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司太立合金（Stellite）全面介紹
司太立合金（Stellite）是一類以鈷（Co）為基體的高溫合金，由美國Elwood Haynes于1907年發(fā)明，現(xiàn)歸屬于肯納金屬（Kennametal）旗下品牌。這類合金以其耐磨性、耐腐蝕性、高溫強度和抗氧化性著稱，廣泛應用于航空、能源、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。
1. 司太立合金的核心特性
| 特性 | 說明 |
|---|---|
| 耐磨性 | 硬度高（HRC 30-60），含硬質(zhì)碳化物（如Cr?C?、WC），抗磨粒磨損和粘著磨損。 |
| 耐腐蝕性 | 高鉻含量（20-35%）提供優(yōu)異的耐酸、堿、海水腐蝕能力（除鹽酸外）。 |
| 高溫性能 | 在750-1100°C仍保持高強度，抗氧化性優(yōu)于鎳基合金。 |
| 抗沖擊性 | 鈷基體賦予良好韌性，適合高應力沖擊環(huán)境（如閥門、刀具）。 |
| 生物相容性 | 部分牌號（如Stellite 21）用于人工關(guān)節(jié)、牙科植入物。 |
2. 主要合金元素及作用
| 元素 | 含量范圍（典型） | 主要作用 |
|---|---|---|
| 鈷（Co） | 30-65% | 基體，提供高溫穩(wěn)定性和韌性。 |
| 鉻（Cr） | 20-35% | 耐腐蝕性（形成Cr?O?氧化膜）和碳化物強化（如Cr?C?）。 |
| 鎢（W） | 1-15% | 提高硬度和耐磨性（形成WC、W?C碳化物）。 |
| 碳（C） | 0.1-3.3% | 形成碳化物增強硬度，但過量會降低韌性。 |
| 鎳（Ni） | ≤10% | 改善熱疲勞性能，部分替代鈷降低成本。 |
| 鉬（Mo） | ≤5% | 增強耐點蝕和高溫強度（如Stellite 21）。 |
3. 常見司太立合金牌號及用途
| 牌號 | 特點 | 典型硬度（HRC） | 主要應用領(lǐng)域 |
|---|---|---|---|
| Stellite 1 | 高鎢（12-15%），高耐磨性 | 50-60 | 刀具、鉆頭、閥門密封面 |
| Stellite 6/6B | 平衡耐磨/耐蝕，通用性強 | 40-45 | 渦輪葉片、泵部件、化工閥門 |
| Stellite 12 | 高碳（1.4-1.8%），超耐磨 | 55-60 | 礦山機械、擠壓模具 |
| Stellite 21 | 低碳（0.25%），高韌性和生物相容性 | 25-30 | 醫(yī)療植入物、人工關(guān)節(jié) |
| Stellite 31 | 高鎳（10%），耐熱腐蝕 | 35-40 | 燃氣輪機葉片、高溫緊固件 |
4. 制造工藝
鑄造：熔模精密鑄造（如渦輪葉片）。
粉末冶金：HIP（熱等靜壓）制備均質(zhì)耐磨部件。
堆焊/噴涂：等離子轉(zhuǎn)移弧（PTA）、激光熔覆修復磨損件。
機加工：需用硬質(zhì)合金或CBN刀具低速切削。
5. 典型應用領(lǐng)域
航空航天：渦輪葉片、燃燒室襯套（耐1100°C高溫）。
能源工業(yè)：石油鉆頭、核電閥門密封面（耐腐蝕+耐磨）。
化工設(shè)備：泵軸、攪拌器（抗酸堿腐蝕）。
醫(yī)療：人工髖關(guān)節(jié)、牙科鉆頭（生物相容性）。
汽車：排氣閥、渦輪增壓器部件（抗高溫氧化）。
6. 司太立合金 vs. 其他高溫合金
| 特性 | 司太立合金（鈷基） | 鎳基合金（如Inconel） | 碳化鎢（WC-Co） |
|---|---|---|---|
| 耐磨性 | ???? | ?? | ????? |
| 耐高溫 | ????（至1100°C） | ?????（至1200°C） | ??（至600°C） |
| 耐腐蝕 | ???? | ????? | ?? |
| 韌性 | ??? | ???? | ? |
| 成本 | 高 | 高 | 中等 |
7. 局限性
價格昂貴：鈷資源稀缺，成本高于不銹鋼和鎳基合金。
加工難度大：高硬度需專用刀具和工藝。
鹽酸環(huán)境不耐受：鉻氧化層易被HCl破壞。
總結(jié)
司太立合金是端環(huán)境材料的代表，在高溫、腐蝕、磨損并存的場景中不可替代。其性能可通過調(diào)整Cr、W、C含量優(yōu)化，用戶需根據(jù)具體工況（如溫度、介質(zhì)、受力）選擇合適的牌號。
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