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Stellite 3

Una aleación ultra dura a base de cobalto, ideal para entornos de alta abrasión y desgaste térmico. Adecuada para componentes mecanizados por CNC que requieren dureza extrema, resistencia a la erosión y estabilidad dimensional a altas temperaturas.

Introducción a Stellite 3

Stellite 3 es una aleación a base de cobalto diseñada para aplicaciones que exigen resistencia extrema al desgaste, alta dureza y estabilidad frente a la corrosión, especialmente a temperaturas elevadas. Contiene más carbono y tungsteno que Stellite 1, lo que le confiere una microestructura rica en carburos y más resistente a la abrasión. Stellite 3 ofrece una protección sobresaliente contra el agarrotamiento (galling), el desgaste por deslizamiento y la erosión—en especial bajo alta presión y carga térmica.

Debido a su dureza y fragilidad, Stellite 3 se utiliza normalmente en componentes mecanizados por CNC donde la precisión dimensional, la estabilidad térmica y una larga vida útil bajo contacto mecánico severo son críticos. Entre sus aplicaciones comunes se incluyen internos duros de válvulas (valve trim), placas de orificio, cuchillas de corte y troqueles expuestos a abrasión o impacto intensos.

Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite 3

Stellite 3 (UNS R30003 / AMS 5382 / familia ISO 5832-4) es una de las aleaciones de cobalto más duras disponibles comercialmente y suele producirse mediante colada, metalurgia de polvos o procesos de recargue duro, seguidos de mecanizado CNC.

Composición química (típica)

Elemento	Rango de composición (p.% en peso)	Función clave
Cobalto (Co)	Balance (≥50.0)	Matriz base que aporta dureza en caliente y resistencia a la oxidación
Cromo (Cr)	27.0–32.0	Mejora la resistencia a la corrosión, especialmente en entornos oxidantes
Tungsteno (W)	13.0–16.0	Aumenta la resistencia a la abrasión mediante carburos duros de tungsteno
Carbono (C)	2.4–3.3	Incrementa el volumen de carburos para protección contra el desgaste
Níquel (Ni)	≤3.0	Aumenta la tenacidad de la fase de matriz
Hierro (Fe)	≤3.0	Elemento residual
Silicio (Si)	≤1.2	Mejora la colabilidad y el acabado superficial
Manganeso (Mn)	≤1.0	Estabilidad microestructural durante la solidificación

Propiedades físicas

Propiedad	Valor (típico)	Norma/condición de ensayo
Densidad	8.75 g/cm³	ASTM B311
Rango de fusión	1265–1355°C	ASTM E1268
Conductividad térmica	11.0 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividad eléctrica	0.98 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansión térmica	12.5 µm/m·°C (20–400°C)	ASTM E228
Capacidad calorífica específica	410 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo elástico	210 GPa a 20°C	ASTM E111

Propiedades mecánicas (colado o HIP + tratado térmicamente)

Propiedad	Valor (típico)	Norma de ensayo
Dureza	50–55 HRC (colado) / hasta 58 HRC (tratado por HIP)	ASTM E18
Resistencia a la tracción	1100–1250 MPa	ASTM E8/E8M
Límite elástico (0.2%)	600–750 MPa	ASTM E8/E8M
Elongación	0.5–1.5% (muy baja)	ASTM E8/E8M
Índice de resistencia al desgaste	>3× el del acero inoxidable 316	ASTM G65

Características clave de Stellite 3

Resistencia extrema a la abrasión: El alto volumen de carburos duros la hace ideal para aplicaciones con partículas abrasivas o desgaste metal-metal severo.
Excelente dureza en caliente: Mantiene >50 HRC hasta 800°C, proporcionando protección prolongada contra el desgaste en condiciones de ciclo térmico.
Estabilidad frente a corrosión y erosión: Buen desempeño en entornos ácidos, con cloruros y oxidantes—ideal para control de flujo y equipos de proceso químico.
Baja ductilidad: Excelente para componentes de posición fija; no se recomienda para flexión dinámica o cargas cíclicas de alto impacto.

Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite 3

Desafíos de mecanizado

Desgaste de herramienta inducido por carburos

El alto contenido de carburos provoca desgaste abrasivo en los flancos y aristas de la herramienta, incluso a bajas velocidades de corte.

Fragilidad

El material tiene ductilidad limitada; avances inadecuados o cortes interrumpidos pueden inducir grietas o astillado.

Riesgo de daño térmico

La baja conductividad térmica concentra el calor en la zona de corte, degradando recubrimientos de herramienta y la precisión dimensional.

Estrategias de mecanizado optimizadas

Selección de herramientas

Parámetro	Recomendación	Justificación
Material de herramienta	CBN o cerámica; carburo con recubrimiento PVD para acabado	Soporta dureza y abrasión extremas
Recubrimiento	AlTiN o TiSiN (3–5 µm)	Reduce el esfuerzo térmico y el desgaste del flanco
Geometría	Desprendimiento neutro o ligeramente negativo (0° a -5°), filo bruñido 0.03–0.05 mm	Aumenta la estabilidad y evita microastillado

Parámetros de corte (ISO 3685)

Operación	Velocidad (m/min)	Avance (mm/rev)	DOC (mm)	Presión de refrigerante (bar)
Desbaste	8–12	0.15–0.25	1.5–2.5	80–100
Acabado	15–22	0.05–0.10	0.3–1.0	100–120

Tratamiento superficial para piezas mecanizadas en Stellite 3

Prensado isostático en caliente (HIP)

HIP a 1150°C y 150 MPa mejora la uniformidad microestructural y aumenta la resistencia al desgaste en piezas coladas o fabricadas por AM.

Tratamiento térmico

Tratamiento térmico posterior al mecanizado puede aliviar tensiones residuales y mejorar la distribución de carburos para mantener la dureza a largo plazo.

Soldadura de superaleaciones

Soldadura de superaleaciones mediante TIG con precalentamiento del sustrato y baja dilución ayuda a lograr uniones sin grietas y zonas de desgaste consistentes.

Recubrimiento barrera térmica (TBC)

Recubrimiento TBC mejora la resistencia térmica en componentes sometidos a cargas térmicas de 850–1050°C con riesgo de abrasión.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

EDM es esencial para perfiles complejos o piezas endurecidas que requieren tolerancias de ±0.005 mm y Ra <0.6 µm.

Taladrado profundo

Taladrado profundo permite obtener características largas y rectas en casquillos y manguitos de desgaste Stellite, especialmente para fluidos abrasivos.