Stellite-legering er en generel betegnelse for en række kobolt-chrom-legeringer, der er modstandsdygtige over for høje temperaturer, slid og korrosion. "Stellite" var oprindeligt et patent tilhørende Deloro Group. I 2012 blev Deloro Stellite Group opkøbt af Kennametal og blev et registreret varemærke tilhørende Kennametal, der bruges til at henvise til specifikke kobolt-baserede legeringer.
Den kemiske sammensætning af Stellite-legering:
Stellite-legering tilhører den kobolt-baserede legeringsfamilie og indeholder hovedsageligt følgende kerneelementer:
Cobalt (Co): Et matrixelement, der tegner sig for ca. 50-65% af den samlede vægt, hvilket giver fremragende højtemperaturstyrke og termisk udmattelsesbestandighed.
Chrom (Cr): Dens indhold er typisk mellem 25% og 33%, og det er nøglen til at danne et tæt beskyttende lag af chromoxid (Cr₂O₃), som giver legeringen enestående modstandsdygtighed over for højtemperaturoxidation og korrosion.
Wolfram (W) og molybdæn (Mo): De vigtigste styrkende elementer i fast opløsning. Noget wolfram eller molybdæn vil kombineres med kulstof for at danne hårde karbider, hvilket væsentligt forbedrer legeringens røde hårdhed og slidstyrke.
Kulstof (C) : Indholdet svinger mellem 0,1 % og 3,0 %. Kulstof er kerneelementet i dannelsen af karbider (såsom MC, M₂3C6, M₇C₃), som er indlejret i koboltmatrixen som stålstænger, der danner "skelettet" for legeringen til at modstå slid.
Forstærkningen af Stellite-legeringen kommer hovedsageligt fra austenitmatrixen styrket af fast opløsning og carbiderne fordelt i matrixen. Denne unikke forstærkningsmekanisme gør det muligt for Stellite-legeringen at opleve et meget langsomt fald i styrke, når temperaturen stiger, hvilket giver den ekstrem høj termisk stabilitet.
De vigtigste kvaliteter og egenskaber ved Stellite-legering:
Slidstærk serie
Stellite 1: En kulstof- og højwolframkvalitet med en hårdhed på op til HRC 48-55. Den har fremragende anti-slibeevne og er velegnet til ventilsæder, lejer og slidbestandige foringer mv.
Stellite 4: Høj styrke, høj hårdhed. Den er velegnet til koldstempling, sliddele med høj belastning mv.
Stellite 6: Den mest alsidige og klassiske kvalitet, den er kendt som "Jack of all kinds". Den har en perfekt balance mellem hårdhed (ca. HRC 40) og sejhed og har også fremragende slagfasthed, korrosionsbestandighed og modstandsdygtighed over for høje temperaturer. Det er meget udbredt i ventiltætningsflader, motorventiler og forskellige bøsninger mv.
Stellite 12: Dens ydeevne ligger mellem Stellite 1 og Stellite 6, med en hårdhed på ca. HRC 45. Den er hårdere og mere slidstærk end Stellite 6 og er velegnet til højtemperatur- og højtryksventiler, savtænder, skruestødstænger og kontrolventiler.
Stellite 20: En kvalitet med ekstrem høj hårdhed (ca. HRC 60), hovedsageligt designet til ekstreme slibende slidforhold, og bruges ofte i lejebøsninger, slidbestandige plader og roterende tætningsringe.
Stellite 100: Slagfast og kavitationsbestandig, hovedsageligt designet til ekstreme slibende slidforhold, den bruges ofte i pumpehjul, turbineblade og kemisk udstyr.
Højtemperatur/korrosionsbestandig serie
Stellite 21: En kulstoffattig, molybdænholdig kvalitet med fremragende sejhed og enestående termisk stødmodstand. Gasturbinevinger, højtemperaturventiler, komponenter til atomindustrien.
Stellite 31 (X-40): Indeholder nikkel, har fremragende højtemperaturstyrke og termisk udmattelsesbestandighed og har længe været brugt som materiale til ledeskovle i flymotorer og komponenter i gasturbiner.
Stellite 25: Lavt kulstofindhold, med fremragende modstandsdygtighed over for termisk træthed, oxidation og sulfidering, velegnet til forbrændingskammerkomponenter.
Special Performance Series
Tribaloy T-400: Højt indhold af molybdæn, fremragende selvsmørende egenskaber ved høj temperatur, opnåelse af selvsmøring ved høj temperatur gennem Laves-fasen, særligt velegnet til gateventiler og oliefri smørekomponenter i højtemperatur- og stærkt korrosive medier.
Tribaloy T-800: Højt molybdæn og højt krom, med bedre slidstyrke end T-400, velegnet til mere krævende, stærkt ætsende og højtemperaturmiljøer.
Fordele og ulemper ved Stellite legering
Fordele
Fremragende rød hårdhed: Det mest fremtrædende træk ved Stellite-legeringen er, at den kan opretholde høj hårdhed og styrke selv ved høje temperaturer fra 650 til 1000 ℃. Dens karbider genopløses ikke før så højt som 1100 ℃, hvilket er svært for mange jernbaserede og nikkelbaserede materialer at opnå.
Omfattende korrosionsbestandighed: Det høje kromindhold gør det i stand til at danne en stabil passiveringsfilm i forskellige korrosive medier, herunder havvand, svovlsyre, salpetersyre og højtemperaturgas, hvilket viser fremragende modstandsdygtighed over for både ensartet og lokal korrosion. Især med hensyn til modstand mod termisk korrosion (såsom sulfidering) er Stellite-legeringer ofte overlegne i forhold til nikkel-baserede legeringer på grund af det højere smeltepunkt for koboltsulfider.
Fremragende slidstyrke: Uanset om det er intermetallisk friktionsslid (klæbende slid) eller erosionsslid forårsaget af væsker, der indeholder partikler, klarer Stellite-legeringen sig exceptionelt godt. Den har en lav friktionskoefficient og stærk anti-ridseevne.
Fremragende modstandsdygtighed over for termisk træthed: Den kan modstå drastiske temperaturændringer (termisk chok) uden at revne, hvilket gør den særdeles velegnet til hyppige start-stop-forhold af ventiler, forme osv.
Ulempe
Utilstrækkelig middeltemperaturstyrke: Ved middeltemperaturer (såsom 600-800 ℃) er styrken af Stellite-legeringer typisk kun 50-75 % af styrken af nikkel-baserede legeringer på grund af manglen på sammenhængende forstærkningsfaser.
Høj bearbejdningsvanskelighed: På grund af dens høje hårdhed og høje sejhed er skærebearbejdningen af Stellite-legering ekstremt vanskelig. Normalt kan kun slibning eller specielle forarbejdningsmetoder anvendes, hvilket resulterer i høje fremstillingsomkostninger for dele.
Ressourceknaphed: Kobolt er en vigtig strategisk ressource. Dens globale reserver er begrænsede og ujævnt fordelt, hvilket fører til den høje pris på Stellite-legering. Dette begrænser til en vis grad dens anvendelse i stor skala.
Begrænset oxidationsmodstand: På trods af sin fremragende modstandsdygtighed over for termisk korrosion, er oxidationsmodstanden af Stellite-legeringer i rene højtemperatur-oxidationsmiljøer normalt lavere end for nikkel-baserede legeringer.
