Stellites ( eng. Stellite , af lat. stella - star) - en gruppe af støbte hårde legeringer baseret på kobolt og krom med tilsætning af wolfram og/eller molybdæn til sprøjtning , overfladebehandling og lodning af maskindele, værktøjsmaskiner og værktøj i orden at øge slidstyrken. Historisk forudgået af velkendte sintrede hårdmetaller ("win" osv.). I modsætning til dem er stellite mindre skør , mere modstandsdygtig over for mekaniske og termiske stød, tillader overfladebehandling, kræver ikke et diamantværktøj til slibning. Opfundet af Elwood Haynesi 1907. Stellite®-varemærket ejes i øjeblikket af Kennametal Stellite Group. I indenlandsk litteratur og praksis bruges navnet traditionelt som et almindeligt substantiv.
Stellitternes hovedegenskaber, som bestemmer omfanget af deres anvendelse, er slagfasthed, varmebestandighed på omkring 800 ° C og høj korrosionsbestandighed . Stellites er velegnede til støbning, overfladebehandling og sprøjtning, herunder ved genoprettelse af værktøjet under brugervirksomhedens forhold. Den termiske udvidelseskoefficient for stellit er tæt på den for legeret værktøjsstål. Stellite kræver generelt ikke varmebehandling og er ufølsom over for temperering . Til formning og slibning af svejsede tænder anvendes konventionelle slibeskiver (CBN, carborundum, korund).
Anvendelsen af stellit er begrænset af legeringens høje omkostninger, kompleksiteten af forarbejdning og smeltning i sammenligning med legeret stål samt øgede krav til udgangsmaterialernes renhed. Under visse forhold (basismateriale, temperaturforhold for påføring) er stellitbelægninger tilbøjelige til at revne, og i kritiske applikationer kræves speciel kontrol for mikrorevner.
Stellite er meget udbredt til overfladebehandling af tænderne på savklinger og skiver, knive og fræsere på træbearbejdningsmaskiner. På grund af stellites slagfasthed, en stærkere binding til basen end ved lodning med messing, og tæt TC af bladet og overfladen, er holdbarheden af et sådant værktøj i arbejde på uregelmæssigt formede emner med inhomogeniteter og fremmede indeslutninger højere end det loddet med hårdere sintrede legeringer [1] .
På grund af de samme egenskaber har stellitter fundet anvendelse til hærdning og genoprettelse af arbejdslegemerne i jordbearbejdningsmaskiner , knusere og andet konstruktions-, minedrifts- og procesudstyr.
Ved konstruktion af automatiske skydevåben anvendes stellit til at lave indlæg til løb (liners) og mekanismedele, der udsættes for friktion og erosion under affyring. Især tønde-optioner med stellite-indsatser i den første tredjedel fra bagsiden er tilgængelige til de amerikanske Browning M2 og M60 maskingeværer . Forede tønder kan holde den indvendige overflade i gang, idet de bliver opvarmet under brænding, indtil der kommer små partikler af eksfolierende skæl på de ydre lag, uden tab af egenskaber under efterfølgende opvarmnings- og afkølingscyklusser. Ved tests af M60 blev der skudt 50 meter bånd i ét stød, tønden var rødglødende, men efter afkøling forblev den praktisk talt intakt [2] .
På grund af kombinationen af hårdhed, varmebestandighed og korrosionsbestandighed anvendes stellite til fremstilling og forstærkning af de mest belastede dele af varmemotorer. Disse er ventiler og ventilsæder til frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer , forkanter og monteringsflader på damp- og gasturbinernes arbejdsblade [3] [4] , der regulerer detaljerne i damp- og gasveje. Levetiden for elementer, der er hærdet på denne måde, bestemmes ofte af grundmaterialets udmattelsesegenskaber og ikke af belægningens slid.
Stellite bruges også til at coate dele af syrefast kemisk udstyr, skruefødere og dispensere, fremstilling af kugle- og kontrolventiler og i andre enheder, hvor modstand mod slid, erosion, kemisk angreb, kavitation er påkrævet i kombination med slagfasthed, sammenlignende nem ansøgning og behandling. Der er kendte problemer forårsaget af brugen af stellit og andre koboltholdige legeringer i atomkraftværksudstyr , hvor udvaskning af små mængder kobolt med procesvæsker og deres efterfølgende neutronbestråling i reaktoren førte til dannelsen af kobolt-60 og en stigning i hård gammastråling af personale.
På grund af deres biologiske inertitet bruges stellitter til fremstilling af medicinske implantater såvel som i tandproteser. Især blev den første kommercielt tilgængelige kunstige hjerteklap lavet ved hjælp af stellit (Starr-Edwards, 1960).
