استلایت جزء آلیاژهای پایه کبالت است که شامل کاربیدهای مرکب در زمینه آلیاژ می باشد. آن ها مقاوم به سایش، کندگی و خوردگی هستند و خواص خود را تا دماهای زیاد حفظ می کنند. مقاومت به سایش ویژه آن ها ناشی از خصوصیات ذاتی منحصربه فرد است که ناشی از توزیع یکنواخت کاربیدهای سخت در زمینه کبالت-کروم می باشد. در ادامه ویژگی های استلایت های رایج در صنعت به طور خلاصه بیان می شود.

 

استلایت 1

استلایت 1 یک آلیاژ سخت کاری سطحی است که مقاومت به رُفتگی و خوردگی عالی دارد و برای کاربردهایی مثل بوش پمپ (Pump Sleeves)، حلقه های آب بند چرخشی (Rotary Seal Rings)، صفحات سایشی (Wear Pads)، مارپیچ های خارج کننده (Expeller Screw) و بوش های یاتاقانی (Bearing Sleeves) مناسب است. این آلیاژ سختی خود را در دماهای بیش از °C 760 حفظ می کند. استلایت 1 شامل کاربیدهای اولیه سخت و مقاوم به سایش است که باعث شده تا آلیاژ برای کاربردهایی که رُفتگی زاویه کم و خراشان شدید نیاز است مناسب باشد. در مقایسه با سایر آلیاژهای استلایت بیشتر مستعد به ترک است و باید کمترین تنش حین سرد شدن در فرایندهای ریخته گری و سخت کاری سطحی تجربه کند. به دلیل سختی و مقاومت به سایش زیاد، استلایت 1 فقط با سنگ زنی پرداخت نهایی می شود. شکل 1 تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار لایه روکش کاری شده از استلایت 1 را نشان می دهد. استلایت 1 مقاومت به خوردگی عمومی خوبی دارد. پتانسیل الکترود متعارف در آب دریا در دمای اتاق حدود (SCE) V 4/0- است. استلایت 1 اصولا با مکانیزم حفره ای شدن (Pitting) خورده می شود و اتلاف وزن کلی در آب دریا و محلول های کلریدی عملا ناچیز است.

 

 شکل 1: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 1در حالت جوشکاری شده. 

 

استلایت 3

استلایت 3 یک آلیاژ با مقاومت به خوردگی و خراش بسیار خوب برای کاربردهایی مثل بوش های پمپ، حلقه های آب بند چرخشی، صفحات سایشی، مارپیچ های خارج کننده و بوش های یاتاقانی است. این آلیاژ سختی خود را تا دماهای بالای °C 760 حفظ می کند. مقدار کربن زیاد آلیاژ موجب افزایش کسر حجمی کاربیدها شده، بنابراین، مقاوم به خراش و رُفتگی ناشی ذرات جامد است. مقدار زیاد تنگستن موجب بهبود خواص دمای بالای آن می شود. مقاومت به سایش فلز بر روی فلز (Metal-to-Metal) بسیار عالی دارد و مقاومت به کندگی (Galling) آن بیشتر از سایر آلیاژهای استلایت است. استلایت 3 در کاربردهایی که سایش رُفتگی زاویه کم و خراشان شدید نیاز است استفاده می شود. علاوه بر این، لازم به ذکر است که این خواص سایشی خوب همراه با کاهش چقرمگی است. معادل استلایت 3 برای سخت کاری سطحی استلایت 1 است. شکل 2 ریزساختار متداول آلیاژ استلایت 3 ریختگی را نشان می دهد. استلایت 3 مقاومت بسیار خوب به اکسیداسیون دارد، اما برای اسیدهای احیاء کننده توصیه نمی شود. پتانسیل الکترود متعارف در آب دریا در دمای محیط حدود (SCE) V 4/0- است. اصولا حدود (SCE) V 3 با مکانیزم های حفره ای شدن خورده می شو ودر آب دریا و محلول های کلریدی اتلاف وزن ندارد.

 

شکل 2: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 3 در حالت ریختگی .

