Hợp kim Stellite (stalit) là gì? thành phần, tính chất và ứng dụng

Thanh Sơn biên dịch từ wikipedia, bản quyền thuộc về baoduongcokhi.com.

Hợp kim Stellite là các hợp kim của cobalt-crôm, được thiết kế để chịu mài mòn. Nó cũng có thể chứa tungsten (vonfram) hoặc molypden và một số lượng nhỏ nhưng lại rất quan trọng là cacbon. 

Stellite là một tên đăng ký thương mại của Công ty Stalit Deloro, được phát minh bởi Elwood Haynes trong đầu thập niên 1900, nó được dùng thay thế cho các chất phủ bảo vệ dụng cụ bàn ăn khỏi bị ố màu (mà khó được lau chùi thường xuyên).

Các công nhân đang đúc Stelllite ở Cty Haynes Stellite, 10/10/1918

Thành phần

Có một số lượng lớn các hợp kim Stalit có thành phần gồm coban, niken, sắt, nhôm, boron (Bo), cacbon, crôm, mangan, molypden, phốt pho, lưu huỳnh, silic, và titan, với tỷ lệ khác nhau, hầu hết các hợp kim Stalit đều chứa khoảng 4-6 trong số nguyên tố trên.

Tính chất

Hợp kim stellite là một hợp kim coban hoàn toàn không có từ tính và chống ăn mòn. Có một số hợp kim Stellite, với các thành phần khác nhau được tối ưu hóa cho các mục đích sử dụng khác nhau. Thông tin có sẵn từ nhà sản xuất, Deloro Stellite, phác thảo thành phần của một số hợp kim Stellite và các ứng dụng dự kiến ​​của chúng. Hợp kim hiện nay phù hợp nhất cho các dụng cụ cắt gọt, ví dụ, là Stellite 100, vì hợp kim này khá cứng, duy trì lưỡi cắt tốt ngay cả ở nhiệt độ cao và chống lại sự tôi cứng do nhiệt. Các hợp kim khác được tạo ra để tối đa hóa sự kết hợp của khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn hoặc khả năng chịu nhiệt độ khắc nghiệt.

Stellite 100 là một loại hợp kim Stellite đặc biệt, chứa khoảng 30% Crom và 1,2% Carbon, còn lại là Coban và các nguyên tố khác. Thành phần của Stellite 100 làm cho nó có độ cứng và độ bền cơ học tốt, đặc biệt là trong môi trường có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.

Stellite 100 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cơ khí như vật liệu chịu mài mòn, dao cắt, đầu nối, ống dẫn, bộ phận máy bay và các ứng dụng khác trong môi trường có nhiệt độ cao và áp lực cao. Nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng y tế, bao gồm các bộ phận nhân tạo, vật liệu chịu mài mòn và cọc răng giả. Stellite 100 được coi là một trong những loại hợp kim Stellite phổ biến nhất và được đánh giá cao về tính chất vật lý và hóa học của nó.

Hợp kim stellite thể hiện độ cứng và độ dẻo dai đáng kinh ngạc, và thường chống ăn mòn rất tốt. Hợp kim stellite rất cứng nên chúng rất khó gia công, và kết quả là bất cứ thứ gì làm từ chúng đều rất đắt tiền. Thông thường, một chi tiết Stellite được đúc chính xác để chỉ cần gia công tối thiểu. Stellite thường được gia công bằng cách mài, hơn là bằng cách gia công cắt gọt. Hợp kim stellite cũng có xu hướng có điểm nóng chảy cực cao do có hàm lượng coban và crom. Tùy thuộc vào thành phần cụ thể, hợp kim Stellite có thể có độ cứng từ 35 đến 60 HRC và nhiệt độ nóng chảy từ 1.275 đến 1.400 độ C.

