Stellite 21 در مقابل Stellite 6: انتخاب قطعات آلیاژ کبالت برای سایش و خوردگی 

Stellite 6 آلیاژی است که اکثر مهندسان برای اولین بار به آن دست می یابند بخش آلیاژی مبتنی بر کبالت نیاز به محافظت در برابر سایش دارد این به خوبی مستند شده، به طور گسترده در دسترس است و در طیف وسیعی از سناریوهای سایش ساینده و چسب به خوبی عمل می کند. اما «پیش‌فرض» با «بهینه» یکی نیست. هنگامی که یک قطعه نه در اثر سایش، بلکه در اثر چرخش حرارتی، گالش فلز به فلز، یا سایش به کمک خوردگی از کار بیفتد، استلایت 21 قسمت ممکن است گزینه قابل دفاع تری باشد. این مقایسه برای مهندسین طراحی و خریداران قطعات سایش که نیاز به درک دارند نوشته شده است چرا دو آلیاژ از هم جدا می شوند، کجا هر کدام متعلق است، و چه چیزی را تایید کنیم قبل از تعهد به یک مشخصات

چرا Stellite 6 پیش فرض است - و زمانی که Stellite 21 انتخاب بهتری است

Stellite 6 وضعیت پیش فرض خود را از طریق ترکیبی از محتوای کربن بالا و تقویت محلول جامد مبتنی بر تنگستن به دست می آورد. نتیجه یک آلیاژ سخت و مقاوم در برابر سایش است که ذرات ساینده، فرسایش و تخریب مکانیکی عمومی را در طیف وسیعی از دما کنترل می کند. مسیرهای تولید و سخت‌افزار آن بالغ هستند و آشنایی با تامین‌کنندگان زیاد است. برای بسیاری از صندلی های سوپاپ، آستین پمپ، و اجزای سایش عمومی، Stellite 6 یک نقطه شروع معقول است.

سیگنال در نظر گرفتن Stellite 21 زمانی ظاهر می شود که مکانیسم شکست غالب تغییر کند. اگر قطعه تحت سیکل های حرارتی مکرر ترک خورده باشد، اگر سطوح آب بندی در حین لغزش فلز به فلز مسدود شود، یا اگر محیط سرویس با یک محیط خورنده ترکیب شود، سختی بالاتر Stellite 6 ممکن است مشکل واقعی را برطرف نکند. Stellite 21 سختی دمای اتاق را با چقرمگی، مقاومت در برابر خستگی حرارتی و بهبود رفتار خوردگی در رسانه‌های خاص معاوضه می‌کند. سوال این نیست که کدام آلیاژ "بهتر" است، بلکه این است که کدام آلیاژ با نحوه خرابی قطعه مطابقت دارد.

چگونه تفاوت ترکیب باعث افزایش عملکرد می شود

شکاف عملکرد بین این دو آلیاژ کبالت به دو انتخاب ترکیبی عمدی کاهش می یابد.

شکاف محتوای کربن: سختی در مقابل شکل پذیری

Stellite 6 تقریباً 0.9-1.4٪ کربن را حمل می کند، در حالی که Stellite 21 تقریباً 0.20-0.35٪ دارد. این تفاوت میزان تشکیل کاربید سخت در ریزساختار را کنترل می کند. کربن بالاتر در Stellite 6 به معنای حجم بیشتر کاربیدهای غنی از کروم است که مستقیماً به سختی بالاتر و مقاومت بهتر در برابر سایش ساینده ترجمه می شود. کربن کمتر در Stellite 21 مقدار بیشتری از ماتریس محلول جامد کبالت را در معرض دید قرار می‌دهد که سختی را کاهش می‌دهد اما شکل‌پذیری و توانایی تحمل کرنش حرارتی را بدون ترک خوردن حفظ می‌کند.

مقادیر سختی گزارش شده برای Stellite 21 معمولاً در محدوده 27-40 HRC قرار می‌گیرد و مقادیر بالاتری از طریق سخت‌کاری کار قابل دستیابی است (تا حدود 48 HRC). در مقایسه، Stellite 6 معمولاً در 40-45 HRC در شرایط as-deposited ذکر می‌شود. این ارقام به جای قطعی نشان دهنده هستند: یک قطعه Stellite 21 ریخته گری یا فرفورژه ممکن است خواص متفاوتی نسبت به پوشش جوش داشته باشد و داده های آزمایش واقعی تامین کننده باید بر مشخصات حاکم باشد.

