Резиме: Практична споредба на Stellite 6 и Stellite 21, објаснувајќи како содржината на јаглерод и волфрам-наспроти молибден предизвикуваат размена на цврстина и цврстина.
Stellite 6 и Stellite 21 се двете легури на абење на база на кобалт кои најчесто се споредуваат една со друга. Вообичаено стандардно е да се наведе Stellite 6 секогаш кога има несигурност. Таа навика има разумна основа: Stellite 6 има долга историја на апликација, добро документирано однесување и зрело искуство во обработката. Но, во две ситуации стандардното може да внесе непотребен ризик: кога делот гледа брзо термички циклус или термички шок, и кога делот има тенки ѕидови или нагли промени на делот.
Stellite 21 постои главно за да се справи со ограничувањето на цврстината на Stellite 6 во тие услови. Разбирањето на компромисот помеѓу двете е покорисно отколку да се запамети кој е „подобар“.
Разликите во составот предизвикуваат поделба на перформансите
Јазот во перформансите помеѓу овие легури се сведува на два избора на составот.
Содржина на јаглерод. Stellite 6 носи значително повисоко ниво на јаглерод. Според SAE AMS 5387, одлеаноците Stellite 6 имаат номинален состав од 60Co-29Cr-4,5W, со јаглерод обично во опсегот 0,9-1,4% за лиени производи. Повеќе јаглерод значи повеќе врнежи од тврд карбид, што директно ја зголемува цврстината и отпорноста на абење. Стелитот 21 има многу помал јаглерод, со номинален состав од приближно C ~ 0,25%, Cr 25-30%, Mo 4,5-6,5%, Ni 1,5-3,5%, баланс Co.
Волфрам наспроти молибден. Stellite 6 користи волфрам (W) како негов главен зајакнувач со цврст раствор; Stellite 21 го заменува најголемиот дел од тој волфрам со молибден (Mo). Молибденот има приближно половина од атомската тежина на волфрам, така што во истиот тежински процент придонесува околу двојно повеќе атоми. Молибденот, исто така, има посилен афинитет за јаглерод и има тенденција да промовира формирање на карбид. Во Stellite 21, сепак, ниското ниво на јаглерод го ограничува тој ефект, а нето резултатот е значително помала вкупна содржина на карбид од Stellite 6.
Заедно, овие две разлики создаваат два различни профили на перформанси.
Stellite 6: густина на карбид во замена за отпорност на абење
Микроструктурата на Stellite 6 се состои од матрица со цврст раствор на база на кобалт со релативно густа дистрибуција на честички од тврд карбид. Оваа структура добро функционира при абразивно абење.
Каде што одговара. Лицата за запечатување на вентилите, чаурите на пумпата, компонентите за ракување со кашеста маса и деловите за општо абење под умерен удар се типични апликации на Stellite 6. Неговата цврстина обично паѓа во опсегот Rockwell C 37–45, во зависност од состојбата на лиење и последователната термичка обработка, што е доволно за повеќето проблеми со абразивното абење. Во оксидирачки средини со висока температура, Stellite 6, исто така, формира заштитен оксиден слој базиран главно на Cr2O3 и CoCr2O4, со помала стапка на оксидација од Stellite 21.
Каде што се појавуваат границите. Густината на карбидот има несакан ефект: при брз термички циклус или локализиран термички шок, разликата во термичката експанзија помеѓу карбидите и матрицата може да стане место за започнување на пукнатината. За деловите со тенок пресек, поголемата содржина на јаглерод и карбид исто така може да го зголеми ризикот од пукање за време на лиење и обработка. Ова не значи дека Stellite 6 не може да се користи во овие ситуации, но кога термичкиот замор е доминантен режим на дефект, алтернативата треба сериозно да се оцени.
Stellite 21: помала содржина на карбид во замена за цврстина и отпорност на термички замор
Stellite 21 следи поинаква дизајнерска логика. Неговата ниска содржина на јаглерод и додавањето молибден нагло ја намалуваат волуменската фракција на карбидот, оставајќи ја матрицата на цврст раствор на кобалт како фаза што носи механички перформанси.
