Santrauka: Praktinis „Stellite 6“ ir „Stellite 21“ palyginimas, paaiškinantis, kaip anglies kiekis ir volframo bei molibdeno santykis lemia kietumo ir kietumo kompromisą.
„Stellite 6“ ir „Stellite 21“ yra du kobalto pagrindu pagaminti dilimo lydiniai, kurie dažniausiai lyginami tarpusavyje. Įprastas numatytasis nustatymas yra nurodyti Stellite 6, kai kyla neaiškumų. Šis įprotis turi pagrįstą pagrindą: Stellite 6 turi ilgą taikymo istoriją, gerai dokumentuotą elgesį ir brandžią apdorojimo patirtį. Tačiau dviem atvejais nutylėjimas gali sukelti nereikalingą riziką: kai dalis mato greitą šiluminį ciklą arba šiluminį šoką, ir kai dalis turi plonas sieneles arba staigius pjūvio pokyčius.
„Stellite 21“ daugiausia egzistuoja tam, kad būtų pašalintas „Stellite 6“ atsparumas tokiomis sąlygomis. Suprasti šių dviejų kompromisą yra naudingiau nei įsiminti, kuris iš jų yra „geresnis“.
Kompozicijos skirtumai lemia našumo padalijimą
Šių lydinių veikimo skirtumas priklauso nuo dviejų kompozicijos pasirinkimų.
Anglies kiekis. „Stellite 6“ turi žymiai didesnį anglies kiekį. Pagal SAE AMS 5387, Stellite 6 liejinių vardinė sudėtis yra 60Co-29Cr-4,5W, o anglies kiekis liejiniuose gaminiuose paprastai yra 0,9–1,4 %. Daugiau anglies reiškia daugiau kietojo karbido kritulių, o tai tiesiogiai padidina kietumą ir atsparumą dilimui. Stellite 21 anglies kiekis yra daug mažesnis, jo vardinė sudėtis yra apytiksliai C ~0,25%, Cr 25-30%, Mo 4,5-6,5%, Ni 1,5-3,5%, balansas Co. Mažesnė anglis reiškia mažesnę karbido tūrio dalį ir mikrostruktūrą, kurioje dominuoja kobalto kietojo tirpalo matrica.
Volframas prieš molibdeną. Stellite 6 naudoja volframą (W) kaip pagrindinį kietojo tirpalo stiprintuvą; „Stellite 21“ didžiąją dalį volframo pakeičia molibdenu (Mo). Molibdenas turi maždaug pusę volframo atominės masės, taigi, esant tokiam pačiam svorio procentui, jame yra maždaug dvigubai daugiau atomų. Molibdenas taip pat turi stipresnį afinitetą anglies atžvilgiu ir skatina karbido susidarymą. Tačiau Stellite 21 mažas anglies kiekis riboja šį poveikį, o grynasis rezultatas yra žymiai mažesnis bendras karbido kiekis nei Stellite 6.
Kartu šie du skirtumai sukuria du skirtingus veikimo profilius.
Stellite 6: karbido tankis mainais už atsparumą dilimui
Stellite 6 mikrostruktūrą sudaro kobalto pagrindu pagaminta kieto tirpalo matrica su gana tankiu kietojo karbido dalelių pasiskirstymu. Ši konstrukcija gerai veikia esant abrazyviniam nusidėvėjimui.
Kur tinka. Vožtuvų sandarinimo paviršiai, siurblio įvorės, srutų tvarkymo komponentai ir bendrai susidėvinčios dalys, veikiant vidutiniam poveikiui, yra tipiškos „Stellite 6“ programos. Jo kietumas paprastai patenka į Rockwell C 37–45 diapazoną, priklausomai nuo liejimo būklės ir vėlesnio terminio apdorojimo, kurio pakanka daugeliui abrazyvinių nusidėvėjimo problemų. Oksiduojančioje aukštos temperatūros aplinkoje Stellite 6 taip pat sudaro apsauginį oksido sluoksnį, daugiausia sudarytą iš Cr₂O3 ir CoCr₂O4, kurio oksidacijos greitis yra mažesnis nei Stellite 21.
Kur pasirodo ribos. Karbido tankis turi šalutinį poveikį: esant greitam šiluminiam ciklui arba vietiniam šiluminiam šokui, šiluminio plėtimosi skirtumas tarp karbidų ir matricos gali tapti plyšio atsiradimo vieta. Didesnis anglies ir karbido kiekis plonoms dalims taip pat gali padidinti įtrūkimų riziką liejant ir apdirbant. Tai nereiškia, kad tokiose situacijose negalima naudoti Stellite 6, tačiau kai dominuojantis gedimo būdas yra terminis nuovargis, reikėtų rimtai įvertinti alternatyvą.
Stellite 21: mažesnis karbido kiekis mainais už kietumą ir atsparumą šiluminiam nuovargiui
„Stellite 21“ vadovaujasi kitokia dizaino logika. Mažas anglies kiekis ir pridėtas molibdenas smarkiai sumažina karbido tūrio dalį, todėl kobalto kieto tirpalo matrica yra fazė, kuri atlieka mechanines savybes.
