Stellite SF12
Introducción a Stellite SF12
Stellite SF12 es una aleación a base de cobalto desarrollada para una resistencia extrema al desgaste, al calor y a la corrosión, especialmente en aplicaciones que implican contacto metal con metal, ciclos térmicos y erosión por fluidos. Combina un nivel moderado de carbono con un contenido elevado de tungsteno y cromo, formando una matriz resistente al desgaste reforzada con carburos duros.
En comparación con aleaciones Stellite convencionales como Stellite 6 o Stellite 12, SF12 está formulada para ofrecer una soldabilidad mejorada y una mayor tenacidad sin comprometer la dureza. Se aplica ampliamente mediante recargue por soldadura, fundición o metalurgia de polvos, y con frecuencia se acaba con alta precisión mediante mecanizado CNC para su uso en sistemas aeroespaciales, energéticos, petroquímicos y de válvulas industriales.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Stellite SF12
Stellite SF12 (también denominada análoga a AWS ERCoCr-A) es una aleación de cobalto-cromo-tungsteno resistente al desgaste, diseñada para entornos corrosivos y de alta temperatura con contacto deslizante o erosivo frecuente.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en % peso) | Función clave |
|---|---|---|
Cobalto (Co) | Balance (≥50.0) | Aporta estabilidad térmica y química |
Cromo (Cr) | 27.0–30.0 | Mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión |
Tungsteno (W) | 3.5–5.0 | Aumenta la dureza mediante la formación de carburos |
Carbono (C) | 1.2–1.5 | Permite la resistencia al desgaste mediante la distribución de carburos |
Níquel (Ni) | ≤3.0 | Mejora la tenacidad y la resistencia a la fatiga térmica |
Hierro (Fe) | ≤3.0 | Elemento residual |
Silicio (Si) | ≤1.2 | Mejora la fluidez de fundición y el acabado superficial |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Favorece la desoxidación y el control de solidificación |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 8.55 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1315–1395°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 13.2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 0.95 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 13.0 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 425 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 210 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición fundida o recargada por soldadura)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Dureza | 45–52 HRC | ASTM E18 |
Resistencia a la tracción | 1050–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 580–680 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | 2.0–3.5% | ASTM E8/E8M |
Resistencia al gripado | Excelente | ASTM G98 |
Temperatura de operación | Hasta 1050°C | N/A |
Características clave de Stellite SF12
Resistencia al desgaste optimizada con mejor soldabilidad: SF12 logra una alta dureza gracias a la dispersión de carburos, manteniendo la ductilidad térmica y menores tensiones residuales en comparación con Stellite 12.
Estabilidad térmica bajo condiciones de fatiga: Conserva la dureza y la integridad mecánica tras ciclos térmicos repetidos en entornos de servicio como válvulas y cámaras de combustión.
Excelente resistencia al deslizamiento metal con metal: Presenta baja fricción y ausencia de desgaste adhesivo bajo lubricación límite o contacto en seco.
Resistencia a la corrosión en medios ácidos y alcalinos: La matriz enriquecida en cromo resiste la oxidación, la corrosión y la erosión por vapor en un amplio rango de pH.
Retos y soluciones de mecanizado CNC para Stellite SF12
Retos de mecanizado
Alta dureza y densidad de carburos
Los carburos formados durante la solidificación reducen significativamente la vida útil de la herramienta, especialmente en desbaste agresivo o cortes interrumpidos.
Baja conductividad térmica
La pobre disipación del calor provoca sobrecarga térmica local y un desgaste acelerado de herramientas de carburo sin recubrimiento.
Endurecimiento por deformación
El endurecimiento superficial inducido por deformación se produce rápidamente, dando lugar a deflexión de la herramienta, vibraciones y menor precisión de acabado.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo micrograno K40 o plaquitas CBN/PCBN | Resiste la abrasión de los carburos |
Recubrimiento | TiAlN o AlCrN (PVD de 3–5 µm) | Mejora la resistencia térmica y la lubricidad |
Geometría | Ángulo neutro con bisel de filo de 0.03–0.05 mm | Aumenta la durabilidad del filo y reduce el astillado |
Parámetros de corte (conformes a ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 10–14 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
Acabado | 16–22 | 0.05–0.10 | 0.3–1.0 | 120–150 |
Tratamientos superficiales para piezas de Stellite SF12 mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP densifica la estructura interna, mejora la resistencia a la fatiga y elimina microvacíos en componentes fundidos o fabricados aditivamente.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico estabiliza la distribución de carburos y alivia las tensiones residuales tras el mecanizado.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones mantiene la integridad mecánica y la resistencia química en uniones sometidas a alto desgaste.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC aísla las piezas expuestas a temperaturas de llama o gases de escape superiores a 950°C.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM permite el mecanizado de alta precisión de recargues SF12 o características endurecidas.
Taladrado profundo
Taladrado profundo es adecuado para canales críticos de flujo de aceite/vapor con relaciones L/D > 20:1 y altas exigencias de redondez.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluyen análisis de carburos, verificación de fases por DRX, mapeo de dureza Rockwell y detección ultrasónica de defectos.
Aplicaciones industriales de componentes de Stellite SF12
Válvulas de control y reguladores
Asientos, vástagos y conos operan bajo cavitación, erosión a alta velocidad y choque térmico.
Sistemas de combustión aeroespacial
Protectores de turbina, almohadillas de desgaste y bordes de álabes expuestos a flujos de gas oxidantes y partículas abrasivas.
Procesos químicos y de vapor
Camisas de bombas, impulsores y placas traseras en medios de bajo pH o alta salinidad bajo desgaste rotativo.
Equipos para campos de petróleo y gas
Herramientas de fondo de pozo, internos de válvulas y brocas que resisten impactos, erosión por arena y exposición química.
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