耐高溫耐腐蝕性能

一般鈷基高溫合金缺少共格的強化相，雖然中溫強度低（只有鎳基合金的50-75%），但在高于980℃時具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能，且有較好的焊接性。適于制作航空噴氣發動機、工業燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉以及柴油機噴嘴等。

碳化物強化相 鈷基高溫合金中主要的碳化物是 MC，M23C6和M6C在鑄造司太立合金中，M23C6是緩慢冷卻時在晶界和枝晶間析出的。在有些合金中，細小的M23C6能與基體γ形成共晶體。MC碳化物顆粒過大，不能對位錯直接產生顯著的影響，因而對合金的強化效果不明顯，而細小彌散的碳化物則有良好的強化作用。位于晶界上的碳化物（主要是M23C6）能阻止晶界滑移，從而改善持久強度，鈷基高溫合金HA-31（X-40）的顯微組織為彌散的強化相為 （CoCrW）6 C型碳化物。

在某些司太立合金中會出現的拓撲密排相如西格瑪相和Laves等是有害的，會使合金變脆。司太立合金較少使用金屬間化合物進行強化，因為Co3 （Ti﹐Al）﹑Co3Ta等在高溫下不夠穩定，但近年來使用金屬間化合物進行強化的司太立合金也有所發展。

司太立合金中碳化物的熱穩定性較好。溫度上升時﹐碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ相長大速度要慢，重新回溶于基體的溫度也較高（高可達1100℃），因此在溫度上升時﹐司太立合金的強度下降一般比較緩慢。

司太立合金有很好的抗熱腐蝕性能，一般認為，司太立合金在這方面優于鎳基合金的原因，是鈷的硫化物熔點（如Co-Co4S3共晶，877℃）比鎳的硫化物熔點（如Ni-Ni3S2共晶645℃）高，并且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由于大多數司太立合金含鉻量比鎳基合金高，所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽（如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層）。

但司太立合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。 早期的司太立合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產。后來研制成的合金，如Mar-M509合金，因含有較多的活性元素鋯、硼等，用真空冶煉和真空鑄造生產。

耐磨損性能

合金工件的磨損在很大程度上受其表面的接觸應力或沖擊應力的影響。在應力作用下表面磨損隨位錯流動和接觸表面的互相作用特征而定。對于司太立合金來說，這種特征與基體具有較低的層錯能及基體組織在應力作用或溫度影響下由面心立方轉變為六方密排晶體結構有關，具有六方密排晶體結構的金屬材料，耐磨性是較優的。此外，合金的第二相如碳化物的含量、形態和分布對耐磨性也有影響。由于鉻、鎢和鉬的合金碳化物分布于富鈷的基體中以及部分鉻、鎢和鉬原子固溶于基體，使合金得到強化，從而改善耐磨性。

在鑄造司太立合金中，碳化物顆粒尺寸與冷卻速度有關，冷卻快則碳化物顆粒比較細。砂型鑄造時合金的硬度較低，碳化物顆粒也較粗大，這種狀態下，合金的磨料磨損耐磨性明顯優于石墨型鑄造（碳化物顆粒較細），而粘著磨損耐磨性兩者沒有明顯差異，說明粗大的碳化物有利于改善抗磨料磨損能力。

熱處理

司太立合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感，為使鑄造司太立合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能，必須控制鑄造工藝參數。司太立合金需進行熱處理，主要是控制碳化物的析出。對鑄造司太立合金而言，首先進行高溫固溶處理，溫度通常為1150℃左右，使所有的一次碳化物，包括部分MC型碳化物溶入固溶體；然后再在870-980℃進行時效處理，使碳化物（常見的為M23C6）重新析出。

堆焊

司太立堆焊合金含鉻25-33%，含鎢3-21%，含碳0.7-3.0%。，隨著含碳量的增加，其金相組織從亞共晶的奧氏體+M7C3型共晶變成過共晶的M7C3型初生碳化物+ M7C3型共晶。含碳越多，初生M7C3越多，宏觀硬度加大，抗磨料磨損性能提高，但耐沖擊能力，焊接性，機加工性能都會下降。被鉻和鎢合金化的司太立合金具有很好的抗氧化性，抗腐蝕性和耐熱性。在650℃仍能保持較高的硬度和強度，這是該類合金區別于鎳基和鐵基合金的重要特點。

