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CoCrMo合金成分、抗拉、屈服、密度、硬度全览

发布:sonhooalloy 浏览:88896次

CoCrMo合金百科解析:成分、性能与应用标准全透视

CoCrMo合金,作为一种至关重要的钴基高温合金和生物医用金属材料,以其卓越的耐磨性、优异的耐腐蚀性、高强度和高硬度而闻名于世。它广泛应用于航空航天、能源化工,尤其是在人工关节(如髋关节、膝关节)置换领域,扮演着不可替代的角色。本文将对CoCrMo合金的核心指标进行全面解析。

一、 核心化学成分解析

CoCrMo合金的成分设计是其卓越性能的基石。其主要元素构成如下:

  • 钴: 作为合金的基体元素,钴提供了稳定的面心立方或密排六方晶体结构,赋予了合金固溶强化的基础、良好的高温性能以及本征的耐腐蚀特性。

  • 铬: 这是合金中最为关键的合金元素之一,含量通常在26%至30%之间。铬的主要作用有两个方面:一是通过固溶强化显著提高合金的强度和硬度;二也是更重要的,是在合金表面形成一层极其致密且稳定的氧化铬钝化膜,这层膜能有效阻止腐蚀介质的侵入,从而提供无与伦比的耐腐蚀性和抗生理环境腐蚀能力,这对于医用植入物至关重要。

  • 钼: 钼元素的含量一般在5%至7%之间。它的加入进一步强化了基体,细化了晶粒,从而显著提升了合金的强度、硬度和耐磨性。同时,钼也能增强铬所形成的钝化膜的稳定性,进一步提高耐点蚀能力。

  • 其他微量元素: 除了上述主要元素,合金中还可能含有少量的镍、碳、氮、硅、锰等。其中,碳的含量和形态控制尤为重要。碳与铬能形成碳化物,这些硬质碳化物颗粒弥散分布在基体中,能极大地提高合金的耐磨性。根据碳含量的高低和热处理工艺的不同,CoCrMo合金可分为适用于铸造的低碳型和适用于热加工的高碳型。

二、 关键力学与物理性能指标

1. 抗拉强度
抗拉强度是材料在拉伸试验中所能承受的最大应力值,代表了材料抵抗断裂的能力。CoCrMo合金的抗拉强度表现非常出色,其具体数值高度依赖于制造工艺(如铸造、锻造或3D打印)和后续热处理。

  • 对于铸造态的CoCrMo合金,其抗拉强度通常在655 MPa以上。

  • 经过热加工(如锻造) 的合金,由于晶粒得到细化,其抗拉强度会有显著提升,普遍可以达到897 MPa至1200 MPa甚至更高。

  • 采用增材制造(3D打印) 技术生产的部件,通过精确的工艺控制,其抗拉强度可与锻造件相媲美,甚至更优。

2. 屈服强度
屈服强度是材料开始发生明显塑性变形的应力临界点,对于植入物来说,这一指标比抗拉强度更具实际意义,因为它决定了部件在长期负载下是否会发生永久性的尺寸变化。CoCrMo合金拥有极高的屈服强度。

  • 铸造合金的屈服强度通常不低于450 MPa。

  • 锻造增材制造的合金则表现出更高的屈服强度,范围一般在650 MPa到900 MPa之间。这种高屈服强度确保了人工关节在人体日常活动中(如行走、奔跑)能够承受巨大的循环载荷而不产生塑性变形。

3. 硬度
硬度直接反映了材料抵抗表面局部塑性变形(如压痕、刮擦)的能力,是衡量其耐磨性的关键指标。CoCrMo合金的硬度值同样因工艺而异。

  • 普通的铸造或锻造CoCrMo合金的洛氏硬度通常在25 HRC至45 HRC的范围内。

  • 经过特殊的热处理(如固溶强化、时效处理)或采用高碳含量的牌号,其硬度可以进一步提升,某些情况下甚至能超过50 HRC。这种高硬度特性使其在与聚乙烯等材料对磨时,表现出极低的磨损率。


