที่เพิ่มเข้ามา | แนะนำอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ | เมทริกซ์โลหะผสมโคบอลต์ | PTA, การหุ้มด้วยเลเซอร์, HVOF หรือเส้นทางการสะสมอื่นๆ |
วัสดุมีความแตกต่างกันในด้านองค์ประกอบ เศษส่วนของเฟส การแปรรูป ความเหนียว ความสามารถในการซ่อมแซม และต้นทุน ไม่ควรถือว่าใช้แทนกันได้เพราะทั้งสองมีโคบอลต์และทังสเตน
การหล่อจะสร้างโครงสร้างการแข็งตัวของเดนไดรติก ทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม และคาร์บอนอาจแยกตัวระหว่างแกนเดนไดรต์และบริเวณระหว่างเดนไดรต์
การควบคุมการแคสต์ที่สำคัญได้แก่:
การเปลี่ยนแปลงส่วนขนาดใหญ่สามารถสร้างอัตราการระบายความร้อนและสัณฐานวิทยาของคาร์ไบด์ที่แตกต่างกันภายในส่วนประกอบเดียว
เส้นทางแบบผงสามารถให้:
ผลลัพธ์ที่ได้จากตัวอย่างการวิจัยโลหะผงชนิดผงไม่ควรนำมาใช้ในการหล่อแบบทั่วไป
Hardfacing แนะนำตัวแปรเพิ่มเติม:
AWS A5.21/A5.21M ครอบคลุมการจัดหมวดหมู่ของอิเล็กโทรดและแท่งเปลือยสำหรับพื้นผิว ฉบับปัจจุบันปี 2024 มีการจำแนกประเภทโคบอลต์เบส การจำแนกประเภทโลหะฟิลเลอร์จะอธิบายถึงเคมีที่สะสมหรือไม่เจือปน มันไม่ได้รับประกันคุณสมบัติทางเคมีของสารเคลือบเจือจางขั้นสุดท้ายด้วยตัวมันเอง
ที่มา: AWS A5.21/A5.21M:2024
ผงโลหะผสมโคบอลต์อาจใช้สำหรับกระบวนการสะสมที่แตกต่างกัน แต่ขนาดอนุภาค สัณฐานวิทยา และเคมีจะต้องตรงกับอุปกรณ์
การเคลือบขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับ:
ผงที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการหนึ่งไม่ควรนำไปใช้ในกระบวนการอื่นโดยอัตโนมัติ
สำหรับการเลื่อนแบบโลหะต่อโลหะ โปรดสอบถาม:
โลหะผสม Co-Cr-W อาจมีความน่าดึงดูดสำหรับความแข็งที่ร้อนและการต้านทานการครูด แต่การเลือกขั้นสุดท้ายจะต้องรวมการตกแต่งพื้นผิวและความเข้ากันได้ของพื้นผิวด้วย
สำหรับการขัดถูของแร่หรืออนุภาค บันทึก:
โคบอลต์อัลลอยด์คาร์ไบด์สูงอาจต้านทานการเสียดสี แต่อาจมีความเสี่ยงได้หากจำนวนคาร์ไบด์หยาบเกินไปหรือรองรับได้ไม่ดี
การสึกหรอจากการกัดกร่อนไม่สามารถทำนายได้ด้วยการทดสอบความแข็งแบบแห้ง
จัดเตรียม:
โมลิบดีนัมอาจมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่การทดสอบในห้องปฏิบัติการควรสร้างของเหลวจริงขึ้นมาซึ่งผลที่ตามมาคือความล้มเหลวอย่างมีนัยสำคัญ
สำหรับบริการร้อน ได้แก่:
ปริมาณทังสเตนที่สูงไม่ได้ขจัดการเกิดออกซิเดชัน ความล้าจากความร้อน หรือการคืบ
| การตรวจสอบ | วัตถุประสงค์ | ข้อจำกัดที่สำคัญ |
|---|---|---|
| สเปกโทรสโกปีการปล่อยแสง | วัดเคมีอัลลอยด์หลักและธาตุปริมาณมาก | การเตรียมตัวอย่างและการสอบเทียบต้องเหมาะสมกับโลหะผสมโคบอลต์ |
| การวิเคราะห์คาร์บอนจากการเผาไหม้ | ให้การวัดค่าคาร์บอนที่เชื่อถือได้ | ไม่ควรอนุมานคาร์บอนจาก XRF |
| การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ | มีประโยชน์สำหรับการระบุ Co, Cr, W และ Mo | โดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับการตรวจวัดคาร์บอนที่แม่นยำ |
| การทดสอบความแข็ง | ยืนยันการตอบสนองทางกลในพื้นที่ | ไม่ได้กำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาหรือความเหนียวของคาร์ไบด์ |
| โลหะวิทยา | ประเมินเดนไดรต์ คาร์ไบด์ ความพรุน และการกระจายเฟส | ตำแหน่งการสุ่มตัวอย่างจะต้องแสดงถึงส่วนประกอบ |
