Stellite adalah paduan keras yang tahan terhadap semua jenis keausan dan korosi dan oksidasi suhu tinggi. Dikenal sebagai paduan berbasis kobalt, stellite ditemukan pada tahun 1907 oleh American Elwood Hayness. Paduan satelit mengandung kobalt sebagai komponen utama dan mengandung sejumlah besar nikel, kromium, tungsten dan sejumlah kecil elemen paduan seperti molibdenum, niobium, tantalum, titanium dan niobium, dan kadang-kadang besi. Tergantung pada komposisi paduan, mereka dapat dibuat menjadi kawat las. Bubuk dapat digunakan untuk permukaan permukaan yang keras, penyemprotan termal, semprotan las, dll., Dan juga dapat digunakan untuk casting dan penempaan bagian dan bagian metalurgi bubuk.



Satelit

Menurut klasifikasi penggunaan, paduan stellite dapat dibagi menjadi paduan tahan aus stellite, paduan suhu tinggi stellite dan paduan tahan aus stellite dan korosi aqueous. Dalam kondisi kerja normal, pada kenyataannya, keduanya tahan aus, tahan suhu tinggi, tahan aus dan tahan korosi. Beberapa kondisi kerja mungkin juga memerlukan ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus dan ketahanan korosi, dan semakin rumit. Di bawah keadaan itu, semakin banyak keuntungan dari paduan stellite dapat tercermin.

Nilai khas untuk Stellite adalah: Stellite 1, Stellite 4, Stellite 6, Stellite 12, Stellite 20, Stellite 31, Stellite 100, dan sejenisnya. Di Cina, penelitian tentang superalloy satelit sebagian besar dalam dan menyeluruh. Tidak seperti superalloy lainnya, superalloy stellite tidak diperkuat oleh fase endapan yang berurutan yang berikatan kuat dengan matriks, tetapi terdiri dari matriks fcc austenitik yang diperkuat larutan padat dan sejumlah kecil karbida yang didistribusikan dalam matriks. Casting superalloy stellite sangat bergantung pada penguatan karbida. Kristal kobalt murni adalah struktur kristal heksagonal (hcp) dikemas rapat di bawah 417 ° C dan dikonversi menjadi fcc pada suhu yang lebih tinggi. Untuk menghindari transisi dalam penggunaan stall superalloy ini, hampir semua alloy statel dipadukan dengan nikel untuk menstabilkan struktur dari suhu kamar ke titik leleh. Stellite memiliki hubungan tegangan-suhu yang rata, tetapi menunjukkan ketahanan korosi panas yang sangat baik pada suhu di atas 1000 ° C, yang mungkin disebabkan oleh kandungan kromium paduan yang lebih tinggi. sebuah fitur.

Pada akhir 1930-an, superalloy berbasis kobalt mulai dikembangkan karena kebutuhan akan turbocharger untuk piston aeroengine. Pada tahun 1942, Amerika Serikat pertama kali berhasil membuat bilah turbocharger dengan bahan logam gigi Vitallium (Co-27Cr-5Mo-0.5Ti). Paduan ini secara bertahap mengendap dari fase karbida dan menjadi rapuh saat digunakan. Oleh karena itu, kandungan karbon paduan dikurangi menjadi 0,3% sementara 2,6% nikel ditambahkan untuk meningkatkan kelarutan elemen pembentuk karbida dalam matriks, sehingga berkembang menjadi paduan HA-21. Pada akhir 1940-an, X-40 dan HA-21 memproduksi mesin jet aerospace dan turbocharger untuk mencetak bilah turbin dan memandu baling-baling, beroperasi pada suhu hingga 850-870 ° C. S-816, digunakan pada tahun 1953 sebagai bilah turbin tempa, adalah paduan yang merupakan larutan padat yang diperkuat dengan berbagai elemen tahan api. Dari akhir 1950-an hingga akhir 1960-an, empat jenis alloy stellite cast banyak digunakan di Amerika Serikat: WI-52, X-45, Mar-M509 dan FSX-414. Paduan stilet cacat sebagian besar berupa lembaran, seperti L-605 yang digunakan untuk membuat ruang bakar dan saluran. HA-188, yang muncul pada tahun 1966, meningkatkan sifat antioksidannya karena dimasukkannya antimon. Uni Soviet digunakan untuk membuat baling-baling panduan, paduan stellite K4, yang setara dengan HA-21. Pengembangan paduan satelit harus mempertimbangkan sumber daya kobalt. Cobalt adalah sumber daya strategis yang penting, dan sebagian besar negara di dunia tidak memiliki kobalt, yang membatasi pengembangan satelit.

