Русский

Stellite 12

Высокотвёрдый кобальт-хром-вольфрамовый сплав, разработанный для стойкости к термическому и абразивному износу. Stellite 12 оптимален для ЧПУ-компонентов, требующих сохранения режущей кромки, работы при высоких температурах и размерной точности в экстремальных условиях.

Введение в Stellite 12

Stellite 12 — кобальтовый износостойкий сплав, разработанный для работы в экстремальных механических и термических условиях. Благодаря уникальному балансу высокой твердости, стойкости режущей кромки и умеренной ударной вязкости он идеально подходит для компонентов, подвергающихся сильному абразивному износу, высокотемпературному трению и химическому воздействию. Располагаясь между Stellite 1 (чрезвычайно твердый, но хрупкий) и Stellite 6 (более пластичный, но менее износостойкий), Stellite 12 является оптимальным решением для применений, где требуются одновременно долговечность и размерная стабильность.

Обычно наносимый литьем, порошковой металлургией или в виде наплавочных слоев, Stellite 12 затем прецизионно доводится с использованием передовых процессов обработки на станках с ЧПУ. Сплав часто применяется в режущем инструменте, седлах клапанов, матрицах горячей экструзии и уплотнительных элементах для авиации — особенно там, где скользящий износ и термическая усталость являются критическими факторами. Его способность сохранять структурную и поверхностную целостность при температурах, приближающихся к 850°C, делает его одним из лучших выборов для инженеров и специалистов по закупкам в аэрокосмической отрасли, нефтегазе, энергетике и секторах термической обработки.

Химические, физические и механические свойства Stellite 12

Stellite 12 (UNS R30012 / AMS 5387 / семейство ISO 5832-4) демонстрирует превосходную размерную стабильность, стойкость к задирам и термическому износу в тяжелых условиях эксплуатации.

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Кобальт (Co)	Остальное (≥50.0)	Обеспечивает прочность при высоких температурах и коррозионную стойкость
Хром (Cr)	28.0–32.0	Повышает стойкость к окислению и водной коррозии
Вольфрам (W)	8.0–10.0	Формирует твердые карбиды для абразивной стойкости
Углерод (C)	1.4–1.9	Контролирует содержание карбидов для повышения стойкости режущей кромки к износу
Никель (Ni)	≤3.0	Повышает трещиностойкость и свариваемость
Железо (Fe)	≤3.0	Следовый остаточный элемент
Кремний (Si)	≤1.2	Улучшает литейную текучесть и металлургическую чистоту
Марганец (Mn)	≤1.0	Повышает горячую пластичность при кристаллизации

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытания
Плотность	8.70 г/см³	ASTM B311
Диапазон плавления	1275–1350°C	ASTM E1268
Теплопроводность	12.5 Вт/м·К при 100°C	ASTM E1225
Удельное электрическое сопротивление	0.96 µΩ·м при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	12.7 µм/м·°C (20–400°C)	ASTM E228
Удельная теплоемкость	420 Дж/кг·К при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	210 ГПа при 20°C	ASTM E111

Механические свойства (литое состояние или HIP + термообработка)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытания
Твердость	45–50 HRC (литое) / до 52 HRC (после HIP)	ASTM E18
Предел прочности при растяжении	950–1150 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	500–650 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	1.0–2.0%	ASTM E8/E8M
Абразивная стойкость	>3× лучше, чем у нерж. стали 316 (сухой песок/резиновое колесо)	ASTM G65
Рабочая температура	До 850°C (прерывисто)	N/A

Ключевые характеристики Stellite 12

Превосходная абразивная стойкость: высокое содержание карбидов вольфрама (20–30% по объему) обеспечивает надежную работу в абразивных шламах, жидкостях с песком или при контактном износе.
Горячая твердость: сохраняет структурную целостность и высокую поверхностную твердость при температурах, приближающихся к 850°C, превосходя большинство инструментальных сталей и аустенитных нержавеющих сплавов.
Коррозионная стойкость: выдерживает кислые и окислительные среды; устойчив к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением и питтингу.
Размерная стабильность: отличная устойчивость к термическим деформациям, минимальная ползучесть и расширение при циклической работе.

Сложности и решения при обработке Stellite 12 на станках с ЧПУ

Сложности обработки

Высокие темпы износа инструмента

Абразивная карбидная сеть ускоряет износ по задней и передней поверхности у стандартных твердосплавных инструментов. Неподходящая оснастка приводит к уходу допусков и ухудшению качества поверхности.

Хрупкое поведение

Низкое удлинение повышает риск микросколов или выкрашивания кромки при агрессивном врезании инструмента, особенно на тонкостенных участках.

Управление теплом

Низкая теплопроводность вызывает накопление тепла на границе инструмент–стружка, повышая риск наклепа и образования поверхностных микротрещин.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Ультрамелкозернистый твердый сплав (K30–K40) или CBN для получистовой обработки	Выдерживает экстремальный абразивный износ, сохраняя стабильность режущей кромки
Покрытие	PVD-покрытия AlTiN или TiSiN (толщина: 3–5 µm)	Тепловой барьер снижает теплопередачу и трение
Геометрия	Нейтральный передний угол, притупление радиуса режущей кромки 0.03–0.05 мм	Противостоит сколам и сохраняет целостность кромки

Режимы резания (соответствие ISO 3685)

Операция	Скорость (м/мин)	Подача (мм/об)	Глубина резания (мм)	Давление СОЖ (бар)
Черновая обработка	8–14	0.15–0.25	1.5–2.5	100–120
Чистовая обработка	18–25	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

Поверхностная обработка деталей из Stellite 12 после мехобработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP при 1150–1200°C и 100–150 МПа устраняет пористость в литых или порошковых компонентах, повышая усталостную прочность и равномерность распределения карбидов.

Термообработка

Термообработка оптимизирует твердость и снимает остаточные напряжения после черновой обработки или сварки. Циклы старения могут улучшать износостойкость.

Сварка сверхсплавов

Сварка сверхсплавов с использованием наплавки TIG или PTA и присадки Stellite 12 соответствующего состава сохраняет износо- и окалиностойкость в зоне соединения.