Stellite 31
Stellite 31 का परिचय
Stellite 31 एक कोबाल्ट-आधारित, वियर-रेसिस्टेंट एलॉय है जो उच्च तापमान, उच्च लोड और अत्यधिक संक्षारक (corrosive) वातावरण में बेहतरीन प्रदर्शन के लिए जाना जाता है। इसमें कार्बन और क्रोमियम की मात्रा अधिक होती है, जिससे बड़ी मात्रा में कॉम्प्लेक्स कार्बाइड्स बनते हैं—यह एलॉय को उत्कृष्ट कठोरता (hardness), थर्मल स्टेबिलिटी और मेटल-टू-मेटल स्लाइडिंग रेसिस्टेंस देता है। अन्य Stellite एलॉय की तुलना में Stellite 31, एब्रैसिव वियर रेसिस्टेंस और उच्च तापमान पर स्ट्रेंथ रिटेंशन के मामले में ज्यादा मजबूत माना जाता है, और लगभग 1100°C तक बेहतर परफॉर्मेंस बनाए रख सकता है।
यह एलॉय आमतौर पर कास्टिंग, HIP प्रोसेसिंग या हार्ड-फेसिंग लेयर के रूप में लगाया जाता है, और फिर क्रिटिकल टॉलरेंस के लिए एडवांस्ड CNC machining द्वारा प्रिसिशन-फिनिश किया जाता है। Stellite 31 का उपयोग एयरोस्पेस, ऑयल & गैस, न्यूक्लियर और केमिकल प्रोसेसिंग इंडस्ट्रीज़ में वाल्व ट्रिम्स, सीट रिंग्स, पंप पार्ट्स और अन्य हाई-वियर/हाई-टेम्परेचर एप्लिकेशन में व्यापक रूप से किया जाता है।
Stellite 31 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 31 (UNS R30031 / ASTM F75-आधारित फैमिली) को एक्सट्रीम एब्रैशन और हीट रेसिस्टेंस के लिए इंजीनियर किया गया है। इसकी कोबाल्ट-क्रोमियम सॉलिड-सॉल्यूशन मैट्रिक्स के भीतर उच्च कार्बाइड कंटेंट होता है, जो इसे अत्यधिक घिसाव-प्रतिरोध और गर्मी में स्थिरता देता है।
रासायनिक संरचना (Typical)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | थर्मल स्टेबिलिटी और कोरोजन रेसिस्टेंस हेतु बेस मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 25.0–28.0 | ऑक्सिडेशन और कोरोजन रेसिस्टेंस में सुधार |
कार्बन (C) | 2.4–3.0 | हाई-वॉल्यूम कार्बाइड फॉर्मेशन को बढ़ाकर वियर रेसिस्टेंस देता है |
टंग्स्टन (W) | 5.0–7.0 | W-रिच कार्बाइड्स बनाकर कठोरता और हॉट-वियर प्रोटेक्शन देता है |
निकल (Ni) | ≤3.0 | डक्टिलिटी और वेल्डेबिलिटी में सुधार |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | रेज़िडुअल तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | कास्टिंग में सहायता और थर्मल ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी और स्ट्रक्चर कंट्रोल में सुधार |
भौतिक गुण
गुण | मान (Typical) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.65 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1320–1400°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 13.5 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.94 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 13.1 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 420 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 215 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (As-Cast या HIP-Treated)
गुण | मान (Typical) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 50–58 HRC | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 1100–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 600–750 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 1.0–2.0% | ASTM E8/E8M |
वियर रेसिस्टेंस | >4× बनाम 316 SS (ASTM G65) | ASTM G65 |
ऑपरेटिंग तापमान | 1100°C तक | N/A |
Stellite 31 की प्रमुख विशेषताएँ
अत्यधिक एब्रैशन रेसिस्टेंस: हाई कार्बाइड कंटेंट (~30–35% by volume) हाई स्ट्रेस और ड्राई स्लाइडिंग कंडीशंस में असाधारण वियर रेसिस्टेंस देता है।
हाई-टेम्परेचर परफॉर्मेंस: 1100°C तक निरंतर तापमान पर भी कठोरता और स्ट्रक्चरल इंटीग्रिटी बनाए रखता है।
