Stellite : Définition, propriétés, qualités et applications
La stellite est un métal blanc argenté connu pour sa résistance à l'usure, à la corrosion et à l'oxydation à haute température, ce qui lui confère une grande valeur. Ses propriétés uniques lui ont valu de nombreuses applications dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, la médecine et la chimie.
La stellite existe en plusieurs qualités et alliages, chacun offrant des propriétés distinctes adaptées à des applications spécifiques. Cet article définit la stellite, décrit ses origines et ses caractéristiques, examine ses différentes qualités et alliages, et explore ses applications.
Qu'est-ce que la stellite ?
La stellite est un alliage à base de cobalt qui présente généralement un éclat blanc argenté ou gris. Également connu sous le nom d'alliage cobalt-chrome-molybdène, il est divisé en deux catégories : Les alliages Co-Cr-Mo, souvent utilisés pour les produits moulés, et les alliages Co-Ni-Cr-Mo, généralement forgés (à chaud) pour l'usinage de précision. Il est réputé pour sa dureté et offre une excellente résistance à l'usure, à la corrosion et à l'oxydation à haute température. Les applications courantes de l'alliage stellite comprennent les outils de coupe et les applications aérospatiales, les vannes et les sièges de vannes, les pièces automobiles, ainsi que les applications dans les secteurs de l'énergie et de la chimie.
Quelle est l'origine de la stellite ?
En 1907, l'Américain Elwood Haynes a inventé l'alliage Stellite en partant du principe que la structure, de la température ambiante au point de fusion, peut largement s'appuyer sur le renforcement du carbure avec les éléments C, W, Cr et Co pour se stabiliser. Cet alliage, principalement composé de cobalt, de chrome et de tungstène, apparaît blanc argenté après refroidissement, avec un éclat métallique brillant semblable à celui des étoiles. Le nom Stellite dérive du mot latin pour les étoiles, "Stella", reflétant son apparence étincelante. Haynes a ensuite déposé une marque déposée de stellite.
En quoi consiste la stellite ?
L'alliage stellite est principalement composé de cobalt, avec des quantités significatives de nickel, de chrome, de tungstène et de petites quantités de molybdène, de niobium, de tantale, de titane, de lanthane et parfois de fer en tant qu'éléments d'alliage.
Comment la stellite est-elle fabriquée ?
Le cobalt de haute pureté et d'autres éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène, le nickel et d'éventuels matériaux de renforcement sont sélectionnés. Ces matériaux sont ensuite fondus et mélangés à haute température pour garantir une composition uniforme de l'alliage. La composition chimique et la structure cristalline sont soigneusement contrôlées. L'alliage est façonné dans les dimensions et les formes souhaitées par des procédés de moulage ou de travail à chaud.
Les premiers alliages Stellite étaient produits à l'aide de techniques de fusion et de coulée sans vide. Les alliages plus récents, comme l'alliage Mar-M509, qui contiennent des éléments plus réactifs comme le zirconium et le bore, sont produits à l'aide de techniques de fusion et de coulée sous vide.
Quelles sont les principales caractéristiques de Stellite ?
Les propriétés et les caractéristiques de la stellite varient en fonction de la nuance et de l'alliage spécifique, mais voici quelques caractéristiques générales :
Résistance à l'usure : Dureté élevée, résistance efficace à l'usure, particulièrement adapté aux applications résistantes à l'usure dans des environnements à haute température et à haute pression. Largement utilisé dans les outils, les valves, etc.
Résistance aux hautes températures : Maintient la stabilité dimensionnelle dans les environnements à haute température, empêchant la déformation, convient aux applications aérospatiales et chimiques.
Excellente Dureté : Dépasse généralement 40 HRC et peut atteindre plus de 60 HRC, offrant des avantages significatifs en matière de résistance à l'usure, de coupe et de résistance aux chocs. Largement utilisé dans les outils de coupe, les pièces résistantes à l'usure, etc.
Résistance à la corrosion : Le chrome, le cobalt et d'autres éléments confèrent une excellente résistance à la corrosion, capable de résister à diverses corrosions chimiques et à l'érosion par les gaz à haute température. Largement utilisé dans l'aérospatiale et les industries chimiques.
Haute résistance à la fatigue : Démontre de bonnes propriétés mécaniques, conservant des performances élevées dans des conditions de contraintes répétées, idéal pour les applications exigeant une fiabilité et une durabilité élevées (composants structurels).
