Stellite, her türlü aşınma ve korozyona ve yüksek sıcaklıkta oksidasyona dayanıklı, sert bir alaşımdır. Kobalt bazlı alaşım olarak bilinen stellit, 1907 yılında Amerikan Elwood Hayness tarafından icat edildi. Stellit alaşımları, ana bileşen olarak kobalt içerir ve önemli miktarda nikel, krom, tungsten ve molibden, niyobyum, tantal, titanyum ve niyobyum gibi az miktarda alaşım elementleri ve bazen de demir içerir. Alaşımın bileşimine bağlı olarak, kaynak teli haline getirilebilirler. Toz sert yüzey kaplaması, termal püskürtme, püskürtme kaynağı vb. İçin kullanılabilir ve ayrıca parçaların ve toz metalurjisi parçalarının dökülmesi ve dövülmesi için kullanılabilir.



Stellit

Kullanım sınıflandırmasına göre stellit alaşımı stelit aşınmaya dayanıklı alaşım, stellit yüksek sıcaklık alaşımı ve stellit aşınmaya dayanıklı ve sulu korozyon alaşımlarına ayrılabilir. Normal çalışma koşulları altında, aslında, hem aşınmaya dayanıklı, hem de yüksek sıcaklığa dayanıklı, aşınmaya dayanıklı ve korozyona dayanıklıdır. Bazı çalışma koşulları ayrıca yüksek sıcaklık dayanımı, aşınma direnci ve korozyon direnci gerektirebilir ve daha karmaşıktır. Bu koşullar altında, stellit alaşımının avantajları daha fazla yansıtılabilir.

Stellite için tipik dereceler: Stellite 1, Stellite 4, Stellite 6, Stellite 12, Stellite 20, Stellite 31, Stellite 100 ve benzerleridir. Çin'de stellit süper alaşım ile ilgili araştırmalar temel olarak derin ve kapsamlıdır. Diğer süper alaşımlardan farklı olarak, stellit süper alaşım, matrise sıkıca bağlanmış, ancak katı bir çözelti kuvvetlendirilmiş bir östenitik fcc matrisinden ve matriste dağıtılmış az miktarda karbürden oluşan düzenli bir çökeltme fazıyla takviye edilmez. Dökme stellit süper alaşımları karbür kuvvetlendirmeye büyük ölçüde dayanır. Saf kobalt kristali 417 ° C'nin altında kapalı paketlenmiş altıgen (hcp) bir kristal yapıdır ve daha yüksek bir sıcaklıkta fcc'ye dönüştürülür. Stellite süper alaşım kullanımında bu geçişi önlemek için, stelit alaşımının neredeyse tamamı, yapıyı oda sıcaklığından erime noktasına sabitlemek için nikel ile alaşımlıdır. Stellite düz kırılma stres-sıcaklık ilişkisine sahiptir, ancak alaşımın daha yüksek krom içeriğinden kaynaklanabilecek 1000 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda mükemmel sıcak korozyon direnci gösterir. bir özellik.

1930'ların sonlarında, pistonlu hava motorları için turboşarjlara duyulan ihtiyaç nedeniyle kobalt bazlı süper alaşımlar geliştirilmeye başlandı. 1942'de Amerika Birleşik Devletleri ilk olarak Vitallium (Co-27Cr-5Mo-0.5Ti) dental metal materyali ile turboşarj bıçakları yapmayı başardı. Bu alaşım yavaş yavaş karbür fazdan çökelir ve kullanım sırasında kırılgan hale gelir. Bu nedenle, alaşımın karbon içeriği% 0.3'e düşürülürken, karbür oluşturan elemanın matristeki çözünürlüğünü arttırmak için% 2.6 nikel ilave edildi, böylece HA-21 alaşımına dönüştü. 1940'ların sonlarında, X-40 ve HA-21, 850-870 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan türbin kanatlarını ve kılavuz kanatları dökmek için havacılık jet motorları ve turboşarjlar üretti. 1953'te dövme bir türbin kanadı olarak kullanılan S-816, çeşitli refrakter elementlerle güçlendirilmiş katı bir çözeltidir. 1950'lerin sonlarından 1960'ların sonlarına kadar Amerika Birleşik Devletleri'nde dört tip dökme stellit alaşımları yaygın olarak kullanıldı: WI-52, X-45, Mar-M509 ve FSX-414. Deforme olmuş stellit alaşımı, çoğunlukla yanma odaları ve kanalları yapmak için kullanılan L-605 gibi tabakadır. 1966'da ortaya çıkan HA-188, antimon içermesi nedeniyle antioksidan özelliklerini geliştirdi. Sovyetler Birliği, HA-21'e eşdeğer olan stellit alaşımı K4'ü kılavuz kanatçık yapmak için kullandı. Stellit alaşımlarının gelişimi kobalt kaynaklarını da dikkate almalıdır. Kobalt önemli bir stratejik kaynaktır ve dünyadaki çoğu ülke stelitin gelişimini sınırlayan kobalttan yoksundur.

