Stellite 12
Stellite 12 का परिचय
Stellite 12 एक कोबाल्ट-आधारित, वियर-रेज़िस्टेंट मिश्रधातु है जिसे अत्यधिक यांत्रिक और तापीय परिस्थितियों में उत्कृष्ट प्रदर्शन के लिए इंजीनियर किया गया है। उच्च कठोरता, एज रिटेंशन और मध्यम इम्पैक्ट रेज़िस्टेंस के संतुलित संयोजन के कारण यह उन घटकों के लिए आदर्श है जो तीव्र घर्षण, उच्च-तापमान घर्षण (friction) और रासायनिक आक्रमण (chemical attack) के संपर्क में रहते हैं। Stellite 1 (अत्यधिक कठोर लेकिन भंगुर) और Stellite 6 (अधिक डक्टाइल लेकिन कम वियर-रेज़िस्टेंट) के बीच स्थित, Stellite 12 ऐसे अनुप्रयोगों के लिए एक ऑप्टिमल समाधान देता है जहाँ टिकाऊपन और डाइमेंशनल स्थिरता दोनों आवश्यक हों।
Stellite 12 को सामान्यतः कास्टिंग, पाउडर मेटलर्जी या हार्डफेसिंग ओवरले के माध्यम से लागू किया जाता है, और बाद में उन्नत CNC machining प्रक्रियाओं द्वारा प्रिसिशन फिनिशिंग की जाती है। यह मिश्रधातु कटिंग टूल्स, वाल्व सीट्स, हॉट एक्सट्रूज़न डाइज़ तथा एयरोस्पेस सीलिंग कंपोनेंट्स में व्यापक रूप से उपयोग होती है—विशेषकर वहाँ जहाँ स्लाइडिंग वियर और थर्मल फटीग (thermal fatigue) निर्णायक प्रदर्शन कारक हों। लगभग 850°C तक तापमान पर संरचनात्मक और सतही अखंडता बनाए रखने की क्षमता के कारण यह एयरोस्पेस, ऑयल & गैस, पावर जनरेशन तथा थर्मल प्रोसेसिंग क्षेत्रों के इंजीनियर्स और प्रोक्योरमेंट स्पेशलिस्ट्स के लिए शीर्ष विकल्पों में से एक है।
Stellite 12 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 12 (UNS R30012 / AMS 5387 / ISO 5832-4 family) कठोर सेवा परिस्थितियों में उत्कृष्ट डाइमेंशनल स्थिरता, गॉलिंग रेज़िस्टेंस और थर्मल वियर परफॉर्मेंस प्रदर्शित करता है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | उच्च-तापमान शक्ति और जंग प्रतिरोध प्रदान करता है |
क्रोमियम (Cr) | 28.0–32.0 | ऑक्सीकरण और जलीय संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाता है |
टंगस्टन (W) | 8.0–10.0 | एब्रेशन प्रतिरोध के लिए हार्ड कार्बाइड्स बनाता है |
कार्बन (C) | 1.4–1.9 | बेहतर एज-वियर प्रतिरोध हेतु कार्बाइड कंटेंट नियंत्रित करता है |
निकल (Ni) | ≤3.0 | फ्रैक्चर टफनेस और वेल्डेबिलिटी में सुधार करता है |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | ट्रेस रेज़िडुअल तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | कास्टिंग फ्लुइडिटी और मेटालर्जिकल क्लीनलिनेस में सुधार करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | सॉलिडिफिकेशन के दौरान हॉट डक्टिलिटी बढ़ाता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.70 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1275–1350°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 12.5 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.96 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 12.7 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 420 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 210 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (As-Cast या HIP + Heat Treated)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 45–50 HRC (as-cast) / 52 HRC तक (HIP treated) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 950–1150 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 500–650 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 1.0–2.0% | ASTM E8/E8M |
एब्रेशन प्रतिरोध | >3× बेहतर 316 SS की तुलना में (dry sand/rubber wheel) | ASTM G65 |
ऑपरेटिंग तापमान | 850°C तक (intermittent) | N/A |
Stellite 12 की प्रमुख विशेषताएँ
श्रेष्ठ एब्रेशन प्रतिरोध: उच्च टंगस्टन कार्बाइड कंटेंट (20–30% by volume) इसे एब्रसिव स्लरी, रेत-युक्त फ्लुइड्स या कॉन्टैक्ट-वियर परिस्थितियों में मजबूत प्रदर्शन देता है।
हॉट हार्डनेस: लगभग 850°C तक संरचनात्मक अखंडता और उच्च सतही कठोरता बनाए रखता है, और अधिकांश टूल स्टील्स तथा ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस मिश्रधातुओं से बेहतर प्रदर्शन करता है।