Haute résistance : Sa structure d'alliage unique lui permet de résister à des charges et à des forces d'impact élevées, jouant ainsi un rôle crucial dans les applications à haute résistance.
Quelles sont les qualités courantes de stellite ?
Les alliages stellites, en tant que matériaux d'ingénierie spéciaux, sont aujourd'hui largement utilisés. Ils présentent d'excellentes performances en matière de résistance aux températures élevées, à l'usure, à l'érosion et à la corrosion. Toutefois, les propriétés spécifiques varient d'une nuance à l'autre. Les grades typiques d'alliages de stellite sont les suivants : Stellite 1, Stellite 4, Stellite 6, Stellite 8, Stellite 12, Stellite 20, Stellite 21, Stellite 31, Stellite 100.
1. Stellite 1 ou UNS R30001
Le stellite 1, également connu sous le nom d'UNS R30001, contient environ 30,5% Cr, 12,5% W, 2,4% C et d'autres éléments. En raison de sa teneur élevée en C et en W, elle présente la dureté la plus élevée et une excellente résistance à l'usure. Le grade 1 est généralement utilisé pour des applications telles que les sièges de soupapes, les roulements et les arêtes de coupe.
2. Stellite 4 ou UNS R30004
Stellite 4, contenant 30% Cr, 14% W, 1% C, et d'autres éléments, est un alliage coulé adapté à l'usinage. Il se caractérise par une dureté élevée, une résistance à l'usure et une résistance aux températures élevées, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une résistance à l'usure supérieure. La stellite 4 est couramment utilisée dans la fabrication d'outils de coupe, de pièces d'usure et de composants à haute température.
3. Stellite 6 ou UNS R30006
Stellite 6Le stellite 6, également connu sous le nom d'UNS R30006, contient environ 29% de Cr, 4% de W, 1,15% de C, ainsi que de petites quantités de Ni, Fe, Si, Mn et Mo. Avec une teneur plus faible en C et en W, la stellite 6 offre une combinaison équilibrée de résistance à l'usure et de ténacité. Il présente une excellente résistance aux températures élevées et à l'oxydation, ce qui en fait la nuance la plus utilisée. La stellite 6 est couramment utilisée dans la fabrication d'outils de coupe, de pièces d'usure et de composants à haute température tels que les buses et les aubes de turbines.
4. Stellite 8 ou UNS R30008
Le stellite 8, qui contient 27% Cr, 6% Mo, 2% Ni, 0,2% C et d'autres éléments, est un alliage à faible teneur en carbone renforcé par du molybdène, du nickel et d'autres éléments. Il présente une faible dureté à température ambiante, mais sa dureté augmente après refroidissement. Il possède une excellente résistance à la corrosion à haute température, une résistance aux chocs thermiques, une résistance élevée et une grande ductilité, avec un allongement généralement compris entre 8% et 10% à température ambiante. La stellite 8 est usinable et couramment utilisée dans des applications telles que les pales de turbines à gaz, les moules de moulage en laiton et les matrices d'extrusion.
5. Stellite 12 ou UNS R30012
Le stellite 12, également connu sous le nom d'UNS R30012, contient 29,5% Cr, 8,25% W et 1,4% C. Avec des niveaux modérés de C et de W, il est considéré comme un alliage intermédiaire entre le stellite 6 et le stellite 1. Il présente une dureté modérée, une meilleure résistance à l'usure et une meilleure résistance aux températures élevées que le stellite 6. Le stellite 12 est couramment utilisé dans la fabrication de soupapes à haute température et à haute pression, de dents de scie et de tiges de poussée en spirale.
6. Stellite 20 ou UNS R30020
La stellite 20, également connue sous le nom d'UNS R30020, contient 32,5% Cr, 17,5% W et 2,5% C. Avec une teneur élevée en carbone allant jusqu'à 2,5% et plus de 30% carbures dans sa structure, cette nuance présente une forte résistance à l'usure et à la corrosion. Elle présente une dureté élevée (jusqu'à 52 HRC) et est généralement utilisée dans les moulages ou comme matériau de rechargement pour les revêtements. La stellite 20 est utilisée dans des applications telles que les manchons de roulement, les bagues d'étanchéité rotatives, les plaques d'usure et les supports de travail pour les machines de meulage sans centre.