| การตรวจสอบการแทรกซึมของของเหลว | ตรวจจับความไม่ต่อเนื่องของการแตกหักของพื้นผิว | ไม่เปิดเผยข้อบกพร่องภายใน |
| การถ่ายภาพรังสีหรือ UT ที่ผ่านการรับรอง | ประเมินความไม่ต่อเนื่องภายในที่เลือก | เรขาคณิตและโครงสร้างหยาบอาจส่งผลต่อความไว |
| การตรวจสอบมิติ | ยืนยันความพอดี รูปทรงการซีล และการตัดเฉือน | ไม่ตรวจสอบโลหะวิทยา |
| พีเอ็มไอ | ช่วยป้องกันการผสมโลหะผสม | วิธีการต้องระบุความแตกต่างของ W/Mo และไม่สามารถแทนที่เคมีในห้องปฏิบัติการทั้งหมดได้ |
แผนการตรวจสอบควรกำหนดสถานที่ทดสอบและเกณฑ์การยอมรับก่อนการผลิต
จัดเตรียม:
หลีกเลี่ยงการขอ "โลหะผสมทังสเตนสูงสุด" หรือ "ความแข็งสูงสุด" โดยไม่มีข้อมูลการปฏิบัติงาน ปริมาณการผสมที่มากขึ้นสามารถเพิ่มต้นทุนและความเปราะบางได้โดยไม่ต้องแก้ไขความล้มเหลวที่เกิดขึ้นจริง
สำหรับส่วนประกอบหล่อโคบอลต์อัลลอยด์ โปรดดู:
สำหรับพื้นผิวที่มีการสึกหรอสะสม โปรดดู:
หากต้องการทราบความเป็นมาเพิ่มเติม โปรดอ่าน:
หน้าเหล่านี้อธิบายผลิตภัณฑ์และกระบวนการต่างๆ โลหะผสมและกระบวนการต้องได้รับการยืนยันจากรูปวาดของลูกค้า เงื่อนไขการบริการ และข้อกำหนดการยอมรับ
บทความนี้ให้คำแนะนำทั่วไปในการเลือกวัสดุ ไม่ได้พิสูจน์ว่า Co-Cr-W หรือ Co-Cr-Mo นั้นเหนือกว่าในระดับสากล
การเลือกวัสดุขั้นสุดท้ายยังคงเป็นความรับผิดชอบของเจ้าของอุปกรณ์ วิศวกรที่รับผิดชอบ ผู้ซื้อ และผู้ผลิตภายใต้ข้อกำหนดที่ตกลงกันไว้
การหล่อ การเจียร การตัดเฉือน การพ่นด้วยความร้อน และการเชื่อมวัสดุที่มีโคบอลต์สามารถสร้างฝุ่นหรือควันที่มีโคบอลต์ได้ NIOSH ระบุการสูดดม การกลืนกิน และการสัมผัสทางผิวหนังหรือดวงตาเป็นเส้นทางการสัมผัสฝุ่นและควันของโลหะโคบอลต์ และแสดงรายการระบบทางเดินหายใจและผิวหนังในอวัยวะเป้าหมาย
ใช้เอกสารการประเมินสุขอนามัยทางอุตสาหกรรม ตู้กระบวนการ หรือการระบายอากาศเสียเฉพาะที่ การดูแลทำความสะอาดที่เหมาะสม และอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลเฉพาะงาน การเลือกเครื่องช่วยหายใจต้องขึ้นอยู่กับการสัมผัสที่วัดได้และโปรแกรมการป้องกันระบบทางเดินหายใจที่เกี่ยวข้อง
แหล่งที่มา: คู่มือพกพา NIOSH—ฝุ่นและควันโลหะโคบอลต์ และการระบายอากาศเฉพาะจุดของ NIOSH สำหรับการเชื่อม
ไม่ ทังสเตนสามารถรองรับความแข็งที่ร้อนและความแข็งแรงของเมทริกซ์ได้ แต่การออกซิเดชัน สัณฐานวิทยาของคาร์ไบด์ ความล้าจากความร้อน และเส้นทางการผลิตยังควบคุมประสิทธิภาพอีกด้วย
ไม่ โมลิบดีนัมอาจเป็นประโยชน์ต่อสภาวะเฉื่อยในบางสภาพแวดล้อม แต่ปริมาณโครเมียม เคมีของของไหล อุณหภูมิ และการกำจัดฟิล์มเชิงกลยังคงมีความสำคัญ ทดสอบตัวกลางในกระบวนการจริงเมื่อมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนสูง
ไม่ พวกมันมีมวลอะตอม พฤติกรรมของคาร์ไบด์ การแบ่งส่วน และเอฟเฟกต์การประมวลผลที่แตกต่างกัน การทดแทนต้องอาศัยการออกแบบและคุณสมบัติของโลหะผสมใหม่
ไม่จำเป็น. การสึกหรอยังขึ้นอยู่กับการรองรับของคาร์ไบด์ ความเหนียว โหมดการเสียดสี อุณหภูมิ การกัดกร่อน และวัสดุพื้นผิว
XRF สามารถช่วยระบุโคบอลต์ โครเมียม ทังสเตน และโมลิบดีนัมได้ แต่โดยทั่วไปไม่สามารถให้ผลลัพธ์คาร์บอนที่จำเป็นสำหรับการควบคุมคาร์ไบด์ ใช้วิธีการวิเคราะห์คาร์บอนที่เหมาะสม
ไม่ การหล่อจะแข็งตัวเป็นส่วนประกอบที่สมบูรณ์ การสะสมของพื้นผิวแข็งจะได้รับผลกระทบจากการเจือจาง ความหนาของชั้น การระบายความร้อน และโลหะฐาน
เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ ให้ระบุการจำแนกประเภททั่วไปที่เป็นที่ยอมรับหรือ
โลหะผสมโคบอลต์-โครเมียมถูกใช้ในที่ที่เหล็กกล้าทั่วไปประสบปัญหาการสึกหรอแบบยึดติด การกัดกร่อน อุณหภูมิที่สูงขึ้น หรือการรวมกันของกลไกเหล่านี้ การใช้งานในอุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่ บอลวาล์วและบ่าวาล์ว บุชชิ่ง ส่วนประกอบงานร้อน ชิ้นส่วนอัดขึ้นรูป สิ่งสะสมที่เกาะผิวแข็ง และพื้นผิวสึกหรอเฉพาะจุด
อย่างไรก็ตาม "โลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม" ไม่ใช่ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุที่สมบูรณ์
การเติมทังสเตน โมลิบดีนัม คาร์บอน นิกเกิล ซิลิคอน และเหล็ก สามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคและพฤติกรรมการบริการของโลหะผสมได้อย่างมาก เส้นทางการผลิตก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ส่วนประกอบ Co-Cr-W แบบหล่อ ชิ้นส่วนโลหะผง Co-Cr-Mo และคราบสะสมโคบอลต์ที่เชื่อมติดผิวแข็ง ไม่ควรคาดหวังให้ทำงานเหมือนกัน แม้ว่าการวิเคราะห์ทางเคมีจะดูคล้ายกันก็ตาม
คำถามในการเลือกวัสดุที่สำคัญที่สุดข้อหนึ่งก็คือ ทังสเตนหรือโมลิบดีนัมควรให้ผลเสริมกำลังหลักหรือไม่
ทั้งสององค์ประกอบสามารถเสริมความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์และมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ ผลกระทบของพวกเขายังคงไม่สามารถใช้แทนกันได้
บทความนี้จะอธิบาย:
โคบอลต์อัลลอยด์ที่ทนทานต่อการสึกหรอทางอุตสาหกรรมมักประกอบด้วยเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์และมีเฟสแข็งที่กระจายตัว
โคบอลต์เป็นเมทริกซ์ฐาน โครเมียมรองรับการกัดกร่อนและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์อีกด้วย คาร์บอนควบคุมปริมาณและประเภทของคาร์ไบด์ที่สามารถก่อตัวได้ ทังสเตนหรือโมลิบดีนัมอาจเสริมความแข็งแรงให้เมทริกซ์ เปลี่ยนแปลงเคมีของคาร์ไบด์ และมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมที่อุณหภูมิสูง
โครงสร้างจุลภาคอาจรวมถึง:
ASM International เน้นย้ำว่าโครงสร้างโคบอลต์อัลลอยด์ คุณสมบัติ และพฤติกรรมการสึกหรอขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและเส้นทางการผลิต โลหะผสมโคบอลต์อาจถูกหล่อ ขึ้นรูป เชื่อมแบบแข็งหรือรวมเข้าด้วยกันโดยกระบวนการโลหะผง
ที่มา: ASM—แรงเสียดทานและการสึกหรอของโลหะผสมโคบอลต์-เบส
ทังสเตนเป็นองค์ประกอบทนไฟหนักที่มีจุดหลอมเหลวสูง ในโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม มันสามารถมีส่วนช่วยผ่านการเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายของแข็งและการมีส่วนร่วมในฮาร์ดคาร์ไบด์หรือการสร้างเฟสที่ซับซ้อน
อะตอมของทังสเตนมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่าอะตอมโคบอลต์มาก เมื่อทังสเตนละลายในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยโคบอลต์ ความแตกต่างของขนาดอะตอมจะทำให้เกิดความเครียดแบบขัดแตะซึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ยากขึ้น
สิ่งนี้สามารถรองรับ:
ผลที่เป็นประโยชน์ขึ้นอยู่กับปริมาณทังสเตนที่ยังคงอยู่ในสารละลาย แทนที่จะเข้มข้นในคาร์ไบด์หรือบริเวณที่แยกจากกัน
