Stellite 12
مقدمة عن Stellite 12
Stellite 12 هي سبيكة قائمة على الكوبالت مقاومة للاهتراء، صُممت لتعمل تحت ظروف ميكانيكية وحرارية شديدة القسوة. وبفضل توازنها الفريد بين الصلادة العالية، وثبات حافة القطع، ومقاومة الصدمات بدرجة متوسطة، فهي مناسبة للغاية للمكونات المعرضة لتآكل كاشط شديد واحتكاك عند درجات حرارة مرتفعة وهجوم كيميائي. وتأتي بين Stellite 1 (شديدة الصلادة لكنها هشّة) وStellite 6 (أكثر ليونة ولكن أقل مقاومة للاهتراء)، لتقدّم Stellite 12 حلًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب المتانة والثبات البُعدي معًا.
تُطبَّق عادةً عبر الصب أو تعدين المساحيق أو طبقات التقسية (Hardfacing)، ثم تُشطب بدقة باستخدام عمليات تشغيل CNC المتقدمة. وتُستخدم السبيكة بشكل متكرر في أدوات القطع ومقاعد الصمامات وقوالب البثق الساخن ومكونات الإحكام في الطيران، خاصةً عندما يكون الاهتراء الانزلاقي والتعب الحراري عاملين حاسمين للأداء. كما أن قدرتها على الحفاظ على سلامة البنية والسطح عند درجات حرارة تقترب من 850°م تجعلها خيارًا مفضلًا للمهندسين ومتخصصي المشتريات في قطاعات الطيران والنفط والغاز وتوليد الطاقة والمعالجة الحرارية.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لسبيكة Stellite 12
Stellite 12 (UNS R30012 / AMS 5387 / ضمن عائلة ISO 5832-4) تُظهر ثباتًا بُعديًا فائقًا ومقاومة للتلاصق وأداءً ممتازًا ضد الاهتراء الحراري تحت ظروف خدمة شديدة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الكوبالت (Co) | الباقي (≥50.0) | يوفّر قوة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة للتآكل |
الكروم (Cr) | 28.0–32.0 | يعزّز مقاومة الأكسدة والتآكل المائي |
التنغستن (W) | 8.0–10.0 | يُكوّن كربيدات صلبة لمقاومة التآكل الكاشط |
الكربون (C) | 1.4–1.9 | يضبط محتوى الكربيدات لتحسين مقاومة تآكل الحافة |
النيكل (Ni) | ≤3.0 | يحسّن متانة الكسر وقابلية اللحام |
الحديد (Fe) | ≤3.0 | عنصر أثري متبقٍ |
السيليكون (Si) | ≤1.2 | يحسّن سيولة الصب والنظافة المعدنية |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يعزّز الليونة الساخنة أثناء التصلّب |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.70 غ/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1275–1350°م | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 12.5 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 0.96 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.7 ميكرومتر/م·°م (20–400°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 420 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 210 غيغاباسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (كما صُبَّت أو HIP + معالجة حرارية)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
الصلادة | 45–50 HRC (كما صُبَّت) / حتى 52 HRC (بعد معالجة HIP) | ASTM E18 |
مقاومة الشد | 950–1150 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 500–650 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | 1.0–2.0٪ | ASTM E8/E8M |
مقاومة التآكل الكاشط | >3× أفضل من 316 SS (رمل جاف/عجلة مطاطية) | ASTM G65 |
درجة حرارة التشغيل | حتى 850°م (متقطع) | N/A |
الخصائص الرئيسية لسبيكة Stellite 12
مقاومة فائقة للتآكل الكاشط: المحتوى العالي من كربيد التنغستن (20–30٪ بالحجم) يوفّر أداءً قويًا في الملاط الكاشط، والسوائل المحمّلة بالرمل، أو حالات الاهتراء بالتلامس.
الصلادة الساخنة: تحافظ على السلامة البنيوية وعلى صلادة سطح عالية عند درجات حرارة تقترب من 850°م، متفوقة على معظم فولاذ الأدوات والسبائك الأوستنيتية المقاومة للصدأ.
مقاومة التآكل: تتحمل البيئات الحمضية والمؤكسِدة؛ وتقاوم تآكل إجهاد الكلوريد والتشققات والتنقّر.
