Stellite 25 (Alloy L-605)
مقدمة عن Stellite 25
Stellite 25، والمعروفة أيضًا باسم Alloy L-605 أو UNS R30605، هي سبيكة فائقة الأداء قائمة على الكوبالت صُممت لتوفير قوة ممتازة ومقاومة للاهتراء وثباتًا عاليًا ضد الأكسدة عند درجات الحرارة المرتفعة. وعلى عكس درجات Stellite الأخرى المُحسّنة للصلادة القصوى، تتميز Stellite 25 بخصائص ميكانيكية متوازنة—إذ تجمع بين صلادة متوسطة مع مقاومة زحف (Creep) متفوقة وعمر إجهاد (Fatigue) طويل وأداء قوي ضد الأكسدة الحرارية حتى 1100°م.
وبفضل التقوية بالمحلول الصلب عبر الكروم والنيكل والتنغستن، تُستخدم Stellite 25 على نطاق واسع في المكونات الإنشائية المعرضة للإجهاد الحراري الدوري والأحمال عالية الضغط والبيئات الكيميائية العدوانية. عادةً ما تُطرق أو تُصب المكونات ثم تُشطب بدقة عبر تشغيل CNC، خصوصًا لتطبيقات الطيران وتوليد الطاقة والمعالجة الكيميائية ذات التفاوتات الضيقة.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لسبيكة Stellite 25
Stellite 25 (UNS R30605 / AMS 5537 / ASTM F90) هي سبيكة كوبالت-نيكل-كروم-تنغستن معروفة بمتانة شد ممتازة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة إجهاد قوية، إلى جانب مقاومة للتآكل والأكسدة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الكوبالت (Co) | الباقي (≥50.0) | المصفوفة الأساسية للقوة عند الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة |
الكروم (Cr) | 19.0–21.0 | مقاومة الأكسدة عبر تكوّن طبقة Cr₂O₃ |
النيكل (Ni) | 9.0–11.0 | يحسن الليونة والمتانة ومقاومة التآكل |
التنغستن (W) | 14.0–16.0 | يعزز القوة عبر التقوية بالمحلول الصلب |
الحديد (Fe) | ≤3.0 | عنصر متبقٍ |
الكربون (C) | ≤0.10 | يحدّ من تكوّن الكربيدات للحفاظ على المتانة |
المنغنيز (Mn) | ≤2.0 | يحسن قابلية التشغيل على الساخن وتجانس البنية المجهرية |
السيليكون (Si) | ≤1.0 | يساعد في مقاومة الأكسدة وسيولة الصب |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 9.13 غ/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1330–1410°م | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 12.6 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 1.00 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 13.1 ميكرومتر/م·°م (20–400°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 400 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 210 غيغاباسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (مطاوعة أو مُعالجة حراريًا)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
الصلادة | 25–32 HRC (مخمّرة) / 33–40 HRC (مُعتّقة) | ASTM E18 |
مقاومة الشد | 930–1100 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 430–550 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | 25–35٪ | ASTM E8/E8M |
مقاومة الإجهاد | ≥275 ميغاباسكال (عارضة دوّارة عند 10⁷ دورة) | ASTM E466 |
مقاومة الزحف حتى الانهيار | 230 ميغاباسكال عند 870°م (1000 ساعة) | ASTM E139 |
الخصائص الرئيسية لسبيكة Stellite 25
مقاومة ممتازة للإجهاد والزحف: مناسبة للخدمة طويلة الأمد عند 800–1000°م تحت أحمال ميكانيكية دورية أو مستمرة.
مقاومة فائقة للأكسدة والكبريتنة: تحافظ على سلامة طبقة الأكسيد في بيئات عدوانية مثل الهواء الساخن أو البخار أو غازات الاحتراق الغنية بالكبريت.
