Русский

Stellite SF12

Stellite SF12 — высокоэффективный кобальтовый сплав, предназначенный для ЧПУ-деталей, работающих в условиях интенсивного износа и высоких температур. Обладает хорошей свариваемостью, высокой твёрдостью карбидов и отличной коррозионной стойкостью.

Введение в Stellite SF12

Stellite SF12 — это кобальтовый сплав, разработанный для экстремальной износостойкости, термостойкости и коррозионной стойкости, особенно в условиях металл-металл контакта, термического циклирования и эрозии потоками жидкости. Он сочетает умеренное содержание углерода с повышенным содержанием вольфрама и хрома, формируя прочную износостойкую матрицу, усиленную твердыми карбидами.

По сравнению с традиционными сплавами Stellite, такими как Stellite 6 или Stellite 12, SF12 оптимизирован для улучшенной свариваемости и повышенной вязкости без снижения твердости. Он широко применяется в виде наплавок, литья или изделий порошковой металлургии и часто подвергается прецизионной финишной обработке методом ЧПУ-обработки для использования в аэрокосмической, энергетической, нефтехимической промышленности и в промышленных клапанных системах.

Химические, физические и механические свойства Stellite SF12

Stellite SF12 (также известен как аналог AWS ERCoCr-A) — это износостойкий кобальт-хром-вольфрамовый сплав, предназначенный для работы при повышенных температурах и в коррозионных средах с частым скольжением или эрозионным контактом.

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая функция
Кобальт (Co)	Основа (≥50.0)	Обеспечивает термическую и химическую стабильность
Хром (Cr)	27.0–30.0	Повышает стойкость к окислению и коррозии
Вольфрам (W)	3.5–5.0	Повышает твердость за счет образования карбидов
Углерод (C)	1.2–1.5	Обеспечивает износостойкость благодаря распределению карбидов
Никель (Ni)	≤3.0	Улучшает вязкость и сопротивление термической усталости
Железо (Fe)	≤3.0	Остаточный элемент
Кремний (Si)	≤1.2	Улучшает текучесть при литье и качество поверхности
Марганец (Mn)	≤1.0	Способствует раскислению и контролю кристаллизации

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытаний
Плотность	8.55 г/см³	ASTM B311
Температура плавления	1315–1395 °C	ASTM E1268
Теплопроводность	13.2 Вт/м·К при 100 °C	ASTM E1225
Электрическое сопротивление	0.95 µΩ·м при 20 °C	ASTM B193
Коэффициент теплового расширения	13.0 µм/м·°C (20–400 °C)	ASTM E228
Удельная теплоемкость	425 Дж/кг·К при 20 °C	ASTM E1269
Модуль упругости	210 ГПа при 20 °C	ASTM E111

Механические свойства (в литом состоянии или после наплавки)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытаний
Твердость	45–52 HRC	ASTM E18
Предел прочности при растяжении	1050–1200 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	580–680 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	2.0–3.5%	ASTM E8/E8M
Сопротивление заеданию	Отличное	ASTM G98
Рабочая температура	До 1050 °C	N/A

Ключевые характеристики Stellite SF12

Оптимизированная износостойкость с улучшенной свариваемостью: SF12 достигает высокой твердости за счет дисперсии карбидов, сохраняя при этом термическую пластичность и сниженные остаточные напряжения по сравнению со Stellite 12.
Термическая стабильность при усталостных нагрузках: сохраняет твердость и механическую целостность после многократных циклов нагрева и охлаждения в таких узлах, как клапаны и камеры сгорания.
Превосходная стойкость к металл-металл скольжению: демонстрирует низкий коэффициент трения и отсутствие адгезионного износа при граничной смазке или сухом контакте.
Коррозионная стойкость в кислых и щелочных средах: матрица, обогащенная хромом, устойчива к окислению, коррозии и паровой эрозии в широком диапазоне pH.

Проблемы и решения при ЧПУ-обработке Stellite SF12

Проблемы обработки

Высокая твердость и плотность карбидов

Карбиды, образующиеся при кристаллизации, значительно сокращают срок службы инструмента, особенно при агрессивной черновой обработке или прерывистом резании.

Низкая теплопроводность

Плохой отвод тепла приводит к локальному перегреву и ускоренному износу твердосплавного инструмента без покрытия.

Наклеп

Поверхностное упрочнение вследствие деформации возникает быстро, вызывая отклонение инструмента, вибрации и снижение точности обработки.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Мелкозернистый твердый сплав K40 или пластины CBN/PCBN	Выдерживает абразивное воздействие карбидов
Покрытие	TiAlN или AlCrN (PVD 3–5 µм)	Повышает термостойкость и смазывающие свойства
Геометрия	Нейтральный передний угол с притуплением кромки 0.03–0.05 мм	Повышает стойкость режущей кромки и снижает скалывание

Режимы резания (в соответствии с ISO 3685)

Операция	Скорость (м/мин)	Подача (мм/об)	Глубина резания (мм)	Давление СОЖ (бар)
Черновая обработка	10–14	0.20–0.25	1.5–2.5	100–120
Чистовая обработка	16–22	0.05–0.10	0.3–1.0	120–150

Поверхностная обработка деталей из Stellite SF12 после механической обработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP уплотняет внутреннюю структуру, повышая сопротивление усталости и устраняя микропоры в литых или аддитивно изготовленных компонентах.

Термическая обработка

Термическая обработка стабилизирует распределение карбидов и снимает остаточные напряжения после механической обработки.

Сварка жаропрочных сплавов

Сварка жаропрочных сплавов обеспечивает сохранение механической прочности и химической стойкости в высокоизнашиваемых соединениях.

Теплозащитное покрытие (TBC)

Покрытие TBC изолирует детали от пламени или потоков выхлопных газов с температурой выше 950 °C.

Электроэрозионная обработка (EDM)

EDM позволяет выполнять высокоточные операции обработки наплавок SF12 и упрочненных зон.

Глубокое сверление

Глубокое сверление подходит для критически важных каналов подачи масла и пара с отношением L/D > 20:1 и высокими требованиями к круглости.

Испытания и анализ материалов

Испытания материалов включают анализ карбидов, фазовую идентификацию методом XRD, картирование твердости по Роквеллу и ультразвуковое обнаружение дефектов.