آلیاژ Stellite

استلیت یک آلیاژ سخت است که مقاوم به همه انواع خوردگی و اکسیداسیون با درجه حرارت بالا است. استلیت شناخته شده به عنوان آلیاژ مبتنی بر کبالت، در سال 1907 توسط آمریکایی الوود Hayness اختراع شد. آلیاژهای استلیت حاوی کبالت به عنوان جزء اصلی و حاوی مقدار قابل توجهی از نیکل، کروم، تنگستن و مقدار کمی از عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، نایوبیوم، تانتالیم، تیتانیوم و نایوبیوم و گاهی آهن است. بسته به ترکیب آلیاژ، می توان آنها را به سیم جوش تبدیل کرد. پودر را می توان برای پوشش های سطح سخت، پاشش حرارتی، اسپری جوشکاری و غیره استفاده کرد و همچنین می تواند برای ریخته گری و جوش قطعات و قطعات پودر متالورژی مورد استفاده قرار گیرد.



استیلیت

با توجه به طبقه بندی استفاده، آلیاژ استیلیت را می توان به آلیاژ مقاوم در برابر استیلیت، آلیاژ آلیاژی با دمای بالا و مقاوم در برابر استیلیت و آلیاژ خوردگی آلیاژ تقسیم کرد. در شرایط کار عادی، در حقیقت، از نظر مقاومت در برابر سایش، مقاوم در برابر درجه حرارت، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر خوردگی است. بعضی از شرایط کار ممکن است به مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی نیاز داشته باشد و پیچیده تر است. تحت این شرایط، بیشتر مزایای آلیاژ استلیت می تواند منعکس شود.

نمرات معمولی برای ستیلیت عبارتند از: ستیلیت 1، ستیلیت 4، ستیلیت 6، ستیلیت 12، ستیلیت 20، ستیلیت 31، ستیلیت 100 و غیره. در چین، تحقیق در مورد ابررسانای استیلیت عمدتا عمیق و کامل است. بر خلاف دیگر سوپرآلیاژها، سوپرآلیاژ stellite توسط فاز رسوب مستقیم تنظیم نشده است که به طور مؤثری به ماتریس متصل است، اما شامل یک ماتریس fcc استستیایی است که محلول جامد را تقویت کرده و مقدار کمی کاربید در ماتریس توزیع شده است. سوپر اسپری های استیلیت ریخته گری به شدت به تقویت کاربید وابسته هستند. کریستال کبالت خالص یک ساختار کریستال شش ضلعی (Hcp) بسته شده زیر 417 درجه سانتیگراد است و در دمای بالاتر به FCC تبدیل می شود. به منظور اجتناب از این انتقال در استفاده از ابررسانای استیلیت، تقریبا تمام آلیاژ استیلیت با نیکل آلیاژی می شود تا تثبیت کننده ساختار از دمای اتاق تا نقطه ذوب شدن باشد. Stellite دارای رابطه تنش و شکست با شکستگی صاف است، اما در دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، مقاومت خوردگی بسیار عالی را نشان می دهد، که ممکن است به دلیل محتوای کروم بالاتر از آلیاژ باشد. یک ویژگی.

در اواخر دهه 1930، سوپرآلیاژهای مبتنی بر کبالت به دلیل نیاز به توربو شارژر برای موتورهای هواپیما پیستون توسعه یافت. در سال 1942، ایالات متحده ابتدا موفق به ساخت تیغه های توربوشارژر با مواد فلزی دندانی Vitallium (Co-27Cr-5Mo-0.5Ti) شد. این آلیاژ به تدریج از فاز کاربید رسوب می شود و در طول استفاده شکننده می شود. بنابراین، محتوای کربن آلیاژ به 0.3٪ کاهش یافت در حالی که 2.6٪ از نیکل برای افزایش محلول بودن عنصر تشکیل دهنده کاربید در ماتریکس اضافه شد، بنابراین به آلیاژ HA-21 تبدیل می شود. در اواخر دهه 1940، موتورهای X-40 و HA-21 موتورهای هوا فضایی و توربو شارژرها را برای ریخته گری تیغه های توربین و راهنمایی برش ها در دمای 850-870 درجه سانتیگراد تولید کردند. S-816 که در سال 1953 به عنوان یک تیغه توربین جعلی استفاده شده است، یک آلیاژ است که محلول جامد با انواع مختلف عناصر مقاوم است. از اواخر دهه 1950 تا اواخر دهه 1960، چهار نوع آلیاژ استلیت ریخته گری در ایالات متحده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت: WI-52، X-45، Mar-M509 و FSX-414. آلیاژ stellite deformed بیشتر ورق است، مانند L-605 که برای ساخت اتاق های احتراق و لوله ها استفاده می شود. HA-188، که در سال 1966 ظاهر شد، خواص آنتی اکسیدانی خود را با توجه به افزودن آنتیموان بهبود بخشید. اتحاد جماهیر شوروی برای ساختن چوگان هدایت، آلیاژ استیلیت K4، معادل HA-21 بود. توسعه آلیاژهای استلیت باید منابع کبالت را در نظر بگیرند. کبالت یک منبع مهم استراتژیک است و اکثر کشورهای جهان کبالت را از بین می برند که توسعه ستلیتی را محدود می کند.

