
Superlegure na bazi kobalta su klasa metalnih materijala visokih performansi dizajniranih za održavanje izuzetne mehaničke čvrstoće, površinske stabilnosti i otpornosti na koroziju na ekstremno visokim temperaturama, koje često prelaze one na kojima superlegure na bazi nikla počinju slabiti. Oni su materijal temeljac za kritične komponente u najzahtjevnijim okruženjima, posebno u zrakoplovstvu, industrijskim plinskim turbinama i medicinskim implantatima.
Njihova vrhunska izvedba proizlazi iz ojačane kobalt-krom matrice i velikog volumena tvrdih, vatrostalnih karbidnih čestica.
Iznimna otpornost na visoke temperature: legure kobalta pokazuju više točke taljenja i bolju tvrdoću na vrućem i otpornost na puzanje od legura nikla na temperaturama iznad 1000°C (1832°F). To znači da su otporni na omekšavanje i deformaciju pod stresom na temperaturama blizu tališta.
Izvanredna otpornost na habanje i habanje: njihova inherentna tvrdoća, često pojačana mrežom tvrdih karbida, pruža izvrsnu otpornost na abrazivno trošenje, habanje ljepilom (galling) i fretting. To ih čini idealnima za aplikacije koje se suočavaju s habanjem.
Izvrsna otpornost na vruću koroziju i oksidaciju: visok sadržaj kroma (često preko 20%) stvara zaštitnu, prianjajuću naslagu kromovog oksida (Cr₂O3) koja je otporna na degradaciju u oksidirajućim i sulfidizirajućim atmosferama.
Vrhunska otpornost na toplinski zamor: mogu izdržati ponovljene cikluse zagrijavanja i hlađenja bez pucanja, što je kritično svojstvo za komponente poput turbinskih lopatica.
Učinkovitost superlegura kobalta proizlazi iz nekoliko ključnih mehanizama:
Ojačanje čvrstom otopinom: Elementi poput volframa (W) i molibdena (Mo) otapaju se u matrici kobalta, sprječavajući kretanje dislokacija.
Taloženje karbida: Stvaranje tvrdih karbida (npr. Cr₇C3, Cr₂3C₆, WC, TaC) kroz mikrostrukturu pruža ogromnu otpornost na puzanje i habanje. Veličina, vrsta i raspodjela ovih karbida ključni su za učinkovitost.
Alotropija kobalta: Kobalt prolazi faznu transformaciju nakon zagrijavanja, a ta se karakteristika iskorištava za poboljšanje svojstava toplinskom obradom i termomehaničkom obradom.
Superlegure na bazi kobalta nezamjenjive su u primjenama gdje kvar nije opcija.
Turbine za zrakoplovstvo i proizvodnju električne energije: koriste se za stacionarne komponente kao što su:
Lopatice turbine i lopatice za vođenje mlaznica: Tamo gdje se susreću najviše temperature plina i gdje je otpor puzanju najvažniji.
Komponente za industrijsku habanje: osnova za Stellite™ legure, koje se koriste za:
Sjedišta i obloge ventila u visokotlačnim i visokotemperaturnim ventilima.
Žice i šipke za tvrdo navarivanje za premazivanje kritičnih habajućih površina na alatima i strojevima.
Pumpe, osovine i noževi za rezanje.
Medicinski implantati: Koriste se u ortopedskim implantatima (posebno za nosive površine metal-na-metal) zbog njihove izvrsne biokompatibilnosti, otpornosti na trošenje i otpornosti na koroziju u ljudskom tijelu.
Sljedeća tablica sažima ključne značajke za brzi pregled:
| Značajka | Opis | Prednost |
| Osnovni element | Kobalt (Co), s visokim sadržajem kroma (Cr). | Pruža temeljnu matricu za rad na visokim temperaturama i otpornost na koroziju. |
| Ključni pojačivači | Volfram (W), molibden (Mo) i ugljik (C) za stvaranje karbida. | Daje otpornost na visoke temperature, otpornost na puzanje i otpornost na habanje. |
| Radna temperatura | Vrlo visoka, ističe se iznad 1000°C (1832°F). | Omogućuje veću učinkovitost motora i performanse u ekstremnim okruženjima. |
| Ključna svojstva | Tvrdoća na vruće, otpornost na puzanje, habanje i otpornost na koroziju. | Jedinstvena kombinacija za najteže uvjete rada. |
| Uobičajeni obrasci | Lijevane komponente, kovane šipke/ploče, prah za HIP, legure za tvrdo navarivanje. | Svestrana proizvodnja za složene dijelove gotovo neto oblika i zaštitne premaze. |
| Primarne industrije | Zrakoplovstvo, proizvodnja energije, medicina, kemikalija i petrokemija. | Materijal izbora gdje se stapaju ekstremne temperature i habanje. |
Ukratko, Superlegure na bazi kobalta su nišni, ali kritični materijali koji pomiču granice inženjeringa visokih temperatura. Iako su često skuplji i gušći od superlegura nikla, njihova neusporediva izvedba u specifičnim područjima - posebice čvrstoća na vrlo visokim temperaturama, toplinski zamor i otpornost na habanje - osiguravaju njihovu vitalnu ulogu u naprednoj tehnologiji.