Xülasə: Stellite 6 və Stellite 21-in praktiki müqayisəsi, karbon tərkibinin və volfram-molibdenin sərtlik və möhkəmlik nisbətini necə idarə etdiyini izah edir.
Stellite 6 və Stellite 21, bir-biri ilə ən çox müqayisə edilən iki kobalt əsaslı aşınma ərintiləridir. Ümumi standart, qeyri-müəyyənlik olduqda Stellite 6-nı təyin etməkdir. Bu vərdişin ağlabatan əsası var: Stellite 6 uzun bir tətbiq tarixinə, yaxşı sənədləşdirilmiş davranışa və yetkin emal təcrübəsinə malikdir. Ancaq iki vəziyyətdə defolt lazımsız riskə səbəb ola bilər: hissə sürətli istilik dövranı və ya termal şok gördükdə və hissənin nazik divarları olduqda və ya kəskin hissə dəyişdikdə.
Stellite 21, əsasən, bu şərtlərdə Stellite 6-nın möhkəmlik məhdudiyyətini həll etmək üçün mövcuddur. İkisi arasındakı mübadiləni başa düşmək, hansının “daha yaxşı” olduğunu yadda saxlamaqdan daha faydalıdır.
Kompozisiya fərqləri performans bölgüsünə səbəb olur
Bu ərintilər arasındakı performans boşluğu iki kompozisiya seçiminə düşür.
Karbon tərkibi. Stellite 6 əhəmiyyətli dərəcədə yüksək karbon səviyyəsini daşıyır. SAE AMS 5387-yə əsasən, Stellite 6 tökmələri 60Co-29Cr-4,5W nominal tərkibə malikdir, adətən tökmə məmulatları üçün 0,9-1,4% aralığında karbon var. Daha çox karbon daha çox sərt karbid yağıntısı deməkdir ki, bu da birbaşa sərtliyi və aşınma müqavimətini artırır. Stellite 21 daha az karbona malikdir, nominal tərkibi təqribən C ~0,25%, Cr 25-30%, Mo 4,5-6,5%, Ni 1,5-3,5%, balans Co. Aşağı karbon dedikdə daha az karbid həcmli fraksiya və kobalt bərk məhlul matrisinin üstünlük təşkil etdiyi mikrostruktur nəzərdə tutulur.
Volfram və molibden. Stellite 6 əsas bərk məhlul gücləndiricisi kimi volframdan (W) istifadə edir; Stellite 21 bu volframın çoxunu molibden (Mo) ilə əvəz edir. Molibden volframın atom çəkisinin təxminən yarısına malikdir, buna görə də eyni çəki faizində təxminən iki dəfə çox atom təşkil edir. Molibden də karbon üçün daha güclü bir yaxınlığa malikdir və karbid əmələ gəlməsini təşviq edir. Stellite 21-də isə aşağı karbon səviyyəsi bu təsiri məhdudlaşdırır və xalis nəticə Stellite 6-dan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı ümumi karbid tərkibidir.
Bu iki fərq birlikdə iki fərqli performans profili yaradır.
Stellite 6: aşınma müqaviməti müqabilində karbid sıxlığı
Stellite 6-nın mikro strukturu sərt karbid hissəciklərinin nisbətən sıx paylanması ilə kobalt əsaslı bərk məhlul matrisindən ibarətdir. Bu quruluş aşındırıcı aşınma altında yaxşı işləyir.
Harada uyğun gəlir. Klapanın möhürləyici üzləri, nasos qolları, şlamla işləmə komponentləri və orta dərəcədə təsir altında olan ümumi aşınma hissələri Stellite 6-nın tipik tətbiqləridir. Onun sərtliyi adətən Rockwell C 37-45 diapazonuna düşür, tökmə vəziyyətindən və sonrakı istilik müalicəsindən asılı olaraq, əksər abraziv aşınma problemləri üçün kifayətdir. Oksidləşdirici yüksək temperaturlu mühitlərdə Stellite 6 həmçinin əsasən Cr₂O₃ və CoCr₂O₄ əsasında Stellite 21-dən daha aşağı oksidləşmə dərəcəsi ilə qoruyucu oksid təbəqəsi əmələ gətirir.
Limitlərin göründüyü yer. Karbid sıxlığının bir yan təsiri var: sürətli istilik dövranı və ya lokallaşdırılmış termal şok altında, karbidlər və matris arasındakı termal genişlənmə fərqi çatlama sahəsinə çevrilə bilər. İncə kəsikli hissələr üçün daha yüksək karbon və karbid tərkibi də tökmə və emal zamanı çatlama riskini artıra bilər. Bu, Stellite 6-nın bu vəziyyətlərdə istifadə edilə bilməyəcəyi demək deyil, lakin istilik yorğunluğu üstünlük təşkil edən uğursuzluq rejimi olduqda, alternativ ciddi şəkildə qiymətləndirilməlidir.
Stellite 21: sərtlik və termal yorğunluq müqaviməti müqabilində aşağı karbid tərkibi
Stellite 21 fərqli dizayn məntiqini izləyir. Tərkibindəki aşağı karbon və molibden əlavə edilməsi karbidin həcm hissəsini kəskin şəkildə azaldır və kobalt bərk məhlul matrisini mexaniki performansı daşıyan faza kimi tərk edir.
Birbaşa nəticə: otaq temperaturunda sərtlik və təmiz aşındırıcı aşınma müqaviməti Stellite 6-dan aşağıdır, lakin möhkəmlik, termal şok müqaviməti və termal yorğunluq müqaviməti daha yaxşıdır. Döküm kimi sərtlik adətən Stellite 6-dan aşağı olan aşağı və orta HRC 30-larda bildirilir (dəqiq dəyərlər məhsulun formasından və sınaq vəziyyətindən asılıdır - dəqiqləşdirmədən əvvəl təchizatçı məlumatlarına qarşı yoxlayın). Onun üstünlüyü köhnəlmiş aşındırıcı maddələr deyil, termal dövriyyə altında struktur bütövlüyünü qorumaqdır.
