Leghe di cobalto

Leghe resistenti all'usura a base di cobalto

Le leghe resistenti all'usura a base di cobalto presentano poche differenze rispetto alle precedenti leghe di Elwood Haynes. La differenza più importante riguarda il controllo del carbonio e del silicio (che costituivano difetti nelle leghe precedenti). In effetti, la principale differenza tra gli attuali gradi di leghe di cobalto è il contenuto di carbonio e tungsteno. Il contenuto di carbonio influenza durezza, duttilità e resistenza all'usura. Anche il tungsteno svolge un ruolo importante in queste proprietà.. 

Esistono diversi tipi di usura, generalmente suddivisi in tre grandi categorie:

• Usura abrasiva

• usura da scorrimento

• Cusura da corrosione
  

Il tipo di usura riscontrata in una particolare applicazione è un fattore importante nella scelta dei materiali resistenti all'usura.

• L'usura abrasiva si verifica quando particelle dure o sporgenze dure (sul lato opposto) vengono spinte contro la superficie e si muovono rispetto ad essa. L'usura ad alto stress e l'usura a basso stress riguardano lo stato del mezzo abrasivo (siano essi particelle dure o sporgenze) dopo l'interazione con la superficie. Se un mezzo abrasivo viene schiacciato, si dice che si trova in uno stato di alto stress. Se il mezzo abrasivo rimane intatto, il processo è chiamato usura a basso stress. In genere, l'usura ad alto stress è causata da particelle dure che si incastrano tra le superfici metalliche (movimento relativo), mentre l'usura a basso stress si verifica quando le superfici in movimento entrano in contatto con abrasivi compatti come terra e sabbia.

• Nelle leghe contenenti una fase dura, come le leghe resistenti all'usura a base di cobalto, la resistenza all'usura generalmente aumenta con la frazione in volume della fase dura. Tuttavia, la resistenza all'usura è fortemente influenzata dalle dimensioni e dalla forma dei precipitati di fase dura all'interno della microstruttura della struttura dura e dalle dimensioni e dalla forma delle specie corrosive.

• Lo scorrimento è probabilmente il più complesso e non è una questione concettuale, ma piuttosto il modo in cui i diversi materiali rispondono alle condizioni di scorrimento. L'usura da scorrimento può verificarsi ogni volta che due superfici vengono premute l'una contro l'altra e si muovono l'una rispetto all'altra. Se entrambe le superfici sono metalliche e hanno poca o nessuna lubrificazione, il rischio di danni aumenta notevolmente.

Leghe resistenti alle alte temperature a base di cobalto

Per molti anni, il principale utilizzatore di superleghe è stato l'industria delle turbine a gas. Per le turbine a gas aeronautiche, i principali requisiti dei materiali sono la resistenza alle alte temperature, la resistenza alla fatica termica e la resistenza all'ossidazione. La resistenza allo zolfo è un problema importante per le turbine a gas terrestri, che in genere bruciano combustibili di bassa qualità e operano a temperature più basse.

Leghe resistenti alla corrosione a base di cobalto

Sebbene le leghe di cobalto presentino una certa resistenza alla corrosione causata dall'acqua, sono limitate dalla precipitazione del carburo ai bordi dei grani, dalla mancanza di importanti elementi di lega nella matrice (dopo la precipitazione del carburo o di Laves) e nelle seguenti situazioni: fusione e materiale di rivestimento della saldatura.

Grazie alla loro microstruttura uniforme e al contenuto inferiore di carbonio, le superleghe deformate a base di cobalto (che in genere contengono tungsteno anziché molibdeno) sono più resistenti alla corrosione dell'acqua, ma sono comunque molto meno corrosive delle leghe nichel-cromo-molibdeno.

Per soddisfare la domanda industriale di leghe con un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua e che allo stesso tempo abbiano le proprietà del cobalto come base della lega (resistenza a varie forme di usura ed elevata resistenza in un ampio intervallo di temperature), forgiando diverse leghe a basso tenore di carbonio per produrre leghe di cobalto-nichel-cromo-molibdeno.