Tiesioginė pasekmė: Kietumas kambario temperatūroje ir grynas abrazyvinis atsparumas dilimui yra mažesni nei Stellite 6, tačiau tvirtumas, atsparumas šiluminiam smūgiui ir atsparumas šiluminiam nuovargiui yra geresni. Liejimo kietumas paprastai nurodomas nuo žemo iki vidutinio HRC 30, mažesnis už Stellite 6 (tikslios vertės priklauso nuo gaminio formos ir bandymo būklės – prieš nurodydami patikrinkite tiekėjo duomenis). Jo pranašumas yra ne abrazyvų nusidėvėjimas, o konstrukcijos vientisumo išlaikymas veikiant terminiam ciklams.
Kur tinka. Stellite 21 buvo naudojamas dujų turbinų mentėse, karšto darbo vožtuvuose, aukštos temperatūros tvirtinimo detalėse ir suvirinimo perdangose, kurios turi apsaugoti nuo šiluminio plėtimosi neatitikimo. Kai Stellite 6 naudojamas kaip viršutinis sluoksnis ir reikalingas tarpinis sluoksnis, Stellite 21 istoriškai buvo naudojamas kaip buferis, siekiant sušvelninti plieno pagrindo ir Stellite 6 viršutinio sluoksnio šiluminio plėtimosi skirtumą. Tyrimas su F91 plieniniais pagrindais su Stellite 21 buferiniais sluoksniais, sendintais 550–650 °C temperatūroje iki 8 760 valandų, parodė, kad F91/S21 sąsajoje smarkiai sumažėjo atsparumas smūgiams, todėl nikelio pagrindu pagamintiems buferiniams sluoksniams vis dažniau teikiama pirmenybė. Tai gerai iliustruoja lydinio padėtį: jo vertę lemia tvirtumas tam tikromis sąlygomis, o ne Stellite 6 pakeitimas visur.
Lengvai nepastebimas apribojimas. Stellite 21 atsparumas kietųjų dalelių erozijai yra palyginti ribotas. Kadangi karbido tankis yra mažas, matrica mažiau apsaugo, kai aštrios dalelės atsitrenkia dideliu greičiu. Esant žemo kampo erozijai ir stipriam abrazyviniam nusidėvėjimui, Stellite 21 paprastai nėra geriausias pasirinkimas.
Praktinis atrankos kelias
Šis kelias pagrįstas dviejų lydinių veikimo charakteristikomis. Jis gali būti naudojamas kaip pradinis patikrinimo vadovas, bet neturėtų pakeisti konkrečios programos inžinerinio įvertinimo.
Pasilenkite į Stellite 6, kai:
- Dominuojantis gedimo būdas yra abrazyvinis arba lipnus susidėvėjimas, o terminis ciklas nėra didelė apkrova.
- Dalis turi storą sekciją, o jautrumas įtrūkimams liejant ir apdirbant yra valdomas.
- Eksploatacijos temperatūra yra aukšta oksiduojančioje atmosferoje, o apsauginis oksido sluoksnis yra konstrukcijos dalis.
- Programoje yra nustatyta „Stellite 6“ istorija su gedimų duomenimis.
Pasilenkite į Stellite 21, kai:
- Dalis pakartotinai greitai šildoma ir atšaldoma, o terminio nuovargio įtrūkimų rizika yra žinoma.
- Dalis turi plonas sieneles arba staigius pjūvio pokyčius, o tvirtumas yra svarbesnis nei neapdorotas kietumas.
- Tarp plieninio pagrindo ir kietos dangos reikalingas pereinamasis sluoksnis, kad būtų išvengta šiluminio plėtimosi neatitikimo (tačiau turi būti įvertintas ilgalaikis stabilumas aukštoje temperatūroje).
- Susidėvėjimo mechanizmas daugiausia susijęs su metalo ir metalo slydimu arba kavitacija, o ne kietųjų dalelių erozija.
Kai nė vienas nėra tinkamas: Jei taikant reikia ir didelio atsparumo dilimui, ir puikaus atsparumo šiluminiam nuovargiui, verta apsvarstyti Stellite 12 (didesnis anglies kiekis, didesnis atsparumas dilimui) arba „Tribaloy“ intermetaliniu būdu sutvirtintų lydinių šeimą, arba gali reikėti atsižvelgti į dalies šiluminį valdymą projektavimo lygmeniu. Šios kryptys neapsiriboja šiuo palyginimu, bet priklauso ankstyvosios medžiagos atrankos apžvalgai.
Ką įtraukti į RFQ
Nepriklausomai nuo pasirinkto lydinio, liejimo ir apdirbimo tiekėjui paprastai reikia šių dalykų, kad galėtų pateikti prasmingą kainą:
- Dalių brėžiniai su pagrindiniais matmenimis ir tolerancijos reikalavimais.
- Paslaugos sąlygos: temperatūros diapazonas, vidutinė ir apkrovos tipas (dėvėjimasis, smūgis, terminis ciklas).
- Numatomas veikimo laikas arba žinomas gedimo režimas, su istorine dalimi, jei yra.
- Medžiagos standartas, pavyzdžiui, ar turi būti laikomasi AMS 5387 ar kitos taikomos specifikacijos.
- Kiekis, nes vienetai, mažos partijos ir gamybos apimtys lemia skirtingus proceso pasirinkimus.
Kalbant apie kobalto lydinių liejinius, taip pat verta patvirtinti, ar tiekėjas turi vidaus galimybių nuo liejimo iki galutinio apdirbimo, nes šie lydiniai pastebimai sukietėja, o perdavimas tarp procesų turi įtakos ir sąnaudoms, ir pristatymo laikui.
