Русский

Stellite 6K

Деформируемый кобальтовый сплав с исключительной стойкостью к заеданию и высокой механической вязкостью. Stellite 6K идеально подходит для ЧПУ-компонентов клапанов, подшипников и износных поверхностей, работающих в условиях сухого скольжения и длительной эксплуатации.

Введение в Stellite 6K

Stellite 6K — деформируемый кобальт-хромовый сплав, специально разработанный для повышенной вязкости, стойкости к задирам и улучшенной износостойкости в применениях с контактом металл-металл. Он имеет схожий химический состав со Stellite 6B, но отличается более высокой пластичностью и улучшенной обрабатываемостью благодаря мелкозернистой деформированной микроструктуре. Вариант «K» оптимизирован для скользящего износа при давлении, ударных нагрузках и термических напряжениях.

Stellite 6K идеально подходит для деталей, обработанных на станках с ЧПУ, где критичны как размерная точность, так и устойчивость к заклиниванию, задиру, заеданию и эрозии. Типичные области применения включают втулки, подшипники, насосные гильзы и штоки клапанов, используемые в авиационной, морской, энергетической и нефтегазовой отраслях.

Химические, физические и механические свойства Stellite 6K

Stellite 6K (UNS R30016 / ASTM F90, производное от AMS 5894) — кобальтовый сплав, упрочняемый твердым раствором, изготавливаемый горячей обработкой давлением, ковкой или прокаткой для получения однородной плотной структуры с превосходной механической целостностью.

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая роль
Кобальт (Co)	Остальное (≥58.0)	Базовая матрица для коррозионной стойкости и прочности при высоких температурах
Хром (Cr)	28.0–32.0	Обеспечивает стойкость к окислению и коррозии
Вольфрам (W)	4.5–6.5	Образует карбиды для повышения износостойкости
Углерод (C)	0.9–1.4	Контролирует образование карбидов для повышения стойкости к задирам
Никель (Ni)	≤3.0	Повышает вязкость и пластичность
Железо (Fe)	≤3.0	Остаточный элемент
Марганец (Mn)	≤1.0	Поддерживает горячую обрабатываемость
Кремний (Si)	≤1.2	Улучшает текучесть при литье и качество поверхности

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытания
Плотность	8.42 г/см³	ASTM B311
Диапазон плавления	1320–1395°C	ASTM E1268
Теплопроводность	13.0 Вт/м·К при 100°C	ASTM E1225
Удельное электрическое сопротивление	0.96 µΩ·м при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	13.2 µм/м·°C (20–400°C)	ASTM E228
Удельная теплоемкость	420 Дж/кг·К при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	205 ГПа при 20°C	ASTM E111

Механические свойства (деформированное состояние)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытания
Твердость	33–43 HRC (отожж.) / до 45 HRC (после старения)	ASTM E18
Предел прочности при растяжении	1050–1200 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	550–700 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	10–20%	ASTM E8/E8M
Стойкость к задирам	Отличная, даже в паре «сам с собой»	ASTM G98
Индекс износостойкости	>2.5× по сравнению с нержавеющей сталью 316	ASTM G65

Ключевые характеристики Stellite 6K

Превосходная стойкость к задирам: выдающиеся характеристики при контакте металл-металл даже в условиях сухого скольжения.
Высокая вязкость и пластичность: по сравнению с литыми марками Stellite лучше переносит ударные нагрузки, снижая риск растрескивания или выкрашивания кромок.
Термическая и коррозионная стабильность: выдерживает рабочие температуры до 850°C и устойчив к питтингу и окислению в хлоридных и кислых средах.
Улучшенная обрабатываемость: по сравнению с литым Stellite 6, деформированный 6K обеспечивает лучший контроль размеров при обработке на станках с ЧПУ.

Сложности и решения при обработке Stellite 6K на станках с ЧПУ

Сложности обработки

Абразивные карбидные фазы

Карбиды с высоким содержанием вольфрама повышают износ инструмента, особенно при длительных черновых проходах.

Накопление тепла на границе инструмент–заготовка

Низкая теплопроводность удерживает тепло в зоне резания, ухудшая состояние покрытий инструмента и точность обработки.

Наклеп

Повторные проходы инструмента могут повышать поверхностную твердость, что требует тщательного планирования проходов и контроля инструмента.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твердый сплав с PVD-покрытием (K30–K40); CBN для строгих чистовых допусков	Выдерживает абразивный износ, сохраняя прочность режущей кромки
Покрытие	AlTiN или TiAlCrN (3–5 µm)	Снижает температуру в зоне резания и продлевает срок службы инструмента
Геометрия	Нейтральный передний угол (0°), притупленная режущая кромка 0.03 мм	Повышает стойкость режущей кромки и предотвращает налипание стружки

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 6K после мехобработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP обычно не требуется для деформируемого Stellite 6K, но может применяться для вариантов порошковой металлургии или аддитивного производства для повышения усталостной долговечности.

Термообработка

Термообработка после мехобработки может оптимизировать распределение карбидов и снизить остаточные напряжения после формовки или резания на станках с ЧПУ.

Сварка сверхсплавов

Сварка сверхсплавов с использованием технологий PTA или TIG с низким разбавлением и присадкой соответствующего состава помогает сохранить износостойкость и стойкость к задирам в зоне соединения.

Теплозащитное покрытие (TBC)

Покрытие TBC защищает от эрозии горячими газами и повышает долговечность при высоких температурах в вращающихся и возвратно-поступательных деталях.

Электроэрозионная обработка (EDM)

EDM обеспечивает точную чистовую обработку деталей со строгими допусками при Ra <0.5 µm в закаленном состоянии или при сложной геометрии.

Глубокое сверление

Глубокое сверление подходит для изготовления износостойких втулок и компонентов управления потоком с отношением сторон >20:1.

Испытания и анализ материала

Испытания материалов включают испытания на растяжение, профилирование микротвердости, металлографическое исследование и оценку склонности к задирам по ASTM G98.

Отраслевые применения компонентов из Stellite 6K

Промышленные клапанные системы

Штоки клапанов, направляющие и элементы пробок, которые должны противостоять задирам при давлении и экстремальных температурах.

Авиационные подшипники и шарнирные соединения

Высокоточные втулки и компоненты систем управления, работающие в условиях сухого или смазанного скользящего контакта.

Нефтегазовое оборудование

Стабилизаторы буровых головок, насосные гильзы и вращающиеся уплотнения, подвергающиеся абразивному износу шламом и воздействию коррозионных жидкостей.