Το κράμα Stellite είναι ένας γενικός όρος για μια σειρά κραμάτων κοβαλτίου-χρωμίου που είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, φθορά και διάβρωση. Το "Stellite" ήταν αρχικά μια πατέντα του Ομίλου Deloro. Το 2012, ο Όμιλος Deloro Stellite εξαγοράστηκε από την Kennametal και έγινε σήμα κατατεθέν της Kennametal, που χρησιμοποιείται για την αναφορά σε συγκεκριμένα κράματα με βάση το κοβάλτιο.
Η χημική σύνθεση του κράματος Stellite:
Το κράμα Stellite ανήκει στην οικογένεια κραμάτων με βάση το κοβάλτιο και περιέχει κυρίως τα ακόλουθα βασικά στοιχεία:
Κοβάλτιο (Co) : Στοιχείο μήτρας, που αντιπροσωπεύει περίπου το 50-65% του συνολικού βάρους, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και αντοχή στη θερμική κόπωση.
Χρώμιο (Cr): Η περιεκτικότητά του είναι συνήθως μεταξύ 25% και 33% και είναι το κλειδί για το σχηματισμό ενός πυκνού προστατευτικού στρώματος οξειδίου του χρωμίου (Cr2O3), προσδίδοντας στο κράμα εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση σε υψηλή θερμοκρασία.
Βολφράμιο (W) και μολυβδαίνιο (Mo) : Τα κύρια στοιχεία ενίσχυσης στερεών διαλυμάτων. Μερικό βολφράμιο ή μολυβδαίνιο θα συνδυαστεί με τον άνθρακα για να σχηματίσει σκληρά καρβίδια, ενισχύοντας σημαντικά την κόκκινη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά του κράματος.
Άνθρακας (C) : Η περιεκτικότητα κυμαίνεται μεταξύ 0,1% και 3,0%. Ο άνθρακας είναι το βασικό στοιχείο στο σχηματισμό καρβιδίων (όπως MC, M23C6, M7C3), τα οποία είναι ενσωματωμένα στη μήτρα του κοβαλτίου σαν χαλύβδινες ράβδοι, σχηματίζοντας τον «σκελετό» για να αντέχει το κράμα στη φθορά.
Η ενίσχυση του κράματος Stellite προέρχεται κυρίως από τη μήτρα ωστενίτη που ενισχύεται από στερεό διάλυμα και τα καρβίδια που κατανέμονται στη μήτρα. Αυτός ο μοναδικός μηχανισμός ενίσχυσης επιτρέπει στο κράμα Stellite να βιώνει μια πολύ αργή πτώση της αντοχής καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, προσδίδοντάς του εξαιρετικά υψηλή θερμική σταθερότητα.
Οι κύριες ποιότητες και χαρακτηριστικά του κράματος Stellite:
Σειρά ανθεκτική στη φθορά
Stellite 1: Ποιότητα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και βολφραμίου με σκληρότητα έως και HRC 48-55. Έχει εξαιρετική απόδοση κατά της τριβής και είναι κατάλληλο για έδρες βαλβίδων, ρουλεμάν και χιτώνια ανθεκτικά στη φθορά κ.λπ.
Stellite 4: Υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα. Είναι κατάλληλο για μήτρες ψυχρής σφράγισης, εξαρτήματα υψηλής καταπόνησης κ.λπ.
Stellite 6: Ο πιο ευέλικτος και κλασικός βαθμός, είναι γνωστός ως ο "Jack of all kinds". Έχει τέλεια ισορροπία σκληρότητας (περίπου HRC 40) και σκληρότητας, ενώ διαθέτει επίσης εξαιρετική αντοχή στην κρούση, αντοχή στη διάβρωση και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιείται ευρέως σε επιφάνειες στεγανοποίησης βαλβίδων, βαλβίδες κινητήρα και διάφορους δακτυλίους κ.λπ.
Stellite 12: Η απόδοσή του βρίσκεται ανάμεσα σε αυτή του Stellite 1 και του Stellite 6, με σκληρότητα περίπου HRC 45. Είναι πιο σκληρό και πιο ανθεκτικό στη φθορά από το Stellite 6 και είναι κατάλληλο για βαλβίδες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, πριονωτές ράβδους, ράβδους ώθησης βιδών και βαλβίδες ελέγχου.
Stellite 20: Μια κατηγορία με εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα (περίπου HRC 60), σχεδιασμένη κυρίως για ακραίες συνθήκες φθοράς από λειαντικό και χρησιμοποιείται συχνά σε μανίκια ρουλεμάν, ανθεκτικές στη φθορά πλάκες και περιστροφικούς δακτυλίους στεγανοποίησης.
Stellite 100: Ανθεκτικό στις κρούσεις και στη σπηλαίωση, κυρίως σχεδιασμένο για ακραίες συνθήκες φθοράς από λειαντικά, χρησιμοποιείται συχνά σε πτερωτές αντλιών, πτερύγια στροβίλου και χημικό εξοπλισμό.
