Stellite 6 กับ Stellite 21: ความแข็ง ความเหนียว และโลหะผสมโคบอลต์ที่เหมาะกับการใช้งานของคุณ 

สรุป: การเปรียบเทียบเชิงปฏิบัติของ Stellite 6 และ Stellite 21 อธิบายว่าปริมาณคาร์บอนและทังสเตนและโมลิบดีนัมทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนความแข็งและความเหนียวได้อย่างไร

Stellite 6 และ Stellite 21 เป็นโลหะผสมสึกหรอที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบหลัก 2 ชนิดที่มักถูกนำมาเปรียบเทียบกัน ค่าเริ่มต้นทั่วไปคือระบุ Stellite 6 ทุกครั้งที่มีความไม่แน่นอน นิสัยนั้นมีพื้นฐานที่สมเหตุสมผล: Stellite 6 มีประวัติการใช้งานที่ยาวนาน มีพฤติกรรมที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดี และมีประสบการณ์ในการประมวลผลที่เป็นผู้ใหญ่ แต่ในสองสถานการณ์ ค่าเริ่มต้นอาจทำให้เกิดความเสี่ยงที่ไม่จำเป็น: เมื่อชิ้นส่วนเห็นการหมุนเวียนของความร้อนอย่างรวดเร็วหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน และเมื่อชิ้นส่วนมีผนังบางหรือส่วนการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน

Stellite 21 มีไว้เพื่อจัดการกับข้อจำกัดด้านความแข็งแกร่งของ Stellite 6 เป็นส่วนใหญ่ในสภาวะเหล่านั้น การทำความเข้าใจการแลกเปลี่ยนระหว่างทั้งสองมีประโยชน์มากกว่าการจดจำว่าอันไหน "ดีกว่า"

ความแตกต่างขององค์ประกอบทำให้เกิดการแบ่งแยกประสิทธิภาพ

ช่องว่างด้านประสิทธิภาพระหว่างโลหะผสมเหล่านี้ลงมาอยู่ที่ตัวเลือกองค์ประกอบ 2 แบบ

ปริมาณคาร์บอน Stellite 6 มีระดับคาร์บอนสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด ภายใต้ SAE AMS 5387 การหล่อ Stellite 6 มีองค์ประกอบเล็กน้อยที่ 60Co-29Cr-4.5W โดยโดยทั่วไปแล้วคาร์บอนจะอยู่ในช่วง 0.9–1.4% สำหรับผลิตภัณฑ์การหล่อ คาร์บอนที่มากขึ้นหมายถึงการตกตะกอนของฮาร์ดคาร์ไบด์ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความแข็งและความต้านทานการสึกหรอโดยตรง Stellite 21 มีคาร์บอนต่ำกว่ามาก โดยมีองค์ประกอบระบุประมาณ C ~0.25%, Cr 25–30%, Mo 4.5–6.5%, Ni 1.5–3.5%, Balance Co. คาร์บอนต่ำกว่าหมายถึงเศษส่วนปริมาตรคาร์ไบด์ที่ต่ำกว่า และโครงสร้างจุลภาคที่ถูกครอบงำโดยเมทริกซ์สารละลายของแข็งโคบอลต์

ทังสเตนกับโมลิบดีนัม Stellite 6 ใช้ทังสเตน (W) เป็นตัวเสริมกำลังสารละลายของแข็งหลัก Stellite 21 แทนที่ทังสเตนส่วนใหญ่ด้วยโมลิบดีนัม (Mo) โมลิบดีนัมมีน้ำหนักอะตอมประมาณครึ่งหนึ่งของทังสเตน ดังนั้นด้วยเปอร์เซ็นต์น้ำหนักที่เท่ากัน โมลิบดีนัมจึงมีอะตอมมากกว่าสองเท่า โมลิบดีนัมยังมีความสัมพันธ์กับคาร์บอนมากกว่าและมีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการก่อตัวของคาร์ไบด์ อย่างไรก็ตาม ใน Stellite 21 ระดับคาร์บอนต่ำจะจำกัดผลกระทบดังกล่าว และผลลัพธ์สุทธิคือปริมาณคาร์ไบด์ทั้งหมดต่ำกว่า Stellite 6 อย่างมาก

ความแตกต่างทั้งสองนี้รวมกันทำให้เกิดโปรไฟล์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันสองแบบ

Stellite 6: ความหนาแน่นของคาร์ไบด์เพื่อแลกกับความต้านทานการสึกหรอ

โครงสร้างจุลภาคของ Stellite 6 ประกอบด้วยเมทริกซ์สารละลายของแข็งที่มีโคบอลต์ซึ่งมีการกระจายอนุภาคฮาร์ดคาร์ไบด์ค่อนข้างหนาแน่น โครงสร้างนี้ทำงานได้ดีภายใต้การสึกหรอจากการเสียดสี

