Влияние кобальта на свойства стали

Физические, механические и химические свойства кобальта

Влияние кобальта на свойства стали

Кобальт добавляют в разные типы сталей:

• твердые сплавы;
• быстрорежущую сталь;
• жаропрочные сплавы;
• инструментальные;
• нержавеющие;
• магнитные;
• термостойкие и т.д.

В качестве легирующего компонента металл добавляют при создании сверхтвердых сплавов, из которых производят наконечники сверл, резцов и фрез.

Кобальт также входит в состав особых сплавов, например, стеллита – из которого изготавливают металлорежущий инструмент и детали для станков. Стеллит относится к литым твердым сплавам, не  содержит железа, зато содержит 40-50% кобальта, 13-35% хрома, 5-25% вольфрама и 1,5-3% углерода.

Если в сплав для легирования добавляют ванадий, вольфрам и хром, то кобальт почти полностью находится в твердом растворе, повышая прочность металла. Его присутствие повышает растворимость сложных высоколегированных карбидов, в результате:

• основа стали обогащается углеродом, ванадием, хромом и вольфрамом;
• возрастает эффект дисперсионного твердения;
• сталь способна сохранить твердость даже после отпуска (с температуры 560-580 градусов).

Также металл активно используют для создания кобальтовых покрытий металлорежущего инструмента. Наличие защитного покрытия повышает механические свойства и прочность резцов, сверл, ленточных полотен.

Что дает присутствие кобальта в стали

1. Повышает твердость сплава.
2. Увеличивает прочность стали.
3. Повышает износостойкость сплава.
4. Увеличивает жаропрочность стали, допускает закалку при более высоких температурах.
5. Улучшает механические свойства.
6. Повышает кислотоупорность.
7. Возрастает стойкость к размагничиванию.

Виды кобальтовой стали

Выделяют быстрорежущую (HSS Co) и магнитную стали.

Кобальт входит состав твердых сплавов, которые применяют для создания быстрорежущего инструмента. Основной компонент твердого сплава (карбид титана или вольфрама) спекают с кобальтовым порошком.

Быстрорежущая сталь с добавлением кобальта закаливается при температуре, которая на 400-450 градусов превышает температуру критической точки Av. Повышенная температура требуется, что как можно более полно растворить избыточные карбиды и перевести как можно больше углерода, хрома, вольфрама и ванадия в твердый раствор. Закаливание повышает режущие свойства стали и устойчивость к механическим воздействиям.

Однако очень важно не допустить перегрева или охлаждения, которые приведут к снижению теплостойкости, ухудшению твердости и менее стабильной структуре стали.

Магнитная кобальтовая сталь применяется для производства постоянных магнитов. Среди хромистых, вольфрамовых и кобальтовых сталей именно вариант с кобальтом обладает лучшими магнитными свойствами.

Российские марки кобальтовой стали

1. К0, К1А, К1Ау, К2. Различаются уровнем содержания Co: от 99,98% для К0 и до минимум 98,3 для К2. Сталь выпускают в виде полос, слитков, пластов и листов. При изготовлении используют рафинирование и электролиз.
2. ПК-1у. Содержит минимум 99,35% кобальта, производится посредством электролиза в виде порошка.

Российские марки сталей с содержанием кобальта обычно имеют маркировку вида Р9К5. Расшифровка: Р – быстрорежущая сталь (от английского Rapid), цифра после Р отражает среднее содержание вольфрама в процентах от общей массы, К означает кобальт, а цифра после буквы К – процент содержания кобальта.

Иностранные марки быстрорежущих сталей маркируют HSS Co или HSSE.