เมื่อมีคาร์บอนเพียงพอ ทังสเตนก็สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ได้ โลหะผสมอาจมีคาร์ไบด์ที่อุดมด้วยโครเมียม คาร์ไบด์ที่อุดมด้วยทังสเตน หรือคาร์ไบด์โลหะผสมเชิงซ้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเคมีที่สมบูรณ์และสภาวะการแข็งตัว
ฮาร์ดคาร์ไบด์สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอได้โดยการต้านทาน:
อย่างไรก็ตาม คาร์ไบด์ต้องได้รับการรองรับอย่างเพียงพอจากเมทริกซ์ สัดส่วนของคาร์ไบด์ที่สูงในเมทริกซ์ที่อ่อนแอหรือมีการแยกส่วนสูงอาจทำให้เกิดการแตกร้าวและดึงเอาคาร์ไบด์ออกมาได้
ทังสเตนมีการแพร่กระจายต่ำและสามารถมีส่วนทำให้มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงขึ้นและมีเสถียรภาพทางโครงสร้าง สิ่งนี้ทำให้โลหะผสม Co-Cr-W น่าดึงดูดสำหรับการสึกหรอที่ร้อน การตัดที่ร้อน และการใช้งานวาล์วหรือการซีลที่อุณหภูมิสูง
ผลลัพธ์ยังต้องได้รับการตรวจสอบที่อุณหภูมิจริง ออกซิเดชัน วงจรความร้อน การคืบ การขยายตัวเนื่องจากความร้อน และความเครียดจากการสัมผัสสามารถครอบงำประสิทธิภาพได้ แม้ว่าความแข็งของอุณหภูมิห้องจะสูงก็ตาม
ทังสเตนมีความหนาแน่นมากกว่าโมลิบดีนัมมาก การเติมทังสเตนในปริมาณสูงจึงสามารถเพิ่มความหนาแน่นของส่วนประกอบหรือชั้นที่สะสมตัวได้
ทังสเตนอาจเพิ่มขึ้น:
เปอร์เซ็นต์ทังสเตนที่ระบุไม่เพียงพอเป็นหลักฐานว่าธาตุมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอผ่านการหล่อขนาดใหญ่
โมลิบดีนัมยังเป็นองค์ประกอบผสมที่ทนไฟ สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์โคบอลต์ มีส่วนร่วมในการก่อตัวของคาร์ไบด์ และมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการกัดกร่อน
โมลิบดีนัมที่ละลายในเมทริกซ์ที่อุดมไปด้วยโคบอลต์สามารถขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และปรับปรุงความแข็งแรงของเมทริกซ์
การวิจัยเปรียบเทียบโลหะผสม CoCrNi, CoCrW และ CoCrMo ที่เป็นผงโลหะวิทยา พบว่านิกเกิล ทังสเตน และโมลิบดีนัมสร้างความสมดุลของเฟส ค่าความแข็ง และการตอบสนองการสึกหรอที่อุณหภูมิสูงที่แตกต่างกัน การศึกษายังพบว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานไม่สามารถทำนายอัตราการสึกหรอได้โดยตรง
เนื่องจากชิ้นงานผลิตขึ้นโดยผงโลหะวิทยาภายใต้องค์ประกอบและเงื่อนไขการทดสอบเฉพาะ การจัดอันดับจึงไม่ควรถ่ายโอนโดยตรงไปยังการหล่อทรายหรือรอยเชื่อม
ที่มา: ผลกระทบของ Ni, W และ Mo ต่อโลหะผสม CoCr Matrix
โมลิบดีนัมสามารถเข้าไปในคาร์ไบด์เชิงซ้อนและปรับเปลี่ยนการกระจายตัว สัณฐานวิทยา และความเสถียรได้ เช่นเดียวกับทังสเตน ผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับคาร์บอนและโครเมียมเป็นอย่างมาก
โมลิบดีนัมไม่ได้สร้างความต้านทานการสึกหรอโดยอิสระ ประโยชน์ของมันขึ้นอยู่กับว่าเส้นทางการบำบัดความร้อนหรือการแข็งตัวจะสร้าง:
โดยปกติแล้ว โครเมียมเป็นองค์ประกอบหลักในการทำให้เกิดปฏิกิริยาในโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม โมลิบดีนัมสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของฟิล์มเฉื่อยและอาจปรับปรุงความต้านทานในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์หรือลดน้อยลง
การศึกษา Co-30Cr-6Mo ในสารละลายที่มีคลอไรด์และไบคาร์บอเนตพบว่าโครเมียมและโมลิบดีนัมระงับการละลายของโคบอลต์และสร้างพฤติกรรมเฉื่อยคล้ายโครเมียม
