Stellite 20
Stellite 20 का परिचय
Stellite 20 एक कोबाल्ट-आधारित, हाई-एलॉय सामग्री है जिसे उच्च तापमान, संक्षारक वातावरण (corrosive environments) और यांत्रिक वियर (mechanical wear) जैसी गंभीर सेवा परिस्थितियों के लिए इंजीनियर किया गया है। इसमें क्रोमियम और टंगस्टन की मात्रा अधिक होती है, साथ ही निकेल और मोलिब्डेनम की अतिरिक्त मिलावट के कारण Stellite 20 ऑक्सीकरण (oxidizing) और सल्फिडेशन (sulfidizing) वातावरणों में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। यह 1000°C तक संरचनात्मक स्थिरता और कठोरता बनाए रखने के लिए भी जाना जाता है।
Stellite 20 को आमतौर पर कास्टिंग या हार्ड-फेसिंग (hard facing) द्वारा लगाया जाता है और फिर प्रिसिशन CNC machining के माध्यम से फिनिश किया जाता है। इसका उपयोग इंडस्ट्रियल वाल्व्स, हॉट गैस सील्स, पंप कंपोनेंट्स और फर्नेस पार्ट्स में व्यापक रूप से होता है, जहाँ केमिकल रूप से आक्रामक या थर्मली अस्थिर वातावरण मौजूद हो। उच्च वियर प्रतिरोध, उत्कृष्ट संक्षारण सहनशीलता और ऊँचे तापमान पर मजबूती का संयोजन इसे ऊर्जा, एयरोस्पेस और केमिकल प्रोसेसिंग सेक्टर के लिए एक शीर्ष विकल्प बनाता है।
Stellite 20 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 20 (UNS R30605 / AMS 5382) एक corrosion-resistant कोबाल्ट एलॉय है जो व्यापक तापीय रेंज में हाई-परफॉर्मेंस वियर विशेषताएँ प्रदान करता है। इसका केमिकल बैलेंस solid solution strengthening और carbide dispersion दोनों के माध्यम से लोड और रासायनिक आक्रमण के तहत टिकाऊपन सुनिश्चित करता है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | जंग प्रतिरोध और तापीय स्थिरता हेतु बेस तत्व |
क्रोमियम (Cr) | 30.0–33.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और पैसिव लेयर का निर्माण |
टंगस्टन (W) | 4.0–6.0 | वियर प्रतिरोध हेतु हार्ड कार्बाइड्स बनाता है |
निकल (Ni) | 2.0–5.0 | संक्षारण प्रतिरोध और डक्टिलिटी बढ़ाता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 2.0–4.0 | पिटिंग और क्रीविस कोरोजन के विरुद्ध प्रतिरोध सुधारता है |
कार्बन (C) | 1.0–1.4 | कार्बाइड नेटवर्क के माध्यम से कठोरता में योगदान |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | रेज़िडुअल तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | कास्टिंग फ्लुइडिटी बढ़ाता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.50 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1300–1380°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 12.8 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.90 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 13.1 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 430 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 215 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (As-Cast या HIP + Heat Treated)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 42–50 HRC (as-cast) / 53 HRC तक (HIP-treated) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 950–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 450–600 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 2.0–3.5% | ASTM E8/E8M |
ऑक्सीकरण प्रतिरोध | 1000°C तक स्थिर | ASTM G111 |
सल्फिडेशन प्रतिरोध | उत्कृष्ट | NACE TM0177 |
Stellite 20 की प्रमुख विशेषताएँ
बेहतरीन ऑक्सीकरण और सल्फिडेशन प्रतिरोध: क्रोमियम, निकेल और मोलिब्डेनम Stellite 20 को आक्रामक केमिकल वातावरणों में संक्षारण अखंडता बनाए रखने में मदद करते हैं, विशेषकर सल्फर-रिच या क्लोरीन-युक्त वातावरणों में।
