Проволока Stellite 20: кобальтовый сплав для наплавки в условиях абразивного износа
Проволока Stellite 20 — присадочный материал на основе кобальта, легированный хромом, вольфрамом и углеродом, предназначенный для газотермического и лазерного напыления, а также для наплавки в среде защитных газов. Сплав относится к системе Co–Cr–W–C и сочетает дисперсионное упрочнение карбидами вольфрама WC и CrC с матрицей из твёрдого раствора кобальта. Такая структура обеспечивает сохранение режущей способности и износостойкости при нагреве до 800–850 C, что недостижимо для большинства никелевых и железных наплавочных материалов.
В отличие от литых прутков Stellite 20, проволока выпускается диаметром от 1,2 до 3,2 мм и применяется в автоматизированных и роботизированных системах наплавки, где требуется стабильная подача и контролируемая толщина слоя. Типовые стандарты на поставку — AWS A5.21 (ERCoCr-C), DIN 8555 (MSG 20-GP), а также внутренние спецификации производителей порошковых и сплошных проволок.
Технические характеристики и состав
Химический состав проволоки Stellite 20 регламентирует содержание кобальта как основы и легирующих элементов, формирующих карбидную фазу. Углерод в диапазоне 1,8–2,4 % обеспечивает объёмную долю карбидов 25–35 %, что определяет высокую стойкость к абразиву и эрозии.
| Параметр | Значение | Единица | Условие | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Содержание Co | основа | % | — | ГОСТ 24018.0 |
| Содержание Cr | 28,0–32,0 | % | — | спектральный анализ |
| Содержание W | 11,0–14,0 | % | — | рентгенофлуоресцентный |
| Содержание C | 1,8–2,4 | % | — | кулонометрический |
| Твёрдость наплавленного слоя | 48–54 | HRC | после наплавки | ГОСТ 9013 |
| Диаметр проволоки | 1,2–3,2 | мм | сплошная/порошковая | микрометрия |
| Рабочая температура | до 850 | C | окислительная среда | испытания на жаростойкость |
Области применения
Проволока Stellite 20 применяется там, где поверхность контактирует с абразивными средами, высокотемпературными газами и ударными нагрузками одновременно. Наплавленный слой формирует рабочую кромку или защитное покрытие, увеличивающее ресурс детали в 3–8 раз по сравнению с незащищённой поверхностью.
- Уплотнительные поверхности арматуры высокого давления в нефтегазовой отрасли — седла, затворы, шпиндели.
- Шнеки и корпуса экструдеров в переработке полимеров и абразивных композиций.
- Ножи и режущие кромки оборудования для измельчения, грануляции и рубки металлолома.
- Лопатки и уплотнения газотурбинных установок, работающих на тяжёлых топливах.
- Валки прокатных станов и направляющие клетей в металлургии.
- Детали бурового инструмента: стабилизаторы, калибраторы, долотные насадки.
Технология наплавки
Наплавку проволокой Stellite 20 выполняют методами TIG, MIG/MAG с использованием аргона или смеси Ar + 2–5 % CO, а также лазерной наплавкой с подачей присадочного материала. Для предотвращения трещинообразования рекомендуется предварительный подогрев основы до 300–450 C и замедленное охлаждение после наплавки. Толщина наплавляемого слоя за один проход составляет 1,5–3,0 мм; при необходимости набирают многослойное покрытие с перекрытием валиков 30–40 %.
Основные дефекты при нарушении режима — поры, несплавления и горячие трещины в зоне термического влияния. Контроль качества выполняют визуально-измерительным методом, капиллярной дефектоскопией и ультразвуковой толщинометрией. Твёрдость наплавленного слоя проверяют не менее чем в трёх точках на 100 мм длины валика.
Вопросы и ответы
Чем проволока Stellite 20 отличается от Stellite 6?
Stellite 20 содержит больше углерода и вольфрама, что повышает твёрдость до 48–54 HRC против 38–44 HRC у Stellite 6, но снижает ударную вязкость. Выбор определяется преобладающим механизмом износа: абразив — Stellite 20, удар с истиранием — Stellite 6.
Какой защитный газ применяется при MIG-наплавке?
Используют аргон чистотой не ниже 99,99 % или смесь Ar + 2–5 % CO. Добавка CO стабилизирует дугу, но увеличивает разбрызгивание; для ответственных покрытий предпочтителен чистый аргон.
Требуется ли предварительный подогрев основы?
Да, для углеродистых и низколегированных сталей подогрев до 300–450 C обязателен. Это снижает градиент температур и предотвращает образование холодных трещин в зоне термического влияния.
Какова максимальная толщина наплавленного слоя?
За один проход — 1,5–3,0 мм. Многослойная наплавка позволяет достичь 8–12 мм, однако каждый последующий слой требует контроля на отсутствие трещин и перегрева основы.
