Stellite 12
Introducción a Stellite 12
Stellite 12 es una aleación a base de cobalto, resistente al desgaste, diseñada para rendir bajo condiciones mecánicas y térmicas extremas. Con un equilibrio único de alta dureza, retención de filo y resistencia moderada al impacto, es ideal para componentes expuestos a abrasión severa, fricción a alta temperatura y ataque químico. Situada entre Stellite 1 (extremadamente dura pero frágil) y Stellite 6 (dúctil pero menos resistente al desgaste), Stellite 12 ofrece una solución óptima para aplicaciones que exigen tanto durabilidad como estabilidad dimensional.
Aplicada comúnmente mediante colada, metalurgia de polvos o recargues por hardfacing, Stellite 12 se acaba con precisión mediante procesos avanzados de mecanizado CNC. La aleación se utiliza con frecuencia en herramientas de corte, asientos de válvula, matrices de extrusión en caliente y componentes de sellado aeroespaciales, especialmente cuando el desgaste por deslizamiento y la fatiga térmica son factores críticos de rendimiento. Su capacidad para mantener la integridad estructural y superficial a temperaturas cercanas a 850°C la convierte en una de las mejores opciones para ingenieros y especialistas de compras en los sectores aeroespacial, de petróleo y gas, generación de energía y procesamiento térmico.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite 12
Stellite 12 (UNS R30012 / AMS 5387 / familia ISO 5832-4) presenta una estabilidad dimensional superior, resistencia al agarrotamiento (galling) y rendimiento frente al desgaste térmico en condiciones de servicio severas.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Cobalto (Co) | Balance (≥50.0) | Aporta resistencia a alta temperatura y resistencia a la corrosión |
Cromo (Cr) | 28.0–32.0 | Mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión acuosa |
Tungsteno (W) | 8.0–10.0 | Forma carburos duros para resistencia a la abrasión |
Carbono (C) | 1.4–1.9 | Controla el contenido de carburos para mejorar la resistencia al desgaste del filo |
Níquel (Ni) | ≤3.0 | Mejora la tenacidad a fractura y la soldabilidad |
Hierro (Fe) | ≤3.0 | Elemento residual traza |
Silicio (Si) | ≤1.2 | Mejora la fluidez de colada y la limpieza metalúrgica |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Mejora la ductilidad en caliente durante la solidificación |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 8.70 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1275–1350°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 12.5 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 0.96 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 12.7 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 420 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 210 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (colado o HIP + tratamiento térmico)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Dureza | 45–50 HRC (colado) / hasta 52 HRC (tratado por HIP) | ASTM E18 |
Resistencia a la tracción | 950–1150 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0,2%) | 500–650 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | 1.0–2.0% | ASTM E8/E8M |
Resistencia a la abrasión | >3× mejor que el acero inoxidable 316 (arena seca/rueda de goma) | ASTM G65 |
Temperatura de operación | Hasta 850°C (intermitente) | N/A |
Características clave de Stellite 12
Resistencia superior a la abrasión: El alto contenido de carburos de tungsteno (20–30% en volumen) ofrece un rendimiento robusto en lodos abrasivos, fluidos con arena o escenarios de desgaste por contacto.
Dureza en caliente: Mantiene la integridad estructural y la alta dureza superficial a temperaturas cercanas a 850°C, superando a la mayoría de los aceros para herramientas y aleaciones inoxidables austeníticas.
Resistencia a la corrosión: Soporta entornos ácidos y oxidantes; resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros y la picadura.
Estabilidad dimensional: Excelente resistencia a la distorsión térmica, con mínima fluencia y expansión en condiciones de servicio cíclicas.
Retos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite 12
Retos de mecanizado
Altas tasas de desgaste de herramienta
La red de carburos abrasivos acelera el desgaste de flanco y de cráter en herramientas de carburo convencionales. Un utillaje inadecuado provoca deriva de tolerancias y un acabado superficial deficiente.
Comportamiento frágil
La elongación limitada incrementa el riesgo de microastillado o rotura de arista durante un ataque agresivo de la herramienta, especialmente en secciones de pared delgada.
Gestión térmica
La baja conductividad térmica provoca acumulación de calor en la interfaz herramienta-viruta, aumentando el riesgo de endurecimiento por deformación y microgrietas superficiales.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo de grano ultrafino (K30–K40) o CBN para semiacabado | Resiste abrasión extrema manteniendo la estabilidad del filo de corte |
Recubrimiento | Recubrimientos PVD AlTiN o TiSiN (espesor: 3–5 µm) | La barrera térmica reduce la transferencia de calor y la fricción |
Geometría | Desprendimiento neutro, radio de filo redondeado 0.03–0.05 mm | Resiste el astillado y mantiene la integridad del filo |
Parámetros de corte (conforme a ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 8–14 | 0.15–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
Acabado | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Stellite 12 mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
El HIP a 1150–1200°C y 100–150 MPa elimina la porosidad en componentes colados o procesados por polvo, mejorando la resistencia a fatiga y la uniformidad en la distribución de carburos.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico optimiza la dureza y alivia tensiones residuales tras el desbaste o la soldadura. Los ciclos de envejecimiento pueden mejorar el rendimiento frente al desgaste.
Soldadura de superaleaciones
La soldadura de superaleaciones mediante recargues TIG o PTA con material de aporte Stellite 12 equivalente preserva la resistencia al desgaste y a la oxidación en las uniones.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC)
El recubrimiento TBC se recomienda para piezas que operan por encima de 800°C, como asientos de válvula, insertos de boquilla y restrictoras de flujo de turbina.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
El EDM logra tolerancias por debajo de 10 µm y acabados espejo (Ra <0.5 µm) en componentes endurecidos.
Taladrado profundo
El taladrado profundo se aplica a puertos, aberturas de estrangulación y canales guía de asiento con relaciones profundidad-diámetro >20:1.
Ensayos y análisis de materiales
Los ensayos de materiales incluyen dureza ASTM E18, desgaste por abrasión ASTM G65, análisis de microestructura e inspección no destructiva (UT/PT/RT).
Aplicaciones industriales de componentes de Stellite 12
Herramientas de corte rotativas y fijas
Las hojas de cuchilla, matrices de cizallado y cuchillas de desbrozadora se benefician de una larga vida del filo y mínima distorsión bajo calor e impacto.
Asientos de válvula y trims
Ideal para superficies de control de flujo resistentes a la erosión y al agarrotamiento, expuestas a fluidos abrasivos o corrosivos.
Matrices de extrusión en caliente y moldeo de vidrio
Conserva dureza y resistencia al desgaste a temperaturas de conformado de hasta 850°C.
Anillos de sellado y guías de turbina aeroespacial
Resiste el fretting y la erosión en entornos de trayectoria de gases calientes, garantizando un sellado ajustado durante ciclos prolongados.
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