Stellite 3
Stellite 3 का परिचय
Stellite 3 एक कोबाल्ट-आधारित मिश्रधातु है, जिसे अत्यधिक घिसाव प्रतिरोध, कठोरता और जंग-स्थिरता की मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है—विशेष रूप से उच्च तापमान पर। इसमें Stellite 1 की तुलना में अधिक कार्बन और टंगस्टन होता है, जिससे इसकी संरचना अधिक अब्रेज़न-प्रतिरोधी और कार्बाइड-समृद्ध होती है। Stellite 3 गॉलिंग, स्लाइडिंग वियर और इरोजन के विरुद्ध उत्कृष्ट सुरक्षा प्रदान करता है—खासकर उच्च दाब और तापीय लोड की परिस्थितियों में।
अपनी भंगुरता और कठोरता के कारण, Stellite 3 का उपयोग सामान्यतः उन CNC-मशीनीकृत घटकों के लिए किया जाता है जहाँ आयामी सटीकता, तापीय स्थिरता और तीव्र यांत्रिक संपर्क के तहत लंबी सेवा आयु महत्वपूर्ण होती है। सामान्य अनुप्रयोगों में हार्ड वाल्व ट्रिम, ओरिफ़िस प्लेट्स, कटिंग ब्लेड्स और डाइज़ शामिल हैं, जो तीव्र अब्रेज़न या इम्पैक्ट के संपर्क में रहते हैं।
Stellite 3 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 3 (UNS R30003 / AMS 5382 / ISO 5832-4 परिवार) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे कठोर कोबाल्ट मिश्रधातुओं में से एक है और इसे सामान्यतः कास्टिंग, पाउडर मेटलर्जी, या हार्ड-फेसिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से बनाया जाता है, जिसके बाद CNC मशीनीकरण किया जाता है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | हॉट हार्डनेस और ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करने वाला बेस मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 27.0–32.0 | जंग प्रतिरोध सुधारता है, विशेषकर ऑक्सीकारक वातावरणों में |
टंगस्टन (W) | 13.0–16.0 | कठोर टंगस्टन कार्बाइड्स के माध्यम से अब्रेज़न प्रतिरोध बढ़ाता है |
कार्बन (C) | 2.4–3.3 | वियर सुरक्षा के लिए कार्बाइड वॉल्यूम बढ़ाता है |
निकेल (Ni) | ≤3.0 | मैट्रिक्स फेज़ को टफ बनाता है |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | अवशिष्ट तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | कास्टेबिलिटी और सतह फिनिश में सुधार करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | ठोसकरण के दौरान माइक्रोस्ट्रक्चरल स्थिरता |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.75 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1265–1355°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 11.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.98 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 12.5 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 410 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 210 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (As-Cast या HIP + हीट ट्रीटेड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 50–55 HRC (as-cast) / up to 58 HRC (HIP treated) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 1100–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 600–750 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 0.5–1.5% (बहुत कम) | ASTM E8/E8M |
घिसाव प्रतिरोध सूचकांक | >3× that of 316 stainless steel | ASTM G65 |
Stellite 3 की प्रमुख विशेषताएँ
अत्यधिक अब्रेज़न प्रतिरोध: कठोर कार्बाइड्स की उच्च मात्रा इसे भारी कणिकीय (particulate) या धातु-से-धातु घिसाव वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।
