Stellitelegering är en allmän term för en serie kobolt-kromlegeringar som är resistenta mot höga temperaturer, slitage och korrosion. "Stellite" var ursprungligen ett patent från Deloro Group. 2012 förvärvades Deloro Stellite Group av Kennametal och blev ett registrerat varumärke för Kennametal, som används för att referera till specifika koboltbaserade legeringar.
Den kemiska sammansättningen av Stellite-legeringen:
Stellite-legeringen tillhör den koboltbaserade legeringsfamiljen och innehåller huvudsakligen följande kärnämnen:
Kobolt (Co) : Ett matriselement som svarar för cirka 50-65 % av den totala vikten, ger utmärkt högtemperaturhållfasthet och termisk utmattningsbeständighet.
Krom (Cr): Innehållet är vanligtvis mellan 25 % och 33 %, och det är nyckeln till att bilda ett tätt skyddande lager av kromoxid (Cr₂O₃), vilket ger legeringen enastående motståndskraft mot högtemperaturoxidation och korrosion.
Volfram (W) och molybden (Mo) : De viktigaste fasta lösningsförstärkande elementen. En del volfram eller molybden kommer att kombineras med kol för att bilda hårda karbider, vilket avsevärt förbättrar legeringens röda hårdhet och slitstyrka.
Kol (C) : Halten varierar mellan 0,1 % och 3,0 %. Kol är kärnelementet i bildningen av karbider (såsom MC, M₂3C6, M₇C₃), som är inbäddade i koboltmatrisen som stålstänger och bildar "skelettet" för legeringen att motstå slitage.
Förstärkningen av Stellite-legeringen kommer huvudsakligen från austenitmatrisen stärkt av fast lösning och karbiderna fördelade i matrisen. Denna unika förstärkningsmekanism gör att Stellite-legeringen kan uppleva en mycket långsam nedgång i styrka när temperaturen stiger, vilket ger den extremt hög termisk stabilitet.
De viktigaste kvaliteterna och egenskaperna hos Stellite-legeringen:
Slitstark serie
Stellite 1: En hög kolhalt och hög volframkvalitet med en hårdhet på upp till HRC 48-55. Den har utmärkta antinötande slitageprestanda och är lämplig för ventilsäten, lager och slitstarka foder etc.
Stellite 4: Hög hållfasthet, hög hårdhet. Den är lämplig för kallpressningsverktyg, slitstarka delar med hög spänning etc.
Stellite 6: Den mest mångsidiga och klassiska kvaliteten, den är känd som "Jack of all kinds". Den har en perfekt balans mellan hårdhet (ca HRC 40) och seghet, och har även utmärkt slaghållfasthet, korrosionsbeständighet och hög temperaturbeständighet. Det används ofta i ventiltätningsytor, motorventiler och olika bussningar, etc.
Stellite 12: Dess prestanda ligger mellan Stellite 1 och Stellite 6, med en hårdhet på cirka HRC 45. Den är hårdare och mer slitstark än Stellite 6, och är lämplig för högtemperatur- och högtrycksventiler, sågtänder, skruvtryckstänger och reglerventiler.
Stellite 20: En kvalitet med extremt hög hårdhet (ungefär HRC 60), främst designad för extrema slitageförhållanden, och används ofta i lagerhylsor, slitstarka plattor och roterande tätningsringar.
Stellite 100: Slagtålig och kavitationsbeständig, främst designad för extrema slitageförhållanden, används ofta i pumphjul, turbinblad och kemisk utrustning.
Hög temperatur/korrosionsbeständig serie
Stellite 21: En kolhaltig, molybdenhaltig kvalitet med utmärkt seghet och enastående motståndskraft mot värmechock. Gasturbinblad, högtemperaturventiler, komponenter inom kärnkraftsindustrin.
Stellite 31 (X-40): Innehåller nickel, den har utmärkt högtemperaturhållfasthet och termisk utmattningsbeständighet och har länge använts som material för ledskovlar i flygmotorer och komponenter i gasturbiner.
Stellite 25: Låg kolhalt, med utmärkt motståndskraft mot termisk utmattning, oxidation och sulfidering, lämplig för komponenter i förbränningskammaren.
Special Performance Series
Tribaloy T-400: Högt molybdeninnehåll, utmärkt självsmörjande egenskaper vid hög temperatur, uppnår självsmörjning vid hög temperatur genom Laves-fasen, särskilt lämplig för slussventiler och oljefria smörjkomponenter i högtemperatur- och mycket korrosiva media.
Tribaloy T-800: Högt molybden och högt krom, med bättre slitstyrka än T-400, lämplig för mer krävande, mycket korrosiva och högtemperaturmiljöer.
Fördelar och nackdelar med Stellite legering
Fördelar
Enastående röd hårdhet: Den mest framträdande egenskapen hos Stellite-legeringen är att den kan bibehålla hög hårdhet och styrka även vid höga temperaturer från 650 till 1000 ℃. Dess karbider återupplöses inte förrän så högt som 1100 ℃, vilket är svårt för många järnbaserade och nickelbaserade material att uppnå.
Omfattande korrosionsbeständighet: Den höga kromhalten gör att den kan bilda en stabil passiveringsfilm i olika korrosiva medier, inklusive havsvatten, svavelsyra, salpetersyra och högtemperaturgas, vilket visar utmärkt motståndskraft mot både enhetlig och lokal korrosion. Särskilt när det gäller motståndskraft mot termisk korrosion (såsom sulfidering) är Stellite-legeringar ofta överlägsna nickelbaserade legeringar på grund av den högre smältpunkten för koboltsulfider.
Enastående slitstyrka: Oavsett om det är intermetalliskt friktionsslitage (limslitage) eller erosionsslitage orsakat av vätskor som innehåller partiklar, presterar Stellite-legeringen exceptionellt bra. Den har en låg friktionskoefficient och stark anti-repförmåga.
Utmärkt termisk utmattningsbeständighet: Den tål drastiska temperaturförändringar (termisk chock) utan att spricka, vilket gör den mycket lämplig för frekventa start-stopp-förhållanden av ventiler, formar, etc.
Nackdel
Otillräcklig medeltemperaturhållfasthet: Vid medeltemperaturer (som 600-800 ℃) är hållfastheten hos Stellite-legeringar vanligtvis bara 50-75 % av den hos nickelbaserade legeringar på grund av avsaknaden av koherenta förstärkningsfaser.
Hög bearbetningssvårighet: På grund av dess höga hårdhet och höga seghet är skärningsbearbetningen av Stellite-legering extremt svår. Vanligtvis kan endast slipning eller speciella bearbetningsmetoder användas, vilket resulterar i höga tillverkningskostnader för delar.
Resursbrist: Kobolt är en viktig strategisk resurs. Dess globala reserver är begränsade och ojämnt fördelade, vilket leder till det höga priset på Stellite-legering. Till viss del begränsar detta dess storskaliga tillämpning.
Begränsad oxidationsbeständighet: Trots sin utmärkta motståndskraft mot termisk korrosion är oxidationsbeständigheten hos Stellite-legeringar i rena oxidationsmiljöer med hög temperatur vanligtvis lägre än hos nickelbaserade legeringar.