تنگستن در مقابل مولیبدن: منطق تقویت محلول جامد

Stellite 6 از تنگستن برای تقویت محلول جامد استفاده می کند، در حالی که Stellite 21 جایگزین مولیبدن می شود. مبادله یک جایگزین ساده یک به یک نیست. مولیبدن تقریباً نیمی از وزن اتمی تنگستن را دارد، بنابراین با همان درصد وزنی تقریباً دو برابر اتم های بیشتری به ماتریکس کمک می کند. این اختلاف سطح اتمی بر نحوه رفتار آلیاژ در دماهای بالا تأثیر می گذارد.

مهمتر از آن برای عملکرد خوردگی، مولیبدن به طور کلی در محیط های کاهش دهنده مفید شناخته می شود. یک مطالعه روکش لیزری با مقایسه این دو آلیاژ نشان داد که لایه‌های Stellite 21 مقاومت در برابر خوردگی بهتری نسبت به لایه‌های Stellite 6 در شرایط آزمایشی به کار گرفته شده نشان می‌دهند. افزودن مولیبدن همچنین تمایل به بارش بین فلزی در دمای بالا را کاهش می دهد که از پایداری حرارتی آلیاژ در سرویس چرخه ای پشتیبانی می کند. اینها مزایای معنی داری هستند، اما انتخابی هستند: Stellite 21 به طور کلی مقاوم تر از Stellite 6 در برابر خوردگی نیست و محیط، دما و حالت هوادهی خاص باید ارزیابی شود. به عنوان مثال، در فرسایش حفره ای، Stellite 6 در مطالعات جوش مقایسه ای بهتر از Stellite 21 گزارش شده است.

مقایسه عملکرد: سختی، چقرمگی، خستگی حرارتی و گالینگ

جدول زیر تفاوت های عملکرد عملی را خلاصه می کند. مقادیر، نقاط مرجع هستند، نه مشخصات تضمین شده. معیارهای پذیرش نهایی باید بر اساس داده های اندازه گیری شده تامین کننده برای فرم محصول خاص و مسیر تولید باشد.

مطالعه ای در مورد لایه های روکش لیزری دریافت که Stellite 6 در نزدیکی سطح بالایی کمی سخت‌تر است، در حالی که Stellite 21 به دلیل ضریب اصطکاک کمتر، مقاومت سایش لغزشی کمی نشان داد - نقطه مقابل جالبی با این فرض که سختی بالاتر همیشه به معنای عملکرد سایش بهتر است. نکته اصلی این است که مکانیسم سایش بیش از یک عدد سختی واحد اهمیت دارد.

نقشه برداری برنامه: تطبیق آلیاژ با حالت شکست

جایی که Stellite 6 مناسب است: صندلی های شیر، آستین های پمپ، سایش ساینده

زمانی که حالت تخریب اولیه قطعه، سایش سایشی یا فرسایشی ناشی از ذرات سخت، دوغاب یا سیال با سرعت بالا باشد، Stellite 6 انتخاب مناسبی است. صندلی‌ها و گوه‌های شیر دروازه، دیسک‌های سوپاپ گلوب، فلپرهای سوپاپ، و اجزای پمپ در معرض رسانه های ساینده برنامه های کاربردی تاسیس شده است. محتوای بالای کاربید یک سد سخت در برابر حذف مکانیکی مواد ایجاد می کند.

Stellite 6 همچنین زمانی که مسیر تولید شامل جوشکاری یا سخت‌افزاری روی یک بستر فولادی می‌شود و تامین‌کننده تجربه زیادی در این فرآیند دارد، پیش‌فرض ایمن‌تر است. ویژگی های جوشکاری آلیاژ به خوبی مشخص شده است و روش های کنترل رقت به طور گسترده ای درک شده است.

یک نکته: اگر سرویس ساینده شامل یک محیط خورنده نیز باشد، Stellite 6 ممکن است درجه بهینه نباشد. در آن سناریوی سایش-خوردگی ترکیبی، Stellite 21 عملکرد بهتری را در ارزیابی آزمایشگاهی نشان داده است.