4. 密度
CoCrMo合金的密度较高,大约在8.3至8.5克/立方厘米之间。这一特性使其具有较高的比强度(强度与密度之比),并且在作为植入物时,能提供良好的生物力学相容性,其弹性模量也更接近于人体骨骼,有助于减少应力屏蔽效应。

三、 主要执行标准体系

CoCrMo合金的生产和应用受到严格的国际和国内标准规范,以确保其质量和安全性,尤其是在医疗领域。

  • 国际标准:

    • ASTM F75: 这是最为人熟知的标准,规范了用于外科植入物的铸造钴-28铬-6钼合金的材料、力学性能和化学要求。

    • ASTM F1537: 此标准涵盖了锻造CoCrMo合金,包括高碳和低碳两种类型,适用于热加工如锻造生产的部件。

    • ASTM F799: 该标准针对经过热等静压或锻造工艺处理的CoCrMo合金,其力学性能通常优于普通铸造合金。

    • ISO 5832-4: 这是国际标准化组织制定的对应标准,内容与ASTM F75类似,规定了外科植入物用铸造钴-铬-钼合金。

    • ISO 5832-12: 对应于锻造CoCrMo合金。

  • 中国国家标准:

    • GB 23102 / YY 0117.3: 中国的医疗器械行业标准和国家标准基本与国际标准接轨,对用于外科植入物的铸造钴-铬-钼合金的成分、性能和测试方法做出了详细规定,其技术要求与ASTM F75和ISO 5832-4等效或相近。

总结

CoCrMo合金凭借其以钴为基、铬钼协同强化的科学成分设计,获得了集高强度、高硬度、高耐磨性和卓越耐腐蚀性于一身的综合性能。其抗拉与屈服强度足以承受人体环境的严苛载荷,高密度提供了良好的力学相容性,而严格的国际国内标准则为其在关乎生命健康的医疗及其他高端工业领域的可靠应用提供了坚实保障。无论是作为支撑生命的关节,还是作为在极端环境下工作的关键部件,CoCrMo合金都堪称是现代材料工程中的一颗璀璨明珠。

详细分析

1. 基本信息(源自公开工商信息)

成立时间:2003年07月08日(截至2024年,已运营超过21年,不属于新公司,有一定的行业积淀)。

经营范围:主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售,以及从事货物及技术的进出口业务。

2. 优势与积极方面

经验与存续时间:成立超过10年,表明公司在市场竞争中生存了下来,拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。

地理位置:位于上海这一全国金融、贸易和物流中心,信息灵通,交通便利,便于开展国内及进出口业务。

资质齐全:拥有“货物进出口”资质,意味着可以开展国际贸易业务,这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。

他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号:

高温合金:

GH3030、GH4169、GH3128、GH145、GH3039、GH3044、GH4099、GH605、GH5188等


软磁合金:

1J06、1J12、1J22、1J27、1J30、1J36、1J50、1J79、1J85等

弹性合金:

3J01、3J09、3J21、3J35等。蒙乃尔合金:Monel 400(N04400)、Monel K500(N05500)等

膨胀合金:

4J28、4J29(与玻璃烧结)、4J32、4J33、4J34、4J36、(与陶瓷烧结)4J38、4J42、4J50等

耐蚀合金:

Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等

因科洛伊合金:

Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等

哈氏合金:

Hastelloy C、C-4、C-22(N06022)、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等

纯镍 / 钛合金:

N4、N5(N02201)N6、N7(N02200)TA1、TA2、TA9、TA10、TC4等

沉淀硬化钢/双相不锈钢

17-4PH(sus630)、17-7PH(sus631)、15-5PH/ 2205、2507、904L、254SMO、20#(N08020)

生产工艺:热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等

供应规格:棒材 、板材、管材、带材、毛细管、丝材及块料。

重要提示:

具体库存和牌号可能变动: 以上列出的是镍基合金的常见牌号,但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。

最佳确认方式: 要获取最准确、最及时的产品信息,强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。

官网查询: 您可以访问他们的官方网站(如果有的話)来查看详细的产品介绍。

希望以上信息能对您有所帮助!如果您有特定的应用场景或介质环境,也可以提出,这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。



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