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Stellite 1

Un alliage cobalt-chrome conçu pour une résistance maximale à l’usure et à la chaleur. Stellite 1 excelle dans les environnements mécaniques et corrosifs sévères et convient parfaitement aux pièces usinées CNC nécessitant une longue durée de vie.

Introduction au Stellite 1

Le Stellite 1 est un alliage cobalt-chrome-tungstène reconnu pour son excellente résistance à l’usure, sa dureté élevée, ainsi que sa très bonne résistance à la corrosion et à l’oxydation à haute température. Il appartient à la famille des alliages Stellite et est conçu pour des environnements de service sévères où l’usure mécanique et la stabilité thermique sont critiques. Le Stellite 1 se distingue par sa résistance supérieure au contact métal-métal, au grippage (galling), à l’érosion et à la fatigue thermique. Il est particulièrement adapté au rechargement dur (hardfacing) et aux composants usinés CNC exposés à une usure extrême.

Cet alliage est largement utilisé dans des industries exigeant des surfaces hautes performances, notamment l’aéronautique, l’oil & gas, la production d’énergie et la fabrication de vannes. Les pièces usinées CNC en Stellite 1 incluent généralement des sièges de vanne, des plongeurs de pompe, des outils de coupe et des paliers destinés à des environnements corrosifs et abrasifs.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Stellite 1

Le Stellite 1 (UNS R30001 / AMS 5385 / famille de base ASTM F75) est un alliage cobalt coulé ou corroyé offrant une résistance exceptionnelle à l’usure et une forte résistance mécanique, y compris à des températures supérieures à 800°C.

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (pds.%)	Rôle clé
Cobalt (Co)	Équilibre (≥55,0)	Matrice assurant la résistance à chaud
Chrome (Cr)	28,0–32,0	Améliore la résistance à la corrosion et à l’oxydation
Tungstène (W)	11,0–14,0	Renforce la dureté à chaud et la résistance à l’usure
Carbone (C)	2,4–3,0	Forme des carbures pour une résistance extrême à l’abrasion
Nickel (Ni)	≤3,0	Améliore la ténacité
Fer (Fe)	≤3,0	Contrôle des impuretés
Silicium (Si)	≤1,2	Améliore l’aptitude à la fonderie
Manganèse (Mn)	≤1,0	Stabilise la structure lors de la solidification

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme/condition d’essai
Densité	8,70 g/cm³	ASTM B311
Plage de fusion	1260–1350°C	ASTM E1268
Conductivité thermique	13,0 W/m·K à 100°C	ASTM E1225
Résistivité électrique	0,94 µΩ·m à 20°C	ASTM B193
Dilatation thermique	12,6 µm/m·°C (20–400°C)	ASTM E228
Capacité calorifique massique	410 J/kg·K à 20°C	ASTM E1269
Module d’élasticité	210 GPa à 20°C	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état coulé ou HIP + traité thermiquement)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Dureté	47–53 HRC (coulé) / jusqu’à 55 HRC (traité HIP)	ASTM E18
Résistance à la traction	1000–1200 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2%)	580–720 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	1–3% (faible ductilité typique)	ASTM E8/E8M
Indice de résistance à l’usure	>2,5× l’acier inoxydable 316	ASTM G65

Caractéristiques clés du Stellite 1

Excellente résistance à l’usure et au grippage : très performant en contact métal-métal, en érosion et en abrasion — idéal pour garnitures de vannes (trim) et bagues/paliers de pompe.
Dureté élevée : conserve ≥47 HRC même à haute température (jusqu’à 800°C), garantissant une bonne stabilité dimensionnelle sous cycles thermiques.
Résistance à l’oxydation et à la corrosion : excellente tenue en milieux acides et riches en chlorures ; résiste à l’oxydation jusqu’à 1100°C à l’air.
Bonne tolérance au choc thermique : adapté aux applications avec cycles répétitifs de chauffe/refroidissement, comme vannes vapeur et outils de coupe à grande vitesse.

Défis et solutions d’usinage CNC pour le Stellite 1

Défis d’usinage

Dureté élevée et forte teneur en carbures

Les carbures abrasifs (p. ex. Cr₇C₃, W₆C) dans la matrice réduisent la durée de vie outil et provoquent une usure rapide en dépouille.

Faible ductilité

Tendance à l’ébrèchement ou à la fissuration pendant l’usinage si les efforts de coupe ne sont pas soigneusement maîtrisés.

Arête rapportée (BUE)

Tendance du matériau à adhérer à l’outil en cas de lubrification insuffisante ou de géométrie d’outil inadaptée.

Stratégies d’usinage optimisées

Choix des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau d’outil	CBN ou carbure revêtu PVD (K30–K40)	Résiste à l’abrasion due aux carbures
Revêtement	TiAlN ou AlCrN (3–5 µm)	Réduit l’échauffement et l’usure
Géométrie	Neutre à légèrement négative (-5° à 5°), arête rodée (0,02–0,05 mm)	Limite l’ébrèchement et la rupture d’outil

Paramètres de coupe (ISO 3685)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression de lubrifiant (bar)
Ébauche	10–15	0,15–0,25	1,5–2,5	80–100
Finition	20–25	0,05–0,10	0,5–1,0	100–120

Traitements de surface pour pièces en Stellite 1 usinées

Pressage isostatique à chaud (HIP)

HIP à 1150°C et 100–200 MPa améliore la densité et la durée de vie à l’usure des pièces en Stellite 1 issues de fonderie ou de fabrication additive.

Traitement thermique

Traitement thermique optimise la distribution des carbures pour une dureté et une résistance à l’usure plus homogènes.

Soudage de superalliages

Soudage de superalliages : l’utilisation de procédés GTAW à faible apport thermique permet les rechargements Stellite et l’assemblage sans fissuration ni perte de dureté.