司太立合金機加工后表面粗糙度低，具有高的抗擦傷能力和低的摩擦系數，也適用于粘著磨損，尤其在滑動和接觸的閥門密封面上。但在高應力磨料磨損時，含碳低的鈷鉻鎢合金耐磨性還不如低碳鋼，因此，價格昂貴的司太立合金的選用，必須有專業人士的指導，才能發揮材料的大潛力。國外還有用鉻，鉬合金化的含Laves相的司太立堆焊合金，如Co-28Mo-17Cr-3Si和Co-28Mo-8Cr-2Si。由于Laves相比碳化物硬度低，在金屬摩擦副中與之配對的材料磨損較小。

應用領域

1、 司太立鈷基1號焊絲

相當AWSERCoCr-C

主要特征及用途：

高碳Co-Cr-W合金堆焊焊絲，耐磨性、耐蝕性好。但抗沖擊韌度差。主要用于牙輪鉆頭軸承、鍋爐旋轉葉片等磨損部件的堆焊

堆焊層硬度HRC：≥52

2、司太立鈷基4號焊絲

用于較高耐磨損性能，的高溫強及耐腐蝕性能。用于銅，鋁合金熱壓模，熱擠壓模，干電池模具等。

堆焊層硬度HRC：46-50

3、司太立鈷基6號焊絲

相當AWSERCoCr-A

Co106鈷基堆焊焊絲是Co-Cr-W堆焊合金中C及W含量低、韌性好的一種。能承受冷熱條件下的沖擊，產生裂紋的傾向小，具有良好的耐蝕、耐熱和耐磨性能。主要用于要求在高溫工作時能保持良好的耐磨性及耐蝕性，如高溫、高壓閥門、熱剪切刀刃、熱鍛模等

堆焊層硬度HRC：40-45

4、司太立鈷基12號焊絲

相當AWSERCoCr-B

Co112鈷基堆焊焊絲，在Co-Cr-W堆焊合金中具有中等硬度，耐磨性比HS111好，但塑性稍差，具有良好的耐蝕、耐熱及耐磨性能，在650℃左右高溫下仍能保持這些特性。主要用于高溫、高壓閥門、內燃機閥、高壓泵軸套和內襯套筒、熱軋輥孔型等堆焊

堆焊層硬度HRC：45-50

5、司太立鈷基20號焊絲

Co120鈷基堆焊焊絲，硬度高，耐磨性非常好，但抗沖擊性較差，堆焊時產生裂紋傾向大，具有良好的耐蝕、耐熱、耐磨性能，在650℃左右仍可保持這些性能。主要用于牙輪鉆頭軸承、鍋爐的旋轉葉片、粉碎機刃口、螺旋送料機等堆焊

堆焊層硬度HRC：55-60

6、 HS111鈷基焊絲

HS111鈷基堆焊焊絲是Co-Cr-W堆焊合金中C及W含量低、韌性好的一種。能承受冷熱條件下的沖擊，產生裂紋的傾向小，具有良好的耐蝕、耐熱和耐磨性能。主要用于要求在高溫工作時能保持良好的耐磨性及耐蝕性，如高溫、高壓閥門、熱剪切刀刃、熱鍛模等

7、 HS112鈷基焊絲

相當AWSRCoCr-B

HS112鈷基堆焊焊絲，在Co-Cr-W堆焊合金中具有中等硬度，耐磨性比HS111好，但塑性稍差，具有良好的耐蝕、耐熱及耐磨性能，在650℃左右高溫下仍能保持這些特性。主要用于高溫、高壓閥門、內燃機閥、高壓泵軸套和內襯套筒、熱軋輥孔型等堆焊

8、 HS113鈷基焊絲

HS113鈷基堆焊焊絲，硬度高，耐磨性非常好，但抗沖擊性較差，堆焊時產生裂紋傾向大，具有良好的耐蝕、耐熱、耐磨性能，在650℃左右仍可保持這些性能。主要用于牙輪鉆頭軸承、鍋爐的旋轉葉片、粉碎機刃口、螺旋送料機等堆焊

9、 HS113G鈷基焊絲

堆焊層具有優良的耐磨料磨損和耐熱、耐腐蝕性能，至800℃的高溫也能保持這些特性，單沖擊韌性較差，對堆焊層溫度較敏感。金相組織為共晶體和粗大復合碳化物。主要用于泵的套筒和旋轉密封環、磨損面板、軸承套筒、高溫熱軋輥、油田鉆頭等堆焊

堆焊層硬度HRC：≥54