Stellite 12钴基硬质合金百科解析

Stellite 12钴基硬质合金百科解析

一、 概述与定义

Stellite 12是一种经典的钴基耐磨硬质合金，隶属于著名的“司太立（Stellite）”合金家族。它不是通过粉末冶金法制备的碳化钨类“硬质合金”，而是一种以金属钴（Co）为基体，通过加入大量的铬（Cr）、钨（W）等元素进行固溶强化，并形成大量坚硬的碳化物硬质相，最终通过铸造工艺成型的材料。

其核心特性是在高温、磨损和腐蚀并存的环境中，能展现出远超普通钢材的卓越性能。它并非依靠极高的硬度来抵抗一切磨损，而是在韧性、硬度、红硬性和耐腐蚀性之间取得了优异的平衡，被誉为工业领域的“多面手”和“耐磨卫士”。

二、 核心化学成分与微观结构

Stellite 12的性能根植于其独特的化学成分配比和由此形成的微观结构。

钴（Co）基体：作为连续相，钴基体提供了优良的韧性、抗冲击性和高温稳定性（红硬性）。即使在500°C以上的高温，它仍能保持大部分硬度，这是钢铁材料无法比拟的。

铬（Cr）：主要合金元素之一。其主要作用有二：一是形成坚硬的铬的碳化物（如Cr₇C₃、Cr₂₃C₆），作为硬质相极大地提高耐磨性；二是提供优异的抗氧化和耐气蚀性能，使合金表面形成致密的Cr₂O₃保护膜。