Secara umum, superalloy berbasis kobalt tidak memiliki fase penguatan yang koheren. Meskipun kekuatan suhu sedang rendah (hanya 50-75% dari paduan berbasis nikel), ia memiliki kekuatan yang lebih tinggi, ketahanan panas yang baik, dan ketahanan korosi panas di atas 980 ° C. Dan ketahanan abrasi, dan memiliki kemampuan las yang baik. Cocok untuk produksi mesin jet udara, turbin gas industri, baling-baling panduan dan baling-baling panduan nosel untuk turbin gas laut, dan nozel mesin diesel.

Fase yang diperkaya karbida Karbida paling penting dalam superalloy berbasis kobalt adalah MC. M23C6 dan M6C ditemukan dalam paduan stellite cor. M23C6 mengendap di antara batas butir dan dendrit saat didinginkan perlahan. Pada beberapa paduan, M23C6 halus dapat membentuk kristal-bersama dengan matriks γ. Partikel MC karbida terlalu besar untuk secara langsung mempengaruhi dislokasi secara langsung, sehingga efek penguatan pada paduan tidak jelas, dan karbida yang terdispersi halus memiliki efek penguatan yang baik. Karbida yang terletak pada batas butir (terutama M23C6) dapat mencegah batas butir agar tidak tergelincir dan meningkatkan kekuatan permanen. Struktur mikro superalloy HA-31 berbasis-kobalt (X-40) adalah fase penguatan terdispersi (CoCrW) 6. Tipe C karbida.

Fase-fase topologi yang padat, seperti fase sigma dan Laves, yang terdapat pada alloy-alloy stellite tertentu, bersifat merugikan dan dapat menyebabkan alloy menjadi rapuh. Paduan satelit kurang kuat diperkuat dengan senyawa intermetalik karena Co3 (Ti, Al), Co3Ta, dll. Tidak cukup stabil pada suhu tinggi, tetapi paduan satelit yang telah diperkuat dengan senyawa intermetalik juga telah berkembang dalam beberapa tahun terakhir.

Stabilitas termal karbida dalam paduan stellite lebih baik. Ketika suhu naik, laju pertumbuhan karbida lebih lambat daripada fase γ dalam paduan berbasis nikel, dan suhu matriks yang dilarutkan kembali juga lebih tinggi (hingga 1100 ° C). Karena itu, ketika suhu naik, suhunya terlalu tinggi. Kekuatan paduan vertikal umumnya lebih lambat.

Paduan satelit memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi panas. Secara umum diyakini bahwa alasan mengapa stellite lebih unggul daripada paduan berbasis nikel dalam hal ini adalah bahwa titik leleh kobalt sulfida (seperti Co-Co4S3 eutektik, 877 ° C) lebih baik daripada nikel. Titik lebur sulfida (seperti Ni-Ni3S2 eutectic 645 ° C) tinggi, dan laju difusi belerang di kobalt jauh lebih rendah daripada di nikel. Selain itu, karena sebagian besar paduan stellite memiliki kandungan kromium yang lebih tinggi daripada paduan berbasis nikel, logam sulfat alkali (seperti lapisan pelindung Cr2O3 terukir oleh Na2SO4) dapat dibentuk pada permukaan paduan tersebut. Namun, resistansi paduan statel biasanya jauh lebih rendah dari pada paduan berbasis nikel.

Paduan stilet awal diproduksi menggunakan proses peleburan dan pengecoran non-vakum. Belakangan dikembangkan paduan, seperti paduan Mar-M509, diproduksi dengan peleburan vakum dan pengecoran vakum karena mengandung unsur yang lebih aktif seperti zirkonium dan boron.

