Aloi stellite ialah istilah umum untuk siri aloi kobalt-kromium yang tahan terhadap suhu tinggi, haus dan kakisan. "Stellite" pada asalnya adalah paten Kumpulan Deloro. Pada tahun 2012, Kumpulan Deloro Stellite telah diperoleh oleh Kennametal dan menjadi tanda dagangan berdaftar Kennametal, digunakan untuk merujuk kepada aloi berasaskan kobalt tertentu.
Komposisi kimia aloi Stellite:
Aloi stellite tergolong dalam keluarga aloi berasaskan kobalt dan terutamanya mengandungi unsur teras berikut:
Kobalt (Co): Unsur matriks, menyumbang kira-kira 50-65% daripada jumlah berat, memberikan kekuatan suhu tinggi yang sangat baik dan rintangan keletihan haba.
Kromium (Cr): Kandungannya biasanya antara 25% dan 33%, dan ia adalah kunci untuk membentuk lapisan pelindung padat kromium oksida (Cr₂O₃), memberikan aloi dengan rintangan yang luar biasa terhadap pengoksidaan dan kakisan suhu tinggi.
Tungsten (W) dan molibdenum (Mo): Unsur pengukuhan larutan pepejal utama. Sesetengah tungsten atau molibdenum akan bergabung dengan karbon untuk membentuk karbida keras, dengan ketara meningkatkan kekerasan merah dan rintangan haus aloi.
Karbon (C): Kandungan turun naik antara 0.1% dan 3.0%. Karbon ialah unsur teras dalam pembentukan karbida (seperti MC, M₂₃C₆, M₇C₃), yang tertanam dalam matriks kobalt seperti bar keluli, membentuk "rangka" untuk aloi untuk menahan haus.
Pengukuhan aloi Stellite terutamanya datang daripada matriks austenit yang diperkuatkan oleh larutan pepejal dan karbida yang diagihkan dalam matriks. Mekanisme pengukuhan unik ini membolehkan aloi Stellite mengalami penurunan kekuatan yang sangat perlahan apabila suhu meningkat, memberikannya kestabilan haba yang sangat tinggi.
Gred dan ciri utama aloi Stellite:
Siri tahan haus
Stellite 1: Gred karbon tinggi dan tinggi tungsten dengan kekerasan sehingga HRC 48-55. Ia mempunyai prestasi haus anti-kalas yang sangat baik dan sesuai untuk tempat duduk injap, galas dan pelapik tahan haus, dsb.
Stellite 4: Kekuatan tinggi, kekerasan tinggi. Ia sesuai untuk cetakan setem sejuk, bahagian haus tekanan tinggi, dsb.
Stellite 6: Gred yang paling serba boleh dan klasik, ia dikenali sebagai "Jack of all kinds". Ia mempunyai keseimbangan kekerasan yang sempurna (kira-kira HRC 40) dan keliatan, dan juga mempunyai rintangan hentaman yang sangat baik, rintangan kakisan dan rintangan suhu tinggi. Ia digunakan secara meluas dalam permukaan pengedap injap, injap enjin dan pelbagai sesendal, dsb.
Stellite 12: Prestasinya terletak di antara Stellite 1 dan Stellite 6, dengan kekerasan lebih kurang HRC 45. Ia lebih keras dan lebih tahan haus daripada Stellite 6, dan sesuai untuk injap suhu tinggi dan tekanan tinggi, gigi gergaji, rod tolak skru dan injap kawalan.
Stellite 20: Gred dengan kekerasan yang sangat tinggi (kira-kira HRC 60), terutamanya direka untuk keadaan haus kasar yang melampau, dan sering digunakan dalam lengan galas, plat tahan haus dan cincin pengedap berputar.
Stellite 100: Tahan hentaman dan tahan peronggaan, terutamanya direka untuk keadaan haus kasar yang melampau, ia sering digunakan dalam pendesak pam, bilah turbin dan peralatan kimia.