Genel olarak, kobalt bazlı süper alaşımlar, tutarlı bir güçlendirme aşamasına sahip değildir. Orta sıcaklık dayanımı düşük olmasına rağmen (nikel bazlı alaşımların sadece% 50-75'i), 980 ° C'nin üzerinde yüksek dayanıma, iyi termal yorulma direncine ve sıcak korozyon direncine sahiptir. Aşınma dayanımı ve kaynak kabiliyeti iyidir. Hava jet motorları, endüstriyel gaz türbinleri, deniz gaz türbinleri için kılavuz kanatları ve meme kılavuz kanatları ve dizel motor başlıklarının üretimi için uygundur.

Karbür takviyeli faz Kobalt bazlı süper alaşımlarda en önemli karbür MC'dir. M23C6 ve M6C, dökme stellit alaşımlarında bulunur. M23C6, yavaş yavaş soğuduğunda tane sınırları ve dendritler arasında çökelir. Bazı alaşımlarda, ince M23C6, mat matrisiyle birlikte bir kristal oluşturabilir. MC karbür parçacıkları doğrudan çıkıkları doğrudan etkileyemeyecek kadar büyüktür, bu nedenle alaşım üzerindeki güçlendirici etki açık değildir ve ince dağılmış karbürler iyi bir güçlendirici etkiye sahiptir. Tahıl sınırlarında (özellikle M23C6) bulunan karbürler, tahıl sınırının kaymasını önleyebilir ve kalıcı kuvveti artırabilir. Kobalt bazlı süper alaşım HA-31'in (X-40) mikro yapısı dağılmış güçlendirme aşamasıdır (CoCrW) 6. C tipi karbür.

Bazı stellit alaşımlarında bulunan sigma fazı ve Laves gibi topolojik kapanmış fazlar zararlıdır ve alaşımın kırılgan hale gelmesine neden olabilir. Stellite alaşımları intermetalik bileşiklerle daha az kuvvetlendirilir, çünkü yüksek sıcaklıklarda Co3 (Ti, Al), Co3Ta, vb. Yeterince stabil değildir, ancak son yıllarda intermetalik bileşiklerle kuvvetlendirilmiş stellit alaşımları da gelişmiştir.

Kartelitlerin stellit alaşımındaki ısıl kararlılığı daha iyidir. Sıcaklık yükseldiğinde, karbür büyüme oranı nikel bazlı alaşımdaki γ fazından daha yavaşdır ve yeniden çözünmüş matrisin sıcaklığı da (1100 ° C'ye kadar) daha yüksektir. Bu nedenle, sıcaklık yükseldiğinde, sıcaklık çok yüksektir. Dikey alaşımın gücü genellikle daha yavaştır.

Stellite alaşımı sıcak korozyona karşı iyi bir dirence sahiptir. Genel olarak stellitin bu bağlamda nikel bazlı alaşımdan daha üstün olmasının sebebinin, kobalt sülfitin (Co-Co4S3 ötektik, 877 ° C gibi) erime noktasının nikelden daha iyi olduğu düşünülmektedir. Sülfitin erime noktası (Ni-Ni3S2 ötektik 645 ° C gibi) yüksektir ve kobalt içindeki kükürt difüzyon hızı nikelden çok daha düşüktür. Ayrıca stellit alaşımlarının çoğu, nikel bazlı alaşımlardan daha yüksek bir krom içeriğine sahip olduğundan, alaşımın yüzeyinde bir alkali metal sülfat (örneğin, Na2S04 ile kazınmış bir Cr203 koruyucu tabaka gibi) oluşturulabilir. Bununla birlikte, stellit alaşımının direnci, genellikle nikel bazlı alaşımdan çok daha düşüktür.

Erken stellit alaşımları, vakumsuz eritme ve döküm işlemleri kullanılarak üretildi. Daha sonra Mar-M509 alaşımı gibi alaşımlar geliştirildi, vakumla eritme ve vakumla döküm yoluyla üretildi, çünkü bunlar zirkonyum ve bor gibi daha aktif elementler içeriyordu.

