
סגסוגות-על מבוססות קובלט הן סוג של חומרים מתכתיים בעלי ביצועים גבוהים שנועדו לשמור על חוזק מכני יוצא דופן, יציבות פני השטח ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורות גבוהות במיוחד, לעיתים קרובות יותר מאלה בהן סגסוגות-על מבוססות ניקל מתחילות להיחלש. הם מהווים אבן יסוד לרכיבים קריטיים בסביבות התובעניות ביותר, במיוחד בתעופה וחלל, בטורבינות גז תעשייתיות ובשתלים רפואיים.
הביצועים המעולים שלהם נובעים ממטריצת קובלט-כרום מחוזקת ונפח גבוה של חלקיקי קרביד קשים ועמידים.
חוזק יוצא דופן בטמפרטורה גבוהה: סגסוגות קובלט מציגות נקודות התכה גבוהות יותר וקשיות חמה ועמידות טובה יותר לזחילה מאשר סגסוגות ניקל בטמפרטורות מעל 1000°C (1832°F). המשמעות היא שהם מתנגדים לריכוך ועיוות תחת לחץ בטמפרטורות קרובות לנקודת התכה.
עמידות בפני שחיקה וחריכה יוצאת מן הכלל: הקשיות המובנית שלהם, המוגברת לעתים קרובות על ידי רשת של קרבידים קשים, מספקת עמידות מצוינת בפני שחיקה שוחקת, בלאי דבק (התלהמות) והפרעות. זה הופך אותם לאידיאליים עבור יישומים מול שחיקה.
עמידות מצוינת בפני קורוזיה וחמצון: תכולת הכרום הגבוהה (לעיתים קרובות מעל 20%) יוצרת אבנית תחמוצת כרום (Cr₂O₃) מגנה ונצמדת, המתנגדת להתפרקות באטמוספרות מחמצנות וגופרתיות.
התנגדות עייפות תרמית מעולה: הם יכולים לעמוד במחזורים חוזרים של חימום וקירור מבלי להיסדק, תכונה קריטית לרכיבים כמו שבשבת טורבינה.
הביצועים של סגסוגות-על של קובלט נגזרות ממספר מנגנוני מפתח:
חיזוק פתרון מוצק: אלמנטים כמו טונגסטן (W) ומוליבדן (Mo) מתמוססים במטריצת הקובלט, ומעכבים את תנועת הנקע.
משקעי קרביד: היווצרות של קרבידים קשים (למשל, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) בכל המיקרו-מבנה מספקת עמידות עצומה לזחילה ובלאי. הגודל, הסוג והתפוצה של קרבידים אלו הם קריטיים לביצועים.
אלוטרופיה של קובלט: קובלט עובר טרנספורמציה של פאזה עם חימום, ומאפיין זה מנוצל כדי לשפר תכונות באמצעות טיפול בחום ועיבוד תרמו-מכני.
סגסוגות-על מבוססות קובלט הן הכרחיות ביישומים שבהם כישלון אינו אופציה.
טורבינות תעופה וחלל וייצור חשמל: משמשות לרכיבים נייחים כמו:
שבבי טורבינה ושבבי זרבובית: היכן נתקלים בטמפרטורות הגז הגבוהות ביותר והתנגדות הזחילה היא החשובה ביותר.
רכיבי הלבשה תעשייתיים: הבסיס לסגסוגות Stellite™, המשמשות עבור:
מושבי שסתומים וקיצוץ בשסתומים בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה.
חוטים ומוטות קשיחים לציפוי משטחי בלאי קריטיים בכלים ומכונות.
שרוולי משאבה, פירים וסכיני חיתוך.
שתלים רפואיים: משמשים בשתלים אורטופדיים (במיוחד למשטחים נושאי מתכת על מתכת) בשל התאימות הביולוגית המצוינת שלהם, עמידותם בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה בגוף האדם.
הטבלה הבאה מסכמת את התכונות העיקריות לסקירה מהירה:
| תכונה | תיאור | יתרון |
| אלמנט בסיס | קובלט (Co), עם תכולת כרום (Cr) גבוהה. | מספק את המטריצה הבסיסית לביצועים בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה. |
| מחזקים מפתח | טונגסטן (W), מוליבדן (Mo) ופחמן (C) ליצירת קרביד. | מקנה חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות בזחילה ועמידות בפני שחיקה. |
| טמפרטורת הפעלה | גבוה מאוד, מצטיין מעל 1000°C (1832°F). | מאפשר יעילות מנוע וביצועים גבוהים יותר בסביבות קיצוניות. |
| מאפייני מפתח | קשיות חמה, עמידות לזחילה, עמידות בפני שחיקה וקורוזיה. | שילוב ייחודי לתנאי השירות הקשים ביותר. |
| טפסים נפוצים | רכיבים יצוקים, בר/צלחת מחושל, אבקה ל-HIP, סגסוגות קשיחות. | ייצור רב תכליתי הן עבור חלקים מורכבים בצורת כמעט נטו והן עבור ציפויים מגנים. |
| תעשיות ראשוניות | תעופה וחלל, ייצור חשמל, רפואי, כימי ופטרוכימי. | החומר הנבחר שבו מתכנסים טמפרטורה ובלאי קיצוניים. |
לסיכום, סגסוגות על מבוססות קובלט הם חומרים נישה אך קריטיים שדוחפים את הגבולות של הנדסה בטמפרטורה גבוהה. למרות שלעתים קרובות יקרים וצפופים יותר מסגסוגות-על ניקל, הביצועים חסרי התואם שלהם באזורים ספציפיים - במיוחד חוזק בטמפרטורה גבוהה מאוד, עייפות תרמית ועמידות בפני שחיקה - מבטיחים את תפקידם החיוני בטכנולוגיה מתקדמת.