Aliajul stellit este un termen general pentru o serie de aliaje de cobalt-crom care sunt rezistente la temperaturi ridicate, uzură și coroziune. „Stellite” a fost inițial un brevet al grupului Deloro. În 2012, Deloro Stellite Group a fost achiziționat de Kennametal și a devenit o marcă înregistrată a Kennametal, folosită pentru a se referi la aliaje specifice pe bază de cobalt.
Compoziția chimică a aliajului Stellit:
Aliajul stellit aparține familiei de aliaje pe bază de cobalt și conține în principal următoarele elemente de bază:
Cobalt (Co): Un element de matrice, reprezentând aproximativ 50-65% din greutatea totală, oferind o rezistență excelentă la temperaturi ridicate și rezistență la oboseală termică.
Crom (Cr): Conținutul său este de obicei între 25% și 33% și este cheia formării unui strat protector dens de oxid de crom (Cr₂O₃), conferind aliajului o rezistență remarcabilă la oxidarea la temperatură înaltă și la coroziune.
Tungsten (W) și molibden (Mo): Principalele elemente de întărire a soluției solide. Unele tungsten sau molibden se vor combina cu carbonul pentru a forma carburi dure, sporind semnificativ duritatea roșie și rezistența la uzură a aliajului.
Carbon (C): Conținutul fluctuează între 0,1% și 3,0%. Carbonul este elementul de bază în formarea carburilor (cum ar fi MC, M₂₃C₆, M₇C₃), care sunt încorporate în matricea de cobalt precum barele de oțel, formând „scheletul” pentru ca aliajul să reziste la uzură.
Întărirea aliajului Stellit provine în principal din matricea de austenită întărită prin soluție solidă și din carburile distribuite în matrice. Acest mecanism unic de întărire permite aliajului Stellite să experimenteze o scădere foarte lentă a rezistenței pe măsură ce temperatura crește, dându-i o stabilitate termică extrem de ridicată.
Principalele clase și caracteristici ale aliajului Stellit:
Seria rezistenta la uzura
Stellit 1: un grad ridicat de carbon și tungsten cu o duritate de până la HRC 48-55. Are o performanță excelentă la uzură anti-abrazivă și este potrivit pentru scaunele supapelor, rulmenți și căptușeli rezistente la uzură etc.
Stellit 4: rezistență ridicată, duritate ridicată. Este potrivit pentru matrițe de ștanțare la rece, piese de uzură cu stres ridicat etc.
Stellite 6: Cel mai versatil și clasic grad, este cunoscut sub numele de „Jack of all kinds”. Are un echilibru perfect între duritate (aproximativ HRC 40) și duritate și, de asemenea, prezintă o rezistență excelentă la impact, rezistență la coroziune și rezistență la temperaturi înalte. Este utilizat pe scară largă în suprafețele de etanșare a supapelor, supapele de motor și diferite bucșe etc.
Stellite 12: Performanța sa se situează între cea a Stellite 1 și Stellite 6, cu o duritate de aproximativ HRC 45. Este mai dur și mai rezistent la uzură decât Stellite 6 și este potrivit pentru supape de înaltă temperatură și presiune înaltă, dinți de ferăstrău, tije de împingere cu șurub și supape de control.
Stellite 20: Un grad cu duritate extrem de ridicată (aproximativ HRC 60), conceput în principal pentru condiții abrazive extreme de uzură și este adesea folosit la manșoanele rulmentului, plăcile rezistente la uzură și inelele rotative de etanșare.
Stellite 100: Rezistent la impact și rezistent la cavitație, conceput în principal pentru condiții extreme de uzură abrazivă, este adesea folosit în rotoarele pompelor, paletele turbinei și echipamentele chimice.
Seria rezistenta la temperaturi ridicate/coroziune
Stellit 21: un grad scăzut de carbon, care conține molibden, cu o duritate excelentă și o rezistență remarcabilă la șocuri termice. Pale de turbine cu gaz, supape de înaltă temperatură, componente pentru industria nucleară.
Stellite 31 (X-40): Conținând nichel, prezintă o rezistență excelentă la temperaturi ridicate și rezistență la oboseală termică și a fost folosit de mult timp ca material pentru paletele de ghidare în motoarele aerodinamice și componentele turbinelor cu gaz.
Stellit 25: Conținut scăzut de carbon, cu rezistență excelentă la oboseală termică, oxidare și sulfurare, potrivit pentru componentele camerei de ardere.
Seria de performanță specială
Tribaloy T-400: Conținut ridicat de molibden, proprietăți excelente de autolubrifiere la temperatură înaltă, obținând auto-lubrificare la temperatură înaltă prin faza Laves, potrivită în special pentru supape cu gură și componente de lubrifiere fără ulei în medii la temperaturi înalte și foarte corozive.
Tribaloy T-800: Molibden ridicat și crom ridicat, cu rezistență la uzură mai bună decât T-400, potrivit pentru medii mai pretențioase, foarte corozive și cu temperaturi ridicate.
Avantajele și dezavantajele aliajului Stellit
Avantaje
Duritate roșie remarcabilă: Cea mai proeminentă caracteristică a aliajului Stellite este că poate menține duritatea și rezistența ridicate chiar și la temperaturi ridicate, cuprinse între 650 și 1000℃. Carburele sale nu se redizolvă până la 1100℃, ceea ce este dificil de realizat pentru multe materiale pe bază de fier și nichel.
Rezistență completă la coroziune: conținutul ridicat de crom îi permite să formeze o peliculă de pasivare stabilă în diferite medii corozive, inclusiv apă de mare, acid sulfuric, acid azotic și gaz la temperatură înaltă, demonstrând o rezistență excelentă atât la coroziune uniformă, cât și la coroziune locală. În special în ceea ce privește rezistența la coroziune termică (cum ar fi sulfidarea), aliajele stellite sunt adesea superioare aliajelor pe bază de nichel datorită punctului de topire mai mare al sulfurilor de cobalt.
Rezistență remarcabilă la uzură: Fie că este vorba de uzură prin frecare intermetală (uzură adezivă) sau uzură prin eroziune cauzată de fluide care conțin particule, aliajul Stellite are performanțe excepționale. Are un coeficient scăzut de frecare și o puternică capacitate anti-zgârieturi.
Rezistență excelentă la oboseală termică: poate rezista la schimbări drastice de temperatură (șoc termic) fără crăpare, făcându-l foarte potrivit pentru condiții frecvente de pornire-oprire a supapelor, matrițelor etc.
Dezavantaj
Rezistență insuficientă la temperatură medie: la temperaturi medii (cum ar fi 600-800 ℃), rezistența aliajelor Stellite este de obicei doar 50-75% din cea a aliajelor pe bază de nichel din cauza lipsei fazelor de întărire coerente.
Dificultate mare de prelucrare: Datorită durității sale ridicate și durității ridicate, prelucrarea de tăiere a aliajului Stellite este extrem de dificilă. De obicei, pot fi adoptate doar metode de șlefuire sau prelucrare specială, rezultând costuri mari de fabricație pentru piese.
Lipsa resurselor: Cobaltul este o resursă strategică importantă. Rezervele sale globale sunt limitate și distribuite inegal, ceea ce duce la prețul ridicat al aliajului Stellite. Într-o oarecare măsură, acest lucru limitează aplicarea sa pe scară largă.
Rezistență limitată la oxidare: În ciuda rezistenței sale excelente la coroziune termică, rezistența la oxidare a aliajelor Stellite în medii pure de oxidare la temperatură înaltă este de obicei mai mică decât cea a aliajelor pe bază de nichel.
