
Superslitiny na bázi kobaltu jsou třídou vysoce výkonných kovových materiálů navržených tak, aby si udržely výjimečnou mechanickou pevnost, stabilitu povrchu a odolnost proti korozi při extrémně vysokých teplotách, které často převyšují teploty, kdy superslitiny na bázi niklu začínají slábnout. Jsou základním materiálem pro kritické komponenty v nejnáročnějších prostředích, zejména v letectví, průmyslových plynových turbínách a lékařských implantátech.
Jejich vynikající výkon pramení ze zesílené kobalt-chromové matrice a velkého objemu tvrdých, žáruvzdorných karbidových částic.
Výjimečná pevnost při vysokých teplotách: Slitiny kobaltu vykazují vyšší body tání a lepší tvrdost za tepla a odolnost proti tečení než slitiny niklu při teplotách nad 1000 °C (1832 °F). To znamená, že odolávají měknutí a deformaci pod napětím při teplotách blízkých bodu tání.
Vynikající odolnost proti opotřebení a otěru: Jejich vlastní tvrdost, často zesílená sítí tvrdých karbidů, poskytuje vynikající odolnost proti abrazivnímu opotřebení, adhezivnímu opotřebení (zadírání) a tření. Díky tomu jsou ideální pro aplikace čelící opotřebení.
Vynikající odolnost proti korozi a oxidaci za horka: Vysoký obsah chrómu (často přes 20 %) tvoří ochranný, přilnavý oxid chromitý (Cr₂O₃), který odolává degradaci v oxidačních a sulfidizačních atmosférách.
Vynikající odolnost proti tepelné únavě: Mohou odolat opakovaným cyklům zahřívání a chlazení bez praskání, což je kritická vlastnost pro komponenty, jako jsou lopatky turbín.
Výkon kobaltových superslitin je odvozen od několika klíčových mechanismů:
Pevné zpevnění: Prvky jako wolfram (W) a molybden (Mo) se rozpouštějí v kobaltové matrici a brání pohybu dislokace.
Precipitace karbidů: Tvorba tvrdých karbidů (např. Cr7C3, Cr23C6, WC, TaC) v celé mikrostruktuře poskytuje nesmírnou odolnost proti tečení a opotřebení. Velikost, typ a distribuce těchto karbidů jsou rozhodující pro výkon.
Allotropie kobaltu: Kobalt prochází fázovou transformací při zahřívání a této vlastnosti se využívá ke zlepšení vlastností prostřednictvím tepelného zpracování a termomechanického zpracování.
Superslitiny na bázi kobaltu jsou nepostradatelné v aplikacích, kde selhání není možné.
Letecké a energetické turbíny: Používají se pro stacionární součásti, jako jsou:
Lopatky turbín a vodicí lopatky trysek: Tam, kde se vyskytují nejvyšší teploty plynu a kde je prvořadá odolnost proti tečení.
Komponenty průmyslového opotřebení: Základ pro slitiny Stellite™, používané pro:
Sedla ventilů a obložení ve vysokotlakých, vysokoteplotních ventilech.
Navařené dráty a tyče k pokrytí kritických opotřebitelných povrchů nástrojů a strojů.
Objímky, hřídele a řezací nože čerpadla.
Lékařské implantáty: Používají se v ortopedických implantátech (zejména pro nosné povrchy kov na kov) díky jejich vynikající biokompatibilitě, odolnosti proti opotřebení a odolnosti vůči korozi v lidském těle.
Následující tabulka shrnuje klíčové funkce pro rychlý přehled:
| Funkce | Popis | Výhoda |
| Základní prvek | Kobalt (Co), s vysokým obsahem chrómu (Cr). | Poskytuje základní matrici pro výkon při vysokých teplotách a odolnost proti korozi. |
| Klíčové posilovače | Wolfram (W), molybden (Mo) a uhlík (C) pro tvorbu karbidu. | Poskytuje pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a odolnost proti opotřebení. |
| Provozní teplota | Velmi vysoká, vynikající nad 1000 °C (1832 °F). | Umožňuje vyšší účinnost motoru a výkon v extrémních prostředích. |
| Vlastnosti klíče | Tvrdost za tepla, odolnost proti tečení, odolnost proti opotřebení a korozi. | Jedinečná kombinace pro nejnáročnější provozní podmínky. |
| Společné formuláře | Odlévané součásti, tvářená tyč/deska, prášek pro HIP, navařovací slitiny. | Všestranná výroba jak pro složité díly tvaru blízké sítě, tak pro ochranné povlaky. |
| Primární průmyslová odvětví | Letectví, energetika, lékařství, chemie a petrochemie. | Materiál volby tam, kde se sbíhají extrémní teploty a opotřebení. |
v souhrnu Superslitiny na bázi kobaltu jsou úzce specializované, ale kritické materiály, které posouvají hranice vysokoteplotního inženýrství. I když jsou často dražší a hustší než niklové superslitiny, jejich bezkonkurenční výkon ve specifických oblastech – zejména pevnost při velmi vysokých teplotách, tepelná únava a odolnost proti opotřebení – zajišťuje jejich zásadní roli v pokročilé technologii.