7. Stellite 21 ou UNS R30021
Stellite 21, également connu sous le nom de UNS R30021, contient 27,5% Cr, plus de 5,5% Mo, 0,25% C et d'autres éléments. Grâce au renforcement du Mo et à une faible teneur en carbone, le stellite 21 est un alliage de cobalt-chrome qui présente une dureté plus faible à température ambiante et une dureté accrue après refroidissement. Il offre une bonne résistance à la corrosion à haute température, une bonne résistance à l'usure et de bonnes propriétés mécaniques générales. Le stellite 21 convient au rechargement de diverses matrices de forgeage à chaud et est couramment utilisé dans la production d'aubes de turbines, de diverses vannes à fluide et de sièges de vannes.
8. Stellite 31 ou UNS R30031
Le Stellite 31 est un alliage non magnétique contenant 25% Cr, 10% Ni, 7% W, 0,3% C, et de petites quantités d'autres éléments. Il possède un coefficient de dilatation thermique relativement faible, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant une stabilité dimensionnelle. Avec une plage de dureté de 35 à 45 HRC, il convient à la découpe de pièces. La stellite 31 présente également une forte résistance aux chocs thermiques et est principalement utilisée pour les composants de moteurs, les pièces de vannes, les roulements et les matrices d'extrusion.
9. Stellite 100 ou UNS R30100
Stellite 100 est l'alliage le plus dur de la famille Stellite, avec une dureté supérieure à 61-66 HRC. Il présente également une dureté élevée à chaud, se maintenant autour de HRC 45 à 800°C, et une résistance exceptionnelle à l'usure abrasive. Il possède une bonne résistance à la corrosion mais est difficile à usiner. Ce type d'alliage est spécifiquement conçu pour les applications de coupe des métaux et est couramment utilisé dans la fabrication d'outils de coupe tels que les lames et les fraises.
Quelles sont les principales propriétés de la stellite ?
Certaines des propriétés physiques et chimiques de la stellite sont énumérées ci-dessous :
Densité : La stellite a une densité comprise approximativement entre 8,5 et 9,5 g/cm³.
Couleur : La stellite présente un éclat blanc argenté ou gris.
La force : La résistance de la stellite dépend de sa qualité et de la concentration des éléments d'alliage. Les alliages de stellite peuvent atteindre une résistance à la traction de l'ordre de 1100-1500 MPa, avec une limite d'élasticité typiquement comprise entre 800-1100 MPa, montrant ainsi des caractéristiques de haute résistance.
Résistance à l'usure : La stellite présente une limite d'élasticité élevée, une grande dureté et une excellente résistance à la fatigue, ce qui lui confère une grande durabilité et une longue durée de vie.
Résistance aux hautes températures : La stellite a un coefficient de dilatation thermique d'environ 12-14 µm/m-K (entre 20 et 100°C), ce qui lui confère une bonne stabilité thermique. Il peut conserver ses propriétés mécaniques à des températures élevées (jusqu'à environ 1200°C) et résister à l'oxydation à haute température.
Résistance à la corrosion : Stellite présente une excellente résistance aux milieux corrosifs courants tels que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et le bicarbonate de sodium, conservant des propriétés mécaniques stables tout en résistant à l'oxydation à haute température.
Quelles sont les applications de la stellite ?
Compte tenu des caractéristiques de la stellite, il est essentiel de sélectionner soigneusement les qualités en fonction des exigences techniques afin d'obtenir des performances globales optimales. Voici quelques applications de la stellite :
Aérospatiale
Les alliages de stellite sont des matériaux idéaux pour l'aérospatiale en raison de leur résistance aux températures élevées, à la corrosion et à l'oxydation, et de leur capacité à résister à des environnements extrêmes. Ils sont couramment utilisés dans la fabrication de composants de moteurs, d'aubes de turbines, de pièces de chambres de combustion, de soupapes d'échappement, etc.
Automobile
En raison de sa résistance à l'usure et aux températures élevées, la stellite est utilisée dans la construction automobile pour des pièces telles que les composants du moteur et les turbocompresseurs, afin d'améliorer la durabilité et les performances mécaniques. Son application dans l'industrie automobile est quelque peu limitée en raison de son coût plus élevé que celui d'autres matériaux, mais son utilisation pourrait s'étendre avec l'évolution des technologies automobiles.
