Stellite 6
Introducción a Stellite 6
Stellite 6 es la aleación de cobalto-cromo más utilizada de la familia Stellite debido a su combinación equilibrada de resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y dureza moderada. Ofrece un excelente desempeño en contacto metal con metal, en entornos de baja conductividad térmica y en fluidos corrosivos. Conocida por su resistencia al agarrotamiento (galling) y su estabilidad a altas temperaturas, Stellite 6 es especialmente adecuada para componentes de válvulas, piezas de bombas y rodamientos que deben soportar fricción continua y ataques corrosivos.
Esta aleación es ideal para piezas mecanizadas por CNC que requieren una larga vida útil y precisión dimensional en conjuntos mecánicos expuestos al desgaste por deslizamiento y a la exposición química. Su adaptabilidad, su maquinabilidad (en comparación con grados Stellite más duros) y la consistencia de su rendimiento la han convertido en un material preferido en las industrias aeroespacial, nuclear, petroquímica y marina.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite 6
Stellite 6 (UNS R30006 / AMS 5387 / ISO 5832-4) es una aleación a base de cobalto que normalmente se produce mediante colada, recargues por soldadura o metalurgia de polvos antes del acabado por CNC.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Cobalto (Co) | Balance (≥55.0) | Fase matriz que aporta dureza en caliente y resistencia a la corrosión |
Cromo (Cr) | 27.0–32.0 | Resistencia a la oxidación y pasivación en entornos corrosivos |
Tungsteno (W) | 4.5–6.5 | Refuerzo de carburos para resistencia al desgaste |
Carbono (C) | 1.0–1.4 | Contenido moderado de carburos para comportamiento anti-agarrotamiento |
Níquel (Ni) | ≤3.0 | Aumenta la tenacidad y la ductilidad |
Hierro (Fe) | ≤3.0 | Elemento de aleación residual |
Silicio (Si) | ≤1.2 | Mejora la fluidez y el acabado superficial durante la colada |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 8.65 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1240–1345°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 | 415 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 210 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (en estado colado o HIP + tratamiento térmico)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Dureza | 38–44 HRC (colado) / hasta 46 HRC (tratado por HIP) | ASTM E18 |
Resistencia a la tracción | 800–1000 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0,2%) | 500–600 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | 3–5% | ASTM E8/E8M |
Índice de resistencia al desgaste | >2× el acero inoxidable 316 | ASTM G65 |
Características clave de Stellite 6
Excelente resistencia al agarrotamiento y al desgaste por deslizamiento: Ideal para superficies que experimentan fricción continua, incluso sin lubricación.
Excelente resistencia a la corrosión: Adecuada para servicio en medios ácidos, salinos y oxidantes, incluyendo agua de mar y productos químicos de proceso.
Estabilidad térmica: Funciona de forma fiable a temperaturas de hasta 800°C, manteniendo la dureza y las tolerancias dimensionales.
Ventaja de maquinabilidad: Más fácil de mecanizar por CNC que grados más duros como Stellite 3 o Stellite 12, manteniendo un excelente rendimiento frente al desgaste.
Retos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite 6
Retos de mecanizado
Fases de carburos abrasivos
Los carburos de tungsteno pueden desafilar las herramientas rápidamente, especialmente con mecanizado a alta velocidad o recubrimientos de herramienta inadecuados.
Formación de filo recrecido (BUE)
Pueden producirse inundación o adhesión del material sin el refrigerante adecuado y la geometría del filo correcta, afectando la tolerancia y el acabado.
Endurecimiento por deformación moderado
Pasadas repetidas de la herramienta pueden aumentar la dureza superficial, dificultando las pasadas de acabado si no se secuencian correctamente.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo (K30–K40), recubierto por PVD; CBN para acabado | Resiste carburos abrasivos y mantiene el filo |
Recubrimiento | AlTiN o TiAlCrN (3–5 µm) | Reduce el desgaste térmico y la fricción |
Geometría | Desprendimiento neutro (0° a +5°), radio de filo redondeado 0.02–0.05 mm | Minimiza fuerzas de corte y el astillado de la herramienta |
Parámetros de corte (ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 12–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
Acabado | 22–30 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Stellite 6 mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP a 1150°C y 150 MPa elimina la porosidad y mejora la homogeneidad microestructural, mejorando tanto el rendimiento a fatiga como al desgaste.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico puede utilizarse para aliviar tensiones y ajustar finamente la distribución de carburos, garantizando estabilidad a largo plazo.
Soldadura de superaleaciones
La soldadura de superaleaciones mediante recargues TIG o PTA asegura que las zonas de desgaste se mantengan robustas tras el mecanizado CNC final.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC)
El recubrimiento TBC incrementa el desempeño en piezas expuestas a erosión por vapor o gas a temperaturas elevadas.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
El EDM permite un alto nivel de detalle y tolerancias ajustadas en piezas endurecidas, con Ra <0.6 µm.
Taladrado profundo
El taladrado profundo garantiza perfiles de orificio precisos en asientos de válvula, boquillas y camisas críticas al desgaste.
Ensayos y análisis de materiales
Los ensayos de materiales incluyen pruebas de desgaste ASTM G65, análisis de microestructura y verificación de dureza (ASTM E18).
Aplicaciones industriales de componentes de Stellite 6
Asientos, discos y guías de válvula
Sellado fiable y rendimiento anti-agarrotamiento en válvulas de servicio de vapor, químico y marino.
Bujes e impulsores de bomba
Resiste la cavitación y la erosión por partículas en entornos de lodos y fluidos de proceso.
Sistemas de energía nuclear
Placas de desgaste de barras de control e internos de válvulas que operan bajo radiación y alta presión.
Equipos marinos y de campos petrolíferos
Camisas de eje, asientos de válvulas de compuerta y trim resistente al desgaste expuesto a agua salada y fluidos de perforación.
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