Σειρά υψηλής θερμοκρασίας/ανθεκτικά στη διάβρωση
Stellite 21: Ποιότητα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, που περιέχει μολυβδαίνιο, με εξαιρετική σκληρότητα και εξαιρετική αντοχή σε θερμικούς κραδασμούς. Πτερύγια αεριοστροβίλων, βαλβίδες υψηλής θερμοκρασίας, εξαρτήματα πυρηνικής βιομηχανίας.
Stellite 31 (X-40): Περιέχει νικέλιο, διαθέτει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή στη θερμική κόπωση και έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό ως υλικό για πτερύγια οδήγησης σε αεροκινητήρες και εξαρτήματα αεριοστροβίλων.
Stellite 25: Χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, με εξαιρετική αντοχή στη θερμική κόπωση, την οξείδωση και τη θείωση, κατάλληλο για εξαρτήματα θαλάμου καύσης.
Special Performance Series
Tribaloy T-400: Υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο, εξαιρετική αυτολιπαινόμενη ιδιότητα υψηλής θερμοκρασίας, επίτευξη αυτολίπανσης σε υψηλή θερμοκρασία μέσω της φάσης Laves, ιδιαίτερα κατάλληλο για βαλβίδες πύλης και εξαρτήματα λίπανσης χωρίς λάδι σε μέσα υψηλής θερμοκρασίας και εξαιρετικά διαβρωτικά.
Tribaloy T-800: Υψηλό μολυβδαίνιο και υψηλό χρώμιο, με καλύτερη αντοχή στη φθορά από το T-400, κατάλληλο για πιο απαιτητικά, εξαιρετικά διαβρωτικά και υψηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντα.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του κράματος Stellite
Πλεονεκτήματα
Εξαιρετική σκληρότητα κόκκινου: Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του κράματος Stellite είναι ότι μπορεί να διατηρήσει υψηλή σκληρότητα και αντοχή ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 650 έως 1000℃. Τα καρβίδια του δεν επαναδιαλύονται μέχρι τους 1100℃, κάτι που είναι δύσκολο για πολλά υλικά με βάση το σίδηρο και το νικέλιο.
Ολοκληρωμένη αντοχή στη διάβρωση: Η υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο του επιτρέπει να σχηματίζει ένα σταθερό φιλμ παθητικοποίησης σε διάφορα διαβρωτικά μέσα, όπως θαλασσινό νερό, θειικό οξύ, νιτρικό οξύ και αέριο υψηλής θερμοκρασίας, επιδεικνύοντας εξαιρετική αντοχή τόσο στην ομοιόμορφη όσο και στην τοπική διάβρωση. Ειδικά όσον αφορά την αντοχή στη θερμική διάβρωση (όπως η θείωση), τα κράματα Stellite είναι συχνά ανώτερα από τα κράματα με βάση το νικέλιο λόγω του υψηλότερου σημείου τήξης των σουλφιδίων του κοβαλτίου.
Εξαιρετική αντοχή στη φθορά: Είτε πρόκειται για διαμεταλλική φθορά τριβής (φθορά κόλλας) είτε για φθορά διάβρωσης που προκαλείται από υγρά που περιέχουν σωματίδια, το κράμα Stellite έχει εξαιρετικά καλή απόδοση. Έχει χαμηλό συντελεστή τριβής και ισχυρή αντιχαρακτική ικανότητα.
Εξαιρετική αντοχή στη θερμική κόπωση: Μπορεί να αντέξει τις δραστικές αλλαγές θερμοκρασίας (θερμικό σοκ) χωρίς ρωγμές, καθιστώντας το εξαιρετικά κατάλληλο για συχνές συνθήκες εκκίνησης-παύσης βαλβίδων, καλουπιών κ.λπ.
Μειονέκτημα
Ανεπαρκής αντοχή σε μέση θερμοκρασία: Σε μεσαίες θερμοκρασίες (όπως 600-800℃), η αντοχή των κραμάτων Stellite είναι συνήθως μόνο 50-75% αυτής των κραμάτων με βάση το νικέλιο λόγω της έλλειψης συνεκτικών φάσεων ενίσχυσης.
Υψηλή δυσκολία επεξεργασίας: Λόγω της υψηλής σκληρότητας και της υψηλής σκληρότητάς του, η επεξεργασία κοπής του κράματος Stellite είναι εξαιρετικά δύσκολη. Συνήθως, μπορούν να υιοθετηθούν μόνο μέθοδοι λείανσης ή ειδικής επεξεργασίας, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος κατασκευής εξαρτημάτων.
Έλλειψη πόρων: Το κοβάλτιο είναι ένας σημαντικός στρατηγικός πόρος. Τα παγκόσμια αποθέματά της είναι περιορισμένα και άνισα κατανεμημένα, γεγονός που οδηγεί στην υψηλή τιμή του κράματος Stellite. Σε κάποιο βαθμό, αυτό περιορίζει την εφαρμογή του σε μεγάλη κλίμακα.
Περιορισμένη αντοχή στην οξείδωση: Παρά την εξαιρετική αντοχή του στη θερμική διάβρωση, η αντίσταση στην οξείδωση των κραμάτων Stellite σε καθαρά περιβάλλοντα οξείδωσης υψηλής θερμοκρασίας είναι συνήθως χαμηλότερη από εκείνη των κραμάτων με βάση το νικέλιο.
