سبائك الأقمار الصناعية هو مصطلح عام لسلسلة من سبائك الكوبالت والكروم المقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة والتآكل والتآكل. كان "Stellite" في الأصل براءة اختراع لمجموعة Deloro. في عام 2012، استحوذت شركة Kennametal على مجموعة Deloro Stellite Group وأصبحت علامة تجارية مسجلة لشركة Kennametal، وتستخدم للإشارة إلى سبائك محددة قائمة على الكوبالت.
التركيب الكيميائي لسبائك الأقمار الصناعية:
تنتمي سبيكة الأقمار الصناعية إلى عائلة السبائك القائمة على الكوبالت وتحتوي بشكل أساسي على العناصر الأساسية التالية:
الكوبالت (Co) : عنصر أساس، يمثل حوالي 50-65% من الوزن الإجمالي، مما يوفر قوة ممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومة للتعب الحراري.
الكروم (Cr) : يتراوح محتواه عادة بين 25% و33%، وهو المفتاح لتشكيل طبقة واقية كثيفة من أكسيد الكروم (Cr₂O₃)، مما يمنح السبيكة مقاومة متميزة للأكسدة والتآكل في درجات الحرارة العالية.
التنغستن (W) والموليبدينوم (Mo): العناصر الرئيسية لتقوية المحلول الصلب. سيتم دمج بعض التنغستن أو الموليبدينوم مع الكربون لتكوين كربيدات صلبة، مما يعزز بشكل كبير صلابة اللون الأحمر ومقاومة التآكل للسبيكة.
الكربون (C): يتراوح المحتوى بين 0.1% و3.0%. الكربون هو العنصر الأساسي في تكوين الكربيدات (مثل MC، M₂₃C₆، M₇C₃)، والتي يتم تضمينها في مصفوفة الكوبالت مثل القضبان الفولاذية، وتشكل "الهيكل العظمي" للسبيكة لمقاومة التآكل.
يأتي تقوية سبيكة الأقمار الصناعية بشكل أساسي من مصفوفة الأوستينيت المقواة بمحلول صلب والكربيدات الموزعة في المصفوفة. تمكن آلية التقوية الفريدة هذه سبيكة الأقمار الصناعية من تجربة انخفاض بطيء جدًا في القوة مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يمنحها استقرارًا حراريًا عاليًا للغاية.
الدرجات والخصائص الرئيسية لسبائك الأقمار الصناعية:
سلسلة مقاومة للاهتراء
ستيليت 1: درجة عالية من الكربون والتنغستن مع صلابة تصل إلى HRC 48-55. إنه يتميز بأداء ممتاز ضد التآكل ومناسب لمقاعد الصمامات والمحامل والبطانات المقاومة للتآكل، إلخ.
الأقمار الصناعية 4: قوة عالية، صلابة عالية. إنها مناسبة لقوالب الختم البارد، وأجزاء التآكل عالية الضغط، وما إلى ذلك.
ستيلايت 6: النوع الأكثر تنوعًا وكلاسيكية، ويُعرف باسم "جاك جميع الأنواع". إنه يتمتع بتوازن مثالي بين الصلابة (حوالي HRC 40) والمتانة، ويتميز أيضًا بمقاومة ممتازة للصدمات، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية. يستخدم على نطاق واسع في أسطح إغلاق الصمامات، وصمامات المحرك والبطانات المختلفة، وما إلى ذلك.
Stellite 12: يقع أداءه بين أداء Stellite 1 وStellite 6، مع صلابة تبلغ حوالي HRC 45. وهو أكثر صلابة وأكثر مقاومة للتآكل من Stellite 6، وهو مناسب للصمامات ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، وأسنان المنشار، وقضبان الدفع اللولبية، وصمامات التحكم.
ستيليت 20: درجة ذات صلابة عالية للغاية (حوالي HRC 60)، مصممة بشكل أساسي لظروف التآكل الكاشطة الشديدة، وغالبًا ما تستخدم في أكمام المحمل، والألواح المقاومة للتآكل، وحلقات الختم الدوارة.
ستيلايت 100: مقاوم للصدمات ومقاوم للتجويف، مصمم بشكل أساسي لظروف التآكل الشديدة، وغالبًا ما يستخدم في دافعات المضخات، وشفرات التوربينات، والمعدات الكيميائية.
سلسلة مقاومة درجات الحرارة العالية/التآكل
ستيليت 21: درجة منخفضة الكربون تحتوي على الموليبدينوم وتتميز بصلابة ممتازة ومقاومة ممتازة للصدمات الحرارية. شفرات توربينات الغاز، والصمامات ذات درجة الحرارة العالية، ومكونات الصناعة النووية.
