Stellite 4
Stellite 4 का परिचय
Stellite 4 एक कोबाल्ट-क्रोमियम-टंगस्टन मिश्रधातु है, जिसे उच्च भार और मध्यम तापीय परिस्थितियों में उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध, गॉलिंग प्रतिरोध और जंग प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है। कठोरता और टफनेस के संदर्भ में Stellite 1 और Stellite 6 के बीच स्थित, यह मशीनीकरण-क्षमता और टिकाऊपन के बीच संतुलन बनाता है।
Stellite 4 का व्यापक रूप से CNC-मशीनीकृत भागों में उपयोग किया जाता है जो धातु-से-धातु स्लाइडिंग, फ्रेटिंग वियर और मध्यम-प्रभाव वाले वातावरण के संपर्क में रहते हैं। इसकी सूक्ष्म संरचना एक मजबूत कोबाल्ट मैट्रिक्स से बनी होती है, जिसे कठोर कार्बाइड फेज़ द्वारा सुदृढ़ किया जाता है, जिससे यह एयरोस्पेस, ऊर्जा, समुद्री और तेल & गैस क्षेत्रों में कास्ट अवस्था तथा पोस्ट-मशीनीकरण सेवा दोनों के लिए उपयुक्त बनता है।
Stellite 4 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite 4 (UNS R30004 / AMS 5387 / ISO 5832-4 समूह) एक मध्यम-कार्बन कोबाल्ट मिश्रधातु है, जिसे उच्च-दाब, संक्षारक और हल्के तापीय वातावरणों में घिसाव और जंग का प्रतिरोध करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | हॉट हार्डनेस और जंग प्रतिरोध के लिए आधार तत्व |
क्रोमियम (Cr) | 28.0–32.0 | ऑक्सीकरण और रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है |
टंगस्टन (W) | 12.0–15.0 | घिसाव और अब्रेज़न प्रतिरोध बढ़ाता है |
कार्बन (C) | 1.5–2.0 | कठोरता सुधारने के लिए कार्बाइड बनाता है |
निकेल (Ni) | ≤3.0 | डक्टिलिटी बढ़ाता है |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | गौण अवशिष्ट तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | कास्टिंग विशेषताओं में सुधार करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी में सहायता करता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.75 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1260–1345°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 12.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.95 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 12.6 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 | 43–48 HRC (as-cast) / up to 50 HRC (HIP treated) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 950–1150 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 550–700 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 1.5–3.5% | ASTM E8/E8M |
घिसाव प्रतिरोध सूचकांक | >2× 316 stainless steel | ASTM G65 |
Stellite 4 की प्रमुख विशेषताएँ
संतुलित घिसाव प्रतिरोध और टफनेस: अधिक कठोर Stellite ग्रेड्स जैसी भंगुरता के बिना उच्च घिसाव सुरक्षा देता है, जिससे यह स्लाइडिंग संपर्क और प्रभाव-प्रवण घटकों के लिए आदर्श है।
अच्छी मशीनीकरण-क्षमता के साथ मध्यम कठोरता: Stellite 1 या 3 की तुलना में मशीनीकरण आसान, जबकि सतह टिकाऊपन उत्कृष्ट रहता है।
जंग प्रतिरोध: 900°C तक अम्लीय, खारे (saline) और ऑक्सीकारक वातावरणों में प्रतिरोधी, जिससे यह वाल्व और पंप के आंतरिक भागों के लिए उपयुक्त है।
आयामी स्थिरता: दाब, घर्षण और मध्यम गर्मी के संपर्क में रहने वाले भागों में संरचनात्मक अखंडता और कड़ी टॉलरेंस बनाए रखता है।
Stellite 4 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
टूल्स पर अब्रेसिव वियर
मध्यम कार्बाइड वॉल्यूम होने पर भी अनकोटेड या गलत चयनित टूल्स पर फ्लैंक वियर हो सकता है।
बिल्ट-अप एज और स्मियरिंग
अपर्याप्त कूलेंट या गलत रेक एंगल से एडहेज़न हो सकता है, जिससे सतह फिनिश और टॉलरेंस नियंत्रण प्रभावित होता है।
ऊष्मा उत्पादन
कम तापीय चालकता कटिंग इंटरफेस पर ऊष्मा को केंद्रित करती है, जिससे टूल एज का क्षरण होता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | PVD-कोटेड कार्बाइड (K20–K30), या फिनिशिंग के लिए CBN | अब्रेसिव वियर को संभालता है और एज की अखंडता बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN या AlCrN (3–5 µm) | ऊष्मा और घर्षण कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव से न्यूट्रल रेक (5° से 0°), होन किया हुआ एज 0.03 mm | कटिंग फोर्स नियंत्रित करता है और चिपिंग रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 10–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 20–28 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite 4 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP 1150°C और 150 MPa पर सूक्ष्म संरचना को परिष्कृत करता है, पोरोसिटी घटाता है और थकान (fatigue) तथा घिसाव प्रतिरोध सुधारता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट को पोस्ट-मशीनीकरण में अवशिष्ट तनाव कम करने और कार्बाइड्स को स्थिर करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग प्रीहीट और नियंत्रित इंटरपास तापमान के साथ TIG या PTA विधियों द्वारा क्रैक-फ्री ओवरलेइंग सक्षम बनाती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग उच्च-गति, उच्च-तापमान प्रणालियों में गर्म गैस इरोजन के संपर्क में आने वाले भागों की सुरक्षा करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM को हार्डन किए गए Stellite 4 भागों की फिनिशिंग के लिए अनुशंसित किया जाता है, जिनमें टॉलरेंस ±0.005 mm और Ra <0.6 µm हो।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग वाल्व केज और स्लीव्स में वियर-रेज़िस्टेंट बोर फीचर्स के निर्माण के लिए आदर्श है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में कठोरता परीक्षण, वियर सिमुलेशन (ASTM G65), और मेटालोग्राफिक कार्बाइड मैपिंग शामिल है।
Stellite 4 घटकों के उद्योग अनुप्रयोग
वाल्व सीट्स और स्टेम्स
संक्षारक और इरोज़िव सेवा में कार्यरत उच्च-दाब वाल्व आंतरिक भागों के लिए CNC-मशीनीकृत घटक।
तेल और गैस
स्लरी फ्लो, रेत-युक्त द्रव, या गैस थ्रॉटलिंग के संपर्क में आने वाले ओरिफ़िस, स्लीव्स और चोक वाल्व ट्रिम।
समुद्री इंजीनियरिंग
बायोफाउलिंग और खारे पानी की इरोजन के प्रति प्रतिरोधी शाफ्ट स्लीव्स, पंप घटक और बुशिंग्स।
ऊर्जा और पावर
स्टीम टर्बाइनों और थर्मल साइक्लिंग प्रणालियों में स्लाइडिंग पैड्स और वियर रिंग्स।
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