Ukuran dan distribusi partikel karbida dalam paduan stellite dan ukuran butir peka terhadap proses pengecoran. Untuk mencapai kekuatan permanen dan sifat fatik termal yang diperlukan dari komponen-komponen satelit cor, parameter proses pengecoran harus dikontrol. Paduan stellite perlu dirawat dengan panas, terutama untuk mengontrol presipitasi karbida. Untuk paduan stilet cor, pertama, larutan diperlakukan pada suhu tinggi, dan suhu biasanya sekitar 1150 ° C, sehingga semua karbida primer, termasuk beberapa jenis karbida MC, dilarutkan dalam larutan padat; kemudian perawatan penuaan dilakukan pada 870-980 ° C. Untuk mengendapkan kembali karbida (paling umum M23C6).

Permukaan alloy stellite Paduan permukaan sitali mengandung 25-33% kromium, 3-21% tungsten, dan 0,7-3,0% karbon. Dengan meningkatnya kandungan karbon, struktur metalografi berubah dari hipoeutektik austenit + M7C3 eutektik menjadi hipereutektik M7C3 nascent carbide + M7C3 eutectic. Semakin banyak mengandung karbon, semakin banyak M7C3 primer, semakin besar kekerasan makro, semakin tinggi ketahanan abrasi, tetapi resistensi dampak, kemampuan las dan kinerja permesinan akan menurun. Stellite yang dicampur dengan chromium dan tungsten memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik, ketahanan terhadap korosi dan ketahanan terhadap panas. Mempertahankan kekerasan dan kekuatan tinggi pada 650 ° C adalah fitur penting yang membedakan paduan tersebut dari paduan berbasis nikel dan berbasis besi. Setelah diproses, paduan stellite memiliki kekasaran permukaan yang rendah, ketahanan gores yang tinggi dan koefisien gesekan yang rendah, dan juga cocok untuk keausan perekat, terutama pada permukaan penyegelan geser dan katup kontak. Namun, dalam hal keausan abrasif tegangan tinggi, paduan karbon rendah kobalt-kromium-tungsten tidak tahan-tahan seperti baja rendah karbon. Oleh karena itu, pemilihan paduan stilet mahal harus dipandu oleh para profesional untuk memaksimalkan potensi material. .

Ada juga alloy permukaan Sitaili yang mengandung fase Laves, seperti Co-28Mo-17Cr-3Si dan Co-28Mo-8Cr-2Si, yang dicampur dengan kromium dan molibdenum. Karena Laves memiliki kekerasan yang lebih rendah daripada karbida, material yang dipasangkan dengan gesekan logam lebih sedikit aus.

Keausan benda kerja paduan sebagian besar dipengaruhi oleh kontak atau dampak tekanan permukaan. Keausan permukaan tergantung pada interaksi aliran dislokasi dan permukaan kontak di bawah tekanan. Untuk paduan stellite, fitur ini memiliki energi gangguan susun yang lebih rendah dengan matriks dan struktur matriks ditransformasikan dari kubik berpusat pada wajah menjadi struktur kristal yang tertutup rapat heksagonal di bawah pengaruh tekanan atau suhu, dan memiliki rapat-rapat heksagonal. struktur kristal. Bahan logam, ketahanan aus lebih unggul. Selain itu, kandungan, morfologi dan distribusi fasa kedua dari paduan, seperti karbida, juga memiliki efek pada ketahanan aus. Karena paduan karbida kromium, tungsten, dan molibdenum didistribusikan dalam matriks kaya kobalt dan beberapa atom kromium, tungsten, dan molibdenum dilarutkan dalam matriks, paduan diperkuat untuk meningkatkan ketahanan aus. Dalam paduan stellite cor, ukuran partikel karbida terkait dengan laju pendinginan, dan partikel karbida relatif baik ketika didinginkan. Dalam pengecoran pasir, kekerasan paduan lebih rendah dan partikel karbida lebih kasar. Dalam keadaan ini, ketahanan aus abrasive dari paduan secara signifikan lebih baik daripada pengecoran grafit (partikel karbida baik-baik saja), dan ketahanan aus perekat keduanya Tidak ada perbedaan yang signifikan, menunjukkan bahwa karbida kasar berkontribusi terhadap peningkatan ketahanan aus abrasif