बेहतर गैलिंग और घर्षण रेसिस्टेंस: सीमित लुब्रिकेशन वाली मेटल-टू-मेटल एप्लिकेशंस (जैसे valve seat–stem pairing) के लिए उपयुक्त।
केमिकल और ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस: एसिड्स, स्टीम, दहन गैसों और हाई-सैलिनिटी वातावरण में भरोसेमंद प्रदर्शन।
Stellite 31 के लिए CNC मशीनीकरण चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
तेज टूल वियर
एलॉय की कॉम्प्लेक्स कार्बाइड माइक्रोस्ट्रक्चर कटिंग टूल्स पर अत्यधिक एब्रैसिव वियर पैदा करती है, खासकर continuous engagement ऑपरेशंस में।
उच्च कटिंग फोर्स
उच्च टेन्साइल स्ट्रेंथ और सीमित डक्टिलिटी के कारण मशीन से अधिक पावर और रिगिडिटी की आवश्यकता होती है।
सतह पर क्रैकिंग का जोखिम
अधिक हीट जनरेशन और कम थर्मल कंडक्टिविटी के कारण, ड्राई कटिंग या अपर्याप्त कूलिंग में सतह माइक्रोक्रैक्स या एज चिपिंग हो सकती है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | रफिंग के लिए Ultra-fine carbide (K40) या ceramic (SiAlON); फिनिशिंग के लिए CBN | एक्सट्रीम लोड में वियर रेसिस्टेंस प्रदान करता है |
कोटिंग | AlTiN या TiAlCrN (PVD, 3–5 µm) | हीट और घर्षण से सुरक्षा |
ज्योमेट्री | Negative rake, 0.05 mm honed edge radius | एज वियर और टूल फेल्योर रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 8–12 | 0.20–0.30 | 1.5–2.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 16–20 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite 31 पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP आंतरिक पोरोसिटी हटाता है और कास्ट या 3D-प्रिंटेड पार्ट्स में फटीग रेसिस्टेंस व डाइमेंशनल कंसिस्टेंसी बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
Heat Treatment कार्बाइड यूनिफॉर्मिटी और माइक्रोस्ट्रक्चरल स्टेबिलिटी सुधारता है, जिससे मशीनीकरण के बाद वियर रेसिस्टेंस बढ़ती है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
Superalloy Welding में संगत फिलर का उपयोग हाई-हीट जॉइंट ज़ोन में वियर और ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस बनाए रखने में मदद करता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC Coating 1000°C से ऊपर दहन गैसों के संपर्क में रहने वाले पार्ट्स के लिए अतिरिक्त हीट शील्डिंग देती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्डनड सेक्शंस में बिना मैकेनिकल डिफॉर्मेशन के हाई-प्रिसिशन डिटेल वर्क संभव बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
Deep Hole Drilling पंप कंपोनेंट्स और वाल्व्स में टाइट-टॉलरेंस चैनल्स और इंटरनल पैसजवे बनाने के लिए उपयुक्त है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Material Testing में हार्डनेस प्रोफाइलिंग, ASTM G65 वियर टेस्टिंग, मेटलोग्राफी और अल्ट्रासोनिक डिफेक्ट डिटेक्शन शामिल हैं।
Stellite 31 कंपोनेंट्स के उद्योग अनुप्रयोग
ऑयल & गैस उपकरण
वाल्व सीट्स, बॉल वाल्व्स और डाउनहोल टूल्स—जो सैंड, ब्राइन और प्रेशर साइक्लिंग के संपर्क में रहते हैं।
एयरोस्पेस टर्बोमशीनरी
सील रिंग्स, वियर स्ट्रिप्स और गाइड वेन्स—जिन्हें लंबी वियर लाइफ और उच्च ऊंचाई/तापमान पर ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस चाहिए।
पावर जेनरेशन
बॉयलर कंपोनेंट्स, बर्नर नोज़ल्स और फीडवॉटर वाल्व्स—जो स्टीम और थर्मल साइक्लिंग वातावरण में काम करते हैं।
मेटल फॉर्मिंग & माइनिंग
डाइज़, पंचेस और लाइनर्स—जो मेटल एक्सट्रूज़न और हाई-इम्पैक्ट एब्रैसिव सिस्टम्स में उपयोग होते हैं।
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