آلیاژ Stellite یک اصطلاح کلی برای مجموعه ای از آلیاژهای کبالت کروم است که در برابر دماهای بالا، سایش و خوردگی مقاوم هستند. "Stellite" در اصل حق اختراع گروه دلورو بود. در سال 2012، Deloro Stellite Group توسط Kennametal خریداری شد و به یک علامت تجاری ثبت شده Kennametal تبدیل شد که برای اشاره به آلیاژهای خاص مبتنی بر کبالت استفاده می شود.
ترکیب شیمیایی آلیاژ Stellite:
آلیاژ Stellite متعلق به خانواده آلیاژهای مبتنی بر کبالت است و عمدتاً حاوی عناصر اصلی زیر است:
کبالت (Co): یک عنصر ماتریسی است که تقریباً 50-65٪ وزن کل را تشکیل می دهد و استحکام عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر خستگی حرارتی را ارائه می دهد.
کروم (Cr) : محتوای آن معمولاً بین 25 تا 33 درصد است و کلید تشکیل یک لایه محافظ متراکم از اکسید کروم (Cr2O3) است که به آلیاژ مقاومت فوق العاده ای در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دمای بالا می بخشد.
تنگستن (W) و مولیبدن (Mo): عناصر اصلی تقویت کننده محلول جامد. مقداری تنگستن یا مولیبدن با کربن ترکیب میشود و کاربیدهای سخت را تشکیل میدهد که به طور قابل توجهی سختی قرمز و مقاومت در برابر سایش آلیاژ را افزایش میدهد.
کربن (C): محتوای آن بین 0.1٪ و 3.0٪ در نوسان است. کربن عنصر اصلی در تشکیل کاربیدها (مانند MC، M23C6، M7C3) است که مانند میلههای فولادی در ماتریس کبالت تعبیه شدهاند و «اسکلت» آلیاژ را برای مقاومت در برابر سایش تشکیل میدهند.
تقویت آلیاژ Stellite عمدتاً از ماتریس آستنیت تقویت شده توسط محلول جامد و کاربیدهای توزیع شده در ماتریس حاصل می شود. این مکانیزم تقویتکننده منحصر به فرد، آلیاژ Stellite را قادر میسازد تا با افزایش دما کاهش بسیار آهستهای را در استحکام تجربه کند و پایداری حرارتی بسیار بالایی به آن بخشیده است.
نمرات و ویژگی های اصلی آلیاژ Stellite:
سری مقاوم در برابر سایش
Stellite 1: گرید با کربن و تنگستن بالا با سختی تا HRC 48-55. عملکرد ضد سایش عالی دارد و برای صندلی های سوپاپ، یاتاقان ها و آسترهای مقاوم در برابر سایش و غیره مناسب است.
Stellite 4: استحکام بالا، سختی بالا. این برای قالب های سرد مهر زنی، قطعات سایش با استرس بالا و غیره مناسب است.
Stellite 6: همه کاره ترین و کلاسیک ترین درجه، آن را به عنوان "جک از همه نوع" شناخته شده است. دارای تعادل کاملی از سختی (حدود HRC 40) و چقرمگی است و همچنین دارای مقاومت عالی در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا است. به طور گسترده ای در سطوح آب بندی سوپاپ ها، سوپاپ های موتور و بوش های مختلف و غیره استفاده می شود.
Stellite 12: عملکرد آن بین Stellite 1 و Stellite 6 است، با سختی تقریباً HRC 45. از Stellite 6 سخت تر و مقاوم تر در برابر سایش است و برای دریچه های با دمای بالا و فشار بالا، دندانه اره، میله های فشار پیچ و شیرهای کنترل مناسب است.
Stellite 20: درجه ای با سختی بسیار بالا (تقریبا HRC 60)، که عمدتاً برای شرایط سایش شدید طراحی شده است و اغلب در آستین های یاتاقان، صفحات مقاوم در برابر سایش و حلقه های آب بندی چرخشی استفاده می شود.
Stellite 100: مقاوم در برابر ضربه و مقاوم در برابر حفره، عمدتاً برای شرایط سایش شدید طراحی شده است، اغلب در پروانه های پمپ، پره های توربین و تجهیزات شیمیایی استفاده می شود.
