Français

Stellite 6K

Alliage à base de cobalt corroyé offrant une résistance exceptionnelle au grippage et une grande ténacité mécanique. Le Stellite 6K est idéal pour les composants usinés CNC destinés aux vannes, paliers et surfaces d’usure nécessitant une résistance au glissement à sec et une durabilité à long terme.

Introduction à Stellite 6K

Stellite 6K est un alliage corroyé cobalt-chrome spécialement conçu pour une ténacité accrue, une meilleure résistance au grippage (galling) et de hautes performances d’usure en applications de contact métal sur métal. Il présente une composition chimique similaire à celle du Stellite 6B, mais offre une ductilité plus élevée et une usinabilité améliorée grâce à sa microstructure corroyée à grains fins. La variante « K » est optimisée pour l’usure par glissement sous pression, ainsi que pour les applications soumises à des chocs et à des contraintes thermiques.

Stellite 6K est idéal pour des composants usinés CNC où la précision dimensionnelle et la résistance au grippage, au scuffing (arrachement), et à l’érosion sont critiques. Les applications courantes incluent les bagues, paliers, chemises de pompe et tiges de vannes utilisées dans les industries aérospatiale, maritime, énergétique et pétrole & gaz.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de Stellite 6K

Stellite 6K (UNS R30016 / ASTM F90, dérivé de l’AMS 5894) est un alliage cobalt renforcé par solution solide, fabriqué par travail à chaud, forgeage ou laminage afin d’obtenir une structure homogène et dense offrant une intégrité mécanique supérieure.

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (en % masse)	Rôle clé
Cobalt (Co)	Équilibre (≥58,0)	Matrice de base pour la résistance à la corrosion et la tenue mécanique à haute température
Chrome (Cr)	28,0–32,0	Apporte une résistance à l’oxydation et à la corrosion
Tungstène (W)	4,5–6,5	Forme des carbures pour améliorer la résistance à l’usure
Carbone (C)	0,9–1,4	Contrôle la formation de carbures afin de résister au grippage
Nickel (Ni)	≤3,0	Améliore la ténacité et la ductilité
Fer (Fe)	≤3,0	Élément résiduel
Manganèse (Mn)	≤1,0	Favorise l’aptitude au travail à chaud
Silicium (Si)	≤1,2	Améliore la fluidité de coulée et l’état de surface

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme/condition d’essai
Densité	8,42 g/cm³	ASTM B311
Plage de fusion	1320–1395°C	ASTM E1268
Conductivité thermique	13,0 W/m·K à 100°C	ASTM E1225
Résistivité électrique	0,96 µΩ·m à 20°C	ASTM B193
Dilatation thermique	13,2 µm/m·°C (20–400°C)	ASTM E228
Capacité calorifique massique	420 J/kg·K à 20°C	ASTM E1269
Module d’élasticité	205 GPa à 20°C	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état corroyé)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Dureté	33–43 HRC (recuit) / jusqu’à 45 HRC (vieilli)	ASTM E18
Résistance à la traction	1050–1200 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2%)	550–700 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	10–20%	ASTM E8/E8M
Résistance au grippage	Excellente, même contre lui-même	ASTM G98
Indice de résistance à l’usure	>2,5× l’acier inoxydable 316	ASTM G65

Caractéristiques clés de Stellite 6K

Résistance au grippage supérieure : Performances remarquables en contact métal sur métal, même en glissement à sec.
Haute ténacité et ductilité : Plus tolérant en environnements sujets aux chocs que les nuances Stellite moulées, réduisant le risque de fissuration ou d’écaillage des arêtes.
Stabilité thermique et résistance en milieux corrosifs : Supporte des températures de service jusqu’à 850°C et résiste au piqûrage et à l’oxydation en présence de chlorures et d’acides.
Usinabilité améliorée : Comparé au Stellite 6 moulé, le 6K corroyé offre un meilleur contrôle dimensionnel lors de l’usinage CNC.

Défis et solutions d’usinage CNC pour Stellite 6K

Défis d’usinage

Phases de carbures abrasifs

Les carbures riches en tungstène augmentent l’usure des outils, en particulier lors de longues passes d’ébauche.

Accumulation de chaleur à l’interface outil-pièce

La faible conductivité thermique emprisonne la chaleur dans la zone de coupe, ce qui dégrade les revêtements d’outil et la précision.

Écrouissage

Des passes d’outil répétées peuvent augmenter la dureté de surface, nécessitant une planification soignée des passes et un suivi des outils.

Stratégies d’usinage optimisées

Choix de l’outil

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Carbure revêtu PVD (K30–K40) ; CBN pour des tolérances de finition serrées	Gère l’usure abrasive tout en maintenant la robustesse de l’arête
Revêtement	AlTiN ou TiAlCrN (3–5 µm)	Abaisse la température en zone de coupe et prolonge la durée de vie de l’outil
Géométrie	Angle de coupe neutre (0°), arête de coupe arrondie 0,03 mm	Augmente la durabilité de l’arête et empêche l’adhérence des copeaux

Paramètres de coupe (ISO 3685)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression de lubrifiant (bar)
Ébauche	10–18	0,20–0,30	2,0–3,0	100–120
Finition	20–28	0,05–0,10	0,5–1,0	120–150

Traitements de surface pour les pièces en Stellite 6K usinées

Pressage isostatique à chaud (HIP)

HIP est généralement inutile pour le Stellite 6K corroyé, mais peut être utilisé sur des formes issues de la métallurgie des poudres ou de la fabrication additive afin d’améliorer la durée de vie en fatigue.

Traitement thermique

Traitement thermique après usinage peut optimiser la répartition des carbures et réduire les contraintes résiduelles liées au formage ou à l’usinage CNC.

Soudage de superalliages

Soudage de superalliages au moyen de techniques PTA ou TIG à faible dilution, avec métal d’apport équivalent, aide à conserver la résistance à l’usure et au grippage au niveau des assemblages.

Revêtement barrière thermique (TBC)

Revêtement TBC protège contre l’érosion par gaz chauds et améliore la durabilité à haute température des pièces rotatives et alternatives.

Usinage par électroérosion (EDM)

EDM assure une finition précise des pièces à tolérances serrées, avec Ra <0,5 µm, y compris sur des géométries durcies ou complexes.

Perçage profond

Perçage profond convient à la réalisation de bagues résistantes à l’usure et de composants de régulation d’écoulement avec des rapports d’aspect >20:1.

Essais et analyse des matériaux

Essais matériaux incluent la résistance à la traction, le profilage de microdureté, l’examen métallographique et l’évaluation du grippage selon ASTM G98.