Kokkuvõte: Stellite 6 ja Stellite 21 praktiline võrdlus, mis selgitab, kuidas süsinikusisaldus ja volfram-molübdeen muudavad kõvaduse ja sitkuse kompromissi.
Stellite 6 ja Stellite 21 on kaks koobaltipõhist kulumissulamit, mida kõige sagedamini võrreldakse üksteisega. Tavaline vaikimisi on määramatuse korral Stellite 6. Sellel harjumusel on mõistlik alus: Stellite 6-l on pikk kasutusajalugu, hästi dokumenteeritud käitumine ja küps töötlemiskogemus. Kuid kahes olukorras võib vaikeseade kaasa tuua tarbetu riski: kui detail näeb kiiret termilist tsüklit või termilist šokki ja kui osal on õhukesed seinad või järsud sektsioonimuutused.
Stellite 21 eksisteerib suures osas selleks, et lahendada nendes tingimustes Stellite 6 vastupidavuse piiranguid. Nende kahe vahelise kompromissi mõistmine on kasulikum kui meeldejätmine, kumb on "parem".
Kompositsioonierinevused põhjustavad jõudluse jaotust
Nende sulamite jõudluse erinevus taandub kahele kompositsioonivalikule.
Süsinikusisaldus. Stellite 6 kannab oluliselt kõrgemat süsinikusisaldust. Standardi SAE AMS 5387 kohaselt on Stellite 6 valandite nimikoostis 60Co-29Cr-4,5W, valatud toodete süsinikusisaldus on tavaliselt 0,9–1,4%. Rohkem süsinikku tähendab rohkem kõva karbiidi sadet, mis suurendab otseselt kõvadust ja kulumiskindlust. Stellite 21 süsinikusisaldus on palju väiksem, nimikoostisega ligikaudu C ~0,25%, Cr 25-30%, Mo 4,5-6,5%, Ni 1,5-3,5%, tasakaalu Co. Madalam süsinik tähendab väiksemat karbiidi mahuosa ja mikrostruktuuri, kus domineerib koobalti tahke lahuse maatriks.
Volfram versus molübdeen. Stellite 6 kasutab oma peamise tahke lahuse tugevdajana volframi (W); Stellite 21 asendab suurema osa sellest volframist molübdeeniga (Mo). Molübdeenil on ligikaudu pool volframi aatommassist, seega moodustab see sama massiprotsendi juures umbes kaks korda rohkem aatomeid. Molübdeenil on ka tugevam afiinsus süsiniku suhtes ja see soodustab karbiidi moodustumist. Stellite 21 puhul piirab aga madal süsinikusisaldus seda mõju ja tulemuseks on oluliselt madalam karbiidi kogusisaldus kui Stellite 6 puhul.
Need kaks erinevust koos annavad kaks erinevat jõudlusprofiili.
Stellite 6: karbiidi tihedus vastutasuks kulumiskindluse eest
Stellite 6 mikrostruktuur koosneb koobaltipõhisest tahke lahuse maatriksist, millel on kõva karbiidi osakeste suhteliselt tihe jaotus. See struktuur toimib hästi abrasiivse kulumise korral.
Kuhu see sobib. Klapi tihenduspinnad, pumba hülsid, läga käitlemise komponendid ja üldised kuluvad osad mõõduka löögi all on tüüpilised Stellite 6 rakendused. Selle kõvadus jääb tavaliselt vahemikku Rockwell C 37–45, olenevalt valutingimustest ja sellele järgnevast kuumtöötlusest, mis on piisav enamiku abrasiivsete kulumisprobleemide korral. Oksüdeerivates kõrgtemperatuursetes keskkondades moodustab Stellite 6 ka kaitsva oksiidikihi, mis põhineb peamiselt Cr₂O3 ja CoCr₂O4 ning mille oksüdatsioonimäär on madalam kui Stellite 21-l.
Kus piirid paistavad. Karbiidi tihedusel on kõrvalmõju: kiire termilise tsükli või lokaalse termilise šoki korral võib karbiidide ja maatriksi soojuspaisumise erinevus muutuda pragude tekkekohaks. Õhukese ristlõikega osade puhul võib suurem süsiniku- ja karbiidisisaldus suurendada ka pragunemise ohtu valamise ja töötlemise ajal. See ei tähenda, et Stellite 6 ei saaks sellistes olukordades kasutada, kuid kui termiline väsimus on domineeriv rikkerežiim, tuleks alternatiivi tõsiselt kaaluda.
Stellite 21: madalam karbiidisisaldus vastutasuks sitkuse ja termilise väsimuskindluse eest
Stellite 21 järgib teistsugust disainiloogikat. Selle madal süsinikusisaldus ja molübdeeni lisamine vähendavad järsult karbiidi mahuosa, jättes koobalti tahke lahuse maatriksi mehaanilist jõudlust kandvaks faasiks.