سری با درجه حرارت بالا/مقاوم در برابر خوردگی
Stellite 21: یک گرید کم کربن و حاوی مولیبدن با چقرمگی عالی و مقاومت در برابر شوک حرارتی فوق العاده. پره های توربین گاز، شیرهای با دمای بالا، اجزای صنعت هسته ای.
Stellite 31 (X-40): حاوی نیکل، دارای استحکام عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر خستگی حرارتی است و مدتهاست به عنوان مادهای برای پرههای راهنما در موتورهای هوا و اجزای توربینهای گاز استفاده میشود.
Stellite 25: محتوای کربن کم، با مقاومت عالی در برابر خستگی حرارتی، اکسیداسیون و سولفیداسیون، مناسب برای اجزای محفظه احتراق.
سری عملکرد ویژه
Tribaloy T-400: محتوای مولیبدن بالا، خاصیت خود روانکاری عالی در دمای بالا، دستیابی به خود روانکاری در دمای بالا از طریق فاز Laves، به ویژه برای شیرهای دروازه و اجزای روانکاری بدون روغن در محیط های با دمای بالا و بسیار خورنده مناسب است.
Tribaloy T-800: مولیبدن بالا و کروم بالا، با مقاومت در برابر سایش بهتر از T-400، مناسب برای محیط های سخت تر، بسیار خورنده و با دمای بالا.
مزایا و معایب آلیاژ Stellite
مزایا
سختی قرمز برجسته: برجسته ترین ویژگی آلیاژ Stellite این است که می تواند سختی و استحکام بالایی را حتی در دماهای بالا از 650 تا 1000 درجه سانتیگراد حفظ کند. کاربیدهای آن تا دمای 1100 درجه سانتیگراد دوباره حل نمی شوند، که دستیابی به آن برای بسیاری از مواد مبتنی بر آهن و نیکل دشوار است.
مقاومت در برابر خوردگی جامع: محتوای بالای کروم آن را قادر میسازد تا یک لایه غیرفعال پایدار در محیطهای خورنده مختلف از جمله آب دریا، اسید سولفوریک، اسید نیتریک و گاز با دمای بالا تشکیل دهد که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی یکنواخت و موضعی نشان میدهد. به خصوص از نظر مقاومت در برابر خوردگی حرارتی (مانند سولفیداسیون)، آلیاژهای Stellite به دلیل نقطه ذوب بالاتر سولفیدهای کبالت اغلب نسبت به آلیاژهای مبتنی بر نیکل برتری دارند.
مقاومت در برابر سایش برجسته: آلیاژ Stellite چه سایش اصطکاک بین فلزی (سایش چسب) یا فرسایش ناشی از سیالات حاوی ذرات باشد، عملکرد فوق العاده ای دارد. دارای ضریب اصطکاک پایین و قابلیت ضد خش قوی است.
مقاومت در برابر خستگی حرارتی عالی: می تواند در برابر تغییرات شدید دما (شوک حرارتی) بدون ترک مقاومت کند و برای شرایط شروع توقف مکرر دریچه ها، قالب ها و غیره بسیار مناسب است.
نقطه ضعف
استحکام ناکافی در دمای متوسط: در دماهای متوسط (مانند 600-800 درجه سانتیگراد)، استحکام آلیاژهای Stellite به دلیل عدم وجود فازهای تقویتی منسجم، معمولاً تنها 50-75٪ از آلیاژهای مبتنی بر نیکل است.
سختی پردازش بالا: به دلیل سختی بالا و چقرمگی بالا، پردازش برش آلیاژ Stellite بسیار دشوار است. معمولاً فقط می توان از روش های سنگ زنی یا پردازش ویژه استفاده کرد که در نتیجه هزینه های ساخت بالایی برای قطعات به همراه دارد.
کمبود منابع: کبالت یک منبع استراتژیک مهم است. ذخایر جهانی آن محدود و به طور نابرابر توزیع شده است که منجر به قیمت بالای آلیاژ Stellite می شود. این امر تا حدی کاربرد آن در مقیاس بزرگ را محدود می کند.
مقاومت اکسیداسیون محدود: با وجود مقاومت عالی در برابر خوردگی حرارتی، مقاومت اکسیداسیون آلیاژهای Stellite در محیط های اکسیداسیون خالص با دمای بالا معمولاً کمتر از آلیاژهای مبتنی بر نیکل است.
