Stellite SF12
مقدمة عن ستيلايت SF12
ستيلايت SF12 هو سبيكة أساسها الكوبالت تم تطويرها لمقاومة التآكل الشديد والحرارة والتآكل الكيميائي، خاصة في التطبيقات التي تتضمن تلامسًا معدنيًا مباشرًا، ودورات حرارية متكررة، وتآكلًا ناتجًا عن السوائل. تجمع هذه السبيكة بين مستوى معتدل من الكربون ومحتوى مرتفع من التنغستن والكروم، مما يشكل بنية قوية مقاومة للتآكل مدعمة بكربيدات صلبة.
مقارنةً بسبائك ستيلايت التقليدية مثل Stellite 6 أو Stellite 12، تم تصميم SF12 لتحسين قابلية اللحام وزيادة المتانة دون التضحية بالصلادة. يتم استخدامها على نطاق واسع من خلال التكسية باللحام أو الصب أو تعدين المساحيق، وغالبًا ما يتم تشطيبها بدقة عبر التشغيل باستخدام ماكينات CNC للاستخدام في صناعات الطيران والطاقة والبتروكيماويات وأنظمة الصمامات الصناعية.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لستيلايت SF12
ستيلايت SF12 (ويُشار إليه أيضًا كنظير AWS ERCoCr-A) هو سبيكة كوبالت-كروم-تنغستن مقاومة للتآكل، مصممة للعمل في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة والبيئات المسببة للتآكل مع وجود احتكاك انزلاقي أو تآكل حتّي متكرر.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الكوبالت (Co) | الباقي (≥50.0) | يوفر الاستقرار الحراري والكيميائي |
الكروم (Cr) | 27.0–30.0 | يعزز مقاومة الأكسدة والتآكل |
التنغستن (W) | 3.5–5.0 | يزيد الصلادة عبر تكوين الكربيدات |
الكربون (C) | 1.2–1.5 | يعزز مقاومة التآكل من خلال توزيع الكربيدات |
النيكل (Ni) | ≤3.0 | يحسن المتانة ومقاومة التعب الحراري |
الحديد (Fe) | ≤3.0 | عنصر متبقٍ |
السيليكون (Si) | ≤1.2 | يحسن سيولة الصب وجودة السطح |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يدعم إزالة الأكسدة والتحكم في التصلب |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار / شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.55 جم/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1315–1395°م | ASTM E1268 |
الموصلية الحرارية | 13.2 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومة الكهربائية | 0.95 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 13.0 ميكرومتر/م·°م (20–400°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 425 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 210 جيجا باسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (في حالة الصب أو التكسية باللحام)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
الصلادة | 45–52 HRC | ASTM E18 |
مقاومة الشد | 1050–1200 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
حد الخضوع (0.2٪) | 580–680 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | 2.0–3.5٪ | ASTM E8/E8M |
مقاومة التلاصم (Galling) | ممتازة | ASTM G98 |
درجة حرارة التشغيل | حتى 1050°م | N/A |
الخصائص الرئيسية لستيلايت SF12
مقاومة تآكل محسّنة مع قابلية لحام أفضل: يحقق SF12 صلادة عالية بفضل تشتت الكربيدات مع الحفاظ على ليونة حرارية وإجهادات متبقية أقل مقارنةً بـ Stellite 12.
استقرار حراري تحت ظروف التعب: يحتفظ بالصلادة والسلامة الميكانيكية بعد دورات حرارية متكررة في بيئات الخدمة مثل الصمامات وغرف الاحتراق.
مقاومة فائقة للاحتكاك المعدني المباشر: يظهر احتكاكًا منخفضًا وعدم حدوث تآكل لاصق في ظروف التشحيم الحدّي أو التلامس الجاف.
مقاومة للتآكل في الأوساط الحمضية والقلوية: بنية غنية بالكروم تقاوم الأكسدة والتآكل وتآكل البخار عبر نطاق واسع من قيم الأس الهيدروجيني.
تحديات وحلول التشغيل باستخدام CNC لستيلايت SF12
تحديات التشغيل
الصلادة العالية وكثافة الكربيدات
الكربيدات المتكونة أثناء التصلب تقلل بشكل كبير من عمر الأداة، خاصة أثناء عمليات الإزالة الخشنة أو القطع المتقطع.
انخفاض الموصلية الحرارية
ضعف تبديد الحرارة يؤدي إلى زيادة الحمل الحراري الموضعي وتسارع تآكل أدوات الكربيد غير المطلية.
التصلب الناتج عن التشغيل
يحدث تصلب سطحي ناتج عن التشوه بسرعة، مما يؤدي إلى انحراف الأداة والاهتزاز وانخفاض دقة التشطيب.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد دقيق الحبيبات K40 أو أدوات CBN/PCBN | تتحمل التآكل الناتج عن الكربيدات |
الطلاء | TiAlN أو AlCrN (طلاء PVD بسماكة 3–5 ميكرومتر) | يحسن مقاومة الحرارة وقابلية الانزلاق |
الهندسة | زاوية قطع محايدة مع تشطيب حافة 0.03–0.05 مم | يعزز متانة الحافة ويقلل التكسّر |
معلمات القطع (متوافقة مع ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 10–14 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
تشغيل نهائي | 16–22 | 0.05–0.10 | 0.3–1.0 | 120–150 |
المعالجات السطحية لأجزاء Stellite SF12 المشغلة
الضغط المتساوي الحرارة (HIP)
HIP يعمل على تكثيف البنية الداخلية، مما يحسن مقاومة التعب ويقضي على الفراغات الدقيقة في الأجزاء المصبوبة أو المصنعة بالإضافة.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تعمل على استقرار توزيع الكربيدات وتخفيف الإجهادات المتبقية بعد التشغيل.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة يحافظ على السلامة الميكانيكية والمقاومة الكيميائية في وصلات التجميع عالية التآكل.
طلاء الحاجز الحراري (TBC)
طلاء TBC يعزل الأجزاء المعرضة من درجات حرارة اللهب أو غازات العادم التي تتجاوز 950°م.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يتيح تشغيلًا عالي الدقة لتكسية SF12 أو الميزات ذات الأسطح المتصلدة.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة مناسب لقنوات تدفق الزيت أو البخار الحرجة بنسبة طول إلى قطر > 20:1 ومتطلبات دائرية عالية.
اختبارات وتحليل المواد
اختبارات المواد تشمل تحليل الكربيدات، والتحقق الطوري باستخدام XRD، ورسم خرائط صلادة روكويل، والكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية.
التطبيقات الصناعية لمكونات Stellite SF12
صمامات التحكم والمنظمات
تعمل المقاعد والسيقان والمخاريط تحت ظروف التجويف، والتآكل عالي السرعة، والصدمة الحرارية.
أنظمة الاحتراق في مجال الطيران
دروع التوربين، ووسادات التآكل، وحواف الريش المعرضة لتدفق غازات مؤكسدة وجسيمات كاشطة.
المعالجة الكيميائية والبخارية
أغلفة المضخات، والمراوح، والألواح الخلفية في أوساط منخفضة الأس الهيدروجيني أو عالية الملوحة مع تآكل ناتج عن الدوران.
معدات حقول النفط والغاز
أدوات الآبار، والأجزاء الداخلية للصمامات، ورؤوس الحفر التي تقاوم الصدمات وتآكل الرمال والتعرض الكيميائي.
استكشف المدونات ذات الصلة
