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Stellite 20

Stellite 20 es una aleación a base de cobalto resistente a la corrosión y al desgaste, diseñada para componentes mecanizados por CNC que operan en entornos químicamente agresivos y térmicamente exigentes. Ofrece alta dureza, resistencia a la oxidación y estabilidad térmica.

Introducción a Stellite 20

Stellite 20 es un material de alta aleación a base de cobalto, diseñado para condiciones de servicio severas que implican temperaturas elevadas, entornos corrosivos y desgaste mecánico. Se distingue por su mayor contenido de cromo y tungsteno, junto con la adición de níquel y molibdeno; Stellite 20 ofrece una resistencia a la corrosión superior, especialmente en atmósferas oxidantes y sulfurosas. También es conocido por mantener la estabilidad estructural y la dureza hasta 1000°C.

Stellite 20 suele colarse o aplicarse mediante recargue duro (hardfacing) y luego se acaba mediante mecanizado CNC de precisión. Se utiliza ampliamente en válvulas industriales, sellos de gas caliente, componentes de bombas y piezas de hornos que operan en entornos químicamente agresivos o térmicamente inestables. La combinación de alta resistencia al desgaste, excelente tolerancia a la corrosión y resistencia a temperaturas elevadas lo convierte en una opción preferente para los sectores de energía, aeroespacial y procesamiento químico.

Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite 20

Stellite 20 (UNS R30605 / AMS 5382) es una aleación de cobalto resistente a la corrosión que ofrece características de desgaste de alto rendimiento en un amplio rango térmico. Su equilibrio químico proporciona tanto endurecimiento por solución sólida como dispersión de carburos, aportando durabilidad bajo carga y ataque corrosivo.

Composición química (típica)

Elemento	Rango de composición (en peso %)	Función clave
Cobalto (Co)	Balance (≥50.0)	Elemento base para estabilidad térmica y resistencia a la corrosión
Cromo (Cr)	30.0–33.0	Resistencia a la oxidación y formación de capa pasiva
Tungsteno (W)	4.0–6.0	Forma carburos duros para resistencia al desgaste
Níquel (Ni)	2.0–5.0	Mejora la resistencia a la corrosión y la ductilidad
Molibdeno (Mo)	2.0–4.0	Mejora la resistencia a la picadura y a la corrosión por rendija
Carbono (C)	1.0–1.4	Contribuye a la dureza mediante la red de carburos
Hierro (Fe)	≤3.0	Elemento residual
Silicio (Si)	≤1.2	Mejora la fluidez de colada
Manganeso (Mn)	≤1.0	Estabiliza la estructura austenítica

Propiedades físicas

Propiedad	Valor (típico)	Norma/condición de ensayo
Densidad	8.50 g/cm³	ASTM B311
Rango de fusión	1300–1380°C	ASTM E1268
Conductividad térmica	12.8 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividad eléctrica	0.90 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansión térmica	13.1 µm/m·°C (20–400°C)	ASTM E228
Capacidad calorífica específica	430 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo elástico	215 GPa a 20°C	ASTM E111

Propiedades mecánicas (colado o HIP + tratamiento térmico)

Propiedad	Valor (típico)	Norma de ensayo
Dureza	42–50 HRC (colado) / hasta 53 HRC (tratado por HIP)	ASTM E18
Resistencia a la tracción	950–1100 MPa	ASTM E8/E8M
Límite elástico (0,2%)	450–600 MPa	ASTM E8/E8M
Elongación	2.0–3.5%	ASTM E8/E8M
Resistencia a la oxidación	Estable hasta 1000°C	ASTM G111
Resistencia a la sulfuración	Excelente	NACE TM0177

Características clave de Stellite 20

Resistencia excepcional a la oxidación y a la sulfuración: El cromo, el níquel y el molibdeno permiten que Stellite 20 mantenga la integridad frente a la corrosión en atmósferas químicas agresivas, especialmente en entornos ricos en azufre o con presencia de cloro.
Resistencia y estabilidad térmica: Mantiene la resistencia al desgaste y la integridad mecánica hasta 1000°C, lo que lo hace adecuado para aplicaciones relacionadas con hornos y turbinas.
Alta dureza con ductilidad: Ofrece una resistencia superior a la abrasión con tenacidad moderada, reduciendo el riesgo de fisuración bajo cargas térmicas cíclicas o impacto.
Resistencia a la corrosión en ácidos y cloruros: Es eficaz para resistir el ácido clorhídrico, el dióxido de azufre y la exposición al agua de mar, garantizando longevidad en aplicaciones químicas y marinas.

Retos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite 20

Retos de mecanizado

Estructuras de carburos abrasivos

Las formaciones de carburo de tungsteno son altamente abrasivas y degradan rápidamente herramientas sin recubrimiento o de baja calidad.

Endurecimiento por deformación

Como la mayoría de las aleaciones a base de cobalto, Stellite 20 presenta endurecimiento por deformación, aumentando la dureza superficial durante el mecanizado y causando vibración (chatter) o deflexión de la herramienta.

Acumulación de calor

La baja conductividad térmica de la aleación provoca sobrecalentamiento de la herramienta, lo que puede llevar a la delaminación del recubrimiento o a microfisuras en el filo de corte.

Estrategias de mecanizado optimizadas

Selección de herramientas

Parámetro	Recomendación	Justificación
Material de la herramienta	Carburo de grano fino (K30–K40) o plaquitas PCD/CBN	Resiste el desgaste por carburos y mantiene la estabilidad del filo
Recubrimiento	TiAlN o AlCrN, aplicado por PVD (3–5 µm)	Minimiza la difusión térmica y la fricción
Geometría	Desprendimiento negativo con redondeo de filo de 0.05 mm	Equilibra la resistencia de la herramienta y reduce el entallado

Parámetros de corte (cumplimiento ISO 3685)

Operación	Velocidad (m/min)	Avance (mm/rev)	Profundidad de corte (mm)	Presión de refrigerante (bar)
Desbaste	10–16	0.20–0.25	1.5–2.5	100–120
Acabado	18–24	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

Tratamiento superficial para piezas de Stellite 20 mecanizadas

Prensado isostático en caliente (HIP)

El HIP mejora las propiedades mecánicas al eliminar vacíos internos, aumentando la resistencia a fatiga y la uniformidad de dureza.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico optimiza la microestructura y mejora la resistencia al agrietamiento térmico y a la deriva dimensional tras el mecanizado.

Soldadura de superaleaciones

La soldadura de superaleaciones usando metales de aporte compatibles con Stellite 20 preserva el rendimiento frente al desgaste y la corrosión en conjuntos.