Otsene tagajärg: kõvadus toatemperatuuril ja puhas abrasiivne kulumiskindlus on madalamad kui Stellite 6, kuid vastupidavus, vastupidavus termilisele šokile ja termilisele väsimusele on paremad. Valatud kõvadus on tavaliselt teatatud madalast kuni keskmiseni HRC 30s, mis on madalam kui Stellite 6 (täpsed väärtused sõltuvad toote vormist ja katsetingimustest – kontrollige enne täpsustamist tarnija andmete põhjal). Selle eeliseks ei ole abrasiivide kulumine, vaid konstruktsiooni terviklikkuse säilitamine termilise tsükli ajal.
Kuhu see sobib. Stellite 21 on kasutatud gaasiturbiini labades, kuumtöötlemisventiilides, kõrge temperatuuriga kinnitusdetailides ja keevisõmblustes, mis peavad puhverdama soojuspaisumise mittevastavust. Kui Stellite 6 toimib pealmise kihina ja vahekihti on vaja, on Stellite 21 ajalooliselt kasutatud puhvrina terassubstraadi ja Stellite 6 pealmise kihi soojuspaisumise erinevuse pehmendamiseks. Uuring Stellite 21 puhverkihtidega F91 terasest aluspindadega, mida vanandati temperatuuril 550–650 °C kuni 8760 tundi, leidis F91/S21 liideses märkimisväärset löögitugevuse vähenemist, mistõttu eelistatakse selles konkreetses rakenduses üha enam niklipõhiseid puhverkihte. See illustreerib hästi sulami asendit: selle väärtus seisneb sitkuses konkreetsetes tingimustes, mitte Stellite 6 asendamises kõikjal.
Kergesti tähelepanuta jäetud piirang. Stellite 21 vastupidavus kõvade osakeste erosioonile on suhteliselt piiratud. Kuna karbiidi tihedus on madal, pakub maatriks vähem kaitset, kui teravad osakesed kiirusel tabavad. Madala nurga erosiooni ja kõva abrasiivse kulumise korral ei ole Stellite 21 tavaliselt parim valik.
Praktiline valikutee
Järgmine tee põhineb kahe sulami jõudlusnäitajatel. Seda saab kasutada esialgse läbivaatuse juhendina, kuid see ei tohiks asendada konkreetse rakenduse tehnilist hinnangut.
Kallutage Stellite 6 poole, kui:
- Domineeriv rikkerežiim on abrasiiv- või liimikulumine ja termiline tsükkel ei ole suur koormus.
- Osal on paks sektsioon ning pragunemise tundlikkus valamise ja töötlemise ajal on juhitav.
- Kasutustemperatuur on oksüdeerivas atmosfääris kõrge ja kaitsev oksiidikiht on osa disainist.
- Rakendusel on väljakujunenud Stellite 6 ajalugu koos tõrgete andmetega, millele viidata.
Kallutage Stellite 21 poole, kui:
- Osa läbib korduvalt kiiret kuumutamist ja jahutamist ning termiline väsimuspragu on teadaolev oht.
- Osal on õhukesed seinad või järsud sektsioonimuutused ning sitkus loeb rohkem kui töötlemata kõvadus.
- Terasest aluspinna ja kõvakatte vahel on vaja üleminekukihti, et puhverdada soojuspaisumise mittevastavust (kuid tuleb hinnata pikaajalist stabiilsust kõrgel temperatuuril).
- Kulumismehhanism on peamiselt metall-metalli libisemine või kavitatsioon, mitte kõvade osakeste erosioon.
Kui kumbki ei sobi: Kui rakendus nõuab nii suurt abrasiivset kulumiskindlust kui ka suurepärast termilise väsimuse vastupidavust, võib kaaluda Stellite 12 (kõrgem süsinikusisaldus, suurem kulumiskindlus) või intermetalliliselt tugevdatud sulamite perekonda Tribaloy või detaili soojusjuhtimisega tuleb tegeleda juba disaini tasandil. Need juhised lähevad sellest võrdlusest kaugemale, kuid kuuluvad varajase etapi materjalivaliku ülevaatesse.
Mida RFQ-sse lisada
Olenemata sellest, milline sulam on valitud, vajab valu- ja mehaanilise töötluse tarnija enne sisuka hinnapakkumise andmist tavaliselt järgmist.
- Osade joonised peamiste mõõtmete ja tolerantsinõuetega.
- Teenuse tingimused: temperatuurivahemik, keskmine ja koormuse tüüp (kulumine, löök, termiline tsükkel).
- Eeldatav eluiga või teadaolev rikkerežiim, võimalusel ajaloolise osaga.
- Materjali standard, näiteks kas AMS 5387 või mõni muu kohaldatav spetsifikatsioon peab olema täidetud.
- Kogus, kuna üksikud tükid, väikesed partiid ja tootmismahud viivad erinevate protsessivalikuteni.
Koobaltipõhiste sulamivalandite puhul tasub ka kontrollida, kas tarnijal on ettevõttesisene võimekus alates valamisest kuni viimistlustöötluseni, sest need sulamid kõvenevad märgatavalt ja protsessidevaheline üleandmine mõjutab nii kulusid kui ka teostusaega.
