Сплавы Stellite представляют собой ряд сплавов кобальта и хрома, предназначенных для износостойкости . «Stellite» также является зарегистрированной торговой маркой Kennametal Inc. и используется в сочетании со сплавами кобальта и хрома.
Стеллит был изобретен Элвудом Хейнсом [1] в начале 1900-х годов, изначально как материал для изготовления столовых приборов , которые не оставляли пятен и не требовали постоянной чистки. В 1907 году он получил патент на два конкретных сплава, а в 1912 году — на два связанных; получив эти четыре патента, он занялся производством своих металлических сплавов. В начале 1920-х годов, после значительного успеха во время Первой мировой войны в продаже режущих инструментов и высокоскоростных станков из стеллита, компания Хейнса была куплена Union Carbide , став ее «подразделением стеллита», и продолжила разрабатывать и другие сплавы. В 1970 году компания была снова продана Cabot Corporation, а в 1985 году Cabot продала часть бизнеса Stellite. [2] Торговая марка Stellite была приобретена Kennametal в 2012 году.
Сплавы стеллита включают ряд сплавов на основе кобальта со значительным содержанием хрома (до 33%) и вольфрама (до 18%). Некоторые сплавы также содержат никель или молибден . Большинство из них имеют довольно высокое содержание углерода по сравнению с углеродистыми сталями.
Сплавы Stellite представляют собой семейство полностью немагнитных и коррозионно-стойких кобальтовых сплавов различных составов, оптимизированных для различных целей. Сплавы Stellite подходят для режущих инструментов , примером является Stellite 100, поскольку этот сплав довольно твердый, сохраняет хорошую режущую кромку при высокой температуре и устойчив к закалке и отжигу . Другие сплавы Stellite разработаны для максимизации сочетаний износостойкости , коррозионной стойкости или способности выдерживать экстремальные температуры.
Сплавы стеллита демонстрируют исключительную твердость и прочность , а также обычно очень устойчивы к коррозии. Обычно деталь, изготовленная из сплава стеллита, точно отливается , так что требуется лишь минимальная механическая обработка. Из-за очень высокой твердости многие сплавы стеллита в основном обрабатываются шлифованием , поскольку операции резания в некоторых сплавах вызывают значительный износ инструмента даже с твердосплавными вставками. Сплавы стеллита также имеют тенденцию иметь чрезвычайно высокие температуры плавления из-за содержания кобальта и хрома.
Типичные области применения сплавов стеллита включают зубья пилы , наплавку и кислотостойкие детали машин. Сплавы стеллита стали важным усовершенствованием в производстве тарельчатых клапанов и седел клапанов для клапанов, особенно выпускных клапанов, двигателей внутреннего сгорания . Благодаря уменьшению их эрозии от горячих газов интервал между обслуживанием и повторной шлифовкой их седел был значительно увеличен. Сплавы стеллита также использовались в некоторых двигателях для толкателей кулачков, в частности, компанией Norton Motorcycle Company .
Первая треть стволов пулемета M2HB и пулемета M60 (начиная с патронника ) облицована сплавом стеллита. [3] [4] Запирающие выступы и плечи винтовок Voere Titan II также включают сплав стеллита. В начале 1980-х годов в Соединенном Королевстве проводились эксперименты по изготовлению искусственных тазобедренных суставов и других заменителей костей из прецизионных литых сплавов стеллита. Сплавы стеллита также используются для изготовления литых конструкций зубных протезов.
Сплавы стеллита также использовались при изготовлении токарных инструментов для токарных станков . С появлением и усовершенствованием инструментов с наконечниками он стал использоваться не так часто, но было обнаружено, что он обладает превосходными режущими свойствами по сравнению с ранними инструментами из углеродистой стали и даже некоторыми инструментами из быстрорежущей стали , особенно по отношению к сложным материалам, таким как нержавеющая сталь . Требовалась осторожность при шлифовании заготовок, и они были помечены на одном конце, чтобы показать правильную ориентацию, без которой режущая кромка могла преждевременно скалываться.
В то время как сплавы Stellite остаются предпочтительным материалом для некоторых внутренних деталей в промышленных технологических клапанах (упрочнение седел клапанов), кобальтовые сплавы не рекомендуются на атомных электростанциях . В трубопроводах, которые могут сообщаться с реактором, крошечные количества могут выделяться в технологическую жидкость и в конечном итоге попадать в реактор. Там кобальт будет активироваться потоком нейтронов в реакторе и станет кобальтом-60 , радиоизотопом с пятилетним периодом полураспада , который испускает очень энергичные гамма-лучи . Это явление более проблематично на установках с кипящим реактором (BWR), поскольку пар находится в прямом контакте как с реактором, так и с паровой турбиной. Конструкции реакторов с водой под давлением (PWR) менее восприимчивы. Хотя они не представляют опасности для населения, около трети или половины случаев воздействия радиации на работников ядерной отрасли можно отследить до компонентов реактора, изготовленных из кобальтовых сплавов (или нержавеющей стали со следовыми количествами кобальта в ней).
Сплавы стеллита также использовались в качестве материала для изготовления первого серийно выпускаемого искусственного клапана сердца — шарового клапана Старра-Эдвардса, впервые имплантированного в 1960 году.
Стеллит используется в насосах для таких компонентов, как рабочие колеса , кольца износа и валы. [5] Кроме того, благодаря своей прочности при высоких температурах, он используется в энергетике, химической обработке, а также в пищевой и фармацевтической промышленности . [6] [7]
* Талонит — это сплав, аналогичный сплавам стеллита, который был подвергнут горячей прокатке и закалке особым образом, чтобы обеспечить сочетание твердости, износостойкости и обрабатываемости . Не все сплавы стеллита реагируют на этот процесс прокатки.