Paduan stellite adalah istilah umum untuk serangkaian paduan kobalt-kromium yang tahan terhadap suhu tinggi, keausan, dan korosi. "Stellite" awalnya merupakan paten dari Deloro Group. Pada tahun 2012, Deloro Stellite Group diakuisisi oleh Kennametal dan menjadi merek dagang terdaftar Kennametal, yang digunakan untuk merujuk pada paduan berbasis kobalt tertentu.
Komposisi kimia paduan Stellite:
Paduan stellite termasuk dalam keluarga paduan berbasis kobalt dan terutama mengandung elemen inti berikut:
Cobalt (Co): Elemen matriks, yang menyumbang sekitar 50-65% dari total berat, memberikan kekuatan suhu tinggi dan ketahanan lelah termal yang sangat baik.
Kromium (Cr): Kandungannya biasanya antara 25% dan 33%, dan merupakan kunci untuk membentuk lapisan pelindung padat kromium oksida (Cr₂O₃), yang memberikan paduan tersebut ketahanan luar biasa terhadap oksidasi dan korosi suhu tinggi.
Tungsten (W) dan molibdenum (Mo): Elemen penguat larutan padat utama. Beberapa tungsten atau molibdenum akan bergabung dengan karbon untuk membentuk karbida keras, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan merah dan ketahanan aus pada paduan tersebut.
Karbon (C): Kandungannya berfluktuasi antara 0,1% dan 3,0%. Karbon merupakan elemen inti dalam pembentukan karbida (seperti MC, M₂₃C₆, M₇C₃), yang tertanam dalam matriks kobalt seperti batang baja, membentuk "kerangka" paduan agar tahan aus.
Penguatan paduan Stellite terutama berasal dari matriks austenit yang diperkuat dengan larutan padat dan karbida yang didistribusikan dalam matriks. Mekanisme penguatan yang unik ini memungkinkan paduan Stellite mengalami penurunan kekuatan yang sangat lambat seiring dengan kenaikan suhu, sehingga memberikan stabilitas termal yang sangat tinggi.
Nilai utama dan karakteristik paduan Stellite:
Seri tahan aus
Stellite 1: Kelas karbon tinggi dan tungsten tinggi dengan kekerasan hingga HRC 48-55. Ini memiliki kinerja keausan anti-abrasif yang sangat baik dan cocok untuk dudukan katup, bantalan dan pelapis tahan aus, dll.
Stellite 4: Kekuatan tinggi, kekerasan tinggi. Sangat cocok untuk cetakan stempel dingin, komponen aus bertekanan tinggi, dll.
Stellite 6: Kelas paling serbaguna dan klasik, dikenal sebagai "Jack of all kind". Ia memiliki keseimbangan sempurna antara kekerasan (sekitar HRC 40) dan ketangguhan, dan juga memiliki ketahanan benturan yang sangat baik, ketahanan korosi, dan ketahanan suhu tinggi. Ini banyak digunakan pada permukaan penyegelan katup, katup mesin dan berbagai busing, dll.
Stellite 12: Performanya berada di antara Stellite 1 dan Stellite 6, dengan kekerasan sekitar HRC 45. Lebih keras dan lebih tahan aus dibandingkan Stellite 6, dan cocok untuk katup suhu tinggi dan tekanan tinggi, gigi gergaji, batang dorong sekrup, dan katup kontrol.
Stellite 20: Nilai dengan kekerasan yang sangat tinggi (kira-kira HRC 60), terutama dirancang untuk kondisi keausan abrasif yang ekstrem, dan sering digunakan pada selongsong bantalan, pelat tahan aus, dan cincin penyegel putar.
Stellite 100: Tahan benturan dan tahan kavitasi, terutama dirancang untuk kondisi keausan abrasif yang ekstrem, sering digunakan pada impeler pompa, bilah turbin, dan peralatan kimia.
