Stelitna zlitina je splošen izraz za vrsto zlitin kobalta in kroma, ki so odporne na visoke temperature, obrabo in korozijo. "Stellite" je bil prvotno patent skupine Deloro. Leta 2012 je skupino Deloro Stellite prevzel Kennametal in postala registrirana blagovna znamka Kennametal, ki se uporablja za označevanje posebnih zlitin na osnovi kobalta.
Kemična sestava Stellite zlitine:
Stelitna zlitina spada v družino zlitin na osnovi kobalta in vsebuje predvsem naslednje osnovne elemente:
Kobalt (Co) : matrični element, ki predstavlja približno 50-65 % skupne teže, zagotavlja odlično visokotemperaturno trdnost in odpornost na toplotno utrujenost.
Krom (Cr): njegova vsebnost je običajno med 25 % in 33 % in je ključnega pomena za oblikovanje gostega zaščitnega sloja kromovega oksida (Cr₂O₃), ki daje zlitini izjemno odpornost proti visokotemperaturni oksidaciji in koroziji.
Volfram (W) in molibden (Mo) : Glavna elementa za utrjevanje trdne raztopine. Nekaj volframa ali molibdena se bo združilo z ogljikom in tvorilo trde karbide, kar bo znatno povečalo rdečo trdoto in odpornost proti obrabi zlitine.
Ogljik (C) : Vsebnost niha med 0,1 % in 3,0 %. Ogljik je ključni element pri tvorbi karbidov (kot so MC, M₂₃C₆, M₇C3), ki so kot jeklene palice vdelani v kobaltovo matriko in tvorijo "okostje" zlitine, ki je odporna proti obrabi.
Ojačitev zlitine Stellite v glavnem izhaja iz avstenitne matrice, ojačane s trdno raztopino, in karbidov, porazdeljenih v matrici. Ta edinstven ojačitveni mehanizem omogoča zlitini Stellite zelo počasen upad trdnosti, ko se temperatura dvigne, kar ji daje izjemno visoko toplotno stabilnost.
Glavne stopnje in značilnosti Stellite zlitine:
Serija, odporna na obrabo
Stelit 1: kakovost z visoko vsebnostjo ogljika in volframa s trdoto do HRC 48–55. Ima odlično odpornost proti obrabi in je primeren za sedeže ventilov, ležaje in obloge, odporne proti obrabi, itd.
Stelit 4: visoka trdnost, visoka trdota. Primeren je za matrice za hladno žigosanje, obrabljive dele z visoko obremenitvijo itd.
Stellite 6: Najbolj vsestranski in klasičen razred, znan kot "Jack vseh vrst". Ima popolno ravnotežje med trdoto (približno HRC 40) in žilavostjo ter odlično odpornostjo na udarce, odpornost proti koroziji in odpornost na visoke temperature. Široko se uporablja v tesnilnih površinah ventilov, ventilih motorjev in različnih pušah itd.
Stellite 12: Njegova zmogljivost je med zmogljivostjo Stellite 1 in Stellite 6, s trdoto približno HRC 45. Je trši in bolj odporen proti obrabi kot Stellite 6 in je primeren za visokotemperaturne in visokotlačne ventile, zobce žage, potisne drogove vijakov in krmilne ventile.
Stellite 20: kakovost z izredno visoko trdoto (približno HRC 60), zasnovana predvsem za ekstremne abrazivne pogoje obrabe in se pogosto uporablja v ležajnih pušah, proti obrabi odpornih ploščah in rotacijskih tesnilnih obročih.
Stellite 100: odporen na udarce in kavitacijo, zasnovan predvsem za ekstremne abrazivne pogoje obrabe, se pogosto uporablja v rotorjih črpalk, turbinskih lopaticah in kemični opremi.