Karbür parçacıklarının stellit alaşımındaki büyüklüğü ve dağılımı ve tane büyüklüğü döküm işlemine duyarlıdır. Dökme stellit bileşenlerinin gerekli kalıcı dayanım ve ısıl yorulma özelliklerini elde etmek için, döküm işlemi parametrelerinin kontrol edilmesi gerekir. Stellit alaşımının, özellikle karbürlerin çökeltilmesinin kontrol edilmesi için ısıl işleme tabi tutulması gerekir. Dökme stellit alaşımı için, ilk önce, çözelti yüksek bir sıcaklıkta muamele edilir ve sıcaklık, genellikle yaklaşık 1150 ° C'dir, böylece bazı MC tipi karbürler de dahil olmak üzere tüm birincil karbürler, katı çözeltide çözülür; daha sonra yaşlanma işlemi 870-980 ° C'de gerçekleştirilir. Karbürleri tekrar çökeltmek için (en sık M23C6).

Stellit alaşımının kaplanması Sitali yüzey kaplaması alaşımında% 25-33 krom,% 3-21 tungsten ve% 0.7-3.0 karbon bulunur. Karbon içeriğinin artmasıyla birlikte metalografik yapı hipoeutektik östenit + M7C3 ötektikten hipereutektik M7C3 yeni oluşan karbür + M7C3 ötektiğine değişmiştir. Ne kadar karbonlu olursa, birincil M7C3 ne kadar fazlaysa makro sertliği o kadar yüksek, aşınma direnci o kadar yüksek olur, ancak darbe direnci, kaynaklanabilirlik ve işleme performansı düşecektir. Krom ve tungsten ile alaşımlı stellit, mükemmel oksidasyon direncine, korozyon direncine ve ısı direncine sahiptir. 650 ° C'de yüksek sertlik ve dayanıklılık sağlamak, bu alaşımları nikel bazlı ve demir bazlı alaşımlardan ayıran önemli bir özelliktir. İşlemden sonra, stellit alaşımı düşük yüzey pürüzlülüğü, yüksek çizilme direnci ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir ve ayrıca özellikle kayma ve temas valfi sızdırmazlık yüzeylerinde, yapışkan aşınması için de uygundur. Bununla birlikte, yüksek gerilimli aşındırıcı aşınma durumunda, düşük karbonlu kobalt-krom-tungsten alaşımı düşük karbonlu çelik kadar aşınmaya dayanıklı değildir. Bu nedenle, pahalı stellit alaşımının seçimi, malzemenin potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için uzmanlar tarafından yönlendirilmelidir. .

Krom ve molibden ile alaşımlı Co-28Mo-17Cr-3Si ve Co-28Mo-8Cr-2Si gibi Laves fazı içeren Sitaili yüzey alaşımları da vardır. Laves karbürlerden daha düşük bir sertliğe sahip olduğundan, metal sürtünme ile eşleştirilmiş malzeme daha az aşınır.

Alaşımlı iş parçasının aşınması, büyük ölçüde yüzeyin teması veya çarpma baskısından etkilenir. Yüzey aşınması, yer değiştirme akışının ve stres altındaki temas yüzeylerinin etkileşimine bağlıdır. Stellit alaşımları için bu özellik matris ile daha düşük istifleme hatası enerjisine sahiptir ve matris yapısı, gerilme veya sıcaklığın etkisi altında yüz merkezli bir küpten altıgen kapalı paketlenmiş kristal yapıya dönüştürülür ve altıgen kapalı paketlidir. kristal yapı. Metal malzemeler, aşınma direnci üstündür. Ek olarak, karbürler gibi alaşımın ikinci fazının içeriği, morfolojisi ve dağılımı da aşınma direnci üzerinde bir etkiye sahiptir. Krom, tungsten ve molibden alaşım karbürleri kobalt bakımından zengin matriste dağıldığından ve bazı krom, tungsten ve molibden atomları matriste katı çözündürüldüğünden, aşınma direncini arttırmak için alaşım güçlendirilir. Dökme stellit alaşımlarında, karbür partikül boyutu, soğutma hızı ile ilgilidir ve karbür partiküller, soğutulduğunda nispeten iyidir. Kum dökümünde, alaşımın sertliği daha düşüktür ve karbür parçacıkları daha kabadır. Bu durumda, alaşımın aşındırıcı aşınma direnci, grafit dökümden (karbür parçacıkları iyi) önemli ölçüde daha iyidir ve yapışkan aşınma direnci her ikisi dedir. Kaba karbürlerin geliştirilmiş aşındırıcı aşınma direncine katkıda bulunduğunu gösteren önemli bir fark yoktur.