Stellite F
Stellite F का परिचय
Stellite F एक कास्ट कोबाल्ट-आधारित एलॉय है, जिसे हाई-स्ट्रेंथ और हाई-टेम्परेचर एप्लिकेशंस के लिए खास तौर पर डिज़ाइन किया गया है—जहाँ गैलिंग रेसिस्टेंस, थर्मल फटीग स्टेबिलिटी और कोरोजन परफॉर्मेंस की जरूरत होती है। इसे अक्सर हाई-स्पीड कंपोनेंट्स जैसे वाल्व रोटर्स, सील्स और स्टीम टर्बाइन पार्ट्स में इस्तेमाल किया जाता है, जहाँ थर्मल साइक्लिंग, फ्रिक्शनल वियर और आक्रामक प्रोसेस मीडिया का एक्सपोज़र लगातार और गंभीर होता है।
Stellite F एक “कास्ट-व्रॉट हाइब्रिड” प्रकृति के कारण अच्छी वर्कएबिलिटी और मैकेनिकल यूनिफॉर्मिटी दिखाता है, जिससे यह एडवांस्ड CNC machining द्वारा पोस्ट-प्रोसेसिंग के लिए उपयुक्त बनता है। यह लगभग 1000°C तक हार्डनेस बनाए रखता है और मेटल-टू-मेटल स्लाइडिंग कॉन्टैक्ट में (विशेषकर रोटेटिंग या सीलिंग एप्लिकेशंस में) उत्कृष्ट प्रदर्शन देता है।
Stellite F के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Stellite F (UNS R30665) में मध्यम कार्बन कंटेंट के साथ अच्छी तरह संतुलित क्रोमियम और टंग्स्टन मैट्रिक्स होता है, जो इसे गर्मी में गैलिंग, ऑक्सिडेशन और इम्पैक्ट के विरुद्ध उच्च प्रतिरोध देता है।
रासायनिक संरचना (Typical)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
कोबाल्ट (Co) | बैलेंस (≥50.0) | हाई-टेम्परेचर स्ट्रेंथ और कोरोजन रेसिस्टेंस के लिए मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 25.0–28.0 | ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस बढ़ाता है और प्रोटेक्टिव सतही स्केल बनाता है |
टंग्स्टन (W) | 4.5–6.5 | हार्ड कार्बाइड फेज बनाकर वियर प्रोटेक्शन देता है |
कार्बन (C) | 0.9–1.2 | स्ट्रेंथ और हार्डनेस के लिए कार्बाइड वॉल्यूम कंट्रोल करता है |
लोहा (Fe) | ≤3.0 | रेज़िडुअल तत्व |
निकल (Ni) | ≤2.5 | डक्टिलिटी और कास्टिंग प्रॉपर्टीज में सुधार |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.2 | ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस और कास्टिंग फ्लो में सहायता |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट डक्टिलिटी और माइक्रोस्ट्रक्चर इंटीग्रिटी में सुधार |
भौतिक गुण
गुण | मान (Typical) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.7 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1300–1385°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 13.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 0.96 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 12.8 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 420 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 210 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (As-Cast या HIP-Treated)
गुण | मान (Typical) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
कठोरता | 40–47 HRC (as-cast) / up to 50 HRC (HIP) | ASTM E18 |
तन्य शक्ति | 980–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 520–640 MPa | ASTM E8/E8M |
वृद्धि (Elongation) | 3.0–4.0% | ASTM E8/E8M |
गैलिंग रेसिस्टेंस | उत्कृष्ट | ASTM G98 |
ऑपरेटिंग तापमान | 1000°C तक | N/A |
Stellite F की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च गैलिंग और वियर रेसिस्टेंस: प्रेशर के तहत स्लाइडिंग कॉन्टैक्ट के लिए डिज़ाइन किया गया; ड्राई और लुब्रिकेटेड दोनों कंडीशंस में adhesion और material transfer का प्रतिरोध करता है।
थर्मल फटीग स्ट्रेंथ: बार-बार heating–cooling साइकिल्स में भी न्यूनतम डाइमेंशनल ड्रिफ्ट और सतही डैमेज के साथ अच्छा परफॉर्म करता है।