For at påføre stellit på basismetallet blev der i første omgang brugt overfladebelægning med en acetylen-oxygenflamme , derefter neddykket lysbueoverflade og i beskyttelsesgasser, plasma- og laserbelægning, termisk og plasmasprøjtning. Nye teknologier gør det muligt at opnå en ensartet belægning af en given tykkelse over et stort område, for at undgå uønsket overophedning af delen, og i nogle tilfælde at undvære at afslutte den aflejrede overflade. Lodning af færdige stellitelementer kan begrundes, hvis man ønsker at anvende det eksisterende udstyr og teknologi til lodning af sintrede hårde legeringer, eller hvis der er særlige krav til den tilladte opvarmning af delen, sømkarakteristika mv.
Grundlaget for klassisk stellit er kobolt (~50-60%) og krom (~30%) med tilsætning af omkring 10% wolfram og små mængder af andre grundstoffer (se tabel), herunder kulstof. Det færdige materiale er en viskøs metalmatrix (kobolt, krom, wolfram) med hårdt krom og wolframcarbider inkluderet i det. En stigning i kulstofindholdet i legeringen fører til frigivelse af frie karbider, en stigning i hårdhed og skørhed, og omvendt - legeringer med et lavere kulstofindhold er mindre hårde, men mere holdbare og seje.
Der kendes mange stellitter og stellit-lignende legeringer, hvis sammensætning er optimeret til drift under visse temperaturforhold, aggressive miljøer, under hensyntagen til kravene til deformerbarhed, træk ved anvendelsesteknologien og kombinationen med basismetallet og acceptable omkostninger. Parametrene for indenlandske stellitstænger til overfladebehandling af Pr-S27-kvaliteter (faktisk sormit), Pr-V3K og Pr-V3K-R er reguleret af GOST 21449-75; Sammensætningstolerancer i denne standard er ret store (nogle få procent for hovedelementerne) og blev taget i betragtning for ikke-ansvarlige applikationer såsom træbearbejdnings- og jordflytningsmaskiner [5] . At opnå mere forudsigelige legeringsegenskaber nær eutektikken kræver præcis overholdelse af en rimeligt valgt sammensætning.
Undertyper af stellite er Talonite ( varmtvalset og hærdet knivmateriale) og Vitallium (til proteser og implantater). En relateret jernbaseret legering til stellit er sorbit .
Kemisk sammensætning, vægt. %
| Mærke | Co (base) | Cr | W | Fe | C | Si | Mn | Ni | Mo | Sb | S | P |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PR-S27 | — | 25,0…28,0 | 0,2…0,4 | ~64 (base) | 3.3…4.5 | 1,0…2,0 | 1,0…1,5 | 1,5…2,0 | 0,08…0,12 | — | 0,07 | 0,06 |
| PR-V3K | ~59 | 28,0…32,0 | 4,0…5,0 | 2.0 | 1,0…1,3 | 2,0…2,7 | — | 0,5…2,0 | — | — | 0,07 | 0,03 |
| PR-V3K-R | ~58 | 28,0…32,0 | 7,0…11,0 | 3.0 | 1,6…2,0 | 1.2…1.5 | 0,3…0,6 | 0,1…2,0 | — | 0,02…0,1 | 0,07 | 0,03 |
| VK2 | 47…53 | 27…33 | 13...17 | 2.0 | 1,8…2,5 | 1…2 | 1,0…1,5 | 2…3 | ||||
| VK3 | 58…62 | 28…32 | 4…5 | 2.0 | 1,0…1,5 | 2,5…2,8 | 2…3 | |||||
| KV5X30 | 58…62 | 28…32 | 4,5-5 | 2…4 | 1,0…1,5 | 1…2 | 1…2 | |||||
| Stellite 1 | ~ 48 | 33,0 | 13,0 | < 2,5 | 2,45 | 1.0 | 1.0 | < 2,5 | ||||
| Stellite 3 | ~ 48 | 30,0 | 13,0 | < 3,0 | 2,45 | 1.0 | 1.0 | < 2,5 | ||||
| Stellite 4 | ~ 48 | 30,0 | 14,0 | < 3,0 | 1.0 | 1.0 | 1.08 | < 2,0 | ||||
| Stellite 6 | ~58 | 28,0 | 4.5 | < 3,0 | 1.2 | 1.1 | 1.0 | < 3,0 | ||||
| Stellite 12 | ~53 | 29,5 | 8.5 | < 2,5 | 1,4…1,85 | 1.5 | 1.0 | < 3,0 | ||||
| Stellite 21 | ~59 | 27,0 | — | < 3,0 | 0,25 | 1.5 | 1.0 | 2.5 | 5.5 | |||
| SP1040 | ~ 48 | 31,5 | 17,0 | < 1,0 | 2.0 | 1.0 | ||||||
| SP1126 | ~53 | 24.5 | 13.5 | < 3,0 | 1.8 | < 1,6 | 1.5 | 1.0 | ||||
| Tribaloy T-400 | ~ 57 | 8.5 | — | < 1,5 | < 0,08 | 2.6 | < 1,5 | 29,0 |