Stellit alaşımı, yüksek sıcaklıklara, aşınmaya ve korozyona dayanıklı bir dizi kobalt-krom alaşımı için genel bir terimdir. "Stellite" aslında Deloro Grubunun bir patentiydi. 2012 yılında Deloro Stellite Group, Kennametal tarafından satın alındı ve belirli kobalt bazlı alaşımları ifade etmek için kullanılan Kennametal'in tescilli ticari markası haline geldi.
Stellite alaşımının kimyasal bileşimi:
Stellit alaşımı kobalt bazlı alaşım ailesine aittir ve esas olarak aşağıdaki temel elementleri içerir:
Kobalt (Co): Toplam ağırlığın yaklaşık %50-65'ini oluşturan, mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti ve termal yorulma direnci sağlayan bir matris elemanı.
Krom (Cr): İçeriği tipik olarak %25 ila %33 arasındadır ve alaşıma yüksek sıcaklıkta oksidasyona ve korozyona karşı olağanüstü direnç kazandıran yoğun bir koruyucu krom oksit (Cr₂O₃) katmanı oluşturmanın anahtarıdır.
Tungsten (W) ve molibden (Mo): Ana katı çözelti güçlendirme elemanları. Bazı tungsten veya molibden, sert karbürler oluşturmak için karbonla birleşerek alaşımın kırmızı sertliğini ve aşınma direncini önemli ölçüde artırır.
Karbon (C): İçerik %0,1 ila %3,0 arasında dalgalanır. Karbon, çelik çubuklar gibi kobalt matrisine gömülen ve alaşımın aşınmaya direnmesi için "iskelet" oluşturan karbürlerin (MC, M₂₃C₆, M₇C₃ gibi) oluşumundaki temel elementtir.
Stellite alaşımının güçlendirilmesi esas olarak katı çözeltiyle güçlendirilmiş östenit matrisinden ve matris içinde dağıtılan karbürlerden gelir. Bu benzersiz güçlendirme mekanizması, Stellite alaşımının sıcaklık arttıkça mukavemetinde çok yavaş bir düşüş yaşamasını sağlar ve ona son derece yüksek termal stabilite kazandırır.
Stellite alaşımının ana kaliteleri ve özellikleri:
Aşınmaya dayanıklı seri
Stellite 1: HRC 48-55'e kadar sertliğe sahip yüksek karbonlu ve yüksek tungstenli kalite. Mükemmel aşınma önleme performansına sahiptir ve valf yuvaları, yataklar ve aşınmaya dayanıklı astarlar vb. için uygundur.
Stellite 4: Yüksek mukavemet, yüksek sertlik. Soğuk damgalama kalıpları, yüksek gerilimli aşınma parçaları vb. için uygundur.
Stellite 6: En çok yönlü ve klasik kalite, "Her türden Jack" olarak bilinir. Sertlik (yaklaşık 40 HRC) ve tokluk arasında mükemmel bir dengeye sahiptir ve aynı zamanda mükemmel darbe direnci, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Valf sızdırmazlık yüzeylerinde, motor valflerinde ve çeşitli burçlarda vb. yaygın olarak kullanılır.
Stellite 12: Performansı, yaklaşık HRC 45 sertliğiyle Stellite 1 ile Stellite 6 arasındadır. Stellite 6'dan daha serttir ve aşınmaya daha dayanıklıdır ve yüksek sıcaklık ve yüksek basınç valfleri, testere dişleri, vidalı itme çubukları ve kontrol valfleri için uygundur.
Stellite 20: Son derece yüksek sertliğe (yaklaşık HRC 60) sahip bir kalite, esas olarak aşırı aşındırıcı aşınma koşulları için tasarlanmıştır ve genellikle rulman manşonlarında, aşınmaya dirençli plakalarda ve döner conta halkalarında kullanılır.
Stellite 100: Darbelere ve kavitasyona dayanıklı, esas olarak aşırı aşındırıcı aşınma koşulları için tasarlanmış olup genellikle pompa çarklarında, türbin kanatlarında ve kimyasal ekipmanlarda kullanılır.
Yüksek sıcaklığa/korozyona dayanıklı seri
Stellite 21: Mükemmel tokluğa ve olağanüstü termal şok direncine sahip, düşük karbonlu, molibden içeren bir kalite. Gaz türbini kanatları, yüksek sıcaklık valfleri, nükleer endüstri bileşenleri.
