La aleación de estelita es un término general para una serie de aleaciones de cobalto-cromo que son resistentes a altas temperaturas, al desgaste y a la corrosión. "Stellite" era originalmente una patente del Grupo Deloro. En 2012, Kennametal adquirió Deloro Stellite Group y se convirtió en una marca registrada de Kennametal, utilizada para referirse a aleaciones específicas a base de cobalto.
La composición química de la aleación de estelita:
La aleación de estelita pertenece a la familia de aleaciones a base de cobalto y contiene principalmente los siguientes elementos centrales:
Cobalto (Co): un elemento de matriz que representa aproximadamente del 50 al 65 % del peso total y que proporciona una excelente resistencia a altas temperaturas y a la fatiga térmica.
Cromo (Cr): su contenido suele oscilar entre el 25 % y el 33 %, y es la clave para formar una densa capa protectora de óxido de cromo (Cr₂O₃), lo que confiere a la aleación una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión a altas temperaturas.
Tungsteno (W) y molibdeno (Mo): Los principales elementos fortalecedores de soluciones sólidas. Algo de tungsteno o molibdeno se combinará con el carbono para formar carburos duros, lo que mejorará significativamente la dureza al rojo y la resistencia al desgaste de la aleación.
Carbono (C): El contenido fluctúa entre 0,1% y 3,0%. El carbono es el elemento central en la formación de carburos (como MC, M₂₃C₆, M₇C₃), que están incrustados en la matriz de cobalto como barras de acero, formando el "esqueleto" de la aleación para resistir el desgaste.
El fortalecimiento de la aleación de estelita proviene principalmente de la matriz de austenita reforzada por una solución sólida y los carburos distribuidos en la matriz. Este mecanismo de fortalecimiento único permite que la aleación de estelita experimente una disminución muy lenta de su resistencia a medida que aumenta la temperatura, lo que le confiere una estabilidad térmica extremadamente alta.
Los principales grados y características de la aleación de estelita:
Serie resistente al desgaste
Estelita 1: un grado con alto contenido de carbono y tungsteno con una dureza de hasta HRC 48-55. Tiene un excelente rendimiento antidesgaste abrasivo y es adecuado para asientos de válvulas, cojinetes y revestimientos resistentes al desgaste, etc.
Stellite 4: Alta resistencia, alta dureza. Es adecuado para troqueles de estampado en frío, piezas de desgaste de alta tensión, etc.
Stellite 6: El grado más versátil y clásico, se le conoce como el "Jack de todo tipo". Tiene un equilibrio perfecto entre dureza (aproximadamente HRC 40) y tenacidad, y también presenta una excelente resistencia al impacto, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Es ampliamente utilizado en superficies de sellado de válvulas, válvulas de motores y diversos casquillos, etc.
Stellite 12: Su rendimiento se encuentra entre el de Stellite 1 y Stellite 6, con una dureza de aproximadamente HRC 45. Es más duro y resistente al desgaste que Stellite 6, y es adecuado para válvulas de alta temperatura y alta presión, dientes de sierra, varillas de empuje de tornillo y válvulas de control.
Stellite 20: Un grado con una dureza extremadamente alta (aproximadamente HRC 60), diseñado principalmente para condiciones de desgaste abrasivo extremo y se utiliza a menudo en manguitos de cojinetes, placas resistentes al desgaste y anillos de sellado giratorios.
Stellite 100: Resistente a impactos y a la cavitación, diseñado principalmente para condiciones extremas de desgaste abrasivo, se utiliza a menudo en impulsores de bombas, álabes de turbinas y equipos químicos.
Serie resistente a altas temperaturas/corrosión
Stellite 21: un grado con bajo contenido de carbono y molibdeno con excelente tenacidad y excelente resistencia al choque térmico. Álabes de turbinas de gas, válvulas de alta temperatura, componentes de la industria nuclear.
Estelita 31 (X-40): Al contener níquel, presenta una excelente resistencia a las altas temperaturas y a la fatiga térmica, y se ha utilizado durante mucho tiempo como material para paletas guía en motores aeronáuticos y componentes de turbinas de gas.
Stellite 25: Bajo contenido en carbono, con excelente resistencia a la fatiga térmica, oxidación y sulfuración, apto para componentes de cámaras de combustión.
Serie de rendimiento especial
Tribaloy T-400: Alto contenido de molibdeno, excelente propiedad autolubricante a alta temperatura, logrando autolubricación a alta temperatura a través de la fase Laves, particularmente adecuado para válvulas de compuerta y componentes de lubricación sin aceite en medios de alta temperatura y altamente corrosivos.
Tribaloy T-800: Alto molibdeno y alto cromo, con mejor resistencia al desgaste que el T-400, apto para ambientes más exigentes, altamente corrosivos y de alta temperatura.
Ventajas y desventajas de la aleación de estelita.
Ventajas
Excelente dureza al rojo: la característica más destacada de la aleación de estelita es que puede mantener una alta dureza y resistencia incluso a altas temperaturas que oscilan entre 650 y 1000 ℃. Sus carburos no se vuelven a disolver hasta los 1100 ℃, lo que es difícil de lograr para muchos materiales a base de hierro y níquel.
Resistencia integral a la corrosión: el alto contenido de cromo le permite formar una película de pasivación estable en diversos medios corrosivos, incluido agua de mar, ácido sulfúrico, ácido nítrico y gas de alta temperatura, lo que demuestra una excelente resistencia a la corrosión uniforme y local. Especialmente en términos de resistencia a la corrosión térmica (como la sulfuración), las aleaciones de estelita suelen ser superiores a las aleaciones a base de níquel debido al mayor punto de fusión de los sulfuros de cobalto.
Excelente resistencia al desgaste: ya sea desgaste por fricción intermetálica (desgaste adhesivo) o desgaste por erosión causado por fluidos que contienen partículas, la aleación de estelita tiene un rendimiento excepcional. Tiene un bajo coeficiente de fricción y una fuerte capacidad antirrayas.
Excelente resistencia a la fatiga térmica: Puede soportar cambios drásticos de temperatura (choque térmico) sin agrietarse, lo que lo hace muy adecuado para condiciones frecuentes de arranque y parada de válvulas, moldes, etc.
Desventaja
Resistencia insuficiente a temperaturas medias: a temperaturas medias (como 600-800 ℃), la resistencia de las aleaciones de estelita suele ser solo del 50 al 75 % de la de las aleaciones a base de níquel debido a la falta de fases de refuerzo coherentes.
Alta dificultad de procesamiento: debido a su alta dureza y alta tenacidad, el procesamiento de corte de la aleación de estelita es extremadamente difícil. Por lo general, sólo se pueden adoptar métodos de molienda o procesamiento especiales, lo que genera altos costos de fabricación de las piezas.
Escasez de recursos: el cobalto es un recurso estratégico importante. Sus reservas globales son limitadas y están distribuidas de manera desigual, lo que conduce al alto precio de la aleación de estelita. Hasta cierto punto, esto restringe su aplicación a gran escala.
Resistencia a la oxidación limitada: a pesar de su excelente resistencia a la corrosión térmica, la resistencia a la oxidación de las aleaciones de estelita en ambientes de oxidación pura a alta temperatura suele ser menor que la de las aleaciones a base de níquel.