जंग प्रतिरोध: अम्लीय और ऑक्सीकरण वातावरणों को सहन करता है; क्लोराइड स्ट्रेस-कोरोजन क्रैकिंग तथा पिटिंग के विरुद्ध प्रतिरोध करता है।
डाइमेंशनल स्थिरता: थर्मल डिस्टॉर्शन के विरुद्ध उत्कृष्ट प्रतिरोध, और साइक्लिंग सेवा स्थितियों में न्यूनतम क्रीप व विस्तार।
Stellite 12 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च टूल-वियर दरें
एब्रसिव कार्बाइड नेटवर्क पारंपरिक कार्बाइड टूल्स में फ्लैंक और क्रेटर वियर को तेज कर देता है। अपर्याप्त टूलिंग टॉलरेंस ड्रिफ्ट और खराब सतह फिनिश का कारण बनती है।
भंगुर व्यवहार
कम elongation के कारण आक्रामक टूल एंगेजमेंट के दौरान माइक्रोचिपिंग या एज ब्रेकआउट का जोखिम बढ़ जाता है, विशेषकर पतली दीवार (thin-walled) सेक्शन्स में।
हीट मैनेजमेंट
कम तापीय चालकता टूल-चिप इंटरफ़ेस पर ऊष्मा बढ़ाती है, जिससे वर्क-हार्डनिंग और सतह माइक्रोक्रैक्स का जोखिम बढ़ता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | अल्ट्रा-फाइन ग्रेन कार्बाइड (K30–K40) या सेमी-फिनिशिंग के लिए CBN | अत्यधिक एब्रेशन को सहन करते हुए कटिंग एज स्थिरता बनाए रखता है |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN PVD कोटिंग्स (थिकनेस: 3–5 µm) | थर्मल बैरियर ऊष्मा ट्रांसफर और घर्षण घटाता है |
ज्योमेट्री | न्यूट्रल रेक, होन किया हुआ कटिंग एज रेडियस 0.03–0.05 mm | चिपिंग का प्रतिरोध करता है और एज इंटेग्रिटी बनाए रखता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 8–14 | 0.15–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
फिनिशिंग | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite 12 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP को 1150–1200°C और 100–150 MPa पर करने से कास्ट या पाउडर-प्रोसेस्ड घटकों में पोरोसिटी समाप्त होती है, जिससे फटीग स्ट्रेंथ और कार्बाइड वितरण की एकरूपता बढ़ती है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट रफ मशीनीकरण या वेल्डिंग के बाद कठोरता को ऑप्टिमाइज़ करता है और रेज़िडुअल स्ट्रेस कम करता है। एजिंग साइकिल्स वियर परफॉर्मेंस को और बेहतर कर सकते हैं।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग में मैचिंग Stellite 12 फिलर मेटल के साथ TIG या PTA ओवरले का उपयोग जॉइंट्स के पार वियर और ऑक्सीकरण प्रतिरोध बनाए रखता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 800°C से ऊपर ऑपरेट करने वाले पार्ट्स के लिए अनुशंसित है, जैसे वाल्व सीट्स, नोज़ल इंसर्ट्स और टरबाइन फ्लो-रिस्ट्रिक्टर्स।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्डन्ड घटकों पर सब-10 µm टॉलरेंस और मिरर फिनिश (Ra <0.5 µm) प्राप्त करने में सक्षम है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग पोर्ट्स, थ्रॉटल ओपनिंग्स और सीट-गाइड चैनल्स पर लागू होती है जहाँ depth-to-diameter रेशियो >20:1 हो।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में ASTM E18 हार्डनेस, ASTM G65 एब्रेशन वियर, माइक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषण, और नॉन-डिस्ट्रक्टिव निरीक्षण (UT/PT/RT) शामिल हैं।
Stellite 12 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
रोटरी और फिक्स्ड कटिंग टूल्स
नाइफ ब्लेड्स, शियरिंग डाइज़ और बुश हॉग कटर लंबी एज लाइफ और गर्मी व इम्पैक्ट के तहत न्यूनतम विकृति (distortion) का लाभ लेते हैं।
वाल्व सीट्स और ट्रिम्स
एब्रेशन- और गॉलिंग-रेज़िस्टेंट फ्लो कंट्रोल सतहों के लिए आदर्श, जो एब्रसिव या संक्षारक द्रवों के संपर्क में रहती हैं।
हॉट एक्सट्रूज़न और ग्लास मोल्डिंग डाइज़
850°C तक के फॉर्मिंग तापमान पर भी कठोरता और वियर प्रतिरोध बनाए रखता है।
एयरोस्पेस टरबाइन सील रिंग्स और गाइड्स
हॉट गैस पाथ वातावरणों में फ्रेटिंग और इरोजन का प्रतिरोध करता है, जिससे लंबे चक्रों तक टाइट सीलिंग सुनिश्चित होती है।
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