Siri tahan karat/suhu tinggi
Stellite 21: Gred rendah karbon, yang mengandungi molibdenum dengan keliatan yang sangat baik dan rintangan kejutan haba yang luar biasa. Bilah turbin gas, injap suhu tinggi, komponen industri nuklear.
Stellite 31 (X-40) : Mengandungi nikel, ia mempunyai kekuatan suhu tinggi yang sangat baik dan rintangan lesu terma, dan telah lama digunakan sebagai bahan untuk ram pemandu dalam enjin aero dan komponen turbin gas.
Stellite 25: Kandungan karbon rendah, dengan rintangan yang sangat baik terhadap kelesuan terma, pengoksidaan dan sulfida, sesuai untuk komponen kebuk pembakaran.
Siri Persembahan Khas
Tribaloy T-400: Kandungan molibdenum yang tinggi, sifat pelincir diri suhu tinggi yang sangat baik, mencapai pelinciran sendiri suhu tinggi melalui fasa Laves, terutamanya sesuai untuk injap pintu dan komponen pelinciran bebas minyak dalam media suhu tinggi dan sangat menghakis.
Tribaloy T-800: Molibdenum tinggi dan kromium tinggi, dengan rintangan haus yang lebih baik daripada T-400, sesuai untuk persekitaran yang lebih menuntut, sangat menghakis dan suhu tinggi.
Kebaikan dan keburukan aloi Stellite
Kelebihan
Kekerasan merah yang luar biasa: Ciri yang paling menonjol bagi aloi Stellite ialah ia boleh mengekalkan kekerasan dan kekuatan yang tinggi walaupun pada suhu tinggi antara 650 hingga 1000 ℃. Karbidanya tidak larut semula sehingga setinggi 1100 ℃, yang sukar dicapai oleh kebanyakan bahan berasaskan besi dan nikel.
Rintangan kakisan menyeluruh: Kandungan kromium yang tinggi membolehkannya membentuk filem pempasifan yang stabil dalam pelbagai media menghakis, termasuk air laut, asid sulfurik, asid nitrik dan gas suhu tinggi, menunjukkan rintangan yang sangat baik terhadap kakisan seragam dan tempatan. Terutamanya dari segi ketahanan terhadap kakisan terma (seperti sulfidasi), aloi Stellite selalunya lebih unggul daripada aloi berasaskan nikel kerana takat lebur kobalt sulfida yang lebih tinggi.
Rintangan haus yang luar biasa: Sama ada haus geseran antara logam (haus pelekat) atau haus hakisan yang disebabkan oleh cecair yang mengandungi zarah, aloi Stellite berprestasi sangat baik. Ia mempunyai pekali geseran yang rendah dan keupayaan anti-calar yang kuat.
Rintangan keletihan haba yang sangat baik: Ia boleh menahan perubahan suhu yang drastik (kejutan terma) tanpa retak, menjadikannya sangat sesuai untuk keadaan injap, acuan, dll yang kerap berhenti mula.
Keburukan
Kekuatan suhu sederhana tidak mencukupi: Pada suhu sederhana (seperti 600-800℃), kekuatan aloi Stellite biasanya hanya 50-75% daripada aloi berasaskan nikel kerana kekurangan fasa pengukuhan yang koheren.
Kesukaran pemprosesan yang tinggi: Oleh kerana kekerasannya yang tinggi dan keliatan yang tinggi, pemprosesan pemotongan aloi Stellite amat sukar. Biasanya, hanya kaedah pengisaran atau pemprosesan khas boleh diguna pakai, menyebabkan kos pembuatan yang tinggi untuk bahagian.
Kekurangan sumber: Kobalt ialah sumber strategik yang penting. Rizab globalnya adalah terhad dan diagihkan tidak sekata, yang membawa kepada harga aloi Stellite yang tinggi. Pada tahap tertentu, ini mengehadkan aplikasi berskala besarnya.
Rintangan pengoksidaan terhad: Walaupun rintangannya sangat baik terhadap kakisan haba, rintangan pengoksidaan aloi Stellite dalam persekitaran pengoksidaan suhu tinggi tulen biasanya lebih rendah daripada aloi berasaskan nikel.
