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Stellite SF12

Le Stellite SF12 est un alliage à base de cobalt haute performance, conçu pour des pièces usinées CNC fonctionnant dans des environnements à forte usure et haute température. Il offre une excellente combinaison de soudabilité, de dureté des carbures et de résistance à la corrosion.

Introduction au Stellite SF12

Le Stellite SF12 est un alliage à base de cobalt développé pour offrir une résistance extrême à l’usure, à la chaleur et à la corrosion, en particulier dans les applications impliquant un contact métal-métal, des cycles thermiques et l’érosion par fluide. Il associe une teneur modérée en carbone à des niveaux élevés de tungstène et de chrome, formant une matrice tenace et résistante à l’usure renforcée par des carbures durs.

Comparé aux alliages Stellite conventionnels tels que le Stellite 6 ou le Stellite 12, le SF12 est formulé pour une meilleure soudabilité et une ténacité améliorée sans compromettre la dureté. Il est largement utilisé sous forme de rechargements par soudage, de pièces moulées ou issues de la métallurgie des poudres, puis fréquemment fini avec précision par usinage CNC pour des applications dans l’aéronautique, l’énergie, la pétrochimie et les systèmes de vannes industrielles.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Stellite SF12

Le Stellite SF12 (également appelé analogue de l’AWS ERCoCr-A) est un alliage cobalt-chrome-tungstène résistant à l’usure, conçu pour des environnements à haute température et corrosifs soumis à des contacts fréquents de glissement ou d’érosion.

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (wt. %)	Rôle clé
Cobalt (Co)	Équilibre (≥50,0)	Assure la stabilité thermique et chimique
Chrome (Cr)	27,0–30,0	Améliore la résistance à l’oxydation et à la corrosion
Tungstène (W)	3,5–5,0	Augmente la dureté par formation de carbures
Carbone (C)	1,2–1,5	Confère la résistance à l’usure via la distribution des carbures
Nickel (Ni)	≤3,0	Améliore la ténacité et la résistance à la fatigue thermique
Fer (Fe)	≤3,0	Élément résiduel
Silicium (Si)	≤1,2	Améliore la fluidité de moulage et l’état de surface
Manganèse (Mn)	≤1,0	Soutient la désoxydation et le contrôle de la solidification

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme / condition d’essai
Densité	8,55 g/cm³	ASTM B311
Plage de fusion	1315–1395 °C	ASTM E1268
Conductivité thermique	13,2 W/m·K à 100 °C	ASTM E1225
Résistivité électrique	0,95 µΩ·m à 20 °C	ASTM B193
Dilatation thermique	13,0 µm/m·°C (20–400 °C)	ASTM E228
Capacité calorifique spécifique	425 J/kg·K à 20 °C	ASTM E1269
Module d’élasticité	210 GPa à 20 °C	ASTM E111

Propriétés mécaniques (à l’état moulé ou rechargé par soudage)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Dureté	45–52 HRC	ASTM E18
Résistance à la traction	1050–1200 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2 %)	580–680 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	2,0–3,5 %	ASTM E8/E8M
Résistance au grippage	Excellente	ASTM G98
Température de service	Jusqu’à 1050 °C	N/A

Caractéristiques clés du Stellite SF12

Résistance à l’usure optimisée avec une meilleure soudabilité : le SF12 atteint une dureté élevée grâce à la dispersion de carbures tout en conservant une ductilité thermique et des contraintes résiduelles plus faibles que le Stellite 12.
Stabilité thermique en conditions de fatigue : il conserve sa dureté et son intégrité mécanique après des cycles thermiques répétés dans des environnements tels que les vannes et les chambres de combustion.
Excellente résistance au glissement métal-métal : faible coefficient de friction et absence d’usure adhésive en lubrification limite ou en contact à sec.
Résistance à la corrosion en milieux acides et alcalins : la matrice enrichie en chrome résiste à l’oxydation, à la corrosion et à l’érosion par vapeur sur une large plage de pH.

Défis et solutions d’usinage CNC du Stellite SF12

Défis d’usinage

Dureté élevée et forte densité de carbures

Les carbures formés lors de la solidification réduisent fortement la durée de vie des outils, notamment lors des ébauches agressives ou des coupes interrompues.

Faible conductivité thermique

La mauvaise dissipation thermique entraîne des surcharges locales et une usure accélérée des outils carbure non revêtus.

Écrouissage

Un durcissement de surface induit par la déformation se produit rapidement, provoquant déflexion de l’outil, vibrations et baisse de la précision de finition.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Carbure micro-grain K40 ou plaquettes CBN/PCBN	Résiste à l’abrasion des carbures
Revêtement	TiAlN ou AlCrN (PVD 3–5 µm)	Améliore la résistance thermique et la lubrification
Géométrie	Dépouille neutre avec un arrondi d’arête de 0,03–0,05 mm	Améliore la durabilité de l’arête et réduit l’ébréchure

Paramètres de coupe (conformes ISO 3685)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression du lubrifiant (bar)
Ébauche	10–14	0,20–0,25	1,5–2,5	100–120
Finition	16–22	0,05–0,10	0,3–1,0	120–150

Traitements de surface pour les pièces en Stellite SF12 usinées

Pressage isostatique à chaud (HIP)

HIP densifie la structure interne, améliore la résistance à la fatigue et élimine les micro-vides dans les composants moulés ou fabriqués par fabrication additive.

Traitement thermique

Traitement thermique stabilise la distribution des carbures et soulage les contraintes résiduelles après l’usinage.

Soudage de superalliages

Soudage de superalliages maintient l’intégrité mécanique et la résistance chimique des assemblages soumis à une forte usure.

Revêtement barrière thermique (TBC)

Revêtement TBC isole les pièces exposées à des températures de flamme ou de flux d’échappement supérieures à 950 °C.

Usinage par électroérosion (EDM)

EDM permet l’usinage de haute précision des rechargements SF12 ou des zones durcies.

Perçage profond

Perçage profond adapté aux canaux critiques de circulation d’huile ou de vapeur avec un rapport L/D > 20:1 et des exigences élevées de circularité.

Essais et analyses des matériaux

Essais matériaux incluant l’analyse des carbures, la vérification des phases par DRX, la cartographie de dureté Rockwell et la détection ultrasonore des défauts.