Стелитната сплав е общ термин за серия от кобалтово-хромови сплави, които са устойчиви на високи температури, износване и корозия. "Stellite" първоначално е патент на Deloro Group. През 2012 г. Deloro Stellite Group беше придобита от Kennametal и стана регистрирана търговска марка на Kennametal, използвана за обозначаване на специфични сплави на основата на кобалт.
Химическият състав на сплавта Stellite:
Стелитната сплав принадлежи към семейството на сплави на основата на кобалт и съдържа основно следните основни елементи:
Кобалт (Co) : матричен елемент, съставляващ приблизително 50-65% от общото тегло, осигуряващ отлична якост при висока температура и устойчивост на термична умора.
Хром (Cr): Съдържанието му обикновено е между 25% и 33% и е ключът към образуването на плътен защитен слой от хромен оксид (Cr₂O₃), придавайки на сплавта изключителна устойчивост на високотемпературно окисление и корозия.
Волфрам (W) и молибден (Mo): Основните елементи за укрепване на твърдия разтвор. Някои волфрам или молибден ще се комбинират с въглерод, за да образуват твърди карбиди, което значително повишава червената твърдост и устойчивостта на износване на сплавта.
Въглерод (C): Съдържанието варира между 0,1% и 3,0%. Въглеродът е основният елемент при образуването на карбиди (като MC, M₂₃C₆, M₇C3), които са вградени в кобалтовата матрица като стоманени пръти, образувайки "скелета" за устойчивостта на сплавта на износване.
Укрепването на сплавта Stellite идва главно от аустенитната матрица, подсилена с твърд разтвор и карбидите, разпределени в матрицата. Този уникален укрепващ механизъм позволява на сплавта Stellite да претърпи много бавен спад на якостта с повишаване на температурата, което й придава изключително висока термична стабилност.
Основните степени и характеристики на сплавта Stellite:
Серия, устойчива на износване
Стелит 1: Клас с високо съдържание на въглерод и волфрам с твърдост до HRC 48-55. Има отлична антиабразивна производителност и е подходяща за легла на клапани, лагери и устойчиви на износване втулки и др.
Stellite 4: Висока якост, висока твърдост. Подходящ е за матрици за студено щамповане, износващи се части с високо напрежение и др.
Stellite 6: Най-универсалният и класически клас, той е известен като "Джак от всички видове". Има перфектен баланс между твърдост (около HRC 40) и издръжливост, а също така се характеризира с отлична устойчивост на удар, устойчивост на корозия и устойчивост на висока температура. Той се използва широко в уплътнителни повърхности на клапани, клапани на двигатели и различни втулки и др.
Stellite 12: Неговата производителност е между тази на Stellite 1 и Stellite 6, с твърдост от приблизително HRC 45. Той е по-твърд и по-устойчив на износване от Stellite 6 и е подходящ за високотемпературни и високоналягащи вентили, зъбци на триони, тласкачи на винтове и контролни клапани.
Stellite 20: Клас с изключително висока твърдост (приблизително HRC 60), предназначен главно за условия на екстремно абразивно износване и често се използва в лагерни втулки, устойчиви на износване плочи и въртящи се уплътнителни пръстени.
Stellite 100: Устойчив на удар и кавитация, предназначен главно за условия на екстремно абразивно износване, често се използва в работни колела на помпи, турбинни перки и химическо оборудване.
Серия, устойчива на висока температура/корозия
Stellite 21: нисковъглероден, съдържащ молибден клас с отлична якост и изключителна устойчивост на термичен удар. Лопатки на газови турбини, високотемпературни вентили, компоненти за ядрената индустрия.
Stellite 31 (X-40): Съдържащ никел, той се отличава с отлична якост при висока температура и устойчивост на термична умора и отдавна се използва като материал за направляващи лопатки в авиационни двигатели и компоненти на газови турбини.
Stellite 25: Ниско съдържание на въглерод, с отлична устойчивост на термична умора, окисляване и сулфидиране, подходящ за компоненти на горивната камера.
Серия със специално представяне
Tribaloy T-400: Високо съдържание на молибден, отлични свойства на самосмазване при висока температура, постигане на самосмазване при висока температура чрез фаза на Laves, особено подходящо за шибърни клапани и компоненти за смазване без масло при висока температура и силно корозивна среда.
Tribaloy T-800: Високо съдържание на молибден и високо съдържание на хром, с по-добра устойчивост на износване от T-400, подходящо за по-взискателни, силно корозивни и високотемпературни среди.
Предимства и недостатъци на сплавта Stellite
Предимства
Изключителна червена твърдост: Най-забележителната характеристика на сплавта Stellite е, че може да поддържа висока твърдост и здравина дори при високи температури, вариращи от 650 до 1000 ℃. Неговите карбиди не се разтварят отново до 1100 ℃, което е трудно постижимо за много материали на основата на желязо и никел.
Пълна устойчивост на корозия: Високото съдържание на хром му позволява да образува стабилен пасивиращ филм в различни корозивни среди, включително морска вода, сярна киселина, азотна киселина и газ с висока температура, демонстрирайки отлична устойчивост както на равномерна, така и на локална корозия. Особено по отношение на устойчивост на термична корозия (като сулфидиране), стелитните сплави често превъзхождат сплавите на основата на никел поради по-високата точка на топене на кобалтовите сулфиди.
Изключителна устойчивост на износване: Независимо дали става дума за износване чрез интерметално триене (залепващо износване) или ерозионно износване, причинено от течности, съдържащи частици, сплавта Stellite се представя изключително добре. Има нисък коефициент на триене и силна способност против надраскване.
Отлична устойчивост на термична умора: може да издържи на драстични температурни промени (термичен шок) без напукване, което го прави изключително подходящ за чести условия на стартиране и спиране на клапани, форми и др.
Недостатък
Недостатъчна якост при средна температура: При средни температури (като 600-800 ℃), якостта на сплавите Stellite обикновено е само 50-75% от тази на сплавите на базата на никел поради липсата на кохерентни укрепващи фази.
Висока трудност при обработката: Поради високата си твърдост и висока издръжливост, обработката на рязане на сплав Stellite е изключително трудна. Обикновено могат да се използват само шлайфане или специални методи за обработка, което води до високи производствени разходи за части.
Недостиг на ресурси: Кобалтът е важен стратегически ресурс. Глобалните му запаси са ограничени и неравномерно разпределени, което води до високата цена на сплавта Stellite. Това до известна степен ограничава масовото му приложение.
Ограничена устойчивост на окисляване: Въпреки отличната си устойчивост на термична корозия, устойчивостта на окисление на стелитните сплави в чисти високотемпературни окислителни среди обикновено е по-ниска от тази на сплавите на основата на никел.
