โลหะผสมสเตลไลต์เป็นคำทั่วไปสำหรับชุดโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียมที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูง การสึกหรอ และการกัดกร่อน "Stellite" เดิมเป็นสิทธิบัตรของกลุ่ม Deloro ในปี 2012 Kennametal เข้าซื้อ Deloro Stellite Group และกลายเป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ Kennametal ซึ่งใช้เพื่ออ้างถึงโลหะผสมที่มีโคบอลต์โดยเฉพาะ
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสม Stellite:
โลหะผสม Stellite เป็นของตระกูลโลหะผสมที่มีโคบอลต์และมีองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้:
โคบอลต์ (Co) : องค์ประกอบของเมทริกซ์ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 50-65% ของน้ำหนักทั้งหมด ให้ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยมและต้านทานความล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม
โครเมียม (Cr) : โดยทั่วไปจะมีปริมาณอยู่ระหว่าง 25% ถึง 33% และเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างชั้นป้องกันที่หนาแน่นของโครเมียมออกไซด์ (Cr₂O₃) ทำให้โลหะผสมมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม
ทังสเตน (W) และโมลิบดีนัม (Mo) : องค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งหลัก ทังสเตนหรือโมลิบดีนัมบางชนิดจะรวมกับคาร์บอนเพื่อสร้างฮาร์ดคาร์ไบด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งสีแดงและความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมได้อย่างมาก
คาร์บอน (C) : เนื้อหามีความผันผวนระหว่าง 0.1% ถึง 3.0% คาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักในการสร้างคาร์ไบด์ (เช่น MC, M₂₃C₆, M₇C₃) ซึ่งฝังอยู่ในเมทริกซ์โคบอลต์เหมือนแท่งเหล็ก ทำให้เกิดเป็น "โครงกระดูก" เพื่อให้โลหะผสมต้านทานการสึกหรอ
การเสริมความแข็งแกร่งของโลหะผสม Stellite ส่วนใหญ่มาจากเมทริกซ์ออสเทนไนต์เสริมด้วยสารละลายของแข็งและคาร์ไบด์ที่กระจายอยู่ในเมทริกซ์ กลไกการเสริมความแข็งแกร่งที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยให้โลหะผสม Stellite ลดลงช้ามากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้มีความเสถียรทางความร้อนที่สูงมาก
เกรดหลักและลักษณะเฉพาะของโลหะผสม Stellite:
ซีรีส์ทนต่อการสึกหรอ
Stellite 1: เกรดคาร์บอนสูงและทังสเตนสูงที่มีความแข็งสูงถึง HRC 48-55 มีประสิทธิภาพป้องกันการสึกหรอจากการเสียดสีที่ดีเยี่ยม และเหมาะสำหรับบ่าวาล์ว แบริ่ง และไลเนอร์ที่ทนต่อการสึกหรอ ฯลฯ
Stellite 4: ความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง เหมาะสำหรับแม่พิมพ์ปั๊มเย็น ชิ้นส่วนสึกหรอที่มีความเครียดสูง ฯลฯ
Stellite 6: เกรดอเนกประสงค์และคลาสสิกที่สุด เรียกว่า "แจ็คทุกประเภท" มีความสมดุลที่สมบูรณ์แบบระหว่างความแข็ง (ประมาณ HRC 40) และความเหนียว และยังมีคุณสมบัติต้านทานแรงกระแทก ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นผิวซีลวาล์ว วาล์วเครื่องยนต์ และบูชต่างๆ ฯลฯ
Stellite 12: ประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง Stellite 1 และ Stellite 6 โดยมีความแข็งประมาณ HRC 45 มีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอมากกว่า Stellite 6 และเหมาะสำหรับวาล์วอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ฟันเลื่อย ก้านสกรู และวาล์วควบคุม
Stellite 20: เกรดที่มีความแข็งสูงมาก (ประมาณ HRC 60) ออกแบบมาเพื่อสภาพการสึกหรอที่มีการเสียดสีขั้นรุนแรงเป็นหลัก และมักใช้กับปลอกลูกปืน แผ่นต้านทานการสึกหรอ และวงแหวนซีลแบบหมุน
Stellite 100: ทนทานต่อแรงกระแทกและการเกิดโพรงอากาศ ออกแบบมาเพื่อสภาพการสึกหรอที่มีการเสียดสีอย่างรุนแรงเป็นหลัก มักใช้ในใบพัดปั๊ม ใบพัดกังหัน และอุปกรณ์เคมี
ซีรีส์อุณหภูมิสูง/ทนต่อการกัดกร่อน
Stellite 21: เกรดคาร์บอนต่ำที่ประกอบด้วยโมลิบดีนัม มีความเหนียวเป็นเลิศและทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ใบพัดกังหันก๊าซ วาล์วอุณหภูมิสูง ส่วนประกอบในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