به طور کلی، سوپرآلیاژهای بر پایه کبالت فاز تقویتی منسجم ندارند. با وجودی که درجه حرارت متوسط ​​دمای پایین است (فقط 50-75٪ از آلیاژهای نیکل)، آن دارای مقاومت بالاتر، مقاومت خستگی خوب و مقاومت در برابر خوردگی گرم 980 درجه سانتیگراد است. و مقاومت در برابر سایش و جوشکاری خوب است. مناسب برای تولید موتورهای هوا جت، توربین های صنعتی صنعتی، چشمه های راهنمایی و چشمه های راهنمای نازل برای توربین های دریایی و نازل های موتور دیزل.

فاز تقویت شده کاربید مهم ترین کاربید در ابررسانای مبتنی بر کبالت MC است. M23C6 و M6C در آلیاژهای stellite ریخته گری یافت می شود. M23C6 هنگامی که به آرامی سرد می شود، بین مرزهای دانه و دندریت ها رسوب می کند. در برخی از آلیاژها، M23C6 خوب می تواند یک کریستال کریستالی با ماتریس γ ایجاد کند. ذرات کاربید MC خیلی بزرگ هستند تا بتوانند به طور مستقیم بر روی تغییرات جابجایی تاثیر بگذارند، بنابراین اثر تقویت شده بر روی آلیاژ واضح نیست، و کاربید ها به خوبی پراکنده می شوند. کاربید ها در مرزهای دانه (عمدتا M23C6) می توانند مانع از لغزش دانه ها و جلوگیری از مقاومت دائمی شوند. ریزساختار ابررسانای مبتنی بر کبالت HA-31 (X-40) فاز تقویت پراکنده (CoCrW) 6 است. کاربید نوع C

فاز های نزدیک به بسته بندی توپولوژیک، مانند فاز سیگما و لواس، که در برخی از آلیاژهای ستیلیت وجود دارند، زیان آور هستند و می توانند آلیاژ شکننده شوند. آلیاژهای استلیت کمتر با ترکیبات بین فلزات قوی تقویت می شوند زیرا Co3 (Ti، Al)، Co3Ta و غیره در دماهای بالا به اندازه کافی پایدار نیستند، اما آلیاژهای استیلیت که با ترکیبات متالورژی تقویت شده اند نیز در سال های اخیر توسعه یافته است.

پایداری حرارتی کاربید در آلیاژ استیلیت بهتر است. هنگامی که درجه حرارت افزایش می یابد، سرعت رشد کاربید کندتر از فاز γ در آلیاژ مبتنی بر نیکل است و دمای ماتریس بازتولید شده نیز بالاتر است (تا دمای 1100 درجه سانتیگراد). بنابراین، هنگامی که درجه حرارت بالا می رود، درجه حرارت بسیار بالا است. قدرت آلیاژ عمودی عموما آهسته تر است.

آلیاژ استلیت مقاوم در برابر خوردگی گرم است. به طور کلی اعتقاد بر این است که دلیل این که استیلیت بهتر از آلومینیوم بر پایه نیکل است در این رابطه این است که نقطه ذوب سولفید کبالت (مانند اتمسفر Co-Co4S3، 877 درجه سانتیگراد) بهتر از نیکل است. نقطه ذوب سولفید (مانند اکسید آهن Ni-Ni3S2 645 درجه سانتیگراد) بالا است و میزان انتشار گوگرد در کبالت خیلی کمتر از نیکل است. علاوه بر این، از آنجا که بیشتر آلیاژهای استلیت دارای محتوای کرومی بالاتر از آلیاژهای مبتنی بر نیکل هستند، سولفات فلز قلیایی (مانند لایه محافظ Cr2O3 که توسط Na2SO4 پراشیده شده) می تواند بر روی سطح آلیاژ تشکیل شود. با این حال، مقاومت آلیاژ استلیت معمولا بسیار پایین تر از آلیاژ مبتنی بر نیکل است.

آلیاژهای اولیه ستیلیت با استفاده از فرایندهای ذوب و غیر ریخته گری تولید شدند. بعدها آلیاژهای توسعه یافته مانند آلیاژ Mar-M509 بوسیله ذوب خلاء و ریخته گری خلاء تولید شد، زیرا آنها شامل عناصر فعال تر مانند زیرکونیم و بور بود.