جایی که Stellite 21 مناسب است: چرخه حرارتی، مقاطع نازک، اجزای توربین گاز

مزایای Stellite 21 در سه موقعیت ظاهر می شود. اول، چرخه حرارتی: محتوای کربن کمتر و افزودن مولیبدن، نیروی محرکه ترک خوردگی تحت گرمایش و سرمایش مکرر را کاهش می دهد. Stellite 21 در کاربردهای گرم کار و به عنوان یک لایه بافر که در آن عدم تطابق انبساط حرارتی بین یک بستر فولادی و یک لایه سخت باید مدیریت شود، استفاده شده است. دوم، قطعات با دیواره نازک یا پیچیده هندسی از چقرمگی بالاتری بهره مند می شوند که خطر ترک خوردن در حین پردازش یا سرویس را کاهش می دهد. سوم، مهر و موم کشویی فلز به فلز و رابط های مستعد گالش ممکن است با Stellite 21 بهتر عمل کنند، اگرچه این بستگی به مواد جفت گیری خاص و فشار تماس دارد.

یک مطالعه موردی منتشر شده، تعمیر روکش لیزری پره‌های توربین با فشار بالا را با استفاده از پودر Stellite 21 توصیف می‌کند، با پره‌های تعمیر شده استحکام کششی و ازدیاد طول در مقایسه با مواد مرجع معمولی تولید شده نشان می‌دهد. این نشان دهنده نقش آلیاژ در بازیابی اجزای با ارزش بالا است که در آن خستگی حرارتی و یکپارچگی ساختاری حیاتی است.

یک محدودیت شایسته تاکید است: حجم کاربید کم Stellite 21 به این معنی است که مقاومت محدودی در برابر فرسایش ذرات سخت ارائه می دهد. در شرایط سایشی شدید که شامل ذرات تیز با سرعت است، Stellite 6 انتخاب مناسب‌تری است.

پنج سوال برای تایید قبل از تعیین قسمت Stellite 21

وقتی تصمیم گرفتید که الف استلایت 21 قسمت مسیر درستی است، مرحله بعدی تأیید این است که تامین کننده می تواند املاک مورد نیاز شما را تحویل دهد. نام آلیاژ به تنهایی کافی نیست، زیرا خواص مکانیکی Stellite 21 به طور قابل توجهی به مسیر تولید و عملیات حرارتی بستگی دارد.

1. مسیر تولید چیست؟
بازیگران، فرفورژه، یا سخت؟ هر کدام مورفولوژی کاربید، سختی و چقرمگی متفاوتی تولید می کنند. یک قطعه ریخته گری و یک روکش لیزری از یک آلیاژ اسمی یکسان قابل تعویض نیستند. از تامین کننده بخواهید که مسیر را به صراحت بیان کند و اطلاعاتی را که نماینده آن مسیر است ارائه دهد.

2. آیا می توانید توزیع سختی را در سراسر قطعه ارائه دهید؟
تنها خواندن سختی روی یک کوپن آزمایشی، جزء تمام شده را تایید نمی کند. درخواست داده های سختی چند نقطه ای، به ویژه برای قطعات با ضخامت مقطع یا پاسخ عملیات حرارتی متفاوت.

3. شرایط عملیات حرارتی چیست؟
Stellite 21 می تواند در حین ماشینکاری و سایش سخت شود. شرایط تحویل مهم است. اگر بازپخت یا کاهش استرس انجام شد، سوابق باید در دسترس باشد. در صورت استفاده از قطعه در شرایط سخت کاری، میزان و یکنواختی سختی کار باید مستند باشد.

4. آیا شواهد مربوط به حالت خرابی مورد نظر وجود دارد؟
اگر دلیل انتخاب Stellite 21 مقاومت در برابر خستگی حرارتی یا مقاومت در برابر حرارت است، بپرسید که آیا تأمین‌کننده تجربه یا داده‌های آزمایشی در مورد آن مکانیسم خاص دارد یا خیر. برگه‌های اطلاعات عمومی آلیاژ یک نقطه شروع هستند، نه جایگزینی برای شواهد خاص برنامه.