การศึกษานี้ใช้สารละลายทางสรีรวิทยาจำลอง ไม่ใช่สารละลายผสมทางอุตสาหกรรมหรือกระบวนการกรด ผลลัพธ์แสดงให้เห็นถึงกลไก แต่ไม่เข้าเกณฑ์โลหะผสมสำหรับการทำเหมืองแร่ เคมี หรือบริการบ่อน้ำมัน อาจจำเป็นต้องมีการทดสอบของเหลวในกระบวนการจริง
ที่มา: พฤติกรรมการทู่และการกัดกร่อนของโลหะผสมโคบอลต์และ Co-Cr-Mo
ระบบ Co-Cr-Mo บางระบบสามารถให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงของเมทริกซ์ ความเหนียว และการรองรับคาร์ไบด์ วิธีนี้สามารถลดแนวโน้มที่อนุภาคแข็งจะหลุดออกภายใต้หน้าสัมผัสแบบเลื่อน
อย่างไรก็ตาม Co-Cr-Mo ไม่ได้แข็งแกร่งกว่าโลหะผสม Co-Cr-W ทุกชนิดโดยอัตโนมัติ คาร์บอน ข้อบกพร่องในการหล่อ การอบชุบด้วยความร้อน ความหนาของส่วน และอุณหภูมิในการทดสอบสามารถกลับอันดับที่ชัดเจนได้
| ปัจจัยการคัดเลือก | แนวโน้ม Co-Cr-W | แนวโน้ม Co-Cr-Mo | คุณสมบัติที่จำเป็น |
|---|---|---|---|
| ความแข็งร้อนแรง | มักเป็นเหตุผลในการออกแบบที่ชัดเจนสำหรับการใช้ W | ยังสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย | การทดสอบความแข็งที่ร้อนหรือการสึกหรอที่อุณหภูมิจริง |
| การสึกหรอของกาวและการครูด | มักพิจารณาถึงการสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะอย่างรุนแรง | อาจต้านทานการครูดได้ขึ้นอยู่กับคาร์บอนและเมทริกซ์ | การจับคู่หน้าสัมผัส โหลด ความเร็ว และการหล่อลื่น |
| การสึกหรอแบบมีฤทธิ์กัดกร่อน | เฟสที่มี W อย่างหนักอาจมีส่วนร่วม | คาร์ไบด์ที่มีโมและความแข็งแรงของเมทริกซ์อาจมีส่วนช่วย | ประเภทการขัดถู ขนาด น้ำหนักบรรทุก และแรงกระแทก |
| การกัดกร่อน | โครเมียมยังคงเป็นองค์ประกอบหลักที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา | โมอาจเป็นประโยชน์ต่อคลอไรด์หรือลดสภาพแวดล้อม | การทดสอบการกัดกร่อนของของไหลในกระบวนการหรือการทดสอบการกัดกร่อนของไทรโบ |
| ความหนาแน่น | สูงขึ้นเมื่อเพิ่ม W จำนวนมาก | ความหนาแน่นของการเติมต่ำกว่าปริมาณ W ที่เท่ากัน | การตรวจสอบน้ำหนักส่วนประกอบและมวลการหมุน |
| การแยกตัวหล่อ | การเพิ่ม W หนักจำเป็นต้องมีการควบคุมอย่างใกล้ชิด | โมก็แยกจากกันแต่แตกต่างออกไป | การทำแผนที่เคมีและการสุ่มตัวอย่างแบบตัวแทน |
| ความสามารถในการแปรรูป | เฟสที่แข็งอาจทำให้การตัดเฉือนทำได้ยาก | อาจทำได้ยากขึ้นอยู่กับเศษส่วนของคาร์ไบด์ | ค่าเครื่องมือและค่าเผื่อการตัดเฉือน |
| การเชื่อมและการชุบแข็ง | องค์ประกอบต้องคำนึงถึงการเจือจางและการแตกร้าว | ข้อกำหนดเดียวกัน โมไม่ได้ขจัดความเสี่ยงในการเชื่อม | คุณสมบัติขั้นตอนและเคมีสะสมของโลหะ |
| ต้นทุนและความพร้อมใช้งาน | ทังสเตนอาจสร้างการสัมผัสวัตถุดิบที่สูงขึ้น | ราคาโมลิบดีนัมยังแตกต่างกันไป | ใบเสนอราคาปัจจุบันและการทบทวนห่วงโซ่อุปทาน |
สิ่งเหล่านี้เป็นแนวโน้มทางวิศวกรรม ไม่รับประกันอันดับ
การศึกษาในปี 2020 พบว่ามีพฤติกรรมการเสียดสีและการสึกหรอที่แตกต่างกันระหว่างโลหะผสม CoCrW และ CoCrMo ที่ผลิตด้วยผงที่อุณหภูมิห้องถึง 1,000°C การศึกษาแยกเฉพาะเกี่ยวกับโลหะผสมทางทันตกรรม Co-Cr-Mo และ Co-Cr-W-Mo พบว่าวัสดุ Co-Cr-Mo ที่ทดสอบมีความต้านทานการสึกหรอดีกว่าภายใต้สภาวะเฉพาะของมัน
ในทางกลับกัน การวิจัยเกี่ยวกับการสะสมตัวของลวดเชื่อม CoCrMo และ CoCrW บนซับสเตรตซูเปอร์อัลลอยด์รายงานว่าความแตกต่างขึ้นอยู่กับสภาวะในด้านความล้าและการสึกหรอที่อุณหภูมิสูง
ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนหลักการสำคัญประการหนึ่ง นั่นคือ การจัดอันดับประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แน่นอน เส้นทางการผลิต โครงสร้างจุลภาค และวิธีการทดสอบ
แหล่งที่มา: การศึกษาโลหะผสม CoCr Matrix, การศึกษาการตกตะกอนของ Co-Cr-Mo และ Co-Cr-W-Mo และคราบที่เกิดจากการเชื่อม CoCrMo เทียบกับ CoCrW
ไม่สามารถประเมินทังสเตนและโมลิบดีนัมได้หากไม่มีคาร์บอน
คาร์บอนควบคุมปริมาณการเกิดคาร์ไบด์ที่อาจเกิดขึ้น โลหะผสมที่มีคาร์บอนต่ำอาจอาศัยการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งและพฤติกรรมเมทริกซ์เป็นอย่างมาก โลหะผสมที่มีคาร์บอนสูงกว่าอาจมีเศษส่วนของคาร์ไบด์มากกว่าและมีความแข็งสูงกว่าแต่ความเหนียวลดลง
| แนวโน้มระดับคาร์บอน | ทิศทางโครงสร้างจุลภาคที่คาดหวัง | ข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้ | ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น |
|---|---|---|---|
| คาร์บอนต่ำ | เศษส่วนคาร์ไบด์ตอนล่าง เมทริกซ์ต่อเนื่องมากขึ้น | ความเหนียวที่ดีขึ้นและการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ | ลดความต้านทานต่อการเสียดสีอย่างรุนแรง |
| คาร์บอนตัวกลาง | ประชากรเมทริกซ์และคาร์ไบด์ที่สมดุล | การผสมผสานระหว่างการต้านทานการครูดและการสึกหรอ | ต้องมีการควบคุมการหล่อและการบำบัดความร้อน |
| คาร์บอนที่สูงขึ้น | มีศักยภาพในการขึ้นรูปคาร์ไบด์มากขึ้น | มีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสี | ความเปราะบาง โครงข่ายคาร์ไบด์ และการแตกร้าว |
| คาร์บอนในท้องถิ่นสูงมากเนื่องจากการแยกตัว | บริเวณที่อุดมด้วยคาร์ไบด์ไม่สม่ำเสมอ | ไม่มีข้อได้เปรียบทางวิศวกรรมที่เชื่อถือได้ | เส้นทางรอยแตกเฉพาะจุดและการตัดเฉือนที่ไม่สอดคล้องกัน |
ปริมาณคาร์บอนที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับส่วนประกอบและกลไกความล้มเหลว
บ่าวาล์วที่สัมผัสกับการสึกหรอแบบยึดเกาะ การกัดกร่อน และการซีลไม่จำเป็นต้องมีความสมดุลของเมทริกซ์-คาร์ไบด์แบบเดียวกันกับชั้นเคลือบผิวแข็งที่สัมผัสกับการเสียดสีจากแร่
คำว่า "โลหะผสมทังสเตนโคบอลต์" อาจสร้างความสับสนได้
โลหะผสม Co-Cr-W ที่หล่อหรือสะสมจะมีโคบอลต์เป็นเมทริกซ์หลักที่มีโครเมียม ทังสเตน คาร์บอน และสารเติมแต่งอื่นๆ
ซีเมนต์คาร์ไบด์ WC-Co เป็นระบบวัสดุที่แตกต่าง ประกอบด้วยอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์เป็นส่วนใหญ่ที่ถูกพันธะด้วยโคบอลต์จำนวนเล็กน้อย โดยทั่วไปผลิตโดยกระบวนการโลหะผงและกระบวนการเผาผนึก
| ระบบวัสดุ | ฮาร์ดเฟสหลัก | สารยึดเกาะหลักหรือเมทริกซ์ | เส้นทางการผลิตทั่วไป |
|---|---|---|---|
| โลหะผสม Co-Cr-W | คาร์ไบด์ที่ประกอบด้วยโครเมียมและทังสเตน | เมทริกซ์โลหะที่อุดมด้วยโคบอลต์ | การหล่อ การเคลือบผิวแข็ง การรวมผง |
| โลหะผสม Co-Cr-Mo | คาร์ไบด์ที่ประกอบด้วยโครเมียมและโมลิบดีนัม | เมทริกซ์โลหะที่อุดมด้วยโคบอลต์ | การหล่อ การแปรรูป ผงหรือการทับถม |
| WC-Co ซีเมนต์คาร์ไบด์ | ทังสเตนคาร์ไบด์ | สารยึดเกาะโคบอลต์ | การอัดผงและการเผาผนึกด้วยเฟสของเหลว |
| โลหะผสมผสมกับอนุภาค WC ที่เพิ่มเข้ามา | แนะนำอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ | เมทริกซ์โลหะผสมโคบอลต์ | PTA, การหุ้มด้วยเลเซอร์, HVOF หรือเส้นทางการสะสมอื่นๆ |