มันเข้ากันตรงไหน.. หน้าซีลวาล์ว ปลอกปั๊ม ส่วนประกอบการจัดการสารละลาย และชิ้นส่วนที่สึกหรอทั่วไปภายใต้แรงกระแทกปานกลาง ถือเป็นการใช้งานทั่วไปของ Stellite 6 ความแข็งของมันมักจะอยู่ในช่วง Rockwell C 37–45 ขึ้นอยู่กับสภาพการหล่อและการบำบัดความร้อนในภายหลัง ซึ่งเพียงพอสำหรับปัญหาการสึกหรอจากการเสียดสีส่วนใหญ่ ในการออกซิไดซ์สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง Stellite 6 ยังสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันโดยอาศัย Cr₂O₃ และ CoCr₂O₄ เป็นหลัก โดยมีอัตราการออกซิเดชันต่ำกว่า Stellite 21

เมื่อขีดจำกัดปรากฏขึ้น ความหนาแน่นของคาร์ไบด์มีผลข้างเคียง: ภายใต้การหมุนเวียนของความร้อนอย่างรวดเร็วหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันเฉพาะจุด ความแตกต่างของการขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างคาร์ไบด์และเมทริกซ์อาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของรอยแตกร้าวได้ สำหรับชิ้นส่วนที่มีหน้าตัดบาง ปริมาณคาร์บอนและคาร์ไบด์ที่สูงขึ้นอาจเพิ่มความเสี่ยงของการแตกร้าวระหว่างการหล่อและการตัดเฉือน นี่ไม่ได้หมายความว่า Stellite 6 จะไม่สามารถใช้ได้ในสถานการณ์เหล่านี้ แต่เมื่อความล้าจากความร้อนเป็นโหมดความล้มเหลวหลัก ควรมีการประเมินทางเลือกอื่นอย่างจริงจัง

Stellite 21: ปริมาณคาร์ไบด์ลดลงเพื่อแลกกับความเหนียวและการต้านทานความล้าจากความร้อน

Stellite 21 เป็นไปตามตรรกะการออกแบบที่แตกต่างกัน ปริมาณคาร์บอนต่ำและการเติมโมลิบดีนัมจะช่วยลดเศษส่วนปริมาตรคาร์ไบด์ได้อย่างมาก โดยปล่อยให้เมทริกซ์สารละลายของแข็งโคบอลต์เป็นเฟสที่นำประสิทธิภาพเชิงกล

ผลที่ตามมาโดยตรง: ความแข็งที่อุณหภูมิห้องและความต้านทานการสึกหรอจากการเสียดสีบริสุทธิ์นั้นต่ำกว่า Stellite 6 แต่ความเหนียว ความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อน และความต้านทานความล้าจากความร้อนจะดีกว่า โดยทั่วไปความแข็งขณะหล่อจะรายงานใน HRC 30 ระดับต่ำถึงกลาง ซึ่งต่ำกว่าความแข็งของ Stellite 6 (ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับรูปแบบผลิตภัณฑ์และสภาพการทดสอบ — ตรวจสอบกับข้อมูลซัพพลายเออร์ก่อนที่จะระบุ) ข้อดีของมันไม่ได้อยู่ที่การขัดถูที่ทนทาน แต่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้การหมุนเวียนของความร้อน

มันเข้ากันตรงไหน.. Stellite 21 ถูกนำมาใช้ในใบพัดกังหันก๊าซ วาล์วทำงานร้อน ตัวยึดอุณหภูมิสูง และแผ่นปิดรอยเชื่อมที่จำเป็นต้องบัฟเฟอร์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ไม่ตรงกัน ในกรณีที่ Stellite 6 ทำหน้าที่เป็นชั้นบนสุดและจำเป็นต้องมีชั้นกลาง ในอดีต Stellite 21 ถูกใช้เป็นบัฟเฟอร์เพื่อลดความแตกต่างในการขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างพื้นผิวเหล็กและชั้นบนสุดของ Stellite 6 การศึกษาบนพื้นผิวเหล็ก F91 ที่มีชั้นบัฟเฟอร์ Stellite 21 ซึ่งมีอายุที่อุณหภูมิ 550–650°C เป็นเวลานานถึง 8,760 ชั่วโมง พบว่าสูญเสียความเหนียวจากการกระแทกอย่างมีนัยสำคัญที่อินเทอร์เฟซ F91/S21 ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมชั้นบัฟเฟอร์ที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบจึงได้รับความนิยมมากขึ้นในการใช้งานเฉพาะนั้น สิ่งนี้แสดงให้เห็นตำแหน่งของโลหะผสมได้ดี: ค่าของมันอยู่ที่ความแข็งแกร่งภายใต้สภาวะเฉพาะ ไม่ใช่แทนที่ Stellite 6 ทุกแห่ง

