Русский

Stellite 3

Сверхтвёрдый кобальтовый сплав, идеально подходящий для условий сильного абразивного и термического износа. Предназначен для ЧПУ-компонентов, требующих экстремальной твёрдости, стойкости к эрозии и размерной стабильности при высоких температурах.

Введение в Stellite 3

Stellite 3 — кобальтовый сплав, разработанный для применений, требующих экстремальной износостойкости, высокой твёрдости и коррозионной стабильности, особенно при повышенных температурах. По сравнению со Stellite 1 он содержит больше углерода и вольфрама, формируя более карбидонасыщенную структуру с повышенной абразивной стойкостью. Stellite 3 обеспечивает выдающуюся защиту от задира (galling), износа при скольжении и эрозии — особенно при высоких давлениях и тепловых нагрузках.

Из-за высокой твёрдости и хрупкости Stellite 3 обычно применяют для деталей, обрабатываемых на ЧПУ, когда критичны точность размеров, термостабильность и длительный ресурс при тяжёлом механическом контакте. Типичные применения включают жёсткую арматуру (valve trim), дроссельные/калиброванные пластины (orifice plates), режущие лезвия и штампы, работающие при интенсивном абразивном износе или ударных воздействиях.

Химические, физические и механические свойства Stellite 3

Stellite 3 (UNS R30003 / AMS 5382 / семейство ISO 5832-4) — один из самых твёрдых кобальтовых сплавов, доступных на рынке. Обычно производится литьём, методами порошковой металлургии или наплавкой (hard-facing) с последующей ЧПУ-обработкой.

Химический состав (типовой)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Кобальт (Co)	Баланс (≥50.0)	Матрица, обеспечивающая горячую твёрдость и окалиностойкость
Хром (Cr)	27.0–32.0	Повышает коррозионную стойкость, особенно в окислительных средах
Вольфрам (W)	13.0–16.0	Увеличивает абразивную стойкость за счёт твёрдых карбидов вольфрама
Углерод (C)	2.4–3.3	Повышает объёмную долю карбидов для защиты от износа
Никель (Ni)	≤3.0	Повышает вязкость матрицы
Железо (Fe)	≤3.0	Остаточный элемент
Кремний (Si)	≤1.2	Улучшает литейные свойства и качество поверхности
Марганец (Mn)	≤1.0	Стабилизирует микроструктуру при кристаллизации

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытаний
Плотность	8.75 g/cm³	ASTM B311
Диапазон плавления	1265–1355°C	ASTM E1268
Теплопроводность	11.0 W/m·K при 100°C	ASTM E1225
Электрическое сопротивление	0.98 µΩ·m при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	12.5 µm/m·°C (20–400°C)	ASTM E228
Удельная теплоёмкость	410 J/kg·K при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	210 GPa при 20°C	ASTM E111

Механические свойства (литое состояние или HIP + термообработка)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытаний
Твёрдость	50–55 HRC (литое) / до 58 HRC (после HIP)	ASTM E18
Предел прочности при растяжении	1100–1250 MPa	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	600–750 MPa	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	0.5–1.5% (очень низкое)	ASTM E8/E8M
Индекс износостойкости	>3× по сравнению с нержавеющей сталью 316	ASTM G65

Ключевые характеристики Stellite 3

Экстремальная абразивная стойкость: высокая доля твёрдых карбидов делает сплав идеальным для условий интенсивного износа частицами и контакта металл-металл.
Исключительная горячая твёрдость: сохраняет >50 HRC при температурах до 800°C, обеспечивая длительную защиту от износа при термоциклировании.
Коррозионная и эрозионная стабильность: хорошо работает в кислых, хлоридных и окислительных средах — подходит для арматуры и химического оборудования.
Низкая пластичность: оптимален для неподвижных/жёстко закреплённых элементов; не рекомендуется для деталей, испытывающих изгиб или циклические ударные нагрузки.

Сложности и решения ЧПУ-обработки Stellite 3

Сложности обработки

Абразивный износ инструмента из-за карбидов

Высокое содержание карбидов вызывает интенсивный абразивный износ по задней поверхности и кромке даже при низких скоростях резания.

Хрупкость

Пластичность ограничена; неправильные подачи или прерывистое резание могут вызвать растрескивание или сколы.

Риск термоповреждений

Низкая теплопроводность концентрирует тепло в зоне резания, ускоряя деградацию покрытий инструмента и ухудшая точность размеров.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	CBN или керамика; PVD-покрытый твёрдый сплав для чистовой обработки	Выдерживает экстремальную твёрдость и абразивный износ
Покрытие	AlTiN или TiSiN (3–5 µm)	Снижает термонапряжения и износ по задней поверхности
Геометрия	Нейтральный или слегка отрицательный передний угол (0°…-5°), притупление кромки 0.03–0.05 мм	Повышает устойчивость кромки и снижает микросколы

Режимы резания (ISO 3685)

Операция	Скорость (m/min)	Подача (mm/rev)	DOC (mm)	Давление СОЖ (bar)
Черновая обработка	8–12	0.15–0.25	1.5–2.5	80–100
Чистовая обработка	15–22	0.05–0.10	0.3–1.0	100–120

Послеобработка/поверхностная обработка деталей из Stellite 3

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP при 1150°C и 150 MPa повышает однородность микроструктуры и улучшает износостойкость литых или аддитивных деталей.

Термообработка

Термообработка после мехобработки помогает снять остаточные напряжения и оптимизировать распределение карбидов для длительного сохранения твёрдости.

Сварка суперсплавов

Сварка суперсплавов (TIG) с предварительным подогревом основы и низкой степенью разбавления (low dilution) обеспечивает соединения без трещин и стабильные износостойкие зоны.