असाधारण हॉट हार्डनेस: 800°C तक तापमान पर >50 HRC बनाए रखता है, जिससे थर्मल साइक्लिंग परिस्थितियों में दीर्घकालिक वियर सुरक्षा मिलती है।
जंग और इरोजन स्थिरता: अम्लीय, क्लोराइड-युक्त और ऑक्सीकारक वातावरणों में अच्छा प्रदर्शन—फ्लो कंट्रोल और केमिकल प्रोसेस उपकरणों के लिए आदर्श।
कम डक्टिलिटी: स्थिर-स्थिति (fixed-position) घटकों के लिए उत्कृष्ट; डायनामिक बेंडिंग या उच्च-इम्पैक्ट साइक्लिक लोडिंग के लिए अनुशंसित नहीं।
Stellite 3 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
कार्बाइड-जनित टूल वियर
उच्च कार्बाइड सामग्री, कम कटिंग स्पीड पर भी, टूल फ्लैंक्स और एजेस पर अब्रेसिव वियर उत्पन्न करती है।
भंगुरता
सामग्री की डक्टिलिटी सीमित होती है, इसलिए गलत फीड्स या इंटरप्टेड कट्स क्रैकिंग या चिपिंग का कारण बन सकते हैं।
थर्मल डैमेज का जोखिम
कम तापीय चालकता कटिंग ज़ोन में ऊष्मा को केंद्रित करती है, जिससे टूल कोटिंग्स और आयामी सटीकता प्रभावित होती है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | CBN या सिरेमिक; फिनिशिंग के लिए PVD-कोटेड कार्बाइड | अत्यधिक कठोरता और अब्रेज़न को संभालता है |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (3–5 µm) | थर्मल स्ट्रेस और फ्लैंक वियर कम करता है |
ज्योमेट्री | न्यूट्रल या थोड़ा नेगेटिव रेक (0° से -5°), होन किया हुआ एज 0.03–0.05 mm | टूल स्थिरता बढ़ाता है और माइक्रोचिपिंग से बचाता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 8–12 | 0.15–0.25 | 1.5–2.5 | 80–100 |
फिनिशिंग | 15–22 | 0.05–0.10 | 0.3–1.0 | 100–120 |
मशीनीकृत Stellite 3 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP 1150°C और 150 MPa पर कास्ट या एडिटिव भागों में माइक्रोस्ट्रक्चर की समानता बढ़ाता है और वियर प्रतिरोध सुधारता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट पोस्ट-मशीनीकरण में अवशिष्ट तनाव कम कर सकता है और दीर्घकालिक कठोरता बनाए रखने के लिए कार्बाइड वितरण में सुधार कर सकता है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग में प्रीहीटेड सब्सट्रेट और लो डायल्यूशन के साथ TIG का उपयोग क्रैक-फ्री जॉइंट्स और सुसंगत वियर ज़ोन्स सुनिश्चित करता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 850–1050°C तापीय लोड और अब्रेज़न जोखिम वाले घटकों के लिए हीट रेज़िस्टेंस सुधारती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM जटिल प्रोफाइल या हार्डन किए गए भागों के लिए आवश्यक है, जिनमें ±0.005 mm टॉलरेंस और Ra <0.6 µm की मांग होती है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग Stellite बुशिंग्स और वियर स्लीव्स में लंबे, सीधे फीचर्स का समर्थन करती है, विशेषकर अब्रेज़िव द्रवों के लिए।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में माइक्रोहार्डनेस मैपिंग, ASTM G65 वियर मूल्यांकन और क्रॉस-सेक्शनल मेटालोग्राफी शामिल है।
Stellite 3 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
वाल्व ट्रिम और सीट्स
स्टीम वाल्व, थ्रॉटल प्लेट्स और उच्च-दाब सीलिंग घटकों के लिए उत्कृष्ट वियर और गॉलिंग प्रतिरोध।
माइनिंग और स्लरी सिस्टम्स
पंप लाइनर्स, इम्पेलर्स और ओरिफ़िस जहाँ अब्रेज़िव खनिज पारंपरिक मिश्रधातुओं को क्षरण करते हैं।
एयरोस्पेस और टर्बाइन
बर्नर टिप्स, श्राउड्स और नोज़ल इन्सर्ट्स जो इरोजन और उच्च तापीय ग्रेडिएंट्स के संपर्क में रहते हैं।
कटिंग और फॉर्मिंग टूल्स
नाइफ्स, शीअर्स और डाइज़—हार्ड-टू-कट सामग्रियों में जहाँ एज रिटेंशन और हीट रेज़िस्टेंस आवश्यक हैं।
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