Stellite 6
Введение в Stellite 6
Stellite 6 — наиболее широко используемый кобальт-хромовый сплав в семействе Stellite благодаря сбалансированному сочетанию износостойкости, коррозионной стойкости и умеренной твердости. Он отлично работает в условиях контакта металл-металл, при низкой теплопроводности среды и в коррозионных жидкостях. Известный своей стойкостью к задирам и стабильностью при высоких температурах, Stellite 6 особенно хорошо подходит для компонентов клапанов, деталей насосов и подшипников, которые должны выдерживать непрерывное трение и коррозионное воздействие.
Этот сплав идеален для деталей, обработанных на станках с ЧПУ, которым требуется длительный срок службы и размерная точность в механических узлах, подвергающихся скользящему износу и химическому воздействию. Его адаптивность, обрабатываемость (по сравнению с более твердыми марками Stellite) и стабильность характеристик сделали его предпочтительным материалом в авиационной, ядерной, нефтехимической и морской отраслях.
Химические, физические и механические свойства Stellite 6
Stellite 6 (UNS R30006 / AMS 5387 / ISO 5832-4) — кобальтовый сплав, который обычно получают литьем, наплавкой (сварочными покрытиями) или методами порошковой металлургии, после чего выполняют финишную обработку на станках с ЧПУ.
Химический состав (типичный)
Элемент | Диапазон содержания (мас.%) | Ключевая роль |
|---|---|---|
Кобальт (Co) | Остальное (≥55.0) | Матричная фаза, обеспечивающая горячую твердость и коррозионную стойкость |
Хром (Cr) | 27.0–32.0 | Стойкость к окислению и пассивация в коррозионных средах |
Вольфрам (W) | 4.5–6.5 | Карбидное упрочнение для повышения износостойкости |
Углерод (C) | 1.0–1.4 | Умеренное содержание карбидов для противозадирного поведения |
Никель (Ni) | ≤3.0 | Повышает вязкость и пластичность |
Железо (Fe) | ≤3.0 | Остаточный легирующий элемент |
Кремний (Si) | ≤1.2 | Улучшает текучесть и качество поверхности при литье |
Марганец (Mn) | ≤1.0 | Улучшает горячую обрабатываемость |
Физические свойства
Свойство | Значение (типичное) | Стандарт/условие испытания |
|---|---|---|
Плотность | 8.65 г/см³ | ASTM B311 |
Диапазон плавления | 1240–1345°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 | 415 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 | 38–44 HRC (литое) / до 46 HRC (после HIP) | ASTM E18 |
Предел прочности при растяжении | 800–1000 МПа | ASTM E8/E8M |
Предел текучести (0.2%) | 500–600 МПа | ASTM E8/E8M |
Относительное удлинение | 3–5% | ASTM E8/E8M |
Индекс износостойкости | >2× по сравнению с нержавеющей сталью 316 | ASTM G65 |
Ключевые характеристики Stellite 6
Выдающаяся стойкость к задирам и скользящему износу: идеально подходит для поверхностей, испытывающих непрерывное трение даже без смазки.
Отличная коррозионная стойкость: подходит для работы в кислых, солевых и окислительных средах, включая морскую воду и технологические химикаты.
Термическая стабильность: надежно работает при температурах до 800°C, сохраняя твердость и размерные допуски.
Преимущество по обрабатываемости: легче поддается обработке на станках с ЧПУ, чем более твердые марки, такие как Stellite 3 или Stellite 12, при этом обеспечивая отличную износостойкость.
Сложности и решения при обработке Stellite 6 на станках с ЧПУ
Сложности обработки
Абразивные карбидные фазы
Карбиды вольфрама могут быстро затуплять инструмент, особенно при высокоскоростной обработке или при неправильном выборе покрытия инструмента.
Образование нароста на режущей кромке
Без правильного охлаждения и геометрии кромки возможны заливание зоны резания или налипание материала, что ухудшает допуски и качество поверхности.
Умеренное наклепывание
Повторные проходы инструмента могут повышать поверхностную твердость, усложняя чистовые проходы при неправильной последовательности операций.
Оптимизированные стратегии обработки
Выбор инструмента
Параметр | Рекомендация | Обоснование |
|---|---|---|
Материал инструмента | Твердый сплав (K30–K40), PVD-покрытие; CBN для чистовой обработки | Выдерживает абразивные карбиды и обеспечивает удержание режущей кромки |
Покрытие | AlTiN или TiAlCrN (3–5 µm) | Снижает термический износ и трение |
Геометрия | Нейтральный передний угол (0° до +5°), притупление радиуса кромки 0.02–0.05 мм | Минимизирует силы резания и сколы инструмента |
Режимы резания (ISO 3685)
Операция | Скорость (м/мин) | Подача (мм/об) | Глубина резания (мм) | Давление СОЖ (бар) |
|---|---|---|---|---|
Черновая обработка | 12–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
Чистовая обработка | 22–30 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Поверхностная обработка деталей из Stellite 6 после мехобработки
Горячее изостатическое прессование (HIP)
HIP при 1150°C и 150 МПа устраняет пористость и повышает однородность микроструктуры, улучшая как усталостные, так и износостойкие характеристики.
Термообработка
Термообработка может применяться для снятия напряжений и тонкой настройки распределения карбидов, обеспечивая долгосрочную стабильность.
Сварка сверхсплавов
Сварка сверхсплавов с наплавкой TIG или PTA обеспечивает сохранение прочности зон износа после окончательной обработки на станках с ЧПУ.
Теплозащитное покрытие (TBC)
Покрытие TBC повышает работоспособность деталей, подвергающихся эрозии паром или газом при повышенных температурах.
Электроэрозионная обработка (EDM)
EDM обеспечивает высокую точность деталей и строгие допуски в закалённом состоянии, при Ra <0.6 µm.
Глубокое сверление
Глубокое сверление обеспечивает точные профили отверстий в седлах клапанов, соплах и износонагруженных втулках.
Испытания и анализ материала
Испытания материалов включают испытания на износ по ASTM G65, анализ микроструктуры и подтверждение твердости (ASTM E18).
Отраслевые применения компонентов из Stellite 6
Седла клапанов, диски и направляющие
Надежная герметизация и противозадирные свойства в паровых, химических и морских клапанах.
Втулки насосов и рабочие колеса
Противостоит кавитации и эрозии частицами в средах со шламом и технологическими жидкостями.
Системы атомной энергетики
Износные пластины управляющих стержней и внутренние детали клапанов, работающие под воздействием радиации и высокого давления.
Морское и нефтепромысловое оборудование
Втулки валов, седла шиберных клапанов и износостойкая арматура, подвергающиеся воздействию соленой воды и буровых растворов.
Изучить связанные блоги