الثبات البُعدي: مقاومة ممتازة للتشوّه الحراري مع زحف وتمدد منخفضين في ظروف الخدمة الدورية.
تحديات وحلول تشغيل CNC لسبيكة Stellite 12
تحديات التشغيل
معدلات تآكل أدوات مرتفعة
تُسرّع شبكة الكربيدات الكاشطة تآكل السطح الجانبي (Flank) وتآكل الفوهة (Crater) في أدوات الكربيد التقليدية. وتؤدي الأدوات غير المناسبة إلى انحراف السماحات وضعف تشطيب السطح.
سلوك هش
تزيد الاستطالة المحدودة من خطر حدوث تقشّر دقيق (Microchipping) أو تكسّر الحواف أثناء تداخل الأداة بقوة، خاصةً في المقاطع رقيقة الجدار.
إدارة الحرارة
يؤدي التوصيل الحراري المنخفض إلى تراكم الحرارة عند واجهة الأداة-الرايش، مما يزيد خطر التصلّد بالعمل والتشققات الدقيقة على السطح.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد فائق الدقة للحبيبات (K30–K40) أو CBN للتشطيب شبه النهائي | يتحمل التآكل الشديد مع الحفاظ على ثبات حافة القطع |
الطلاء | طلاءات PVD من AlTiN أو TiSiN (السماكة: 3–5 ميكرومتر) | حاجز حراري يقلل انتقال الحرارة والاحتكاك |
الهندسة | زاوية ميل محايدة، نصف قطر حافة قطع مصقول 0.03–0.05 مم | يقاوم تكسّر الحافة ويحافظ على سلامتها |
معلمات القطع (متوافقة مع ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 8–14 | 0.15–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
تشطيب | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء Stellite 12 المشغَّلة
الضغط المتساوي الحرارة الساخن (HIP)
HIP عند 1150–1200°م و100–150 ميغاباسكال يزيل المسامية في المكونات المصبوبة أو المُعالجة بالمساحيق، مما يعزّز مقاومة التعب وانتظام توزيع الكربيدات.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تُحسّن الصلادة وتخفف الإجهادات المتبقية بعد التشغيل الخشن أو اللحام. وقد تعزز دورات التقادم أداء مقاومة الاهتراء.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام ترسيبات TIG أو PTA مع معدن حشو Stellite 12 مطابق يحافظ على مقاومة الاهتراء والأكسدة عبر الوصلات.
الطلاء الحاجز للحرارة (TBC)
طلاء TBC يُوصى به للأجزاء التي تعمل فوق 800°م، مثل مقاعد الصمامات وإدخالات الفوهات ومحددات تدفق التوربين.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يحقق سماحات أقل من 10 ميكرومتر وتشطيبات مرآوية (Ra <0.5 ميكرومتر) على المكونات المُصلّدة.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة يُطبّق على المنافذ وفتحات الخنق وقنوات توجيه المقعد ذات نسب عمق إلى قطر >20:1.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل صلادة ASTM E18، واهتراء التآكل ASTM G65، وتحليل البنية المجهرية، والفحص غير الإتلافي (UT/PT/RT).
التطبيقات الصناعية لمكونات Stellite 12
أدوات قطع دوّارة وثابتة
تستفيد شفرات السكاكين وقوالب القص وقواطع Bush Hog من عمر حافة طويل وتشوه محدود تحت الحرارة والصدمات.
مقاعد الصمامات وقطع التريم
مثالية لأسطح التحكم بالتدفق المقاومة للتعرية والتلاصق المعرضة لسوائل كاشطة أو مُسبِّبة للتآكل.
قوالب البثق الساخن وقوالب تشكيل الزجاج
تحافظ على الصلادة ومقاومة الاهتراء عند درجات تشكيل تصل إلى 850°م.
حلقات إحكام ومرشدات توربينات الطيران
تقاوم التآكل الاحتكاكي (Fretting) والتعرية في مسار الغازات الساخنة، مما يضمن إحكامًا محكمًا عبر دورات تشغيل ممتدة.
استكشف المدونات ذات الصلة