Các ứng dụng

Các ứng dụng điển hình bao gồm răng lưỡi cưa, bề mặt cứng và các bộ phận máy chịu axit. Stellite là một cải tiến lớn trong việc sản xuất van xúp pắp động cơ và seat cho van, đặc biệt là van xả, của động cơ đốt trong. Bằng cách giảm sự xói mòn của chúng do khí nóng, khoảng thời gian giữa việc bảo dưỡng và mài lại seat van của chúng đã được kéo dài đáng kể. Một phần ba đầu tiên của nòng súng máy M60 (bắt đầu từ buồng) được lót bằng Stellite. Các vấu khóa và vai của súng trường Voere Titan II cũng được làm bằng Stellite. Vào đầu những năm 1980, các thí nghiệm đã được thực hiện ở Vương quốc Anh để chế tạo khớp háng nhân tạo và các chất thay thế xương khác từ hợp kim Stellite đúc chính xác. Nó cũng được sử dụng rộng rãi để tạo ra cấu trúc đúc của phục hình nha khoa.

seat van và ổ bi chế tạo bằng hợp kim Stellite

Stellite cũng đã được sử dụng trong sản xuất các dụng cụ tiện cho máy tiện. Với sự ra đời và cải tiến của các dụng cụ nghiêng, nó không được sử dụng thường xuyên, nhưng nó được phát hiện có các đặc tính cắt vượt trội so với các dụng cụ thép cacbon ban đầu và thậm chí một số dụng cụ thép tốc độ cao, đặc biệt là đối với các vật liệu như thép không gỉ. 

Trong khi Stellite vẫn là vật liệu được lựa chọn cho các bộ phận bên trong nhất định trong các van quá trình công nghiệp (mặt cứng của seat van), việc sử dụng nó đã không được khuyến khích trong các nhà máy điện hạt nhân. Trong đường ống có thể thông với lò phản ứng, một lượng nhỏ Stellite sẽ được giải phóng vào chất lỏng của quá trình và cuối cùng đi vào lò phản ứng. Ở đó coban sẽ được kích hoạt bởi dòng neutron trong lò phản ứng và trở thành coban-60, một đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã 5 năm phóng ra tia gamma với năng lượng mạnh. Mặc dù không gây nguy hiểm cho công nhân, nhưng khoảng một phần ba đến một nửa số lần tiếp xúc với công nhân hạt nhân có thể bắt nguồn từ việc sử dụng Stellite và theo dõi một lượng coban trong thép không gỉ. Các chất thay thế cho Stellite đã được phát triển bởi ngành công nghiệp, chẳng hạn như "NOREM" của Viện Nghiên cứu Năng lượng Điện, cung cấp hiệu suất có thể chấp nhận được mà không có coban. Kể từ khi ngành công nghiệp điện hạt nhân của Hoa Kỳ bắt đầu thay thế đệm cứng của seat van Stellite vào cuối những năm 1970 và để thắt chặt các thông số kỹ thuật của coban trong thép không gỉ, mức độ phơi nhiễm của công nhân do coban-60 đã giảm đáng kể.

Nhược điểm của Stellite

Mặc dù Stellite là một loại hợp kim rất đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm:

Độ giòn: Mặc dù Stellite là một hợp kim rất cứng, nó có thể bị vỡ hoặc gãy nếu bị va đập mạnh hoặc bị uốn cong quá mức.

Khó gia công: Stellite có độ cứng cao và khó gia công. Khi gia công, nó yêu cầu các kỹ thuật đặc biệt để cắt, mài, khoan hoặc tiện.

Giá thành: Giá thành của Stellite thường cao hơn so với các vật liệu khác với tính chất tương tự, do đó không phải lúc nào cũng là lựa chọn kinh tế nhất trong một số ứng dụng.

Hóa chất ăn mòn: Mặc dù Stellite chịu mài mòn tốt, nó có thể bị ăn mòn bởi các chất hóa học nhất định, đặc biệt là trong môi trường axit nitric, axit hydrochloric và axit acetic.

Tương đối nặng: Stellite có mật độ cao hơn so với một số vật liệu khác, vì vậy nó có thể tạo ra các thiết kế cồng kềnh hơn trong một số ứng dụng.

Tuy nhiên, các ưu điểm của Stellite vẫn vượt trội hơn nhược điểm, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi tính chất chịu mài mòn, chịu nhiệt và kháng hóa chất.

Related Posts by Categories