Директна последица: Тврдоста на собна температура и чиста отпорност на абразивно абење се пониски од Stellite 6, но цврстината, отпорноста на термички шок и отпорноста на термички замор се подобри. Цврстината како излеана вообичаено се пријавува во ниските до средните HRC 30-ти, под онаа на Stellite 6 (точните вредности зависат од формата на производот и состојбата на тестот - потврдете според податоците од добавувачот пред да наведете). Неговата предност не е неистрошените абразиви, туку одржувањето на структурниот интегритет при термички циклус.
Каде што одговара. Stellite 21 се користи во лопатките на гасната турбина, вентилите за топла работа, прицврстувачите со висока температура и преклопите за заварување кои треба да го оддадат несовпаѓањето на термичката експанзија. Онаму каде што Stellite 6 служи како горен слој и е потребен среден слој, Stellite 21 историски се користел како тампон за омекнување на разликата во термичката експанзија помеѓу челичната подлога и горниот слој Stellite 6. Студијата за F91 челични подлоги со Stellite 21 тампон слоеви, стари на 550-650°C до 8.760 часа, откри значителна загуба на цврстина при удар на интерфејсот F91/S21, поради што се повеќе се претпочитаат тампон слоеви базирани на никел во таа специфична апликација. Ова добро ја илустрира позицијата на легурата: нејзината вредност лежи во цврстината под специфични услови, а не во замената на Stellite 6 насекаде.
Ограничување кое лесно се занемарува. Stellite 21 има релативно ограничена отпорност на ерозија со тврди честички. Бидејќи густината на карбидот е мала, матрицата нуди помала заштита кога остри честички удираат со брзина. Под ерозија со низок агол и тешко абразивно абење, Stellite 21 обично не е најдобриот избор.
Практичен пат за избор
Следната патека се заснова на карактеристиките на изведбата на двете легури. Може да послужи како почетен водич за скрининг, но не треба да ја замени инженерската проценка на конкретната апликација.
Наклонете се кон Stellite 6 кога:
- Доминантниот режим на неуспех е абење со абразивно или лепило, а термичкиот циклус не е големо оптоварување.
- Делот има дебел пресек, а чувствителноста на пукање за време на лиење и обработка е податлива.
- Температурата на услугата е висока во оксидирачка атмосфера, а заштитниот оксиден слој е дел од дизајнот.
- Апликацијата има воспоставена историја на Stellite 6 со податоци за неуспех за референца.
Наклонете се кон Stellite 21 кога:
- Делот се подложува на постојано брзо загревање и ладење, а познат ризик е пукањето од термички замор.
- Делот има тенки ѕидови или нагли промени на делот, а цврстината е поважна од сировата цврстина.
- Потребен е преоден слој помеѓу челичната подлога и неусогласеноста на термичката експанзија со тврдо свртено до тампон (но мора да се процени долгорочната стабилност на висока температура).
- Механизмот на абење е главно лизгање или кавитација од метал-метал, наместо ерозија од тврди честички.
Кога ниту едното ниту другото не е соодветно: Ако апликацијата бара и висока отпорност на абразивно абење и одлична отпорност на термички замор, Stellite 12 (поголем јаглерод, поголема отпорност на абење) или семејството на меѓуметали зајакнати легури Tribaloy може да бидат вредни за размислување или термичкото управување на делот можеби ќе треба да се реши на ниво на дизајн. Овие насоки одат подалеку од оваа споредба, но припаѓаат на преглед на изборот на материјали во рана фаза.
Што да се вклучи во RFQ
Која легура е избрана, на добавувачот за лиење и обработка обично му треба следново пред да може да даде значаен цитат:
- Цртежи на делови со клучни димензии и барања за толеранција.
- Услови за услуга: температурен опсег, среден и тип на оптоварување (абење, удар, термички циклус).
- Очекуван животен век или познат режим на неуспех, со историски дел доколку е достапен.
- Стандард за материјал, на пример дали мора да се исполни AMS 5387 или друга применлива спецификација.
- Количина, бидејќи поединечните парчиња, малите серии и обемот на производство доведуваат до различни избори на процеси.
За одлеаноците од легури на база на кобалт, исто така вреди да се потврди дали добавувачот има способност во куќата од лиење до завршна обработка, бидејќи овие легури значително се зацврстуваат и пренесувањето помеѓу процесите влијае и на цената и на времето на испорака.