L'énergie
L'excellente résistance à l'usure, à la corrosion et aux températures élevées de la stellite en fait un matériau adapté à la fabrication de composants utilisés dans les équipements d'extraction du pétrole et du gaz naturel (par exemple, les trépans, les corps de pompe) et dans les centrales thermiques et nucléaires, garantissant ainsi la sécurité, l'efficacité et la fiabilité de l'énergie.
Industrie chimique
La stellite peut résister à la corrosion causée par les acides forts, les alcalis, les oxydants et les réducteurs, ce qui la rend adaptée à la fabrication de divers réacteurs, cuves et pipelines utilisés pour manipuler et stocker des produits chimiques corrosifs. Les applications courantes comprennent les pompes, les vannes, les échangeurs de chaleur et d'autres composants résistants à la corrosion, ce qui améliore la sécurité et l'efficacité de la production chimique.
Industrie mécanique
La stellite, connue pour son excellente résistance à l'usure, aux températures élevées et aux chocs, est largement utilisée dans la fabrication d'outils de coupe tels que les outils de tournage, les fraises, les forets, les alésoirs et les tarauds. Il conserve son tranchant pendant les opérations de coupe à grande vitesse et à usage intensif, ainsi que dans des conditions de température élevée, ce qui prolonge la durée de vie des outils.
Médical
Le stellite est réputé pour sa résistance exceptionnelle à l'usure, à la corrosion et aux températures élevées, ce qui le rend adapté à la fabrication d'outils chirurgicaux, de lames, de composants durables d'équipements médicaux, d'outils orthopédiques et de composants de remplacement d'articulations. Bien que les alliages stellites présentent généralement une bonne biocompatibilité, des risques potentiels tels que la libération d'ions cobalt et les réactions allergiques doivent être pris en compte dans certaines applications.
Ces applications mettent en évidence la polyvalence et l'importance de Stellite dans diverses industries.
Quelles sont les limites de Stellite ?
Faible ductilité : Les alliages de stellite présentent une faible ductilité, ce qui les rend souvent fragiles et susceptibles de se fracturer sous l'effet des chocs. Ils ne conviennent donc pas à une utilisation dans des composants nécessitant une résistance aux charges d'impact.
Difficile à usiner : La stellite a une dureté élevée, ce qui la rend difficile à usiner. Des équipements et des techniques de pointe sont nécessaires pour l'usinage, ce qui se traduit par des temps de traitement et des coûts plus élevés.
Coût élevé : Le processus de production de la stellite est complexe et fait appel à du cobalt de haute pureté et à d'autres métaux précieux, ce qui rend son coût nettement plus élevé que celui d'autres matériaux tels que l'acier inoxydable.
FAQ
Quels sont les avantages de Stellite ?
Les alliages de stellite présentent une dureté et une résistance à l'usure excellentes, conservant leur tranchant et leur durabilité au cours d'une utilisation prolongée. Ils présentent une résistance exceptionnelle à divers produits chimiques et environnements corrosifs, restent stables à haute température et possèdent une grande solidité.
Quelle est la couleur de la stellite ?
Les alliages stellites sont généralement de couleur grise ou gris argenté. Cette couleur est principalement déterminée par la composition de l'alliage à base de cobalt et ressemble souvent à l'acier inoxydable ou à l'acier chromé.
Quelles sont les qualités de stellite les plus couramment utilisées ?
Les qualités de Stellite les plus couramment utilisées sont Stellite 1, Stellite 6, Stellite 12 et Stellite 21. Elles correspondent à des alliages de cobalt-chrome-tungstène à faible teneur en carbone, à teneur moyenne en carbone et à teneur élevée en carbone, utilisés dans les applications de moulage et de soudage. Les couches déposées présentent une excellente résistance à la corrosion, à la chaleur et à l'usure, et conservent ces propriétés même à des températures élevées allant jusqu'à 800°C.
Résumé
Cet article présente la stellite, explique ce qu'est la stellite et ses caractéristiques, et aborde les différentes applications de la stellite. Si vous souhaitez en savoir plus sur le stellite, veuillez cliquer ici. nous contacter.
DEK est un fabricant mondial de pièces sur mesure qui fournit des services de haute qualité à des clients de diverses industries dans le monde entier. Si vous souhaitez démarrer un nouveau projet Stellite avec nous, nous vous invitons à explorer notre site Web. usinage stellite services. Vous recevrez une réponse satisfaisante !