Harada uyğun gəlir. Stellite 21 qaz turbinlərinin qanadlarında, isti işləyən klapanlarda, yüksək temperaturlu bərkidicilərdə və istilik genişlənməsi uyğunsuzluğunu tamponlamalı olan qaynaq örtüklərində istifadə edilmişdir. Stellite 6-nın üst qat kimi xidmət etdiyi və ara təbəqəyə ehtiyac duyulduğu yerlərdə Stellite 21 tarixən polad substrat və Stellite 6 üst təbəqəsi arasındakı istilik genişlənmə fərqini yumşaltmaq üçün bufer kimi istifadə edilmişdir. 550-650°C-də 8760 saata qədər saxlanılan Stellite 21 tampon təbəqələri olan F91 polad substratları üzərində aparılan bir araşdırma, F91/S21 interfeysində əhəmiyyətli təsir dayanıqlığının itirilməsini aşkar etdi, buna görə də nikel əsaslı bufer təbəqələri bu xüsusi tətbiqdə getdikcə daha çox üstünlük təşkil edir. Bu, ərintinin mövqeyini yaxşı göstərir: onun dəyəri Stellite 6-nın hər yerdə əvəz edilməsində deyil, xüsusi şərtlərdə möhkəmliyindədir.
Asanlıqla gözdən qaçan bir məhdudiyyət. Stellite 21 sərt hissəciklərin aşınmasına qarşı nisbətən məhdud müqavimətə malikdir. Karbid sıxlığı aşağı olduğundan, kəskin hissəciklər sürətlə vurduqda matris daha az qorunma təmin edir. Aşağı bucaqlı eroziya və sərt aşındırıcı aşınma altında Stellite 21 adətən ən yaxşı seçim deyil.
Praktik seçim yolu
Aşağıdakı yol iki ərintilərin performans xüsusiyyətlərinə əsaslanır. O, ilkin seçim bələdçisi kimi xidmət edə bilər, lakin xüsusi tətbiqin mühəndis qiymətləndirməsini əvəz etməməlidir.
Aşağıdakı hallarda Stellite 6-a əyilmək:
- Dominant uğursuzluq rejimi aşındırıcı və ya yapışqan aşınmadır və termal velosiped əsas yük deyil.
- Hissə qalın bir hissəyə malikdir və tökmə və emal zamanı çatlama həssaslığı idarə olunur.
- Oksidləşdirici atmosferdə xidmət temperaturu yüksəkdir və qoruyucu oksid təbəqəsi dizaynın bir hissəsidir.
- Tətbiqin müəyyən edilmiş Stellite 6 tarixçəsi, uğursuzluq məlumatları ilə istinad edilir.
Aşağıdakı hallarda Stellite 21-ə əyilmək:
- Hissə dəfələrlə sürətli isitmə və soyumağa məruz qalır və termal yorğunluq krekinqi məlum bir riskdir.
- Hissə nazik divarlara və ya kəskin kəsik dəyişikliklərinə malikdir və sərtlik xam sərtlikdən daha vacibdir.
- Termal genişlənmə uyğunsuzluğunu tampon etmək üçün polad substrat və sərt üzlük arasında keçid təbəqəsi lazımdır (lakin uzunmüddətli yüksək temperatur sabitliyi qiymətləndirilməlidir).
- Aşınma mexanizmi sərt hissəciklərin eroziyası deyil, əsasən metaldan metala sürüşən aşınma və ya kavitasiyadır.
Heç biri təmiz uyğun olmadıqda: Tətbiq həm yüksək aşındırıcı aşınma müqaviməti, həm də əla termal yorğunluq müqavimətini tələb edirsə, Stellite 12 (daha yüksək karbon, daha yüksək aşınma müqaviməti) və ya intermetal ilə gücləndirilmiş ərintilərdən ibarət Tribaloy ailəsini nəzərdən keçirməyə dəyər ola bilər və ya hissənin istilik idarəçiliyinə dizayn səviyyəsində diqqət yetirilməlidir. Bu istiqamətlər bu müqayisədən kənara çıxır, lakin ilkin mərhələdə material seçiminin nəzərdən keçirilməsinə aiddir.
RFQ-ya nə daxil edilməlidir
Hansı ərintinin seçilməsindən asılı olmayaraq, tökmə və emal tədarükçüsü mənalı bir təklif verməzdən əvvəl adətən aşağıdakılara ehtiyac duyur:
- Parça rəsmləri əsas ölçüləri və tolerantlıq tələbləri ilə.
- Xidmət şərtləri: temperatur diapazonu, orta və yük növü (aşınma, təsir, istilik dövrü).
- Gözlənilən ömür və ya məlum uğursuzluq rejimi, varsa, tarixi hissəsi ilə.
- Material standartı, məsələn, AMS 5387 və ya digər müvafiq spesifikasiyaya cavab verilməli olub-olmaması.
- Kəmiyyət, çünki tək parçalar, kiçik partiyalar və istehsal həcmi fərqli proses seçimlərinə səbəb olur.
Kobalt əsaslı ərinti tökmələri üçün, həmçinin tədarükçünün tökmədən bitirmə emalına qədər daxili imkanlara malik olub-olmadığını təsdiqləməyə dəyər, çünki bu ərintilər nəzərəçarpacaq dərəcədə sərtləşir və proseslər arasında keçid həm xərclərə, həm də istehsal müddətinə təsir göstərir.