Stellite 31 (X-40) : มีส่วนผสมของนิกเกิล จึงมีความแข็งแรงต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อความล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม และใช้เป็นวัสดุสำหรับใบพัดนำทางในเครื่องยนต์อากาศยานและส่วนประกอบของกังหันก๊าซมายาวนาน
Stellite 25: ปริมาณคาร์บอนต่ำ ทนทานต่อความล้าจากความร้อน ออกซิเดชัน และซัลไฟเดชันได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับส่วนประกอบในห้องเผาไหม้
ซีรีย์การแสดงพิเศษ
Tribaloy T-400: มีปริมาณโมลิบดีนัมสูง คุณสมบัติในการหล่อลื่นในตัวเองที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม สามารถหล่อลื่นในตัวเองที่อุณหภูมิสูงผ่านเฟส Laves เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวาล์วประตูและส่วนประกอบการหล่อลื่นแบบไร้น้ำมันในสารที่มีอุณหภูมิสูงและมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
Tribaloy T-800: โมลิบดีนัมสูงและโครเมียมสูง มีความทนทานต่อการสึกหรอได้ดีกว่า T-400 เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง มีการกัดกร่อนสูง และมีอุณหภูมิสูง
ข้อดีและข้อเสียของโลหะผสม Stellite
ข้อดี
ความแข็งสีแดงที่โดดเด่น: คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของโลหะผสม Stellite คือสามารถรักษาความแข็งและความแข็งแรงสูงได้แม้ในอุณหภูมิสูงตั้งแต่ 650 ถึง 1,000 ℃ คาร์ไบด์ของมันไม่ละลายซ้ำจนกว่าจะสูงถึง 1100°C ซึ่งเป็นเรื่องยากสำหรับวัสดุที่มีธาตุเหล็กและนิกเกิลหลายชนิด
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ครอบคลุม: ปริมาณโครเมียมที่สูงทำให้สามารถสร้างฟิล์มฟิล์มที่มีความเสถียรในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่างๆ รวมถึงน้ำทะเล กรดซัลฟูริก กรดไนตริก และก๊าซอุณหภูมิสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการกัดกร่อนทั้งแบบสม่ำเสมอและเฉพาะที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อน (เช่น ซัลไฟด์) โลหะผสม Stellite มักจะเหนือกว่าโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวที่สูงกว่าของโคบอลต์ซัลไฟด์
ความต้านทานการสึกหรอที่โดดเด่น: ไม่ว่าจะเป็นการสึกหรอจากแรงเสียดทานระหว่างโลหะ (การสึกหรอแบบยึดเกาะ) หรือการสึกหรอจากการกัดเซาะที่เกิดจากของเหลวที่มีอนุภาค โลหะผสม Stellite ทำงานได้ดีเป็นพิเศษ มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและมีความสามารถในการป้องกันรอยขีดข่วนได้ดี
ต้านทานความเหนื่อยล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม: สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรง (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว) โดยไม่แตกร้าว ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะการสตาร์ท-ดับบ่อยครั้งของวาล์ว แม่พิมพ์ ฯลฯ
ข้อเสีย
ความแข็งแรงที่อุณหภูมิปานกลางไม่เพียงพอ: ที่อุณหภูมิปานกลาง (เช่น 600-800°C) โดยทั่วไปความแข็งแรงของโลหะผสมสเตลไลท์จะอยู่ที่ 50-75% ของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เนื่องจากขาดขั้นตอนการเสริมกำลังที่สอดคล้องกัน
ความยากในการประมวลผลสูง: เนื่องจากมีความแข็งสูงและมีความเหนียวสูง กระบวนการตัดโลหะผสม Stellite จึงเป็นเรื่องยากมาก โดยปกติแล้ว สามารถใช้เฉพาะวิธีการบดหรือการประมวลผลแบบพิเศษเท่านั้น ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนสูง
การขาดแคลนทรัพยากร: โคบอลต์เป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญ ปริมาณสำรองทั่วโลกมีจำนวนจำกัดและกระจายไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้โลหะผสมสเตลไลท์มีราคาสูง สิ่งนี้เป็นการจำกัดการใช้งานขนาดใหญ่ในระดับหนึ่ง
ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่จำกัด: แม้จะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อนได้ดีเยี่ยม แต่ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของโลหะผสม Stellite ในสภาพแวดล้อมออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงบริสุทธิ์มักจะต่ำกว่าความต้านทานของโลหะผสมที่มีนิกเกิล
