Stellite 6B
مقدمة عن Stellite 6B
Stellite 6B هي سبيكة مشغولة (Wrought) قائمة على الكوبالت، معروفة بمقاومتها الاستثنائية للتلاصق (Galling) وبمقاومة اهتراء عالية ومتانة عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. وعلى عكس معظم سبائك Stellite التي تُصب أو تُطبَّق كطبقات تقسية (Hardfacing)، يتم إنتاج Stellite 6B بعمليات التشكيل على الساخن (الحدادة) والتخمير، ما يمنحها سلامة ميكانيكية فائقة وقابلية تشغيل أفضل دون التضحية بمقاومة التآكل والاستقرار الحراري.
تُستخدم مكونات Stellite 6B المشغَّلة بتقنية CNC على نطاق واسع في أنظمة الصمامات والمضخات وأدوات القطع الصناعية والهياكل الجوية. وتُعد السبيكة مثالية للتطبيقات التي تتضمن تآكلًا انزلاقيًا وصدمات وتجويفًا (Cavitation) ودورات حرارية متكررة، مما يجعلها مادة أساسية في صناعات الطاقة والكيماويات والبحرية وحقول النفط.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لسبيكة Stellite 6B
Stellite 6B (UNS R30016 / AMS 5894 / ASTM F90) هي سبيكة كوبالت مُعزَّزة بالمحلول الصلب ومدعَّمة بالكربيدات، ويتم إنتاجها عبر التشغيل على الساخن لضمان متانة أعلى وخواص موحّدة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الكوبالت (Co) | الباقي (≥58.0) | يوفّر الاستقرار الحراري ومقاومة التآكل |
الكروم (Cr) | 28.0–32.0 | يعزّز مقاومة الأكسدة والمقاومة الكيميائية |
التنغستن (W) | 3.5–5.5 | يُكوّن كربيدات مقاومة للاهتراء |
الكربون (C) | 0.9–1.4 | يُكوّن كربيدات تُحسّن مقاومة التلاصق والتآكل الكاشط |
النيكل (Ni) | ≤3.0 | يساهم في زيادة المتانة |
الحديد (Fe) | ≤3.0 | عنصر متبقٍ ثانوي |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يساعد على قابلية التشغيل على الساخن |
السيليكون (Si) | ≤1.2 | يحسّن جودة السطح أثناء التشكيل على الساخن |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.42 غ/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1320–1395°م | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 13.0 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 0.95 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 13.2 ميكرومتر/م·°م (20–400°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 420 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 205 غيغاباسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة المشغول المُخمَّر)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
الصلادة | 33–43 HRC (مُخمَّر) / حتى 45 HRC (بعد التقادم) | ASTM E18 |
مقاومة الشد | 1050–1200 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 550–700 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | 10–20٪ | ASTM E8/E8M |
متانة الصدم شاربي | >20 جول (مع شق، درجة حرارة الغرفة) | ASTM E23 |
مؤشر مقاومة الاهتراء | >2.5× من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 | ASTM G65 |
الخصائص الرئيسية لسبيكة Stellite 6B
مقاومة تلاصق لا مثيل لها: أداء استثنائي في التلامس الانزلاقي معدن-إلى-معدن دون تزييت، حتى عند الاحتكاك بنفس السبيكة.
متانة فائقة: بخلاف سبائك Stellite المصبوبة، تحتفظ 6B بالليونة، ما يجعلها مثالية للأجزاء المعرضة للصدمات والخدمة الدورية.
مقاومة للتآكل والتجويف: تقاوم التنقّر الناتج عن الكلوريدات وهجوم مياه البحر والتعرية في أنظمة السوائل.
الاستقرار الحراري: تحافظ على القوة ومقاومة الاهتراء حتى 850°م في البيئات المؤكسِدة وبيئات الدورات الحرارية.
تحديات وحلول تشغيل CNC لسبيكة Stellite 6B
تحديات التشغيل
التصلّد بالتشوه أثناء القطع
تزداد صلادة السطح بسرعة، ما يتطلب مراقبة مستمرة لتآكل الأداة وعمق القطع.
تآكل الأدوات بسبب الكربيدات
حتى في الحالة المشغولة، قد تؤدي الكربيدات الموزعة إلى تدهور حواف القطع عند الاستخدام المطوّل.
تراكم الحرارة عند طرف الأداة
التوصيل الحراري المنخفض قد يسبب ارتفاعًا في درجة الحرارة موضعيًا وتدهور الطلاء أو مادة الأداة الأساسية.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي بتقنية PVD (K30–K40)؛ وCBN للتشطيب | يوفّر توازنًا بين المتانة ومقاومة الاهتراء |
الطلاء | TiAlN أو AlCrN (3–5 ميكرومتر) | يقلل الانتشار الحراري وتآكل السطح الجانبي (Flank Wear) |
الهندسة | زاوية ميل محايدة (0°)، حافة قطع مصقولة 0.03 مم | تمنع تكسّر الحافة وتكوّن الحافة المتراكمة |
معلمات القطع (ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 10–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
تشطيب | 20–28 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء Stellite 6B المشغَّلة
الضغط المتساوي الحرارة الساخن (HIP)
HIP غالبًا غير ضروري للمواد المشغولة، لكنه قد يُطبَّق لتحسين البنية المجهرية في بدائل تعدين المساحيق.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية يمكن أن تعزّز الصلادة وتخفف الإجهاد بعد التشغيل أو اللحام.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام معدن حشو مطابق يحافظ على أداء السبيكة ضد الاهتراء والتآكل مع تقليل تدهور منطقة التأثر بالحرارة إلى الحد الأدنى.
الطلاء الحاجز للحرارة (TBC)
طلاء TBC يُوصى به لمكونات الصمامات والمرشدات المعرضة لغازات احتراق ساخنة وتعرية.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM ضروري لإنهاء الميزات الصغيرة والهندسات ذات التحمّلات الضيقة، مع توفير Ra <0.5 ميكرومتر.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة يدعم إنتاج مرشدات الصمامات وأكمام الاهتراء والفوهات بنسبة طول إلى قطر L/D تصل إلى 30:1.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل قياس الصلادة الميكروية، واختبارات الشد، وصدم شاربي، والتحقق المعدني البنيوي من توزيع الكربيدات.
التطبيقات الصناعية لمكونات Stellite 6B
صمامات البخار وصمامات التحكم
سيقان الصمامات ومقاعدها وأقفاصها المستخدمة في توليد الطاقة والبيئات البحرية.
أنظمة التشغيل والمحامل في قطاع الطيران
الجلب وحلقات الاهتراء في التجميعات التوربينية أو الهيدروليكية حيث يشكّل التلاصق والتآكل الاحتكاكي (Fretting) مصدر قلق.
مكونات المضخات
الأكمام والمكابس والمراوح التي تتطلب مقاومة للتجويف والتعرية في أنظمة التدفق عالية الضغط.
أدوات حقول النفط تحت السطح
وسادات الاهتراء تحت السطح وأكمام التوجيه وأجسام الصمامات المعرضة للرمل واحتكاك السوائل والدورات الحرارية.
استكشف المدونات ذات الصلة
