
As superligas à base de cobalto são uma classe de materiais metálicos de alto desempenho projetados para manter excepcional resistência mecânica, estabilidade superficial e resistência à corrosão em temperaturas extremamente altas, muitas vezes excedendo aquelas em que as superligas à base de níquel começam a enfraquecer. Eles são um material fundamental para componentes críticos nos ambientes mais exigentes, especialmente na indústria aeroespacial, turbinas a gás industriais e implantes médicos.
Seu desempenho superior decorre de uma matriz reforçada de cobalto-cromo e de um alto volume de partículas duras e refratárias de metal duro.
Resistência excepcional a altas temperaturas: As ligas de cobalto apresentam pontos de fusão mais elevados e melhor dureza a quente e resistência à fluência do que as ligas de níquel em temperaturas acima de 1000°C (1832°F). Isso significa que eles resistem ao amolecimento e à deformação sob tensão em temperaturas próximas do ponto de fusão.
Excelente resistência ao desgaste e escoriações: Sua dureza inerente, muitas vezes aprimorada por uma rede de carbonetos duros, oferece excelente resistência ao desgaste abrasivo, desgaste adesivo (escoriações) e atrito. Isso os torna ideais para aplicações que enfrentam desgaste.
Excelente resistência à corrosão a quente e à oxidação: O alto teor de cromo (geralmente acima de 20%) forma uma incrustação protetora e aderente de óxido de cromo (Cr₂O₃) que resiste à degradação em atmosferas oxidantes e sulfetantes.
Resistência superior à fadiga térmica: Eles podem suportar ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento sem rachar, uma propriedade crítica para componentes como palhetas de turbinas.
O desempenho das superligas de cobalto é derivado de vários mecanismos principais:
Fortalecimento de solução sólida: Elementos como tungstênio (W) e molibdênio (Mo) se dissolvem na matriz de cobalto, impedindo o movimento de deslocamento.
Precipitação de carboneto: A formação de carbonetos duros (por exemplo, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) em toda a microestrutura proporciona imensa resistência à fluência e ao desgaste. O tamanho, tipo e distribuição desses carbonetos são essenciais para o desempenho.
Alotropia do Cobalto: O cobalto sofre uma transformação de fase após aquecimento, e esta característica é explorada para melhorar propriedades através de tratamento térmico e processamento termomecânico.
As superligas à base de cobalto são indispensáveis em aplicações onde a falha não é uma opção.
Turbinas aeroespaciais e de geração de energia: usadas para componentes estacionários como:
Palhetas da turbina e palhetas guia do bocal: Onde as temperaturas de gás mais altas são encontradas e a resistência à fluência é fundamental.
Componentes de Desgaste Industrial: A base para ligas Stellite™, usadas para:
Assentos e internos de válvulas em válvulas de alta pressão e alta temperatura.
Fios e hastes de revestimento duro para revestir superfícies de desgaste críticas em ferramentas e máquinas.
Mangas de bomba, eixos e facas de corte.
Implantes Médicos: Utilizados em implantes ortopédicos (especialmente para superfícies de rolamento metal-metal) devido à sua excelente biocompatibilidade, resistência ao desgaste e resistência à corrosão no corpo humano.
A tabela a seguir resume os principais recursos para uma visão geral rápida:
| Recurso | Descrição | Vantagem |
| Elemento Base | Cobalto (Co), com alto teor de Cromo (Cr). | Fornece a matriz fundamental para desempenho em altas temperaturas e resistência à corrosão. |
| Principais Fortalecedores | Tungstênio (W), Molibdênio (Mo) e Carbono (C) para formação de carboneto. | Fornece resistência a altas temperaturas, resistência à fluência e resistência ao desgaste. |
| Temperatura operacional | Muito alto, superando acima de 1000°C (1832°F). | Permite maior eficiência e desempenho do motor em ambientes extremos. |
| Propriedades principais | Dureza a quente, resistência à fluência, resistência ao desgaste e à corrosão. | Uma combinação única para as condições de serviço mais severas. |
| Formulários Comuns | Componentes fundidos, barra/placa forjada, pó para HIP, ligas de revestimento duro. | Fabricação versátil para peças complexas com formato quase perfeito e revestimentos de proteção. |
| Indústrias Primárias | Aeroespacial, Geração de Energia, Médica, Química e Petroquímica. | O material preferido onde convergem temperaturas extremas e desgaste. |
Em resumo, Superligas à base de cobalto são materiais de nicho, mas críticos, que ultrapassam os limites da engenharia de alta temperatura. Embora muitas vezes mais caras e mais densas do que as superligas de níquel, seu desempenho incomparável em áreas específicas – particularmente resistência a temperaturas muito altas, fadiga térmica e resistência ao desgaste – assegura seu papel vital na tecnologia avançada.