Кобальтовый наплавочный порошок Stellite 156: состав, свойства и применение
Кобальтовый наплавочный порошок Stellite 156 — газо- или плазменно-напыляемый материал системы Co–Cr–W–C, предназначенный для формирования износостойких покрытий на деталях, работающих при одновременном действии абразивного изнашивания, ударных нагрузок и повышенных температур. В отличие от литых прутков того же семейства, порошок Stellite 156 наносится методами HVOF, плазменного напыления или лазерной наплавки, что позволяет получать плотные слои толщиной от 0,3 до 3 мм с минимальным разбавлением основным металлом.
Химический состав и структурные особенности
Материал относится к группе стеллитов с повышенным содержанием вольфрама и углерода. Типовая структура покрытия — твёрдый раствор кобальта с эвтектикой и распределёнными карбидами Cr7C3, WC и сложными карбидами типа M6C. Именно карбидная фаза обеспечивает сопротивление абразиву, а кобальтовая матрица — пластичность и стойкость к ударно-циклическому нагружению.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на покрытие | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Co, основа | баланс | ГОСТ 24018.0 | матрица, пластичность | — |
| Cr | 28–32 % | спектральный анализ | жаростойкость, карбиды | до 900 C |
| W | 11–13 % | рентгенофлуоресцентный | твёрдость при нагреве | — |
| C | 2,2–2,6 % | кулонометрический | объём карбидов | — |
| Твёрдость покрытия | 48–54 HRC | по Роквеллу | износостойкость | после наплавки |
| Фракция порошка | 15–45 мкм | ситовой анализ | текучесть, плотность | HVOF |
Технологические режимы нанесения
Порошок Stellite 156 применяется в установках высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF), плазменных системах и при лазерной наплавке. Для HVOF скорость частиц достигает 600–800 м/с, температура пламени — 2600–2900 C, что обеспечивает плотность покрытия свыше 99 % при пористости менее 1 %. Лазерная наплавка выполняется с плотностью мощности 104–105 Вт/см2 и защитой аргоном; разбавление основным металлом не превышает 5–8 %.
- HVOF-напыление — уплотнения валов, шнеки, лопатки дымососов;
- плазменное напыление — сёдла арматуры, направляющие втулки;
- лазерная наплавка — кромки ножей, зубья ковшей, клапаны;
- PTA-наплавка — уплотнительные поверхности задвижек;
- восстановление деталей насосов нефтегазового оборудования.
Эксплуатационные характеристики
Покрытия из Stellite 156 сохраняют работоспособность при температуре до 800–900 C, устойчивы к абразивному изнашиванию с твёрдыми частицами, эрозии и фреттинг-коррозии. Сопротивление ударным нагрузкам выше, чем у чисто карбидных покрытий на основе WC–Co, за счёт кобальтовой матрицы. В средах с сероводородом и хлоридами материал показывает умеренную коррозионную стойкость, уступая стеллитам с более высоким содержанием никеля.
Области применения
- нефтегазовая арматура — седла, шиберы, уплотнительные кольца;
- энергетика — лопатки мельниц, била дробилок, детали горелок;
- металлургия — ролики МНЛЗ, проводковая арматура;
- целлюлозно-бумажная отрасль — ножи рубки, шнеки;
- горнодобыча — зубья ковшей, буровые долота, футеровка.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается при HVOF-напылении Stellite 156?
Покрытие формируется с твёрдостью 48–54 HRC; при лазерной наплавке возможно повышение до 56 HRC за счёт более полного растворения карбидов.
Допускается ли механическая обработка покрытия?
Да, шлифование алмазным или эльборовым инструментом; точение возможно только твердосплавным резцом с износостойким покрытием.
Какова максимальная рабочая температура покрытия?
Длительная эксплуатация — до 800 C, кратковременная — до 900 C без потери твёрдости карбидной фазы.
Чем Stellite 156 отличается от Stellite 6?
Повышенное содержание вольфрама и углерода даёт более высокую твёрдость и абразивную стойкость, но снижает ударную вязкость по сравнению с Stellite 6.