5. چه مستنداتی همراه با بخش است؟
گواهی مواد، قابلیت ردیابی به گرما یا قطعه، و سوابق بازرسی باید مشخص شود. برای خدمات حیاتی، گواهی باید آلیاژ را با شماره UNS (R30021 برای Stellite 21) و استاندارد قابل اجرا شناسایی کند.

سوالات متداول

آیا Stellite 21 نسبت به Stellite 6 در برابر خوردگی مقاوم تر است؟

در محیط‌های خاص، به‌ویژه محیط‌های اسیدی کاهش‌دهنده یا پیچیده، Stellite 21 در مطالعات مقایسه‌ای مقاومت به خوردگی بهتری نشان داده است. با این حال، برتری جهانی ندارد. محیط خاص، دما و حالت هوادهی عملکرد را تعیین می کند و ارزیابی خوردگی برای سرویس واقعی توصیه می شود. به عنوان مثال، Stellite 6 مقاومت بهتری در برابر فرسایش حفره ای در مطالعات مقایسه جوش نشان داده است.

آیا می توانم بدون تغییر طرح، Stellite 6 را جایگزین Stellite 21 کنم؟

فقط در صورتی که مکانیسم شکست به ویژگی هایی که آنها را متمایز می کند بستگی نداشته باشد. اگر دلیل اصلی انتخاب Stellite 21 مقاومت در برابر خستگی حرارتی یا مقاومت در برابر گاز بود، جایگزینی Stellite 6 ممکن است مشکل را حل نکند و می تواند آن را بدتر کند. انتخاب باید در مقابل حالت شکست واقعی بازنگری شود.

آیا Stellite 21 برای کاربردهای سایش به اندازه کافی سخت است؟

سختی به تنهایی یک معیار انتخاب ضعیف است. Stellite 21 نرمتر از Stellite 6 در شرایط ذخیره شده است، اما می تواند در سرویس سخت تر شود (تا حدود 48 HRC)، و عملکرد سایش آن به مکانیسم بستگی دارد. برای سایش شدید ذرات سخت، Stellite 6 به طور کلی ترجیح داده می شود. برای سایش لغزشی، گالینگ یا چرخه حرارتی، Stellite 21 ممکن است علیرغم سختی اولیه کمتر، عملکرد بهتری داشته باشد.

آیا هر دو آلیاژ را می توان با هارد فیسینگ اعمال کرد؟

بله. Stellite 6 رایج‌ترین درجه سخت‌افزاری است، اما Stellite 21 نیز به عنوان سیم جوش و پودر برای فرآیندهای پوشش و روکش در دسترس است. پارامترهای فرآیند و کنترل رقت متفاوت است، و تامین کننده باید روش های واجد شرایط برای ترکیب آلیاژ و بستر خاص داشته باشد.

بیشترین مشخصاتی که هنگام سفارش قطعات Stellite 21 نادیده گرفته می شود چیست؟

مسیر تولید و شرایط عملیات حرارتی این عوامل بیشتر از ترکیب اسمی آلیاژ Stellite 21 بر خواص نهایی تأثیر می‌گذارند، و مشخصات خرید که فقط درجه آلیاژ را نام می‌برد، متغیرهای بحرانی را تعریف‌نشده رها می‌کند.

درخواست پشتیبانی انتخاب یا گواهی مواد

اگر در حال ارزیابی الف هستید بخش آلیاژ کبالت برای کاربرد سایش یا خوردگی و نیاز به تعیین اینکه آیا Stellite 21 یا Stellite 6 مناسب‌تر است یا خیر، پربازده‌ترین گام بعدی اشتراک‌گذاری نقشه قطعه و شرح حالت شکست مورد انتظار با تامین‌کننده‌ای است که با هر دو آلیاژ کار می‌کند. دمای سرویس، شرایط دوچرخه سواری، سطوح جفت گیری و محیط خورنده را در صورت وجود مشخص کنید. تامین کننده با تجربه قطعات آلیاژی استلایت باید بتواند در مورد مبادلات به طور ملموس بحث کند و گواهینامه مواد، داده های سختی و مستندات مسیر ساخت را برای قطعاتی که در نظر دارید ارائه دهد.