Порошок кобальта CoCr-ST2724G — сфероидизированный материал для аддитивного производства
Порошок кобальта CoCr-ST2724G — это высоколегированный кобальт-хромовый сплав, предназначенный для технологий селективного лазерного сплавления (SLM) и прямого лазерного выращивания (DED). Материал аттестован для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного износа, циклических нагрузок и агрессивных сред. Гранулометрический состав фракции 15–45 мкм обеспечивает стабильную насыпную плотность и равномерное распределение частиц при нанесении слоя, что критично для воспроизводимости механических свойств в серийном производстве.
Химический состав и структурные особенности
Сплав CoCr-ST2724G относится к группе кобальт-хром-молибденовых систем с добавлением вольфрама и углерода. Легирующая композиция формирует карбидную фазу типа MC и MC, которая обеспечивает высокую твердость в литом состоянии и после термической обработки. Содержание углерода в диапазоне 0,20–0,35 % способствует образованию дисперсных карбидов, повышающих сопротивление абразивному изнашиванию без потери ударной вязкости.
- Кобальт — основа, баланс до 100 %
- Хром — 27,0–30,0 %
- Молибден — 5,0–7,0 %
- Вольфрам — 3,5–5,5 %
- Углерод — 0,20–0,35 %
- Кремний и марганец — до 1,0 %
Механические свойства и эксплуатационные характеристики
Изделия, полученные из порошка CoCr-ST2724G методом SLM, демонстрируют предел прочности на растяжение в диапазоне 950–1150 МПа после горячего изостатического прессования (HIP). Твердость по Виккерсу достигает 420–480 HV, что сопоставимо с литыми аналогами по стандарту ASTM F75. Материал сохраняет коррозионную стойкость в хлоридсодержащих средах, включая морскую воду и физиологический раствор, благодаря пассивационной пленке оксида хрома.
Коэффициент трения в паре с закаленной сталью составляет 0,35–0,45 без смазки, что позволяет применять сплав в узлах трения скольжения. Жаропрочность сохраняется до температуры 600 C, что расширяет область применения в энергетическом машиностроении.
Применение в промышленности
Порошок CoCr-ST2724G востребован в отраслях, где требуется сочетание износостойкости, биосовместимости и коррозионной стойкости. Основные направления использования:
- Протезирование и имплантаты — эндопротезы тазобедренного и коленного суставов, зубные коронки и мостовидные конструкции
- Нефтегазовое оборудование — рабочие колеса насосов, седла клапанов, направляющие аппараты для перекачки абразивных сред
- Авиационная промышленность — лопатки турбин, элементы топливной аппаратуры, работающие при повышенных температурах
- Химическое машиностроение — запорная арматура, уплотнительные кольца для агрессивных реагентов
- Инструментальное производство — формообразующие вставки для литья пластмасс под давлением
Технологические параметры печати
Для получения плотных изделий без пор и трещин рекомендуется использовать объемную энергию лазерного излучения в диапазоне 60–90 Дж/мм. Оптимальная мощность лазера составляет 180–220 Вт при скорости сканирования 800–1200 мм/с. Толщина слоя 30 мкм обеспечивает минимальную шероховатость поверхности Ra 6–10 мкм после печати. Последующая термическая обработка при 1150 C в течение 4 часов с последующим старением при 750 C позволяет снять остаточные напряжения и стабилизировать карбидную фазу.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Типичное применение | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 950–1150 МПа | Испытание на растяжение | Нагруженные имплантаты | После HIP |
| Твердость | 420–480 HV | Виккерс | Узлы трения | В состоянии поставки |
| Относительное удлинение | 8–12 % | Испытание на растяжение | Детали с ударными нагрузками | После термической обработки |
| Плотность | 8,3–8,5 г/см | Гидростатическое взвешивание | Контроль качества | Относительная плотность > 99,5 % |
Особенности поставки и хранения
Порошок CoCr-ST2724G поставляется в герметичных контейнерах с инертной атмосферой аргона для предотвращения окисления частиц. Рекомендуемый срок хранения в невскрытой упаковке составляет 24 месяца при температуре не выше 25 C и относительной влажности не более 60 %. После вскрытия контейнера материал необходимо использовать в течение 7 дней либо хранить в сушильном шкафу при 80 C. Повторное использование порошка в цикле печати допускается после просеивания через сито 63 мкм и контроля текучести по Холлу.
Вопросы и ответы
Какая фракция порошка CoCr-ST2724G оптимальна для SLM-печати?
Для селективного лазерного сплавления рекомендуется фракция 15–45 мкм. Более мелкая фракция 10–30 мкм применяется для прецизионных изделий с толщиной стенки менее 0,5 мм, однако требует корректировки параметров сканирования для избежания перегрева.
Требуется ли термическая обработка после печати?
Да, для снятия остаточных напряжений и повышения пластичности рекомендуется горячее изостатическое прессование при 1150 C и давлении 100–150 МПа. Для изделий без высоких требований к усталостной прочности допускается отжиг при 800 C в течение 2 часов.
Каковы ограничения по толщине стенки при печати?
Минимальная толщина стенки составляет 0,3 мм при использовании фракции 15–45 мкм. Для более тонких элементов необходимо применять фракцию 10–30 мкм и снижать мощность лазера до 150 Вт.
Совместим ли порошок с технологией DED?
Да, CoCr-ST2724G применим для лазерной наплавки и DED-выращивания. Для этих процессов используется фракция 45–105 мкм, обеспечивающая стабильную подачу через коаксиальное сопло.