วัสดุมีความแตกต่างกันในด้านองค์ประกอบ เศษส่วนของเฟส การแปรรูป ความเหนียว ความสามารถในการซ่อมแซม และต้นทุน ไม่ควรถือว่าใช้แทนกันได้เพราะทั้งสองมีโคบอลต์และทังสเตน
การหล่อจะสร้างโครงสร้างการแข็งตัวของเดนไดรติก ทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม และคาร์บอนอาจแยกตัวระหว่างแกนเดนไดรต์และบริเวณระหว่างเดนไดรต์
การควบคุมการแคสต์ที่สำคัญได้แก่:
การเปลี่ยนแปลงส่วนขนาดใหญ่สามารถสร้างอัตราการระบายความร้อนและสัณฐานวิทยาของคาร์ไบด์ที่แตกต่างกันภายในส่วนประกอบเดียว
เส้นทางแบบผงสามารถให้:
ผลลัพธ์ที่ได้จากตัวอย่างการวิจัยโลหะผงชนิดผงไม่ควรนำมาใช้ในการหล่อแบบทั่วไป
Hardfacing แนะนำตัวแปรเพิ่มเติม:
AWS A5.21/A5.21M ครอบคลุมการจัดหมวดหมู่ของอิเล็กโทรดและแท่งเปลือยสำหรับพื้นผิว ฉบับปัจจุบันปี 2024 มีการจำแนกประเภทโคบอลต์เบส การจำแนกประเภทโลหะฟิลเลอร์จะอธิบายถึงเคมีที่สะสมหรือไม่เจือปน มันไม่ได้รับประกันคุณสมบัติทางเคมีของสารเคลือบเจือจางขั้นสุดท้ายด้วยตัวมันเอง
ที่มา: AWS A5.21/A5.21M:2024
ผงโลหะผสมโคบอลต์อาจใช้สำหรับกระบวนการสะสมที่แตกต่างกัน แต่ขนาดอนุภาค สัณฐานวิทยา และเคมีจะต้องตรงกับอุปกรณ์
การเคลือบขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับ:
ผงที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการหนึ่งไม่ควรนำไปใช้ในกระบวนการอื่นโดยอัตโนมัติ
สำหรับการเลื่อนแบบโลหะต่อโลหะ โปรดสอบถาม:
โลหะผสม Co-Cr-W อาจมีความน่าดึงดูดสำหรับความแข็งที่ร้อนและการต้านทานการครูด แต่การเลือกขั้นสุดท้ายจะต้องรวมการตกแต่งพื้นผิวและความเข้ากันได้ของพื้นผิวด้วย
สำหรับการขัดถูของแร่หรืออนุภาค บันทึก:
โคบอลต์อัลลอยด์คาร์ไบด์สูงอาจต้านทานการเสียดสี แต่อาจมีความเสี่ยงได้หากจำนวนคาร์ไบด์หยาบเกินไปหรือรองรับได้ไม่ดี
การสึกหรอจากการกัดกร่อนไม่สามารถทำนายได้ด้วยการทดสอบความแข็งแบบแห้ง
จัดเตรียม:
โมลิบดีนัมอาจมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่การทดสอบในห้องปฏิบัติการควรสร้างของเหลวจริงขึ้นมาซึ่งผลที่ตามมาคือความล้มเหลวอย่างมีนัยสำคัญ
สำหรับบริการร้อน ได้แก่:
ปริมาณทังสเตนที่สูงไม่ได้ขจัดการเกิดออกซิเดชัน ความล้าจากความร้อน หรือการคืบ
| การตรวจสอบ | วัตถุประสงค์ | ข้อจำกัดที่สำคัญ |
|---|---|---|
| สเปกโทรสโกปีการปล่อยแสง | วัดเคมีอัลลอยด์หลักและธาตุปริมาณมาก | การเตรียมตัวอย่างและการสอบเทียบต้องเหมาะสมกับโลหะผสมโคบอลต์ |
| การวิเคราะห์คาร์บอนจากการเผาไหม้ | ให้การวัดค่าคาร์บอนที่เชื่อถือได้ | ไม่ควรอนุมานคาร์บอนจาก XRF |
| การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ | มีประโยชน์สำหรับการระบุ Co, Cr, W และ Mo | โดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับการตรวจวัดคาร์บอนที่แม่นยำ |
| การทดสอบความแข็ง | ยืนยันการตอบสนองทางกลในพื้นที่ | ไม่ได้กำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาหรือความเหนียวของคาร์ไบด์ |
| โลหะวิทยา | ประเมินเดนไดรต์ คาร์ไบด์ ความพรุน และการกระจายเฟส | ตำแหน่งการสุ่มตัวอย่างจะต้องแสดงถึงส่วนประกอบ |
| การตรวจสอบการแทรกซึมของของเหลว | ตรวจจับความไม่ต่อเนื่องของการแตกหักของพื้นผิว | ไม่เปิดเผยข้อบกพร่องภายใน |
