Stellite 6
Stellite 6 简介
Stellite 6 是 Stellite 合金家族中应用最广泛的钴-铬合金之一，原因在于它在耐磨性、耐腐蚀性与中等硬度之间实现了良好平衡。它在金属对金属接触、低导热环境以及腐蚀性流体中表现出色。Stellite 6 以出色的抗咬合性能和高温稳定性著称，尤其适用于必须承受持续摩擦与腐蚀介质侵蚀的阀门部件、泵部件和轴承。
该合金非常适合用于需要长寿命与尺寸精度的 CNC 机加工零件，尤其是在承受滑动磨损与化学介质作用的机械装配中。其良好的适应性、相对更好的可加工性（相较更硬的 Stellite 牌号）以及稳定一致的性能，使其成为航空航天、核工业、石化与海洋等行业的优选材料。
Stellite 6 的化学、物理与机械性能
Stellite 6（UNS R30006 / AMS 5387 / ISO 5832-4）是一种钴基合金，通常先通过铸造、堆焊覆层或粉末冶金等方式成形，然后再进行 CNC 精加工。
化学成分（典型值）
元素 | 含量范围（wt.%） | 关键作用 |
|---|---|---|
钴（Co） | 余量（≥55.0） | 基体相，提供热硬性与耐腐蚀性 |
铬（Cr） | 27.0–32.0 | 抗氧化，并在腐蚀环境中形成钝化膜 |
钨（W） | 4.5–6.5 | 形成碳化物强化，提高耐磨性 |
碳（C） | 1.0–1.4 | 适中的碳化物含量，有助于抗咬合行为 |
镍（Ni） | ≤3.0 | 提高韧性与延展性 |
铁（Fe） | ≤3.0 | 残余合金元素 |
硅（Si） | ≤1.2 | 提升铸造流动性与表面质量 |
锰（Mn） | ≤1.0 | 改善热加工性 |
物理性能
性能 | 数值（典型） | 测试标准/条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.65 g/cm³ | ASTM B311 |
熔化范围 | 1240–1345°C | ASTM E1268 |
导热系数 | 12.5 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
电阻率 | 0.96 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
热膨胀系数 | 12.7 µm/m·°C（20–400°C） | ASTM E228 |
比热容 | 415 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
弹性模量 | 210 GPa（20°C） | ASTM E111 |
机械性能（铸态或 HIP + 热处理）
性能 | 数值（典型） | 测试标准 |
|---|---|---|
硬度 | 38–44 HRC（铸态）/ 最高可达 46 HRC（HIP 处理） | ASTM E18 |
抗拉强度 | 800–1000 MPa | ASTM E8/E8M |
屈服强度（0.2%） | 500–600 MPa | ASTM E8/E8M |
延伸率 | 3–5% | ASTM E8/E8M |
耐磨指数 | > 316 不锈钢的 2 倍 | ASTM G65 |
Stellite 6 的关键特性
出色的抗咬合与滑动耐磨性：适用于承受持续摩擦的表面，即便在缺乏润滑的情况下也表现良好。
优异的耐腐蚀性：适用于酸性、盐雾与氧化性介质环境，包括海水与工艺化学品。
热稳定性：在最高可达 800°C 的温度下仍能稳定工作，保持硬度与尺寸公差。
可加工性优势：相比 Stellite 3 或 Stellite 12 等更硬牌号更易进行 CNC 加工，同时仍具备优异的耐磨表现。
Stellite 6 的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
磨蚀性的碳化物相
钨碳化物会加速刀具钝化，尤其是在高速加工或刀具涂层不匹配的情况下更为明显。
积屑瘤形成
若缺少合适的冷却与刃口几何，可能出现大量冲洗（冷却液冲刷）不足或材料粘附，从而影响公差与表面质量。
中等加工硬化
多次走刀可能提高表面硬度，若工序安排不当，会使精加工走刀更加困难。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 建议 | 理由 |
|---|---|---|
刀具材料 | 硬质合金（K30–K40），PVD 涂层；精加工用 CBN | 可承受磨蚀性碳化物并保持刃口寿命 |
涂层 | AlTiN 或 TiAlCrN（3–5 µm） | 降低热磨损与摩擦 |
几何参数 | 中性前角（0° 到 +5°），刃口钝化半径 0.02–0.05 mm | 降低切削力并减少崩刃风险 |
切削参数（ISO 3685）
工序 | 速度（m/min） | 进给（mm/rev） | 切深 DOC（mm） | 冷却液压力（bar） |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 12–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
精加工 | 22–30 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Stellite 6 机加工零件的表面处理
热等静压（HIP）
HIP 在 1150°C、150 MPa 条件下可消除孔隙并提升组织均匀性，从而改善疲劳与耐磨性能。
热处理
热处理 可用于消除应力并微调碳化物分布，确保长期稳定性。
高温合金焊接
高温合金焊接 采用 TIG 或 PTA 堆焊覆层，可确保在最终 CNC 加工后耐磨区域仍保持可靠强度。
热障涂层（TBC）
TBC 涂层 可提升零件在高温条件下抵抗蒸汽或气体侵蚀的性能。
电火花加工（EDM）
EDM 可在硬化零件上实现精细结构与严格公差，并可达到 Ra <0.6 µm 的表面粗糙度。
深孔钻削
深孔钻削 可在阀座、喷嘴及耐磨关键套筒中获得准确的孔型轮廓。
材料测试与分析
材料测试 包括 ASTM G65 耐磨测试、显微组织分析以及硬度验证（ASTM E18）。
Stellite 6 零部件的行业应用
阀座、阀瓣与导向件
在蒸汽、化工与海洋工况阀门中提供可靠密封与抗咬合性能。
泵衬套与叶轮
在浆料与工艺流体环境中抗汽蚀并抵抗颗粒冲蚀。
核电系统
用于在辐照与高压条件下工作的控制棒耐磨板与阀内件。
海洋与油田设备
用于暴露在海水与钻井液中的轴套、闸阀阀座与耐磨内件（trim）。
