Stellite 25 (Alloy L-605)
Stellite 25 का परिचय
Stellite 25 (जिसे Alloy L-605 या UNS R30605 भी कहा जाता है) एक हाई-परफॉर्मेंस कोबाल्ट-आधारित सुपरएलॉय है, जिसे उच्च तापमान पर उत्कृष्ट स्ट्रेंथ, वियर रेसिस्टेंस और ऑक्सिडेशन स्टेबिलिटी के लिए डिज़ाइन किया गया है। अन्य Stellite ग्रेड्स जहाँ अत्यधिक हार्डनेस के लिए ऑप्टिमाइज़ किए जाते हैं, वहीं Stellite 25 एक संतुलित मैकेनिकल प्रोफाइल देता है—मॉडरेट हार्डनेस के साथ बेहतर क्रीप रेसिस्टेंस, फटीग लाइफ और लगभग 1100°C तक थर्मल ऑक्सिडेशन परफॉर्मेंस।
क्रोमियम, निकेल और टंग्स्टन द्वारा सॉलिड-सॉल्यूशन स्ट्रेंथनिंग के कारण, Stellite 25 का उपयोग उन स्ट्रक्चरल कंपोनेंट्स में व्यापक रूप से होता है जो थर्मल फटीग, हाई-प्रेशर लोड्स और केमिकल-अग्रेसिव कंडीशंस का सामना करते हैं। पार्ट्स आमतौर पर फोर्ज्ड या कास्ट होते हैं और फिर टाइट-टॉलरेंस एयरोस्पेस, पावर जेनरेशन और केमिकल प्रोसेसिंग अनुप्रयोगों के लिए CNC machining द्वारा प्रिसिशन-फिनिश किए जाते हैं।
Stellite 25 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 25 (UNS R30605 / AMS 5537 / ASTM F90) एक कोबाल्ट-निकेल-क्रोमियम-टंग्स्टन एलॉय है, जो उच्च तापमान पर उत्कृष्ट टेन्साइल और फटीग स्ट्रेंथ के साथ-साथ कोरोजन और ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस के लिए जाना जाता है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | उच्च तापमान स्ट्रेंथ और ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस हेतु मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 19.0–21.0 | Cr₂O₃ लेयर बनाकर ऑक्सिडेशन प्रतिरोध |
निकल (Ni) | 9.0–11.0 | डक्टिलिटी, टफनेस और कोरोजन रेसिस्टेंस में सुधार |
टंग्स्टन (W) | 14.0–16.0 | सॉलिड-सॉल्यूशन हार्डनिंग द्वारा स्ट्रेंथ बढ़ाता है |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | रेज़िडुअल तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.10 | टफनेस बनाए रखने हेतु कार्बाइड फॉर्मेशन सीमित करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤2.0 | हॉट वर्केबिलिटी और माइक्रोस्ट्रक्चर यूनिफॉर्मिटी सुधारता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.0 | ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस और कास्टिंग फ्लूइडिटी में मदद |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 9.13 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1330–1410°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 12.6 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.00 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 13.1 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 400 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 210 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (Wrought या Heat-Treated कंडीशन)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 25–32 HRC (annealed) / 33–40 HRC (aged) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 930–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 430–550 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 25–35% | ASTM E8/E8M |
फटीग स्ट्रेंथ | ≥275 MPa (rotating beam at 10⁷ cycles) | ASTM E466 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | 230 MPa at 870°C (1000h) | ASTM E139 |
Stellite 25 की प्रमुख विशेषताएँ
उत्कृष्ट फटीग और क्रीप रेसिस्टेंस: 800–1000°C पर साइक्लिक या लंबे समय तक बने रहने वाले (sustained) मैकेनिकल लोड के तहत दीर्घकालिक सेवा के लिए उपयुक्त।
बेहतर ऑक्सिडेशन और सल्फिडेशन रेसिस्टेंस: हॉट एयर, स्टीम या सल्फर-समृद्ध दहन गैसों जैसे अग्रेसिव वातावरण में ऑक्साइड स्केल की इंटीग्रिटी बनाए रखता है।