 

استلایت 4

استلایت 4 مقدار کربن مشابه با استلایت 6 دارد، ولیکن مقدار تنگستن آن بیشتر است. این منجر به تشکیل کاربیدهای تنگستن با کاربیدهای کروم شده که مقاومت به سایش خراشان را بهبود می دهد. مقدار تنگستن بالاتر باعث زمینه مستحکم تر با خواص دمای بالای بهتر می شود. این خواص همراه با نسبت کروم به کربن بالاتر منجر به باقی ماندن کروم بیشتر در زمینه برای مقاومت به خوردگی بالاتر در محیط های اکسیدی می شود. استلایت 4 مقاومت به کندگی بسیار خوبی دارد، اما در مقایسه با استلایت 6 تُرد است. این ماده برای کاربردهای خراشان دما بالا در محیط های خورنده مناسب است. استلایت 4 در کاربردهایی که خوردگی و سایش مهم است استفاده می شود، مثل بوش های پمپ و پروانه ها (Impellers). برای کاربردهای سایشی دما بالا، این ماده برای ساخت قالب های پرس گرم یا اکستروژن مس و آلومینیوم مناسب است. مقاومت به خوردگی استلایت 4 بیشتر از استلایت 6 در محیط های اکسیدی مثل اسید نیتریک یا اسید سولفوریک است که به دلیل مقدار کروم بالاتر در زمینه غنی از کبالت می باشد. آلیاژ استلایت 4 مقاومت عالی به دی اکسید منگنز، ذرات کربن و کلرید روی آمونیوم دارد (در ساخت باطری های خشک). شکل 3 ریزساختار استلایت 4 در حالت روکش کاری شده (الف) و ریختگی (ب) را نشان می دهد.

 

شکل 3: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 4 در حالت الف)روکش کاری شده و ب)ریختگی.

 

استلایت 6

استلایت 6 پُرکاربردترین نوع آلیاژ پایه کبالت مقاوم به سایش استو عملکرد بسیار خوبی دارد. از این ماده در کاربردهای مقاوم به سایش استاندارد استفاده می شود. مقاومت بسیار خوب به انواع آسیب های مکانیکی و شیمیایی در گستره وسیعی از دما را دارد و خواص خود (مخصوصا سختی) را تا °C 500 حفظ می کند. همچنین مقاومت خوبی به ضربه و رُفتگی حبابی (Cavitation Erosion) دارد. استلایت 6 برای تنوع وسیعی از فرایندهای سخت کاری سطحی مناسب است و با ابزارای کاربیدی به راحتی ماشین کاری می شود. از این ماده در ساخت نشیمنگاه شیر (Valve Seats)، دریچه های (Gates) و شافت پمپ ها (Pump Shafts)، یاتاقان ها (Bearings)، حفاظ های رُفتگی (Erosion Shields) و کوپل های غلطکی (Rolling Couple) استفاده می شود. همچنین اغلب در حالت لغزش بر روی خود کاربرد دارد. شکل 4 ریزساختار استلایت 6 در حالت ریختگی (الف) و جوشکاری شده (ب) را نشان می دهد. پتانسیل الکترود متعارف در آب دریا در دمای اتاق حدود (SCE) V 25/0- است. شبیه به فولاد زنگ نزن، استلایت 6 اصولا با مکانیزم حفره ای شدن خورده می شود و در اب دریا و محلول های کلریدی اتلاف وزن ناچیزی دارد. اتلاف وزن در آب دریا زیر mm 05/0 بر سال در دمای °C 22 است.

 

شکل 4: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 6در حالت الف)ریختگی و ب)جوشکاری شده.

 

 

استلایت 12

استلایت 12 یک آلیاژ با خواص بین استلایت 6 و استلایت 1 است. این آلیاژ شامل مقدار قابل توجهی کاربیدهای سخت و تُرد است و مقاومت به رُفتگی زاویه کم و سایش خراشان شدید خوبی دارد. این آلیاژ می تواند خواص مقاوم به حباب زدگی و ضربه خود را حفظ کند. استلایت 12 اغلب در حالت لغزش بر روی خود (Self-Mated) یا در برابر استلایت 6 یا استلایت 1 قابلیت اجرایی دارد. مقدار تنگستن بالاتر امکان خواص دما بالای بهتر در مقایسه با استلایت 6 و در دماهای حدود °C 700 قابلیت استفاده دارد. استلایت 12 معمولا برای ابزارهای برش که در برابر خراش، حرارت و خوردگی مقاوم باشند استفاده می شود. نمونه هایی از آن شامل تیغه های صنعتی برای برش فرش، پلاستیک، کاعذ و الیاف مصنوعی و تیغه های ارّه در صنعت الوار استفاده می شود. همچنین برای صفحات کنترل در صنعت نوشیدنی، پره های پمپ، بوش های یاتاقانی و سخت کاری سطحی تیغه های موتور، غلطک های پانچ در صنعت فراوری فلزات و لبه های تیغه های چرخشی استفاده می شود. شکل 5 تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار استلایت 12 در حالت جوشکاری شده را نشان می دهد. پتانسیل الکترود متعارف استلایت 12 در آب دریا در دمای اتاق حدود (SCE) V 3/0- است. شبیه به فولاد زنگ نزن، استلایت 12 اصولا با مکانیزم حفره ای شدن خورده می شود و اتلاف وزن عملی در آب دریا و محلول های کلریدی اتفاق نمی افتد.

