司太立合金（Stellite）鈷基材料全面介紹

時(shí)間：2025/4/7閱讀：110

司太立合金（Stellite）全面介紹

司太立合金（Stellite）是一類(lèi)以鈷（Co）為基體的高溫合金，由美國(guó)Elwood Haynes于1907年發(fā)明，現(xiàn)歸屬于肯納金屬（Kennametal）旗下品牌。這類(lèi)合金以其耐磨性、耐腐蝕性、高溫強(qiáng)度和抗氧化性著稱(chēng)，廣泛應(yīng)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(shuō)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(qiáng)度，抗氧化性?xún)?yōu)于鎳基合金。
抗沖擊性	鈷基體賦予良好韌性，適合高應(yīng)力沖擊環(huán)境（如閥門(mén)、刀具）。
生物相容性	部分牌號(hào)（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(qiáng)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(qiáng)硬度，但過(guò)量會(huì)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(qiáng)耐點(diǎn)蝕和高溫強(qiáng)度（如Stellite 21）。

3. 常見(jiàn)司太立合金牌號(hào)及用途

牌號(hào)	特點(diǎn)	典型硬度（HRC）	主要應(yīng)用領(lǐng)域
Stellite 1	高鎢（12-15%），高耐磨性	50-60	刀具、鉆頭、閥門(mén)密封面
Stellite 6/6B	平衡耐磨/耐蝕，通用性強(qiáng)	40-45	渦輪葉片、泵部件、化工閥門(mén)
Stellite 12	高碳（1.4-1.8%），超耐磨	55-60	礦山機(jī)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?xì)廨啓C(jī)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(fù)磨損件。
機(jī)加工：需用硬質(zhì)合金或CBN刀具低速切削。

5. 典型應(yīng)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(mén)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(chē)：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(jià)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(zhuān)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(chǎng)景中不可替代。其性能可通過(guò)調(diào)整Cr、W、C含量?jī)?yōu)化，用戶(hù)需根據(jù)具體工況（如溫度、介質(zhì)、受力）選擇合適的牌號(hào)。

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