Электрод из кобальтового сплава Stellite 21 в Минске

Электроды из кобальтового сплава Stellite 21: наплавка для высокотемпературной и абразивной эксплуатации

Электроды из кобальтового сплава Stellite 21 — это сварочные материалы для аргонодуговой и дуговой наплавки, предназначенные для формирования износостойких покрытий на деталях, работающих в условиях одновременного воздействия высоких температур, ударных нагрузок и коррозионно-активных сред. Сплав Stellite 21 относится к группе кобальт-хром-молибденовых композиций с относительно невысокой твердостью в состоянии после наплавки (около 280–350 HB), что обеспечивает оптимальное сочетание вязкости и сопротивления термической усталости.

Металл шва, получаемый при использовании электродов Stellite 21, характеризуется стабильной аустенитной структурой с карбидным упрочнением. Благодаря содержанию молибдена и никеля, покрытие сохраняет пластичность при циклических термических нагрузках, что отличает его от более твердых, но хрупких кобальтовых сплавов типа Stellite 6. Это делает Stellite 21 предпочтительным выбором для деталей, подверженных термоударам и механическим ударам, где требуется предотвращение растрескивания наплавленного слоя.

Технические характеристики наплавленного металла

Химический состав наплавленного металла из электродов Stellite 21 регламентирован и включает следующие основные элементы:

• Кобальт (Co) — основа, обеспечивающая жаропрочность и коррозионную стойкость;
• Хром (Cr) — 25,0–29,0%, формирующий карбиды и повышающий окалиностойкость;
• Молибден (Mo) — 4,5–6,0%, упрочняющий твердый раствор;
• Никель (Ni) — 1,75–3,75%, повышающий вязкость и устойчивость к термоциклированию;
• Углерод (C) — до 0,35%, обеспечивающий образование карбидной фазы.

Твердость наплавленного слоя в состоянии после сварки составляет 280–350 HB, при этом сплав не требует обязательной термической обработки для достижения рабочих свойств. Предел прочности при растяжении достигает 620–700 МПа, относительное удлинение — 10–20%, что подтверждает высокую пластичность покрытия. Рабочая температура эксплуатации наплавленных деталей достигает 800–900 C в окислительной атмосфере.

Применение электродов Stellite 21

Электроды Stellite 21 применяются для наплавки и восстановления деталей, работающих в тяжелых условиях термического и механического нагружения. Основные области использования:

• Клапаны и седла клапанов двигателей внутреннего сгорания, в том числе судовых дизелей и стационарных газопоршневых установок;
• Лопатки и направляющие аппараты паровых и газовых турбин;
• Детали арматуры высокого давления — штоки, золотники, уплотнительные поверхности;
• Компоненты насосного оборудования для перекачки агрессивных сред при повышенных температурах;
• Пресс-формы и штампы горячего деформирования, подверженные термоциклированию.

Наплавка электродами Stellite 21 выполняется на постоянном токе обратной полярности (DC+). Рекомендуемый предварительный подогрев для углеродистых и низколегированных сталей составляет 200–400 C, для аустенитных нержавеющих сталей подогрев не требуется. Для снижения доли основного металла в наплавленном слое применяется многопроходная наплавка с толщиной каждого слоя 1,5–3,0 мм.

Сравнение с другими кобальтовыми сплавами

Выбор Stellite 21 обоснован в тех случаях, когда деталь испытывает значительные термические циклы и ударные нагрузки, а не только абразивный износ. Наплавленный слой сохраняет герметичность и целостность при многократных нагревах и охлаждениях, что критично для уплотнительных поверхностей клапанов и арматуры.

Режимы наплавки и подготовка поверхности

Перед наплавкой поверхность детали должна быть очищена от окалины, масла и других загрязнений. Для ответственных соединений рекомендуется механическая обработка до металлического блеска. Наплавка выполняется при силе тока 90–160 А в зависимости от диаметра электрода (3,2–5,0 мм), напряжение дуги — 22–28 В. Скорость наплавки подбирается таким образом, чтобы ширина одного валика составляла 1,5–2,5 диаметра электрода.

После наплавки детали, работающие при высоких температурах, могут подвергаться стабилизирующему отжигу при 700–750 C для снятия остаточных напряжений. Для деталей, работающих в агрессивных средах, рекомендуется шлифовка наплавленной поверхности до шероховатости Ra 0,8–1,6 мкм.

Вопросы и ответы