Seri suhu tinggi/tahan korosi
Stellite 21: Kelas rendah karbon, mengandung molibdenum dengan ketangguhan luar biasa dan ketahanan guncangan termal yang luar biasa. Bilah turbin gas, katup suhu tinggi, komponen industri nuklir.
Stellite 31 (X-40): Mengandung nikel, memiliki kekuatan suhu tinggi dan ketahanan terhadap kelelahan termal yang sangat baik, dan telah lama digunakan sebagai bahan untuk baling-baling pemandu pada mesin aero dan komponen turbin gas.
Stellite 25: Kandungan karbon rendah, dengan ketahanan yang sangat baik terhadap kelelahan termal, oksidasi dan sulfidasi, cocok untuk komponen ruang bakar.
Seri Pertunjukan Khusus
Tribaloy T-400: Kandungan molibdenum tinggi, sifat pelumasan mandiri suhu tinggi yang sangat baik, mencapai pelumasan mandiri suhu tinggi melalui fase Laves, sangat cocok untuk katup gerbang dan komponen pelumasan bebas oli dalam media bersuhu tinggi dan sangat korosif.
Tribaloy T-800: Molibdenum tinggi dan kromium tinggi, dengan ketahanan aus yang lebih baik daripada T-400, cocok untuk lingkungan yang lebih menuntut, sangat korosif, dan bersuhu tinggi.
Keuntungan dan kerugian dari paduan Stellite
Keuntungan
Kekerasan merah yang luar biasa: Fitur paling menonjol dari paduan Stellite adalah ia dapat mempertahankan kekerasan dan kekuatan tinggi bahkan pada suhu tinggi berkisar antara 650 hingga 1000℃. Karbidanya tidak larut kembali hingga suhu mencapai 1100℃, hal ini sulit dicapai oleh banyak bahan berbahan besi dan nikel.
Ketahanan korosi yang komprehensif: Kandungan kromium yang tinggi memungkinkannya membentuk film pasivasi yang stabil di berbagai media korosif, termasuk air laut, asam sulfat, asam nitrat, dan gas bersuhu tinggi, menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi seragam dan lokal. Terutama dalam hal ketahanan terhadap korosi termal (seperti sulfidasi), paduan Stellite seringkali lebih unggul daripada paduan berbasis nikel karena titik leleh kobalt sulfida yang lebih tinggi.
Ketahanan aus yang luar biasa: Baik itu keausan gesekan intermetalik (keausan perekat) atau keausan erosi yang disebabkan oleh cairan yang mengandung partikel, paduan Stellite berkinerja sangat baik. Ia memiliki koefisien gesekan yang rendah dan kemampuan anti gores yang kuat.
Ketahanan lelah termal yang sangat baik: Dapat menahan perubahan suhu drastis (kejutan termal) tanpa retak, sehingga sangat cocok untuk kondisi start-stop yang sering terjadi pada katup, cetakan, dll.
Kerugian
Kekuatan suhu sedang tidak mencukupi: Pada suhu sedang (seperti 600-800℃), kekuatan paduan Stellite biasanya hanya 50-75% dari paduan berbasis nikel karena kurangnya fase penguatan yang koheren.
Kesulitan pemrosesan yang tinggi: Karena kekerasannya yang tinggi dan ketangguhannya yang tinggi, pemrosesan pemotongan paduan Stellite sangatlah sulit. Biasanya, hanya metode penggilingan atau pemrosesan khusus yang dapat diterapkan, sehingga mengakibatkan biaya produksi suku cadang yang tinggi.
Kelangkaan sumber daya: Cobalt merupakan sumber daya strategis yang penting. Cadangan globalnya terbatas dan tidak merata, sehingga menyebabkan tingginya harga paduan Stellite. Sampai batas tertentu, hal ini membatasi penerapannya dalam skala besar.
Ketahanan oksidasi terbatas: Meskipun ketahanannya sangat baik terhadap korosi termal, ketahanan oksidasi paduan Stellite di lingkungan oksidasi suhu tinggi murni biasanya lebih rendah dibandingkan paduan berbasis nikel.
