Stellite-legering er en generell betegnelse for en serie kobolt-krom-legeringer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer, slitasje og korrosjon. "Stellite" var opprinnelig et patent fra Deloro Group. I 2012 ble Deloro Stellite Group kjøpt opp av Kennametal og ble et registrert varemerke for Kennametal, brukt til å referere til spesifikke koboltbaserte legeringer.
Den kjemiske sammensetningen av Stellite-legering:
Stellite-legering tilhører den koboltbaserte legeringsfamilien og inneholder hovedsakelig følgende kjerneelementer:
Kobolt (Co): Et matriseelement som står for omtrent 50-65 % av den totale vekten, og gir utmerket høytemperaturstyrke og termisk utmattelsesbestandighet.
Krom (Cr): Innholdet er typisk mellom 25 % og 33 %, og det er nøkkelen til å danne et tett beskyttende lag av kromoksid (Cr₂O₃), som gir legeringen enestående motstand mot høytemperaturoksidasjon og korrosjon.
Wolfram (W) og molybden (Mo) : De viktigste styrkende elementene i fast løsning. Noe wolfram eller molybden vil kombineres med karbon for å danne harde karbider, noe som øker den røde hardheten og slitestyrken til legeringen betydelig.
Karbon (C) : Innholdet svinger mellom 0,1 % og 3,0 %. Karbon er kjerneelementet i dannelsen av karbider (som MC, M₂3C6, M₇C₃), som er innebygd i koboltmatrisen som stålstenger, og danner "skjelettet" for at legeringen skal motstå slitasje.
Forsterkningen av Stellite-legeringen kommer hovedsakelig fra austenittmatrisen styrket av fast løsning og karbidene fordelt i matrisen. Denne unike forsterkningsmekanismen gjør at Stellite-legeringen opplever en veldig sakte nedgang i styrke når temperaturen stiger, noe som gir den ekstremt høy termisk stabilitet.
De viktigste karakterene og egenskapene til Stellite-legeringen:
Slitesterk serie
Stellite 1: En høykarbon- og høywolframkvalitet med en hardhet på opptil HRC 48-55. Den har utmerket anti-abrasiv slitasjeytelse og er egnet for ventilseter, lagre og slitebestandige foringer, etc.
Stellite 4: Høy styrke, høy hardhet. Den er egnet for kaldstempling, slitedeler med høy spenning, etc.
Stellite 6: Den mest allsidige og klassiske karakteren, den er kjent som "Jack of all kinds". Den har en perfekt balanse mellom hardhet (omtrent HRC 40) og seighet, og har også utmerket slagfasthet, korrosjonsbestandighet og motstand mot høye temperaturer. Den er mye brukt i ventiltetningsflater, motorventiler og forskjellige foringer, etc.
Stellite 12: Ytelsen ligger mellom den til Stellite 1 og Stellite 6, med en hardhet på omtrent HRC 45. Den er hardere og mer slitesterk enn Stellite 6, og er egnet for høytemperatur- og høytrykksventiler, sagtenner, skruestøtstenger og kontrollventiler.
Stellite 20: En klasse med ekstremt høy hardhet (omtrent HRC 60), hovedsakelig utformet for ekstreme slitasjeforhold, og brukes ofte i lagerhylser, slitebestandige plater og roterende tetningsringer.
Stellite 100: Slagfast og kavitasjonsbestandig, hovedsakelig designet for ekstreme slitasjeforhold, brukes ofte i pumpehjul, turbinblader og kjemisk utstyr.
Høytemperatur/korrosjonsbestandig serie
Stellite 21: En lavkarbon, molybdenholdig kvalitet med utmerket seighet og enestående termisk støtmotstand. Gassturbinblader, høytemperaturventiler, komponenter i kjernekraftindustrien.
Stellite 31 (X-40): Inneholder nikkel, den har utmerket høytemperaturstyrke og termisk utmattelsesmotstand, og har lenge vært brukt som materiale for ledeskovler i flymotorer og komponenter i gassturbiner.
Stellite 25: Lavt karboninnhold, med utmerket motstand mot termisk tretthet, oksidasjon og sulfidering, egnet for brennkammerkomponenter.
Special Performance Series
Tribaloy T-400: Høyt molybdeninnhold, utmerket selvsmørende egenskap ved høy temperatur, oppnår selvsmøring ved høy temperatur gjennom Laves-fasen, spesielt egnet for portventiler og oljefrie smørekomponenter i høytemperatur- og svært korrosive medier.
Tribaloy T-800: Høyt molybden og høyt krom, med bedre slitestyrke enn T-400, egnet for mer krevende, svært korrosive og høytemperaturmiljøer.
Fordeler og ulemper med Stellite-legering
Fordeler
Enestående rød hardhet: Den mest fremtredende egenskapen til Stellite-legeringen er at den kan opprettholde høy hardhet og styrke selv ved høye temperaturer fra 650 til 1000 ℃. Karbidene løses ikke opp igjen før så høyt som 1100 ℃, noe som er vanskelig for mange jernbaserte og nikkelbaserte materialer å oppnå.
Omfattende korrosjonsbestandighet: Det høye krominnholdet gjør det mulig å danne en stabil passiveringsfilm i ulike korrosive medier, inkludert sjøvann, svovelsyre, salpetersyre og høytemperaturgass, som viser utmerket motstand mot både jevn og lokal korrosjon. Spesielt når det gjelder motstand mot termisk korrosjon (som sulfidering), er Stellite-legeringer ofte overlegne nikkelbaserte legeringer på grunn av det høyere smeltepunktet til koboltsulfider.
Enestående slitestyrke: Enten det er intermetallisk friksjonsslitasje (limslitasje) eller erosjonsslitasje forårsaket av væsker som inneholder partikler, presterer Stellite-legeringen eksepsjonelt bra. Den har lav friksjonskoeffisient og sterk anti-ripe-evne.
Utmerket termisk tretthetsmotstand: Den tåler drastiske temperaturendringer (termisk sjokk) uten å sprekke, noe som gjør den svært egnet for hyppige start-stopp-forhold for ventiler, støpeformer, etc.
Ulempe
Utilstrekkelig middeltemperaturstyrke: Ved middels temperaturer (som 600–800 ℃) er styrken til Stellite-legeringer vanligvis bare 50–75 % av styrken til nikkelbaserte legeringer på grunn av mangelen på sammenhengende forsterkningsfaser.
Høy bearbeidingsvanskelighet: På grunn av sin høye hardhet og høye seighet, er skjærebehandlingen av Stellite-legering ekstremt vanskelig. Vanligvis kan bare sliping eller spesielle behandlingsmetoder tas i bruk, noe som resulterer i høye produksjonskostnader for deler.
Ressursknapphet: Kobolt er en viktig strategisk ressurs. Dens globale reserver er begrenset og ujevnt fordelt, noe som fører til den høye prisen på Stellite-legering. Til en viss grad begrenser dette bruken i stor skala.
Begrenset oksidasjonsmotstand: Til tross for sin utmerkede motstand mot termisk korrosjon, er oksidasjonsmotstanden til Stellite-legeringer i rene høytemperatur-oksidasjonsmiljøer vanligvis lavere enn for nikkelbaserte legeringer.
