Stellite 25 (Alloy L-605)
Introducción a Stellite 25
Stellite 25, también conocida como aleación L-605 o UNS R30605, es una superaleación a base de cobalto de alto rendimiento diseñada para ofrecer excelente resistencia, resistencia al desgaste y estabilidad frente a la oxidación a temperaturas elevadas. A diferencia de otras calidades de Stellite optimizadas para una dureza extrema, Stellite 25 ofrece un perfil mecánico más equilibrado: combina dureza moderada con una resistencia superior a la fluencia (creep), mayor vida a fatiga y un desempeño notable frente a la oxidación térmica hasta 1100°C.
Gracias a su endurecimiento por solución sólida con cromo, níquel y tungsteno, Stellite 25 se utiliza ampliamente en componentes estructurales sometidos a fatiga térmica, cargas de alta presión y condiciones químicamente agresivas. Las piezas suelen forjarse o fundirse y luego se acaban con precisión mediante mecanizado CNC, especialmente para aplicaciones de tolerancias estrictas en aeroespacial, generación de energía y procesamiento químico.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite 25
Stellite 25 (UNS R30605 / AMS 5537 / ASTM F90) es una aleación de cobalto-níquel-cromo-tungsteno conocida por su excelente resistencia a tracción y a fatiga a alta temperatura, así como por su resistencia a la corrosión y a la oxidación.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Cobalto (Co) | Balance (≥50.0) | Matriz para resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación |
Cromo (Cr) | 19.0–21.0 | Resistencia a la oxidación mediante formación de capa Cr₂O₃ |
Níquel (Ni) | 9.0–11.0 | Mejora la ductilidad, la tenacidad y la resistencia a la corrosión |
Tungsteno (W) | 14.0–16.0 | Aumenta la resistencia mediante endurecimiento por solución sólida |
Hierro (Fe) | ≤3.0 | Elemento residual |
Carbono (C) | ≤0.10 | Limita la formación de carburos para mantener la tenacidad |
Manganeso (Mn) | ≤2.0 | Mejora la trabajabilidad en caliente y la uniformidad microestructural |
Silicio (Si) | ≤1.0 | Ayuda a la resistencia a la oxidación y a la fluidez de colada |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 9.13 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1330–1410°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 12.6 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.00 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 13.1 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 400 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 210 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (forjado o con tratamiento térmico)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Dureza | 25–32 HRC (recocido) / 33–40 HRC (envejecido) | ASTM E18 |
Resistencia a la tracción | 930–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0,2%) | 430–550 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | 25–35% | ASTM E8/E8M |
Resistencia a fatiga | ≥275 MPa (flexión rotativa a 10⁷ ciclos) | ASTM E466 |
Resistencia a rotura por fluencia | 230 MPa a 870°C (1000 h) | ASTM E139 |
Características clave de Stellite 25
Excelente resistencia a la fatiga y a la fluencia: Adecuada para servicio prolongado a 800–1000°C bajo cargas mecánicas cíclicas o sostenidas.
Resistencia superior a la oxidación y sulfidación: Mantiene la integridad de la capa de óxido en entornos agresivos como aire caliente, vapor o gases de combustión ricos en azufre.
Buena ductilidad y facilidad de fabricación: Puede trabajarse en frío o en caliente y soldarse con relativa facilidad, lo que permite diseños estructurales complejos.
Resistencia a la corrosión en medios ácidos y salinos: Resiste ácido clorhídrico, ácido nítrico y ambientes con cloruros bajo tensión, ideal para componentes químicos y marinos.
Retos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite 25
Retos de mecanizado
Alta tendencia al endurecimiento por deformación
La dureza superficial aumenta rápidamente por el incremento de dislocaciones inducido por deformación durante el mecanizado, lo que puede provocar deflexión de la herramienta y vibración (chatter).
Desgaste de herramienta por matriz tenaz
La matriz endurecida por solución sólida es difícil de cizallar, acelerando el desgaste del inserto y reduciendo la vida útil de la herramienta.
Inestabilidad dimensional por expansión térmica
Las operaciones de mecanizado de precisión requieren un control térmico estricto para mantener tolerancias de ±0,01 mm debido al coeficiente de expansión relativamente alto.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo de grano fino (grado K30), cerámica o insertos CBN | Alta retención del filo y resistencia al desgaste |
Recubrimiento | AlTiN o TiSiN (PVD 3–5 µm) | Reduce el calor de corte y el choque térmico |
Geometría | Desprendimiento negativo con redondeo de filo 0.05 mm | Evita microastillado en zonas endurecidas |
Parámetros de corte (cumplimiento ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 10–15 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
Acabado | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamiento superficial para piezas mecanizadas de Stellite 25
Prensado isostático en caliente (HIP)
El HIP elimina la porosidad y mejora la resistencia a fatiga y a fluencia de piezas coladas o fabricadas por procesos aditivos.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico mejora la uniformidad de grano, la estabilidad dimensional y el alivio de tensiones, especialmente tras el mecanizado o el conformado.
Soldadura de superaleaciones
La soldadura de superaleaciones con varillas de aporte equivalentes asegura integridad estructural en uniones soldadas para sistemas de alta temperatura.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC)
El recubrimiento TBC aporta aislamiento térmico para componentes que operan por encima de 1000°C, como hardware y liners de cámara de combustión.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
El EDM logra acabados con tolerancias sub-10 µm en superficies endurecidas sin introducir distorsión térmica significativa.
Taladrado profundo
El taladrado profundo permite realizar taladros de precisión en componentes rotativos, pasos de refrigeración y estructuras de boquillas con L/D > 20:1.
Ensayos y análisis de materiales
Los ensayos de materiales incluyen tracción, fluencia, oxidación, perfilado de microdureza y detección ultrasónica de discontinuidades.
Aplicaciones industriales de componentes de Stellite 25
Combustión y escape aeroespacial
Soportes de llama (flame holders), conductos de transición y soportes de turbina que requieren resistencia a fatiga y estabilidad frente a la oxidación a 1000°C.
Sistemas de reactores nucleares
Vástagos, asientos y sellos de válvulas expuestos a radiación, vapor presurizado y tensiones de fluencia a largo plazo.
Equipos de proceso químico
Impulsores, recipientes de reacción y hardware de bombas sometidos a cloruros ácidos y agentes oxidantes.
Implantes médicos y dentales
Componentes biocompatibles como herramientas quirúrgicas y dispositivos implantables con alta vida al desgaste y estabilidad frente a la corrosión.
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