ข้อจำกัดที่มองข้ามได้ง่าย Stellite 21 มีความต้านทานค่อนข้างจำกัดต่อการกัดเซาะของอนุภาคแข็ง เนื่องจากความหนาแน่นของคาร์ไบด์ต่ำ เมทริกซ์จึงให้การป้องกันน้อยลงเมื่ออนุภาคมีคมกระทบด้วยความเร็ว ภายใต้การกัดเซาะมุมต่ำและการสึกหรอจากการเสียดสีอย่างรุนแรง Stellite 21 มักจะไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด

เส้นทางการเลือกปฏิบัติ

เส้นทางต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของโลหะผสมทั้งสองชนิด สามารถใช้เป็นแนวทางในการคัดกรองเบื้องต้นได้ แต่ไม่ควรแทนที่การประเมินทางวิศวกรรมของการใช้งานเฉพาะ

เอนไปทาง Stellite 6 เมื่อ:

• โหมดความล้มเหลวหลักคือการสึกหรอแบบเสียดสีหรือแบบยึดเกาะ และการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อนไม่ใช่ภาระหนัก
• ชิ้นส่วนมีส่วนหนาและสามารถจัดการความไวต่อการแตกร้าวระหว่างการหล่อและการตัดเฉือนได้
• อุณหภูมิการใช้งานจะสูงในบรรยากาศออกซิไดซ์ และชั้นออกไซด์ป้องกันเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ
• แอปพลิเคชันมีประวัติ Stellite 6 ที่กำหนดไว้พร้อมข้อมูลความล้มเหลวสำหรับการอ้างอิง

โน้มไปทาง Stellite 21 เมื่อ:

• ชิ้นส่วนผ่านการให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วซ้ำๆ กัน และการแตกร้าวเมื่อยล้าจากความร้อนถือเป็นความเสี่ยงที่ทราบกันดี
• ชิ้นส่วนมีผนังบางหรือส่วนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน และความเหนียวมีความสำคัญมากกว่าความแข็งแบบดิบ
• จำเป็นต้องมีชั้นการเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นผิวเหล็กและพื้นผิวแข็งไปจนถึงบัฟเฟอร์การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกัน (แต่ต้องประเมินความเสถียรที่อุณหภูมิสูงในระยะยาว)
• กลไกการสึกหรอส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอหรือการเกิดโพรงอากาศระหว่างโลหะกับโลหะ แทนที่จะเป็นการกัดกร่อนของอนุภาคแข็ง

เมื่อทั้งสองไม่พอดีกัน: หากการใช้งานต้องการทั้งความต้านทานการสึกหรอจากการเสียดสีสูงและความต้านทานความล้าจากความร้อนที่ดีเยี่ยม Stellite 12 (คาร์บอนสูงกว่า ความต้านทานการสึกหรอสูงกว่า) หรือตระกูลโลหะผสม Tribaloy ที่ได้รับการเสริมความแข็งแกร่งระหว่างโลหะอาจคุ้มค่าที่จะพิจารณา หรืออาจจำเป็นต้องพิจารณาการจัดการระบายความร้อนของชิ้นส่วนที่ระดับการออกแบบ คำแนะนำเหล่านี้นอกเหนือไปจากการเปรียบเทียบนี้ แต่อยู่ในการทบทวนการเลือกวัสดุในระยะเริ่มต้น

สิ่งที่จะรวมไว้ใน RFQ

ไม่ว่าจะเลือกโลหะผสมชนิดใดก็ตาม ซัพพลายเออร์ในการหล่อและการตัดเฉือนมักจะต้องการสิ่งต่อไปนี้ก่อนจึงจะสามารถให้คำพูดที่มีความหมายได้:

• ภาพวาดบางส่วน ด้วยขนาดที่สำคัญและข้อกำหนดด้านความคลาดเคลื่อน
• เงื่อนไขการให้บริการ: ช่วงอุณหภูมิ ปานกลาง และประเภทโหลด (การสึกหรอ การกระแทก การหมุนเวียนด้วยความร้อน)
• อายุการใช้งานที่คาดหวังหรือโหมดความล้มเหลวที่ทราบพร้อมส่วนประวัติศาสตร์หากมี
• มาตรฐานวัสดุตัวอย่างเช่น ต้องเป็นไปตาม AMS 5387 หรือข้อกำหนดเฉพาะอื่นที่เกี่ยวข้องหรือไม่
• ปริมาณเนื่องจากชิ้นเดียว ชุดเล็ก และปริมาณการผลิต นำไปสู่การเลือกกระบวนการที่แตกต่างกัน

สำหรับการหล่อโลหะผสมที่มีโคบอลต์ ยังควรค่าแก่การยืนยันด้วยว่าซัพพลายเออร์มีความสามารถภายในบริษัทตั้งแต่การหล่อจนถึงการตัดเฉือนขั้นสุดท้ายหรือไม่ เนื่องจากโลหะผสมเหล่านี้แข็งตัวขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และการส่งมอบระหว่างกระบวนการส่งผลต่อทั้งต้นทุนและระยะเวลารอคอยสินค้า