Cobalto Storia


Figura 20: curve di durezza a caldo per leghe “hard facing”



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Figura 20: curve di durezza a caldo per leghe “hard facing”

Il vero problema nell’applicazione di queste leghe rimane il loro elevato costo. Perciò sono stati fatti numerosi tentativi per cercare di sostituire ad esempio il tungsteno con il molibdeno oppure il cobalto con il ferro o con il nickel. Come risultato la durezza alle alte temperature risulta inferiore di circa il 20% in seguito al completo impiego di Fe. Tenori di Ni del 5-10% sembra che stabilizzino la struttura austenitica della matrice, ma non si raggiungono le prestazioni delle “high cobalt alloys”. L’impiego di molibdeno, invece, fino a livelli del 5% influenza positivamente la durezza anche se a tutt’oggi viene usato più come sostituto del tungsteno in applicazioni in cui la resistenza a corrosione è privilegiata rispetto alla durezza. Il molibdeno trova invece largo utilizzo nelle cosiddette “Tribaloy”, in cui la durezza è conseguenza della presenza di una fase intermetallica detta fase di Laves invece che dei carburi. Questo tipo di leghe hanno una composizione tipica : 50-65% Co (Ni), 25-38% Mo, 8-17% Cr, 2-3% Si. La fase di Laves occupa circa il 50% del volume con una durezza di circa 1100 HV in una matrice duttile e vengono impiegate in modo analogo alle Stelliti soprattutto come rivestimenti superficiali o per piccoli pezzi con la metallurgia delle polveri. Alcune modifiche nella composizione rendono queste leghe utilizzabili anche come coatings plasma spray: infatti la presenza del 2-3% di boro e di silicio permettono la formazione di un eutettico che permette perciò la fusione a temperature inferiori (950-1100°C rispetto a 1250-1300°C. Ne risulta anche un aumento di durezza dovuto alla formazione di boruri di cromo e cobalto.

Le applicazioni di queste leghe sono svariate; ma una scelta preliminare deve essere fatta : usare un componente “individual casting”, oppure applicare un rivestimento ad un diverso materiale di bulk?? In genere dato l’elevata incidenza del fattore economico, si opta per la seconda ipotesi, anche se per componenti di dimensioni limitate lo stampaggio completo può risultare conveniente.

Perciò trovano spazio come materiale da componentistica in motori per l’industria aeronautica o più in generale in numerosi tipi di motori a combustione interna con particolare interesse verso le valvole. Sono richieste infatti: la resistenza ad impatto e ad usura dovuta al continuo contatto tra valvole e loro sedi; la resistenza ad “hot corrosion” dovuta alla presenza di carburante a temperature che possono raggiungere 800°C . Nelle turbine a vapore, trovano impiego nelle condutture di immissione di vapore dove può verificarsi la presenza di condensa. Nell’industria mineraria dove il problema fondamentale è l’abrasione da materiale non metallico molte delle attrezzature sono rivestite con hard facing coating (caso emblematico sono gli arnesi da taglio ad alta velocità in cui è impraticabile l’uso dei lubrificanti). Ancora scarsa applicazione ha invece trovato il cobalto puro come porous powder compact (sinterizzati da polvere di cobalto grossolana fino ad una porosità del 15-20% e poi impregnati di sostanze che ne abbassano il coefficiente di attrito, quali PTFE, disolfuro di molibdeno, piombo, …) a causa della bassa resistenza meccanica della matrice.






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