| การถ่ายภาพรังสีหรือ UT ที่ผ่านการรับรอง | ประเมินความไม่ต่อเนื่องภายในที่เลือก | เรขาคณิตและโครงสร้างหยาบอาจส่งผลต่อความไว |
| การตรวจสอบมิติ | ยืนยันความพอดี รูปทรงการซีล และการตัดเฉือน | ไม่ตรวจสอบโลหะวิทยา |
| พีเอ็มไอ | ช่วยป้องกันการผสมโลหะผสม | วิธีการต้องระบุความแตกต่างของ W/Mo และไม่สามารถแทนที่เคมีในห้องปฏิบัติการทั้งหมดได้ |
แผนการตรวจสอบควรกำหนดสถานที่ทดสอบและเกณฑ์การยอมรับก่อนการผลิต
จัดเตรียม:
หลีกเลี่ยงการขอ "โลหะผสมทังสเตนสูงสุด" หรือ "ความแข็งสูงสุด" โดยไม่มีข้อมูลการปฏิบัติงาน ปริมาณการผสมที่มากขึ้นสามารถเพิ่มต้นทุนและความเปราะบางได้โดยไม่ต้องแก้ไขความล้มเหลวที่เกิดขึ้นจริง
สำหรับส่วนประกอบหล่อโคบอลต์อัลลอยด์ โปรดดู:
สำหรับพื้นผิวที่มีการสึกหรอสะสม โปรดดู:
หากต้องการทราบความเป็นมาเพิ่มเติม โปรดอ่าน:
หน้าเหล่านี้อธิบายผลิตภัณฑ์และกระบวนการต่างๆ โลหะผสมและกระบวนการต้องได้รับการยืนยันจากรูปวาดของลูกค้า เงื่อนไขการบริการ และข้อกำหนดการยอมรับ
บทความนี้ให้คำแนะนำทั่วไปในการเลือกวัสดุ ไม่ได้พิสูจน์ว่า Co-Cr-W หรือ Co-Cr-Mo นั้นเหนือกว่าในระดับสากล
การเลือกวัสดุขั้นสุดท้ายยังคงเป็นความรับผิดชอบของเจ้าของอุปกรณ์ วิศวกรที่รับผิดชอบ ผู้ซื้อ และผู้ผลิตภายใต้ข้อกำหนดที่ตกลงกันไว้
การหล่อ การเจียร การตัดเฉือน การพ่นด้วยความร้อน และการเชื่อมวัสดุที่มีโคบอลต์สามารถสร้างฝุ่นหรือควันที่มีโคบอลต์ได้ NIOSH ระบุการสูดดม การกลืนกิน และการสัมผัสทางผิวหนังหรือดวงตาเป็นเส้นทางการสัมผัสฝุ่นและควันของโลหะโคบอลต์ และแสดงรายการระบบทางเดินหายใจและผิวหนังในอวัยวะเป้าหมาย
ใช้เอกสารการประเมินสุขอนามัยทางอุตสาหกรรม ตู้กระบวนการ หรือการระบายอากาศเสียเฉพาะที่ การดูแลทำความสะอาดที่เหมาะสม และอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลเฉพาะงาน การเลือกเครื่องช่วยหายใจต้องขึ้นอยู่กับการสัมผัสที่วัดได้และโปรแกรมการป้องกันระบบทางเดินหายใจที่เกี่ยวข้อง
แหล่งที่มา: คู่มือพกพา NIOSH—ฝุ่นและควันโลหะโคบอลต์ และการระบายอากาศเฉพาะจุดของ NIOSH สำหรับการเชื่อม
ไม่ ทังสเตนสามารถรองรับความแข็งที่ร้อนและความแข็งแรงของเมทริกซ์ได้ แต่การออกซิเดชัน สัณฐานวิทยาของคาร์ไบด์ ความล้าจากความร้อน และเส้นทางการผลิตยังควบคุมประสิทธิภาพอีกด้วย
ไม่ โมลิบดีนัมอาจเป็นประโยชน์ต่อสภาวะเฉื่อยในบางสภาพแวดล้อม แต่ปริมาณโครเมียม เคมีของของไหล อุณหภูมิ และการกำจัดฟิล์มเชิงกลยังคงมีความสำคัญ ทดสอบตัวกลางในกระบวนการจริงเมื่อมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนสูง
ไม่ พวกมันมีมวลอะตอม พฤติกรรมของคาร์ไบด์ การแบ่งส่วน และเอฟเฟกต์การประมวลผลที่แตกต่างกัน การทดแทนต้องอาศัยการออกแบบและคุณสมบัติของโลหะผสมใหม่
ไม่จำเป็น. การสึกหรอยังขึ้นอยู่กับการรองรับของคาร์ไบด์ ความเหนียว โหมดการเสียดสี อุณหภูมิ การกัดกร่อน และวัสดุพื้นผิว
XRF สามารถช่วยระบุโคบอลต์ โครเมียม ทังสเตน และโมลิบดีนัมได้ แต่โดยทั่วไปไม่สามารถให้ผลลัพธ์คาร์บอนที่จำเป็นสำหรับการควบคุมคาร์ไบด์ ใช้วิธีการวิเคราะห์คาร์บอนที่เหมาะสม
ไม่ การหล่อจะแข็งตัวเป็นส่วนประกอบที่สมบูรณ์ การสะสมของพื้นผิวแข็งจะได้รับผลกระทบจากการเจือจาง ความหนาของชั้น การระบายความร้อน และโลหะฐาน
เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ ให้ระบุการจำแนกประเภททั่วไปที่เป็นที่ยอมรับหรือ
