代表的なニッケル合金鋳物
ニッケル合金は、ニッケルを母材とし、その他の元素を添加した合金です。ニッケルは優れた機械的、物理的、化学的特性を持っています。適切な元素を添加すると、耐酸化性、耐食性、高温強度、および特定の物理的特性を向上させることができます。-
ニッケル-ベースの合金は、650 ～ 1000 度の高温で高い強度と、酸化や腐食に対してある程度の耐性を示します。主な特性に基づいて、ニッケル-基の耐熱合金、ニッケル-基の耐食性-合金、ニッケル-基の耐摩耗性-合金、ニッケル-基の精密合金、およびニッケル-基の形状記憶合金にさらに分類されます。
ニッケル合金は主にエレクトロニクス、化学、機械、医療、エネルギー開発、海洋、航空、宇宙産業で使用されます。ニッケル合金は電子管用材料や精密合金（磁性合金、精密抵抗合金、電熱合金など）としても使用できます。
代表的なコバルト合金鋳物
コバルト-ベースの合金は、さまざまな種類の摩耗、腐食、高温酸化に耐えることができる硬質合金です。コバルト-ベースの合金は、主成分としてコバルトをベースにしており、大量のニッケル、クロム、タングステンなどの合金化学元素、およびモリブデン、ニオブ、タンタル、チタン、ランタン、場合によっては鉄などの少量の合金元素を含んでいます。合金のさまざまな組成に応じて、コバルト-基合金は溶接ワイヤに製造でき、粉末は硬質表面溶接、溶射、スプレー溶接およびその他のプロセスに使用できます。また、鋳物、鍛造品、粉末冶金部品にも製造できます。コバルト-ベースの合金は、最終用途によって分類され、コバルト-ベースの耐摩耗性-合金、コバルト-ベースの高温-合金、およびコバルト-ベースの耐溶体腐食性-合金に分類されます。一般的な動作条件では、耐摩耗性と耐高温性-、または耐摩耗性と耐腐食性-の両方を備えています。-動作条件によっては、同時に高温、耐摩耗性、耐食性も必要となる場合があります。作業条件が複雑になればなるほど、コバルト-ベースの合金の利点がより明らかになります。
コバルト-基合金の特性
コバルト基超合金の主な炭化物は、MC、M23C6、M6C です。{0}鋳造コバルト-基合金では、徐冷中に粒界と樹枝状結晶の間にM23C6が析出します。一部の合金では、微細な M23C6 がマトリックスと共晶を形成することがあります。 MC 炭化物の粒子は大きすぎて転位に直接大きな影響を及ぼさないため、合金に対する強化効果は明らかではありませんが、細かく分散した炭化物は良好な強化効果をもたらします。粒界に存在する炭化物（主にM23C6）により粒界滑りが防止され、耐久強度が向上します。コバルト-基超合金 HA-31 (X-40) の微細構造は、分散強化相 (CoCrW)6 C 型炭化物です。シグマ相など、一部のコバルトベース合金に現れるトポロジカル最密相は有害であり、合金を脆化させます。
コバルト-基合金の炭化物の熱安定性は良好です。温度が上昇すると、炭化物の蓄積の成長速度はニッケル-基合金内の相の成長速度より遅くなり、マトリックスへの再溶解温度も高くなります（最大1100度）。-したがって、温度が上昇すると、コバルト-基合金の強度は一般にゆっくりと低下します。コバルト-ベースの合金は優れた耐熱腐食性を備えています。この点でコバルト-基合金がニッケル-基合金よりも優れている理由は、硫化コバルト（Co-Co4S3共晶、877度など）の融点がニッケルの融点よりも高く（たとえば、Ni-Ni3S2共晶（645度））、拡散速度が高いためです。コバルト中の硫黄はニッケルよりもはるかに低く、ほとんどのコバルト-ベースの合金はニッケル-ベースの合金よりもクロム含有量が高いため、合金の表面にアルカリ金属硫酸塩の保護層（Na2SO4によって腐食されるCr2O3保護層など）を形成する可能性があります。ただし、コバルト-ベースの合金の耐酸化性は高くありません。一般に、ニッケル-ベースの合金よりもはるかに低いです。
他の超合金とは異なり、コバルト-ベースの超合金はマトリックスに強固に結合した規則正しい析出相によって強化されておらず、固溶強化されたオーステナイト fcc マトリックスとマトリックス中に分散された少量の炭化物で構成されています。コバルト-ベースの超合金の鋳造は、炭化物の強化に大きく依存しています。純粋なコバルト結晶は、417 度以下では六方最密充填 (hcp) 結晶構造を持ち、高温では fcc に変化します。コバルト-ベースの超合金の使用中にこの変態を回避するために、実際にはすべてのコバルト-ベースの合金はニッケルと合金化され、室温から融点温度まで構造を安定させます。コバルト-ベースの合金は、平坦な破壊応力-の温度関係を持ちますが、1000 度を超える温度では他の高温よりも優れた耐熱腐食性を示します。
コバルト{0}}基合金の熱処理
炭化物粒子のサイズと分布、およびコバルト-基合金の粒径は、鋳造プロセスに非常に影響されます。鋳造コバルト-合金鋳造部品に必要な耐久強度と熱疲労特性を達成するには、鋳造プロセスのパラメータを制御する必要があります。コバルト-ベースの合金は、主に炭化物の析出を制御するために熱処理が必要です。鋳造コバルト-基合金の場合、最初に高温-処理を通常約1150度の温度で実行し、一部のMC-タイプの炭化物を含むすべての一次炭化物を固溶させます。その後、870～980度で時効処理を行います。再び炭化物を析出させます。
コバルト-合金の一般的なグレード
一般的なコバルト-ベースの高温合金の典型的なグレードは次のとおりです: 2.4778 (DIN EN 10295 による)、Hayness 188、Haynes 25 (L-605)、合金 S-816、UMCo-50、MP-159、FSX-414、X-40、ステライト 6B、グレード 31 など、中国ブランド: GH5188 (GH188)、GH159、GH605、K640、DZ40M など。
コバルト-ベースの合金鋳物の用途
一般に、コバルト-ベースの超合金には一貫した強化相がありません。中温での強度は低いですが（ニッケル{{6}ベースの合金のわずか 50-75%）、より高い強度、良好な熱疲労耐性、耐摩耗性、より優れた溶接性、および 980 度を超える温度での熱腐食耐性を備えています。したがって、コバルト基合金鋳物は主に、航空ジェットエンジン、産業用ガスタービン、海軍ガスタービン、ディーゼルエンジンノズルなどのガイドベーンおよびノズルガイドベーンの製造に適しています。
