Stellite 20(通常称为“司太立20”,也常写作Stellite® 20)是一种经典的钴基高温合金(司太立合金)。它以其卓越的耐腐蚀性、耐磨性和在高温下保持硬度的能力而闻名,广泛应用于极端工况下的关键零部件制造与修复。作为一种棒材形式,它为加工各类耐磨耐蚀零件提供了基础原材料。
司太立合金是一系列以钴为基体,加入铬、钨等元素形成的合金统称,由Elwood Haynes于20世纪初发明,后由哈丁公司(现属肯纳公司)商业化。Stellite 20是该系列中的核心牌号之一。它并非通过传统的铁基合金淬火硬化,而是依靠碳化物硬质相(主要是铬和钨的碳化物)弥散分布在坚韧的钴铬固溶体基体中来获得硬度与耐磨性。即使在538°C至650°C的高温下,其硬度下降也极小,这是许多钢材无法比拟的。
Stellite 20的典型化学成分(重量百分比)包括:钴(Co) 作为基体(约50%-60%),提供韧性和高温稳定性;铬(Cr) (约26%-32%),主要提供抗氧化和耐腐蚀能力;钨(W) (约4%-6%)和碳(C) (约1.7%-2.4%),共同形成硬质碳化物,赋予其极高的耐磨性;同时含有少量其他元素如镍(Ni)、铁(Fe)、硅(Si)、锰(Mn) 等。
基于此成分,其核心性能表现为:
卓越的耐磨性:无论是磨料磨损、粘着磨损还是微动磨损,其表现均优于大多数工具钢和不锈钢。
出色的耐腐蚀性:对多种有机酸、无机酸(尤其是硫酸、磷酸、硝酸及其混合酸)、盐溶液和碱性介质具有优异的抵抗能力,耐腐蚀性远超马氏体不锈钢,接近或相当于一些镍基合金。
优异的高温性能:在高温下仍能保持高硬度和良好的抗蠕变能力,抗氧化温度可达1000°C以上。
良好的韧性:相较于脆性的碳化钨材料,Stellite 20的钴基体提供了更好的抗冲击和抗裂纹扩展能力。
凭借其独特的性能组合,Stellite 20棒材经机械加工(车、铣、磨等)后,被制成各种耐磨损、耐腐蚀、耐高温的零部件,主要应用于以下工业领域:
石油化工与过程工业:制造泵的轴套、密封环、阀芯、阀座、搅拌器叶片、喷嘴等,用于处理腐蚀性介质和含固体颗粒的浆料。
能源与航空航天:用于汽轮机、燃气轮机的密封件、叶片耐磨边,以及发动机的一些高温耐磨部件。
冶金与制造:作为热作工具,如挤压模具、压铸模具的耐磨内衬,以及连铸导辊等。
医疗与食品加工:因其生物相容性和耐腐蚀性,可用于外科手术器械、牙科工具以及食品加工设备的耐磨部件。
其他工业领域:在造纸、纺织、海洋工程等存在磨损和腐蚀挑战的环境中,也有广泛应用。
Stellite 20棒材的加工通常需要采用硬质合金或金刚石刀具,并采用适当的低速、小进给量工艺,因为其材料本身的高硬度和加工硬化倾向使其属于较难加工的材料。除了直接机械加工成型外,Stellite 20也常通过铸造(生产复杂形状的毛坯)、粉末冶金(制造尺寸精确的零件)以及堆焊/热喷涂(在廉价基材表面制备耐磨耐蚀层)等方式来制造所需部件。
总结而言,Stellite 20司太立棒是一种高性能的钴基合金工程材料。它代表了在磨损、腐蚀和高温多重挑战环境下的可靠解决方案,是许多关键工业设备延长寿命、提高可靠性的重要材料选择。