अच्छी डक्टिलिटी और फैब्रिकेबिलिटी: कोल्ड/हॉट वर्किंग और वेल्डिंग अपेक्षाकृत आसान, जिससे जटिल स्ट्रक्चरल डिज़ाइन्स संभव होते हैं।
अम्लीय और सलाइन मीडिया में कोरोजन रेसिस्टेंस: हाइड्रोक्लोरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड और क्लोराइड स्ट्रेस वातावरण में टिकाऊ, केमिकल और मरीन कंपोनेंट्स के लिए उपयुक्त।
Stellite 25 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
वर्क हार्डनिंग की उच्च प्रवृत्ति
मशीनीकरण के दौरान स्ट्रेन-इंड्यूस्ड डिसलोकेशन डेंसिटी बढ़ने से सतह कठोरता तेजी से बढ़ती है, जिससे टूल डिफ्लेक्शन और चैटर का जोखिम होता है।
टफ मैट्रिक्स के कारण टूल वियर
सॉलिड-सॉल्यूशन स्ट्रेंथन किया हुआ टफ मैट्रिक्स शियरिंग का प्रतिरोध करता है, जिससे इन्सर्ट वियर तेज होता है और टूल लाइफ घटती है।
थर्मल एक्सपैंशन से डाइमेंशनल अस्थिरता
±0.01 mm तक टॉलरेंस बनाए रखने हेतु प्रिसिशन ऑपरेशंस में सख्त थर्मल कंट्रोल जरूरी है, क्योंकि तापीय प्रसार गुणांक अपेक्षाकृत अधिक होता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | Fine-grain carbide (K30 grade), ceramic या CBN inserts | उच्च एज रिटेंशन और वियर रेसिस्टेंस |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (PVD 3–5 µm) | कटिंग हीट और थर्मल शॉक कम करता है |
ज्योमेट्री | Negative rake, 0.05 mm edge hone के साथ | हार्डनिंग ज़ोन में माइक्रो-चिपिंग रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 10–15 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 100–120 |
फिनिशिंग | 18–25 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite 25 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP पोरोसिटी हटाता है और कास्ट या एडिटिव-प्रोसेस्ड पार्ट्स की फटीग स्ट्रेंथ व क्रीप रेसिस्टेंस बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
Heat Treatment ग्रेन यूनिफॉर्मिटी, डाइमेंशनल स्टेबिलिटी और स्ट्रेस रिलीफ में सुधार करता है, खासकर मशीनीकरण या फॉर्मिंग के बाद।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
Superalloy Welding में मैचिंग फिलर रॉड्स का उपयोग हाई-टेम्परेचर सिस्टम्स में वेल्डेड जॉइंट्स की स्ट्रक्चरल इंटीग्रिटी सुनिश्चित करता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC Coating 1000°C से ऊपर ऑपरेट करने वाले कंपोनेंट्स (जैसे combustor hardware और liners) के लिए थर्मल इंसुलेशन सक्षम बनाती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्डनड सतहों पर बिना थर्मल डिस्टॉर्शन के sub-10 µm टॉलरेंस फिनिश प्राप्त कर सकता है।
डीप होल ड्रिलिंग
Deep Hole Drilling रोटेटिंग कंपोनेंट्स, कूलेंट पासेज और नोज़ल स्ट्रक्चर्स में L/D > 20:1 तक प्रिसिशन बोर्स के लिए उपयोगी है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Material Testing में टेन्साइल, क्रीप, ऑक्सिडेशन, माइक्रोहार्डनेस प्रोफाइलिंग और अल्ट्रासोनिक फ्लॉ डिटेक्शन शामिल हैं।
Stellite 25 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
एयरोस्पेस दहन और एग्ज़ॉस्ट
फ्लेम होल्डर्स, ट्रांज़िशन डक्ट्स और टरबाइन ब्रैकेट्स—जो 1000°C पर फटीग रेसिस्टेंस और ऑक्सिडेशन स्टेबिलिटी मांगते हैं।
न्यूक्लियर रिएक्टर सिस्टम्स
वाल्व स्टेम्स, सीट्स और सील्स—जो रेडिएशन, प्रेसराइज़्ड स्टीम और लंबे समय तक क्रीप स्ट्रेस के संपर्क में रहते हैं।
केमिकल प्रोसेस उपकरण
इम्पेलर्स, रिएक्शन वेसल्स और पंप हार्डवेयर—जो एसिड क्लोराइड्स और ऑक्सिडाइजिंग एजेंट्स के अधीन होते हैं।
मेडिकल और डेंटल इम्प्लांट्स
बायोकम्पैटिबल कंपोनेंट्स जैसे कार्डियोवेस्कुलर स्टेंट्स और सर्जिकल टूल्स—लंबी वियर लाइफ और कोरोजन स्टेबिलिटी के साथ।
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