कोरोजन और ऑक्सिडेशन रेसिस्टेंस: एसिडिक/ऑक्सिडाइज़िंग प्रोसेस वातावरण, हाई-प्रेशर स्टीम और दहन गैसों के विरुद्ध प्रभावी।
इम्पैक्ट और कैविटेशन रेसिस्टेंस: पंप/टर्बाइन जैसे हाई-स्पीड रोटेटिंग सिस्टम्स में cyclic stress और cavitation forces को सहन करता है।
Stellite F के लिए CNC मशीनीकरण चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
टूल एंगेजमेंट के दौरान गैलिंग
इसके “adhesive resistance” गुण के कारण कटिंग के दौरान कभी-कभी शियरिंग की बजाय रबिंग हो सकती है, जिससे chatter या built-up edge (BUE) बनने का जोखिम बढ़ता है।
कम तापीय चालकता
कटिंग के दौरान उत्पन्न गर्मी टूल टिप पर जमा होती है, जिससे microcracks या carbide inserts की thermal degradation का जोखिम बढ़ता है।
एब्रैसिव कार्बाइड नेटवर्क
मध्यम कार्बाइड कंटेंट टूलिंग को आक्रामक रूप से घिसता है, खासकर roughing या interrupted cuts में।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | K30-ग्रेड carbide या CBN inserts | हार्डनेस और fracture toughness के बीच संतुलन देता है |
कोटिंग | AlCrN या TiSiN (PVD 3–5 µm) | थर्मल प्रोटेक्शन देता है और घर्षण कम करता है |
ज्योमेट्री | Neutral rake + 0.05 mm edge hone | कटिंग इंटीग्रिटी सपोर्ट करता है और edge chipping कम करता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 10–14 | 0.20–0.30 | 1.5–2.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 18–22 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
मशीनीकृत Stellite F पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP as-cast पार्ट्स में आंतरिक पोरोसिटी हटाकर fatigue और creep resistance बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
Heat Treatment कार्बाइड स्ट्रक्चर को स्थिर करता है, तनाव (stress) कम करता है और मशीनीकृत ज़ोन्स में हार्डनेस यूनिफॉर्मिटी सुधारता है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
Superalloy Welding में matching chemistry वाले filler का उपयोग हाई-वियर/कोरोज़िव सिस्टम्स में जॉइंट इंटीग्रिटी सुनिश्चित करता है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC Coating 950°C से ऊपर हॉट गैस फ्लो में काम करने वाली सतहों को अतिरिक्त इंसुलेशन प्रदान करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM वाल्व फीचर्स, ऑरिफिस और कॉम्प्लेक्स कंटूर्स में ±0.01 mm तक टॉलरेंस हासिल करने के लिए आदर्श है।
डीप होल ड्रिलिंग
Deep Hole Drilling स्ट्रक्चरल स्टेबिलिटी प्रभावित किए बिना deep-seated bores या कूलिंग चैनल्स बनाने में मदद करता है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
Material Testing में हार्डनेस टेस्टिंग, माइक्रोस्ट्रक्चर वैलिडेशन, गैलिंग रेसिस्टेंस ट्रायल्स और NDT (UT, PT) शामिल हैं।
Stellite F कंपोनेंट्स के उद्योग अनुप्रयोग
टर्बाइन और स्टीम प्लांट हार्डवेयर
वाल्व रोटर्स, डिफ्लेक्टर रिंग्स और सीट फेस—जो अत्यधिक तापमान और उच्च रोटेशनल स्पीड में काम करते हैं।
हाई-प्रेशर सीलिंग कंपोनेंट्स
स्लाइडिंग सील्स, पंप स्लीव्स और रोटरी जॉइंट्स—केमिकल, पावर जेनरेशन और एयरोस्पेस सेक्टर्स में।
मरीन & डीसैलीनेशन उपकरण
पंप हाउसिंग्स, शाफ्ट स्लीव्स और वियर प्लेट्स—जो ब्राइन, कैविटेशन और थर्मल फ्लक्चुएशन के संपर्क में रहते हैं।
ऑयल & गैस
वाल्व इंटरनल्स, गाइड रिंग्स और कटिंग टूल्स—जो सैंड इरोजन, केमिकल अटैक और प्रेशर साइक्लिंग से प्रभावित होते हैं।
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