Stellite 6
Introdução ao Stellite 6
O Stellite 6 é a liga de cobalto-cromo mais amplamente utilizada na família Stellite devido à sua combinação equilibrada de resistência ao desgaste, resistência à corrosão e dureza moderada. Ele apresenta excelente desempenho em contato metal-metal, em ambientes de baixa condutividade térmica e em fluidos corrosivos. Conhecido por sua resistência ao engripamento (galling) e estabilidade em altas temperaturas, o Stellite 6 é particularmente adequado para componentes de válvulas, peças de bombas e mancais que precisam suportar atrito contínuo e ataque corrosivo.
Essa liga é ideal para peças usinadas por CNC que exigem longa vida útil e precisão dimensional em conjuntos mecânicos expostos ao desgaste por deslizamento e à exposição química. Sua adaptabilidade, usinabilidade (em relação a classes Stellite mais duras) e consistência de desempenho a tornaram um material preferido nas indústrias aeroespacial, nuclear, petroquímica e marítima.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Stellite 6
O Stellite 6 (UNS R30006 / AMS 5387 / ISO 5832-4) é uma liga à base de cobalto normalmente produzida por fundição, revestimentos por soldagem ou metalurgia do pó antes do acabamento por CNC.
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (wt.%) | Função Principal |
|---|---|---|
Cobalto (Co) | Balanço (≥55.0) | Fase de matriz que fornece dureza a quente e resistência à corrosão |
Cromo (Cr) | 27.0–32.0 | Resistência à oxidação e passivação em ambientes corrosivos |
Tungstênio (W) | 4.5–6.5 | Reforço por carbonetos para resistência ao desgaste |
Carbono (C) | 1.0–1.4 | Teor moderado de carbonetos para comportamento antigripante (anti-galling) |
Níquel (Ni) | ≤3.0 | Aumenta a tenacidade e a ductilidade |
Ferro (Fe) | ≤3.0 | Elemento de liga residual |
Silício (Si) | ≤1.2 | Melhora a fluidez e o acabamento superficial durante a fundição |
Manganês (Mn) | ≤1.0 | Melhora a trabalhabilidade a quente |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 8.65 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 1240–1345°C | ASTM E1268 |
Condutividade Térmica | 12.5 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividade Elétrica | 0.96 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansão Térmica | 12.7 µm/m·°C (20–400°C) | ASTM E228 |
Capacidade Calorífica Específica | 415 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 210 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Fundido ou HIP + Tratamento Térmico)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Dureza | 38–44 HRC (fundido) / até 46 HRC (tratado por HIP) | ASTM E18 |
Resistência à Tração | 800–1000 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 500–600 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | 3–5% | ASTM E8/E8M |
Índice de Resistência ao Desgaste | >2× aço inoxidável 316 | ASTM G65 |
Principais Características do Stellite 6
Excelente Resistência ao Engripamento e ao Desgaste por Deslizamento: Ideal para superfícies que sofrem atrito contínuo, mesmo sem lubrificação.
Excelente Resistência à Corrosão: Adequado para serviço em meios ácidos, salinos e oxidantes, incluindo água do mar e produtos químicos de processo.
Estabilidade Térmica: Desempenho confiável em temperaturas de até 800°C, mantendo dureza e tolerância dimensional.
Vantagem de Usinabilidade: Mais fácil de usinar por CNC do que classes mais duras como Stellite 3 ou Stellite 12, mantendo excelente desempenho contra desgaste.
Desafios e Soluções de Usinagem CNC para Stellite 6
Desafios de Usinagem
Fases Abrasivas de Carbonetos
Os carbonetos de tungstênio podem cegar as ferramentas rapidamente, especialmente em usinagem de alta velocidade ou com revestimentos inadequados.
Formação de Aresta Postiça
Sem refrigeração adequada e geometria correta da aresta, podem ocorrer inundação excessiva ou aderência do material, afetando tolerância e acabamento.
Encruamento Moderado
Passadas repetidas da ferramenta podem aumentar a dureza superficial, tornando as passadas de acabamento mais difíceis se a sequência não for bem planejada.
Estratégias de Usinagem Otimizadas
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Metal duro (K30–K40), revestido por PVD; CBN para acabamento | Resiste aos carbonetos abrasivos, mantendo retenção de aresta |
Revestimento | AlTiN ou TiAlCrN (3–5 µm) | Reduz desgaste térmico e atrito |
Geometria | Ângulo de saída neutro (0° a +5°), raio de aresta lapidada 0,02–0,05 mm | Minimiza forças de corte e lascamento da ferramenta |
Parâmetros de Corte (ISO 3685)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | DOC (mm) | Pressão do Fluido (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 12–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
Acabamento | 22–30 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamentos de Superfície para Peças de Stellite 6 Usinadas
Prensagem Isostática a Quente (HIP)
HIP a 1150°C e 150 MPa elimina a porosidade e aumenta a homogeneidade microestrutural, melhorando o desempenho em fadiga e desgaste.
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico pode ser utilizado para aliviar tensões e ajustar a distribuição de carbonetos, garantindo estabilidade a longo prazo.
Soldagem de Superligas
Soldagem de Superligas usando sobreposições TIG ou PTA garante que as zonas de desgaste permaneçam robustas após a usinagem CNC final.
Revestimento de Barreira Térmica (TBC)
Revestimento TBC aumenta o desempenho em peças expostas à erosão por vapor ou gás em temperaturas elevadas.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
EDM permite detalhes precisos e tolerâncias apertadas em peças endurecidas, com Ra <0,6 µm.
Furação Profunda
Furação Profunda garante perfis de furo precisos em sedes de válvulas, bocais e luvas críticas ao desgaste.
Ensaios e Análise de Materiais
Ensaios de Materiais incluem testes de desgaste ASTM G65, análise de microestrutura e verificação de dureza (ASTM E18).
Aplicações Industriais dos Componentes em Stellite 6
Sedes, Discos e Guias de Válvulas
Vedação confiável e desempenho antigripante em válvulas de serviço a vapor, químico e marítimo.
Buchas e Impelidores de Bombas
Resiste à cavitação e à erosão por partículas em ambientes de polpa (slurry) e fluidos de processo.
Sistemas de Energia Nuclear
Placas de desgaste de hastes de controle e componentes internos de válvulas operando sob radiação e alta pressão.
Equipamentos Marítimos e de Campo Petrolífero
Luvas de eixo, sedes de válvulas gaveta e trim resistente ao desgaste expostos à água salgada e fluidos de perfuração.
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