ليونة جيدة وقابلية تصنيع: قابلة للتشكيل على البارد أو الساخن واللحام بسهولة، ما يجعلها مناسبة لتصاميم إنشائية معقدة.
مقاومة للتآكل في الأوساط الحمضية والمالحة: تتحمل حمض الهيدروكلوريك وحمض النتريك وبيئات الكلوريد تحت الإجهاد، ما يجعلها مثالية للمكونات الكيميائية والبحرية.
تحديات وحلول تشغيل CNC لسبيكة Stellite 25
تحديات التشغيل
ميل مرتفع للتصلّد بالعمل (Work Hardening)
تزداد صلادة السطح بسرعة بسبب كثافة الانخلاعات الناتجة عن الانفعال أثناء التشغيل، ما يؤدي إلى انحراف الأداة والاهتزاز (Chatter).
تآكل الأداة بسبب المصفوفة المتينة
المصفوفة المقوّاة بالمحلول الصلب تقاوم القص، ما يسرّع تآكل الحد القاطع ويقلل عمر الأداة.
عدم ثبات الأبعاد بسبب التمدد الحراري
تتطلب عمليات التشغيل الدقيقة تحكمًا صارمًا في الحرارة للحفاظ على التفاوتات ضمن ±0.01 مم بسبب معامل التمدد المرتفع.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد دقيق الحبيبات (درجة K30)، خزف أو إدخالات CBN | احتفاظ عالٍ بالحافة ومقاومة ممتازة للتآكل |
الطلاء | AlTiN أو TiSiN (PVD بسماكة 3–5 ميكرومتر) | يقلل حرارة القطع والصدمة الحرارية |
الهندسة | زاوية ميل سالبة مع صقل حافة 0.05 مم | يمنع التكسّر الدقيق في مناطق التصلّد |
معلمات القطع (متوافقة مع ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 10–15 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
تشطيب | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء Stellite 25 المشغَّلة
الضغط المتساوي الحرارة الساخن (HIP)
HIP يزيل المسامية ويعزز مقاومة الإجهاد والزحف للأجزاء المصبوبة أو المصنعة بالإضافة (AM).
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تحسّن تجانس الحبيبات والثبات البُعدي وتخفيف الإجهاد، خصوصًا بعد التشغيل أو التشكيل.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام قضبان حشو مطابقة يضمن سلامة إنشائية لوصلات اللحام في الأنظمة عالية الحرارة.
الطلاء الحاجز للحرارة (TBC)
طلاء TBC يوفر عزلًا حراريًا للمكونات التي تعمل فوق 1000°م مثل مكونات غرفة الاحتراق والبطانات.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يحقق تشطيبات بتفاوتات أقل من 10 ميكرومتر على الأسطح المقساة دون إدخال تشوهات حرارية.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة للثقوب الدقيقة في الأجزاء الدوارة وممرات التبريد وبنى الفوهات بنسبة طول/قطر (L/D) أكبر من 20:1.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل الشد والزحف والأكسدة وبروفايل الميكروصلادة والكشف بالموجات فوق الصوتية عن العيوب.
التطبيقات الصناعية لمكونات Stellite 25
الاحتراق والعادم في الطيران
حوامل اللهب وقنوات الانتقال وحوامل/حواضن التوربين التي تتطلب مقاومة إجهاد وثباتًا ضد الأكسدة عند 1000°م.
أنظمة المفاعلات النووية
سيقان الصمامات والمقاعد والأختام المعرضة للإشعاع والبخار المضغوط وإجهاد الزحف طويل الأمد.
معدات المعالجة الكيميائية
المراوح (Impellers) وأوعية التفاعل ومعدات المضخات المعرضة لكلوريدات حمضية وعوامل مؤكسدة.
زرعات طبية وسنية
مكونات متوافقة حيويًا مثل الدعامات القلبية الوعائية والأدوات الجراحية بعمر اهتراء طويل وثبات ضد التآكل.
استكشف المدونات ذات الصلة
