ステライト合金は、高温、摩耗、腐食に耐性のある一連のコバルトクロム合金の総称です。 「Stellite」はもともとデロログループの特許でした。 2012 年に、Deloro Stellite Group は Kennametal に買収され、特定のコバルトベースの合金を指すために使用される Kennametal の登録商標になりました。
ステライト合金の化学組成:
ステライト合金はコバルトベースの合金ファミリーに属し、主に次のコア元素を含みます。
コバルト（Co）：総重量の約50～65％を占める母材元素で、高温強度、耐熱疲労性に優れています。
クロム (Cr) : その含有量は通常 25% ～ 33% であり、酸化クロム (Cr₂O₃) の緻密な保護層を形成する鍵となり、合金に高温酸化および腐食に対する優れた耐性を与えます。
タングステン (W) およびモリブデン (Mo) : 主要な固溶強化元素。一部のタングステンまたはモリブデンは炭素と結合して硬質炭化物を形成し、合金の赤色硬度と耐摩耗性を大幅に高めます。
カーボン(C) : 含有量は0.1%～3.0%の間で変動します。炭素は炭化物 (MC、M₂₃C₆、M₇C₃ など) の形成における中心要素であり、棒鋼のようにコバルト マトリックスに埋め込まれ、合金の耐摩耗性の「骨格」を形成します。
ステライト合金の強化は主に、固溶体によって強化されたオーステナイト基地と基地中に分散した炭化物によってもたらされます。この独自の強化メカニズムにより、ステライト合金は温度が上昇しても強度が非常にゆっくりと低下し、非常に高い熱安定性が得られます。
ステライト合金の主なグレードと特徴:
耐摩耗シリーズ
ステライト 1: 高炭素および高タングステンのグレードで、硬度は最大 HRC 48 ～ 55 です。耐摩耗性能に優れており、バルブシート、ベアリング、耐摩耗ライナー等に適しています。
ステライト4：高強度、高硬度。冷間プレス金型、高応力摩耗部品などに適しています。
Stellite 6: 最も多用途でクラシックなグレードで、「あらゆる種類のジャック」として知られています。硬度（HRC40程度）と靱性のバランスが絶妙で、耐衝撃性、耐食性、耐高温性にも優れています。バルブシール面、エンジンバルブ、各種ブッシュ等に広く使用されています。
ステライト 12: ステライト 1 とステライト 6 の中間の性能で、硬度は約 HRC 45 です。ステライト 6 よりも硬く、耐摩耗性が高く、高温高圧のバルブ、ノコギリ、スクリュープッシュロッド、コントロールバルブに適しています。
ステライト 20: 非常に高い硬度 (約 HRC 60) を備えたグレード。主に極度の摩耗条件向けに設計されており、ベアリング スリーブ、耐摩耗プレート、回転シール リングによく使用されます。
Stellite 100: 耐衝撃性と耐キャビテーション性があり、主に極度の摩耗条件向けに設計されており、ポンプ インペラ、タービン ブレード、化学装置でよく使用されます。
高温・耐食シリーズ
ステライト 21: 優れた靭性と優れた耐熱衝撃性を備えた低炭素モリブデン含有グレード。ガス タービン ブレード、高温バルブ、原子力産業の部品。
ステライト31（X-40）：ニッケルを含有し、高温強度、耐熱疲労性に優れ、航空エンジンのガイドベーンやガスタービンの部品として古くから使用されています。
ステライト 25: 炭素含有量が低く、熱疲労、酸化、硫化に対する耐性に優れ、燃焼室部品に適しています。
スペシャルパフォーマンスシリーズ
トリバロイ T-400: モリブデン含有量が高く、優れた高温自己潤滑特性を持ち、ラーベス相による高温自己潤滑を実現しており、特に高温で腐食性の高い媒体におけるゲートバルブやオイルフリー潤滑部品に適しています。
Tribaloy T-800: 高モリブデンと高クロムを含有し、T-400 よりも優れた耐摩耗性を備え、より要求の厳しい、腐食性の高い高温環境に適しています。
ステライト合金のメリットとデメリット
利点
卓越した赤色硬度：ステライト合金の最大の特徴は、650℃～1000℃の高温下でも高い硬度と強度を維持できることです。その炭化物は 1100℃ まで再溶解しませんが、これは多くの鉄ベースおよびニッケルベースの材料では達成が困難です。
総合的な耐食性：高いクロム含有量により、海水、硫酸、硝酸、高温ガスなどの各種腐食性媒体中で安定した不動態皮膜を形成し、均一腐食、局部腐食に対して優れた耐食性を発揮します。特に熱腐食（硫化など）に対する耐性の点では、硫化コバルトの融点が高いため、ステライト合金はニッケルベースの合金よりも優れていることがよくあります。
優れた耐摩耗性: 金属間摩擦摩耗 (凝着摩耗) であっても、粒子を含む流体によって引き起こされるエロージョン摩耗であっても、ステライト合金は非常に優れた性能を発揮します。摩擦係数が低く、耐傷性に優れています。
優れた耐熱疲労性：急激な温度変化（熱衝撃）にもクラックが入らず、バルブや金型などの頻繁な起動停止条件に最適です。
短所
不十分な中温強度: 中温 (600 ～ 800℃ など) では、ステライト合金の強度は、凝集強化相が欠如しているため、通常、ニッケル基合金の強度の 50 ～ 75% にすぎません。
高い加工難易度：ステライト合金は高硬度、高靭性のため、切削加工は非常に困難です。通常、研磨や特殊な加工方法しか採用できず、部品の製造コストが高くなってしまいます。
資源不足: コバルトは重要な戦略的資源です。世界的な埋蔵量は限られており、不均一に分布しているため、ステライト合金の価格が高くなっています。これにより、大規模なアプリケーションがある程度制限されます。
限られた耐酸化性: 熱腐食に対する優れた耐性にもかかわらず、純粋な高温酸化環境におけるステライト合金の耐酸化性は、通常、ニッケルベースの合金よりも低くなります。
