Русский

Stellite 4

Stellite 4 — кобальтовый сплав, устойчивый к износу и коррозии, с сбалансированным сочетанием твёрдости и вязкости. Подходит для ЧПУ-деталей клапанов, насосов и механических систем с высоким контактом и умеренной термостойкостью.

Введение в Stellite 4

Stellite 4 — это кобальт-хромо-вольфрамовый сплав, разработанный для применений, требующих высокой износостойкости, стойкости к задирам и коррозионной стойкости при высоких нагрузках и умеренных тепловых условиях. По уровню твердости и вязкости он занимает промежуточное положение между Stellite 1 и Stellite 6, сочетая обрабатываемость и долговечность.

Stellite 4 широко используется в деталях, обработанных на станках с ЧПУ, работающих в условиях трения металл-металл, фреттинг-износа и средних ударных нагрузок. Его микроструктура состоит из прочной кобальтовой матрицы, упрочненной твердыми карбидными фазами, что делает сплав пригодным как для эксплуатации в литом состоянии, так и после механической обработки в авиационной, энергетической, морской и нефтегазовой отраслях.

Химические, физические и механические свойства Stellite 4

Stellite 4 (UNS R30004 / AMS 5387 / группа ISO 5832-4) — это среднеуглеродистый кобальтовый сплав, предназначенный для сопротивления износу и коррозии в условиях высокого давления, агрессивных сред и умеренного теплового воздействия.

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Кобальт (Co)	Остальное (≥50.0)	Базовый элемент для горячей твердости и коррозионной стойкости
Хром (Cr)	28.0–32.0	Обеспечивает стойкость к окислению и химическим воздействиям
Вольфрам (W)	12.0–15.0	Повышает износо- и абразивостойкость
Углерод (C)	1.5–2.0	Образует карбиды для повышения твердости
Никель (Ni)	≤3.0	Повышает пластичность
Железо (Fe)	≤3.0	Незначительный остаточный элемент
Кремний (Si)	≤1.2	Улучшает литейные свойства
Марганец (Mn)	≤1.0	Способствует горячей обрабатываемости

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытания
Плотность	8.75 г/см³	ASTM B311
Диапазон плавления	1260–1345°C	ASTM E1268
Теплопроводность	12.0 Вт/м·К при 100°C	ASTM E1225
Удельное электрическое сопротивление	0.95 µΩ·м при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	12.6 µм/м·°C (20–400°C)	ASTM E228
Удельная теплоемкость	410 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	43–48 HRC (литое) / до 50 HRC (после HIP)	ASTM E18
Предел прочности при растяжении	950–1150 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	550–700 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	1.5–3.5%	ASTM E8/E8M
Индекс износостойкости	>2× по сравнению с нержавеющей сталью 316	ASTM G65

Ключевые характеристики Stellite 4

Сбалансированная износостойкость и вязкость: обеспечивает высокую защиту от износа без хрупкости более твердых марок Stellite, что делает сплав идеальным для узлов со скользящим контактом и компонентов, подверженных ударам.
Умеренная твердость при хорошей обрабатываемости: обрабатывается легче, чем Stellite 1 или 3, при этом сохраняет превосходную стойкость поверхности.
Коррозионная стойкость: устойчив к кислотным, солевым и окислительным средам до 900°C, что делает его подходящим для внутренних деталей клапанов и насосов.
Размерная стабильность: сохраняет структурную целостность и строгие допуски в деталях, подвергающихся давлению, трению и умеренному нагреву.

Сложности и решения при обработке Stellite 4 на станках с ЧПУ

Сложности обработки

Абразивный износ инструмента

Умеренная доля карбидов всё равно приводит к износу по задней поверхности на непокрытых или неправильно подобранных инструментах.

Нарост и размазывание материала

Недостаточное охлаждение или неправильный передний угол могут вызывать налипание, ухудшая качество поверхности и контроль допусков.

Выделение тепла

Низкая теплопроводность концентрирует тепло в зоне резания, что приводит к деградации режущей кромки.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твердый сплав с PVD-покрытием (K20–K30) или CBN для чистовой обработки	Выдерживает абразивный износ и сохраняет целостность кромки
Покрытие	TiAlN или AlCrN (3–5 µm)	Снижает нагрев и трение
Геометрия	Положительный до нейтрального передний угол (5° до 0°), притупленная кромка 0.03 мм	Контролирует силы резания и предотвращает сколы

Режимы резания (ISO 3685)

Операция	Скорость (м/мин)	Подача (мм/об)	Глубина резания (мм)	Давление СОЖ (бар)
Черновая обработка	10–18	0.20–0.30	2.0–3.0	100–120
Чистовая обработка	20–28	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

Поверхностная обработка деталей из Stellite 4 после мехобработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP при 1150°C и 150 МПа уточняет микроструктуру, снижает пористость и повышает усталостную и износостойкость.

Термообработка

Термообработка может применяться после мехобработки для снятия остаточных напряжений и стабилизации карбидов.

Сварка сверхсплавов

Сварка сверхсплавов позволяет выполнять безтрещинное наплавление методами TIG или PTA при предварительном подогреве и контролируемой температуре между проходами.