اندازه و توزیع ذرات کاربید در آلیاژ stellite و اندازه دانه به روند ریخته گری حساس هستند. به منظور دستیابی به خواص ثابت خستگی و خستگی حرارتی اجزای ستلیست ریخته گری، پارامترهای فرآیند ریخته گری باید کنترل شوند. آلیاژ استیلیت نیاز به حرارت دارد، به طور عمده برای کنترل بارندگی کاربید. برای آلیاژ stellite ریخته گری، در ابتدا، محلول با دمای بالا درمان می شود و دمای آن معمولا حدود 1150 درجه سانتی گراد است، به طوری که تمام کاربید های اولیه، از جمله برخی از کاربید های MC، در محلول جامد حل می شوند؛ سپس درمان پیری در دمای 870-980 درجه سانتیگراد انجام می شود. برای بارگیری دوباره کربید (بیشتر M23C6).

آلیاژهای آلیاژ استلیت آلیاژهای آلیاژ Sitali شامل 25-33٪ کروم، 3-21٪ تنگستن و 0.7-3.0٪ کربن است. با افزایش محتوای کربن، ساختار متالوگرافی از ائوتکتیوی هیپوئوتکتیک آستنیت + M7C3 به هیپروئتکتیک کاربید نوترکیب M7C3 + ایموتکتیک M7C3 تغییر کرد. بیشتر کربن، بیشتر M7C3 اولیه، سخت تر شدن ماکرو بیشتر است، مقاومت در برابر سایش بالاتر است، اما مقاومت ضربه، قابلیت پذیری و عملکرد ماشینکاری کاهش می یابد. استلیت آلیاژی با کروم و تنگستن دارای مقاومت اکسایش عالی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت است. حفظ سختی و مقاومت بالا در دمای 650 درجه سانتیگراد یکی از ویژگی های مهم تشخیص این آلیاژ از آلیاژهای مبتنی بر نیکل و آهن است. پس از پردازش، آلیاژ استلیت دارای زبری سطح پایین، مقاومت بالا در برابر خراش و ضریب اصطکاک کم است و همچنین مناسب برای پوشیدن چسب، به ویژه در سطوح آب بندی اسلاید و تماس است. با این حال، در مورد سایش سایشی با استرس زیاد، آلیاژ کربالت کم کربن تنگستن کم کربن به عنوان فولاد کم کربن مقاوم در برابر سایش نیست. بنابراین، انتخاب آلیاژ استلیت گرانبها باید توسط متخصصان هدایت شود تا توانمندی مواد به حداکثر برسد. .

همچنین از آلیاژهای Sitaili که شامل فاز لویاس هستند، مانند Co-28Mo-17Cr-3Si و Co-28Mo-8Cr-2Si وجود دارد که با کروم و مولیبدن آلیاژی می شوند. از آنجا که Laves دارای سختی پایین تر از کاربید ها است، مواد با زوایای متخلخل فلز کمتر فرسوده است.

سایش آلیاژ قطعه عمدتا تحت تاثیر قرار گرفتن در معرض فشار و تماس با سطح است. پوشیدن سطح بستگی به تعامل جریان جابجایی و سطوح تماس تحت فشار دارد. برای آلیاژهای stellite، این ویژگی دارای انرژی گشتاور پایین تر با ماتریس است و ساختار ماتریس از یک مکعب چهره محور به یک ساختار کریستال بسته شده نزدیک به شش ضلعی تحت تاثیر استرس یا درجه حرارت تبدیل شده و دارای یک بسته شش ضلعی ساختار کریستالی. مواد فلزی، مقاومت در برابر سایش برتر است. علاوه بر این، محتوای، مورفولوژی و توزیع فاز دوم آلیاژ، مانند کاربید، همچنین بر مقاومت در برابر سایش اثر می گذارد. از آنجا که کاربید های آلیاژهای کروم، تنگستن و مولیبدن در ماتریس غنی از کبالت توزیع شده اند و برخی از اتم های کروم، تنگستن و مولیبدن در ماتریس جامد هستند، آلیاژ برای تقویت مقاومت در برابر سایش تقویت می شود. در آلیاژهای stellite cast، اندازه ذرات کاربید مربوط به میزان خنک شدن است و ذرات کاربید در هنگام سرد شدن نسبتا خوب هستند. در ریخته گری شن و ماسه، سختی آلیاژ پایین تر است و ذرات کاربید سنگین تر هستند. در این حالت مقاومت سایش سایشی آلیاژ به طور قابل توجهی بهتر از ریخته گری گرافیت است (ذرات کاربید خوب هستند) و مقاومت سایش چسبندگی هر دو تفاوت قابل توجهی را نشان نمی دهد که نشان می دهد که کاربید های درشت به بهبود مقاومت سایش سایشی کمک می کنند