 

شکل 5: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 12 در حالت جوشکاری شده.

 

استلایت 20

استلایت 20 مقاوم ترین آلیاژ پایه کبالت استاندارد در برابر سایش خراشان است. این آلیاژ مقاومت به خوردگی خوبی دارد. در حالی که مقاومت به شُک آن ضعیف است، اغلب فقط برای برخی کاربردها مثل پمپ های دوغاب یا قطعات مقاوم به مواد شیمیایی استفاده می شود. برخی مثال ها شامل بوش های پمپ، حلقه های آب بند چرخشی، صفحات سایشی و بوش های یاتاقانی استفاده می شود. شکل 6 تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار آلیاژ استلایت 20 در حالت ریختگی را نشان می دهد. پتانسیل الکترود متعارف در آب دریا در دمای اتاق استلایت 20 حدود (SCE) V 2/0- است. حدود (SCE) V 20 مقاومت به خوردگی عالی در اسید فسفریک (غلظت %60، °C 66) و اسید سولفوریک (غلظت %90، دمای اتاق) دارد. در اسید نیتریک )غلظت %60، در حال جوش) مقاومت به خوردگی خوبی مشاهده شده است.

 

شکل 6: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 20 در حالت ریختگی.

 

استلایت 21

استلایت 21 شامل زمینه CoCrMo حاوی ذرات کاربید سخت است که موجب افزایش استحکام آلیاژ و سختی می شود، اما انعطاف پذیری آن را کاهش می دهد. نوع، شکل، اندازه و توزیع کاربید تحت تاثیر سابقه فراوری آلیاژ است و به همین دلیل خواص مکانیکی استلایت 21 بسیار متنوع و وابسته به روش ساخت و عملیات بعدی است. به دلیل کسر حجمی کم کاربیدها، زمینه آلیاژ کبالت تعیین کننده خوصا سایشی و خوردگی است. استلایت 21 مقاومت به حباب-زدگی، کندگی و لغزش فلز بر روی فلز دارد، اما برای سایش خراشان توسط ذرات سخت مناسب نمی باشد. سطح استلایت 21 حین سایش یا حنی حین ماشین کاری سخت می شودو استفاده از ابزار ماشین کاری مناسب برای رسیدن به نتایج خوب لازم است. استلایت 21 مقاومت بسیار عالی به شُک مکانیکی و حرارتی دارد. استلایت 21 مشابه با آلیاژ کاشتنی پزشکی 75-ASTM F است. شکل 7 تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار استلایت 21 در حالت ریختگی (الف) و در حالت جوشکاری شده (ب) را نشان می دهد. استلایت 21 در برابر اکسیداسیون و اتمسفرگازهای احیاء کننده تا دمای °C 1150 مقاوم است. به دلیل عنصر آلیاژی سوم (مولیبدن)، مقاومت بالاتری در محیط های احیاء کننده یا ترکیبی دارد (مثل اسید سولفوریک اسید هیدروکلریدریک) نسبت به استلایت 6 دارد. پتانسیل اکترود متعارف در آب دریا در دمای اتاق حدود (SCE) V 3/0- است. شبیه به فولاد زنگ نزن، حدود (SCE) V 21 از طریق مکانیزم حفره ای شدن خورده می شود.

 

شکل 7: تصویر میکروسکوپ نوری آلیاژ استلایت 21 در حالت الف)ریختگی و ب)جوشکاری شده.

 

استلایت25

استلایت 25 یک لایه اکسیدی محافظ حین سایش گرم فلز بر روی فلز تشکیل می دهد که از انتقال فلز و آسیب در اثر چسبیدن جلوگیری می کند. این آلیاژ مقاوم به ترک خوردن حرارتی و خستگی سطحی است. به دلیل این که ریزساختار عاری از کاربیدهای تقویت کننده دارد، برای شرایط سرویش رُفتگی با تنش کم یا زاویه برخورد کم توصیه نمی شود. این میزان تنگستن موجب استحکام دهی آلیاژ کبالت-کروم می شود که در حقیقت استلایت 25 نوع ریخته گری شده از آلیاژ کارشده 605L است. استلایت 25 مقاومت به خوردگی خوبی در محیط های اکسیدی گازهای سوختنی و هوا دارد و می تواند برای مدت زمان زیادی در دمای تا °C 980 استفاده شود. آلیاژ در برابر کلر خیس در دماهای محیطی مقاوم است و در برابر اسید نیتریک و اسید هیدروکلریدریک تحت شرایط خاص مقاومت می کند.