القمر الصناعي 31 (X-40): يحتوي على النيكل، ويتميز بقوة ممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومة التعب الحراري، وقد تم استخدامه منذ فترة طويلة كمادة لدوارات التوجيه في المحركات الهوائية ومكونات توربينات الغاز.
ستيليت 25: محتوى منخفض من الكربون، مع مقاومة ممتازة للتعب الحراري والأكسدة والكبريتات، ومناسب لمكونات غرفة الاحتراق.
سلسلة الأداء الخاصة
Tribaloy T-400: محتوى عالي من الموليبدينوم، خاصية تشحيم ذاتي ممتازة عند درجة حرارة عالية، تحقيق تشحيم ذاتي عند درجة حرارة عالية من خلال مرحلة Laves، مناسب بشكل خاص لصمامات البوابة ومكونات التشحيم الخالية من الزيت في الوسائط ذات درجة الحرارة العالية والتآكل الشديد.
Tribaloy T-800: يحتوي على نسبة عالية من الموليبدينوم والكروم العالي، مع مقاومة تآكل أفضل من T-400، وهو مناسب للبيئات الأكثر تطلبًا والتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة.
مزايا وعيوب سبائك الأقمار الصناعية
المزايا
صلابة حمراء رائعة: الميزة الأبرز لسبائك الأقمار الصناعية هي أنها يمكن أن تحافظ على صلابة وقوة عالية حتى في درجات الحرارة المرتفعة التي تتراوح من 650 إلى 1000 درجة مئوية. لا تذوب كربيداتها مرة أخرى حتى تصل إلى 1100 درجة مئوية، وهو أمر يصعب تحقيقه على العديد من المواد القائمة على الحديد والنيكل.
مقاومة شاملة للتآكل: يتيح محتوى الكروم العالي تشكيل طبقة تخميل مستقرة في مختلف الوسائط المسببة للتآكل، بما في ذلك مياه البحر وحمض الكبريتيك وحمض النيتريك والغاز عالي الحرارة، مما يدل على مقاومة ممتازة للتآكل الموحد والمحلي. خاصة فيما يتعلق بمقاومة التآكل الحراري (مثل الكبريت)، غالبًا ما تتفوق السبائك الساتلية على السبائك القائمة على النيكل بسبب ارتفاع نقطة انصهار كبريتيدات الكوبالت.
مقاومة التآكل المتميزة: سواء كان الأمر يتعلق بتآكل الاحتكاك بين المعادن (تآكل المادة اللاصقة) أو تآكل التآكل الناجم عن السوائل التي تحتوي على جزيئات، فإن سبائك الأقمار الصناعية تؤدي أداءً جيدًا بشكل استثنائي. لديها معامل احتكاك منخفض وقدرة قوية ضد الخدش.
مقاومة ممتازة للتعب الحراري: يمكنها تحمل التغيرات الجذرية في درجات الحرارة (الصدمة الحرارية) دون أن تتشقق، مما يجعلها مناسبة للغاية لظروف التشغيل المتكررة للصمامات والقوالب وما إلى ذلك.
عيب
قوة غير كافية في درجات الحرارة المتوسطة: في درجات الحرارة المتوسطة (مثل 600-800 درجة مئوية)، تكون قوة السبائك الساتلية عادةً 50-75% فقط من قوة السبائك القائمة على النيكل بسبب عدم وجود مراحل تقوية متماسكة.
صعوبة المعالجة العالية: نظرًا لصلابتها العالية ومتانتها العالية، فإن معالجة قطع سبائك الأقمار الصناعية صعبة للغاية. عادة، يمكن اعتماد طرق الطحن أو المعالجة الخاصة فقط، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف تصنيع الأجزاء.
ندرة الموارد: يعتبر الكوبالت مورداً استراتيجياً هاماً. احتياطياتها العالمية محدودة وموزعة بشكل غير متساو، مما يؤدي إلى ارتفاع أسعار سبائك الأقمار الصناعية. إلى حد ما، وهذا يحد من تطبيقه على نطاق واسع.
مقاومة الأكسدة المحدودة: على الرغم من مقاومتها الممتازة للتآكل الحراري، فإن مقاومة الأكسدة للسبائك الساتلية في بيئات الأكسدة النقية ذات درجة الحرارة العالية عادة ما تكون أقل من مقاومة السبائك القائمة على النيكل.