Stellite 31 (X-40): Nikel içeren bu malzeme, mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti ve termal yorulma direncine sahiptir ve uzun süredir uçak motorlarındaki kılavuz kanatların ve gaz türbinlerinin bileşenlerinin malzemesi olarak kullanılmaktadır.
Stellite 25: Düşük karbon içerikli, termal yorgunluğa, oksidasyona ve sülfidasyona karşı mükemmel dirençli, yanma odası bileşenleri için uygun.
Özel Performans Serisi
Tribaloy T-400: Yüksek molibden içeriği, yüksek sıcaklıkta mükemmel kendi kendine yağlama özelliği, Laves fazı yoluyla yüksek sıcaklıkta kendi kendine yağlama elde etme, özellikle yüksek sıcaklıkta ve yüksek derecede aşındırıcı ortamlardaki sürgülü vanalar ve yağsız yağlama bileşenleri için uygundur.
Tribaloy T-800: T-400'e göre daha iyi aşınma direncine sahip, yüksek molibden ve yüksek krom, daha zorlu, son derece aşındırıcı ve yüksek sıcaklıktaki ortamlar için uygundur.
Stellite alaşımının avantajları ve dezavantajları
Avantajları
Olağanüstü kırmızı sertlik: Stellite alaşımının en belirgin özelliği, 650 ila 1000°C arasındaki yüksek sıcaklıklarda bile yüksek sertliği ve mukavemeti koruyabilmesidir. Karbürleri 1100°C'ye kadar yeniden çözünmez; bu, birçok demir bazlı ve nikel bazlı malzemenin elde edilmesi zordur.
Kapsamlı korozyon direnci: Yüksek krom içeriği, deniz suyu, sülfürik asit, nitrik asit ve yüksek sıcaklıktaki gaz dahil olmak üzere çeşitli aşındırıcı ortamlarda stabil bir pasifleştirme filmi oluşturmasını sağlar ve hem tek tip hem de yerel korozyona karşı mükemmel direnç gösterir. Özellikle termal korozyona (sülfidasyon gibi) karşı direnç açısından Stellite alaşımları, kobalt sülfürlerin daha yüksek erime noktasına bağlı olarak nikel bazlı alaşımlardan genellikle üstündür.
Olağanüstü aşınma direnci: İster metaller arası sürtünme aşınması (yapışkan aşınma) ister parçacık içeren sıvıların neden olduğu erozyon aşınması olsun, Stellite alaşımı olağanüstü iyi performans gösterir. Düşük sürtünme katsayısına ve güçlü çizilmezlik özelliğine sahiptir.
Mükemmel termal yorulma direnci: Çatlamadan şiddetli sıcaklık değişikliklerine (termal şok) dayanabilir, bu da onu vanaların, kalıpların vb. sık sık başlatma-durdurma koşulları için son derece uygun hale getirir.
Dezavantaj
Yetersiz orta sıcaklık mukavemeti: Orta sıcaklıklarda (600-800°C gibi), Stellite alaşımlarının mukavemeti, tutarlı güçlendirme aşamalarının bulunmaması nedeniyle tipik olarak nikel bazlı alaşımların mukavemetinin yalnızca %50-75'idir.
Yüksek işleme zorluğu: Yüksek sertliği ve yüksek tokluğu nedeniyle Stellite alaşımının kesme işlemi son derece zordur. Genellikle yalnızca taşlama veya özel işleme yöntemleri benimsenebilir ve bu da parçalar için yüksek üretim maliyetlerine yol açar.
Kaynak kıtlığı: Kobalt önemli bir stratejik kaynaktır. Küresel rezervleri sınırlıdır ve eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır, bu da Stellite alaşımının yüksek fiyatına yol açmaktadır. Bir dereceye kadar bu, geniş ölçekli uygulamasını kısıtlıyor.
Sınırlı oksidasyon direnci: Termal korozyona karşı mükemmel direncine rağmen, Stellite alaşımlarının saf yüksek sıcaklıktaki oksidasyon ortamlarındaki oksidasyon direnci genellikle nikel bazlı alaşımlardan daha düşüktür.