तापीय शक्ति और स्थिरता: 1000°C तक वियर प्रतिरोध और यांत्रिक अखंडता बनाए रखता है, जिससे यह फर्नेस और टरबाइन संबंधित अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनता है।
उच्च कठोरता के साथ डक्टिलिटी: श्रेष्ठ एब्रेशन प्रतिरोध के साथ मध्यम टफनेस प्रदान करता है, जिससे थर्मल साइक्लिंग या इम्पैक्ट के तहत क्रैकिंग का जोखिम घटता है।
अम्ल और क्लोराइड में संक्षारण प्रतिरोध: हाइड्रोक्लोरिक एसिड, सल्फर डाइऑक्साइड और समुद्री जल के संपर्क में प्रतिरोधी, जिससे केमिकल और मरीन उपयोगों में लंबी आयु सुनिश्चित होती है।
Stellite 20 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
एब्रसिव कार्बाइड संरचनाएँ
टंगस्टन-कार्बाइड संरचनाएँ अत्यधिक एब्रसिव होती हैं, जिससे बिना कोटिंग या लो-ग्रेड टूल्स तेजी से घिस जाते हैं।
वर्क हार्डनिंग
अधिकांश कोबाल्ट-बेस्ड एलॉय की तरह Stellite 20 में स्ट्रेन हार्डनिंग होती है, जो मशीनीकरण के दौरान सतह कठोरता बढ़ाकर चैटर या टूल डिफ्लेक्शन पैदा कर सकती है।
हीट एक्यूम्युलेशन
कम तापीय चालकता के कारण टूल ओवरहीटिंग हो सकती है, जिससे कोटिंग डीलैमिनेशन या कटिंग एज पर माइक्रोक्रैकिंग का जोखिम बढ़ता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | फाइन-ग्रेन कार्बाइड (K30–K40) या PCD/CBN इन्सर्ट्स | कार्बाइड्स से होने वाले वियर का प्रतिरोध और एज स्थिरता बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN या AlCrN, PVD-applied (3–5 µm) | थर्मल डिफ्यूज़न और घर्षण घटाता है |
ज्योमेट्री | नेगेटिव रेक + 0.05 mm एज होनिंग | टूल स्ट्रेंथ का संतुलन और नॉचिंग कम करता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 10–16 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
फिनिशिंग | 18–24 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite 20 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP आंतरिक वॉयड्स हटाकर यांत्रिक गुणों में सुधार करता है, जिससे फटीग स्ट्रेंथ और कठोरता की एकरूपता बढ़ती है।
हीट ट्रीटमेंट
Heat Treatment माइक्रोस्ट्रक्चर को ऑप्टिमाइज़ करता है और मशीनीकरण के बाद थर्मल क्रैकिंग तथा डाइमेंशनल ड्रिफ्ट के विरुद्ध प्रतिरोध बढ़ाता है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
Superalloy Welding में Stellite 20-कम्पैटिबल फिलर मेटल्स का उपयोग असेंबली में वियर और कोरोजन परफॉर्मेंस बनाए रखता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC Coating हॉट गैस या दहन (combustion) वातावरण में एक्सपोज़्ड सतहों की रक्षा करती है, और >950°C पर पार्ट लाइफ बढ़ाती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्ड-वियर संरचनाओं में प्रिसाइज़ ज्योमेट्री और सतह अखंडता नियंत्रण के लिए आदर्श है।
डीप होल ड्रिलिंग
Deep Hole Drilling >20:1 L/D रेशियो वाले गाइड बोर्स और नोज़ल ओरिफ़िस की सटीक मशीनीकरण सक्षम करती है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Material Testing में G65 वियर टेस्टिंग, कोरोजन विश्लेषण, हार्डनेस वैलिडेशन और अल्ट्रासोनिक डिफेक्ट निरीक्षण शामिल हैं।
Stellite 20 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
केमिकल प्रोसेस उपकरण
वाल्व ट्रिम्स, पंप स्लीव्स और एजीटेटर शाफ्ट्स—अम्लीय और ऑक्सीकरण रसायनों के विरुद्ध प्रतिरोधी।
उच्च-तापमान औद्योगिक फर्नेस
बर्नर नोज़ल्स, शील्ड्स और गाइड ट्यूब्स—उच्च थर्मल साइक्लिंग में स्थिरता की आवश्यकता होती है।
मरीन और ऑफशोर
समुद्री जल, क्लोराइड-रिच वाष्प, या संक्षारक ब्राइन के संपर्क में रहने वाले ऊर्जा/डिसैलिनेशन सिस्टम कंपोनेंट्स।
ऑयल & गैस
डाउनहोल टूल्स, BOP (blowout preventer) इंसर्ट्स और ड्रिलिंग हार्डवेयर—रेत इरोजन और सॉर गैस के अधीन।
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