Serija, odporna na visoke temperature/korozijo
Stellite 21: kakovost z nizko vsebnostjo ogljika, ki vsebuje molibden, z odlično žilavostjo in izjemno odpornostjo na toplotne udarce. Lopatice plinskih turbin, visokotemperaturni ventili, komponente jedrske industrije.
Stellite 31 (X-40) : Vsebuje nikelj in ima odlično visokotemperaturno trdnost in odpornost proti toplotni utrujenosti ter se že dolgo uporablja kot material za vodilne lopatice v letalskih motorjih in komponentah plinskih turbin.
Stellite 25: nizka vsebnost ogljika, z odlično odpornostjo na toplotno utrujenost, oksidacijo in sulfidacijo, primeren za komponente zgorevalne komore.
Serija posebnih zmogljivosti
Tribaloy T-400: Visoka vsebnost molibdena, odlična lastnost samomazanja pri visokih temperaturah, doseganje samomazanja pri visokih temperaturah skozi Lavesovo fazo, posebej primerno za zaporne ventile in mazalne komponente brez olja v medijih pri visokih temperaturah in zelo jedkih.
Tribaloy T-800: Visoka vsebnost molibdena in kroma, z boljšo odpornostjo proti obrabi kot T-400, primeren za zahtevnejša, zelo korozivna in visokotemperaturna okolja.
Prednosti in slabosti Stellite zlitine
Prednosti
Izjemna rdeča trdota: Najpomembnejša značilnost zlitine Stellite je, da lahko ohrani visoko trdoto in trdnost tudi pri visokih temperaturah od 650 do 1000 ℃. Njegovi karbidi se ponovno ne raztopijo do 1100 ℃, kar je težko doseči za mnoge materiale na osnovi železa in niklja.
Celovita odpornost proti koroziji: visoka vsebnost kroma mu omogoča, da tvori stabilen pasivacijski film v različnih korozivnih medijih, vključno z morsko vodo, žveplovo kislino, dušikovo kislino in visokotemperaturnim plinom, kar dokazuje odlično odpornost na enotno in lokalno korozijo. Stelitne zlitine so zaradi višjega tališča kobaltovih sulfidov pogosto boljše od zlitin na osnovi niklja, zlasti glede odpornosti na toplotno korozijo (kot je sulfidacija).
Izjemna odpornost proti obrabi: ne glede na to, ali gre za obrabo zaradi intermetalnega trenja (obraba zaradi lepila) ali obrabo zaradi erozije, ki jo povzročajo tekočine, ki vsebujejo delce, se Stellite zlitina obnese izjemno dobro. Ima nizek koeficient trenja in močno odpornost proti praskam.
Odlična odpornost proti toplotni utrujenosti: lahko prenese drastične temperaturne spremembe (toplotni šok) brez razpok, zaradi česar je zelo primeren za pogoste zagonske in ustavitvene pogoje ventilov, kalupov itd.
Slabost
Nezadostna srednjetemperaturna trdnost: Pri srednjih temperaturah (kot je 600-800 ℃) je trdnost zlitin Stellite običajno le 50-75 % trdnosti zlitin na osnovi niklja zaradi pomanjkanja koherentnih ojačitvenih faz.
Visoka težavnost pri obdelavi: Zaradi visoke trdote in visoke žilavosti je obdelava z rezanjem zlitine Stellite izjemno težavna. Običajno je mogoče uporabiti samo brušenje ali posebne metode obdelave, kar povzroči visoke stroške izdelave delov.
Pomanjkanje virov: kobalt je pomemben strateški vir. Njegove svetovne zaloge so omejene in neenakomerno porazdeljene, kar vodi do visoke cene zlitine Stellite. To do neke mere omejuje njegovo široko uporabo.
Omejena odpornost proti oksidaciji: Kljub odlični odpornosti na toplotno korozijo je odpornost Stellite zlitin na oksidacijo v čistih visokotemperaturnih oksidacijskih okoljih običajno nižja kot zlitine na osnovi niklja.