钨（W）：重要的固溶强化元素。钨原子溶解在钴基体中，能显著强化基体，提高合金的整体强度和高温硬度。

碳（C）：关键元素，其含量决定了碳化物的数量和形态。它与铬、钨结合形成网络状或弥散分布的碳化物，构成了抵抗磨料磨损的第一道防线。

其典型的微观结构是由坚韧的钴固溶体基体和均匀分布的硬质碳化物组成的复合结构。这种“硬质相+韧性基体”的构成，使其既能抵抗磨损，又不会像陶瓷一样脆。

三、 主要特性与性能优势

出色的耐磨性：尤其擅长抵抗磨料磨损、粘着磨损和冲击磨损。例如，在与金属、矿石、泥沙等硬质颗粒接触时，其硬质碳化物能有效阻碍磨料的切削作用。

优异的高温性能（红硬性）：在高温下仍能保持高硬度和强度，性能衰减很小。这使得它在高温工作环境下（如热作模具、高温阀门）表现出色。

良好的耐腐蚀性：对大气、水、蒸汽、多种酸、碱溶液都具有良好的抵抗能力，尤其耐热腐蚀和氧化。这使得它能应用于化工、能源等腐蚀环境。

优秀的抗金属与金属间磨损能力：由于其钴基特性，在与其它金属配对摩擦时，不易产生咬合、卡滞现象，具有良好的自润滑特性。

一定的韧性：相较于陶瓷和铸造碳化钨材料，Stellite 12拥有更好的抗冲击和抗断裂能力，可用于承受中等冲击的工况。

四、 典型应用领域

凭借其综合性能，Stellite 12被广泛应用于众多工业领域的关键部件：

阀门与密封：用于制造高温高压电站阀门的阀座、阀芯（阀瓣），核电站阀门部件，以及各种耐腐蚀泵的密封环。这是其最经典的应用之一。

泵类部件：化工泵、泥浆泵的叶轮、衬套、轴套等，用于输送含有固体颗粒的腐蚀性介质。

堆焊修复与强化：以焊丝或焊棒的形式，通过堆焊工艺修复或强化承受严重磨损的零件表面，如挖掘机铲齿、螺旋送料器、热剪刀刃、农业机械刀片等。

航空航天：用于发动机的一些耐磨衬套、密封环等部件。

模具行业：用于压铸模、热挤压模的耐磨镶块，提高模具在高温下的使用寿命。

五、 加工与制造工艺

Stellite 12主要采用精密铸造工艺直接制造零件，如各类阀芯、阀座。更为常见的应用形式是作为堆焊材料，即通过：

氧-乙炔火焰堆焊

钨极氩弧焊（TIG）

等离子转移弧堆焊（PTA）

等方式，在普通钢材制造的零件基体表面熔覆一层1-3毫米甚至更厚的Stellite 12合金层，从而以较低的成本实现基体韧性与表面耐磨耐腐蚀性的完美结合。

注意：由于其高硬度和加工硬化特性，Stellite 12的机加工（车、铣、钻）非常困难，通常需要采用磨削或电火花加工等特种工艺。

六、 优势与局限性

优势：

综合性能平衡，适用工况广泛。

高温性能极佳。

耐多种类型磨损和腐蚀。

可通过堆焊灵活应用，性价比高。

局限性：

原材料成本较高（含钴）。

机加工性差，通常只能磨削。

在极度强烈的纯冲击工况下，其性能可能不如某些高韧性的工具钢。

对于纯低应力磨料磨损，其耐磨性可能不如碳化钨复合材料。

总结

Stellite 12作为钴基硬质合金的代表之一，并非追求单一性能的极致，而是以其全面且均衡的耐磨、耐高温、耐腐蚀和抗冲击的综合能力，在恶劣工况下守护着关键设备的安全与长效运行。它完美诠释了“合适即是最好的”材料选择哲学，至今仍在现代工业中发挥着不可替代的作用。

以下是上海商虎有色金属有限公司一些他们极有可能供应的常见和重要的镍合金牌号，并按类别进行了划分：

一、 高温合金/耐热合金 (主要用于高温环境，如航空航天、燃气轮机)

这类合金以卓越的高温强度、抗蠕变和抗氧化性著称。

Inconel 系列 (来自 Special Metals Corporation/VDM)

Inconel 600: 经典的镍铬合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化能力。

Inconel 601: 比600具有更高的高温强度和更好的抗氧化性。

Inconel 625: 应用极其广泛的镍铬钼铌合金，兼具优良的耐腐蚀和高温性能。

Inconel 718: 含铌和钼的沉淀硬化合金，是航空航天领域用量最大的高温合金之一，具有优异的高温强度和良好的加工性。

Inconel X-750: 时效强化型镍铬合金，用于需要高强度和抗松弛的场合。

Hastelloy 系列 (来自 Haynes International)

Hastelloy C-276: 万能的耐腐蚀镍钼铬合金，尤其能抵抗苛刻的还原性介质。

Hastelloy X: 一种镍铬铁钼合金，具有优异的高温强度和抗氧化性。

GH系列 (中国牌号)

GH3030, GH3039, GH3128, GH4169 (对应Inconel 718): 这些都是国内标准的高温合金牌号，广泛应用于国内航空航天和能源领域。

二、 耐腐蚀合金 (主要用于苛刻的腐蚀环境，如化工、海洋、环保)

这类合金在酸、碱、海水等腐蚀介质中表现优异。

Hastelloy 系列

Hastelloy C-276 (如上所述)

Hastelloy B-2/B-3: 镍钼合金，对还原性酸（如盐酸、硫酸）有极佳的耐蚀性。

Hastelloy C-22: 比C-276具有更全面的耐腐蚀性，特别是在氧化性和还原性混合介质中。

Monel 系列 (镍铜合金)

Monel 400: 经典的镍铜合金，耐海水、稀硫酸、氢氟酸和碱液腐蚀。

Monel K-500: 在400的基础上加入了铝和钛，通过时效硬化获得更高强度。

Incoloy 系列 (镍铁铬合金)

Incoloy 800/800H/800HT: 耐高温腐蚀和抗氧化，常用于热交换器和炉管。

Incoloy 825: 镍铁铬合金，添加了钼和铜，对硫酸和磷酸有良好的耐蚀性。

纯镍和镍铜合金

Nickel 200 / 201 (低碳): 高纯度镍，耐苛性碱和高温卤素腐蚀。

Alloy 20 (CN7M/20Cb-3): 一种镍铬铁不锈钢，加入了铜和钼，耐硫酸腐蚀。

三、 其他特殊功能合金

精密合金:

Ni42 (42Ni-Fe), Ni50 (50Ni-Fe): 因瓦合金、玻封合金等，具有特定的热膨胀特性，用于电子和玻璃封装。

电热合金:

Cr20Ni80 (镍铬80/20): 常用的电热丝材料。

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总结：

上海商虎作为大型供应商，能够提供的镍合金牌号覆盖Inconel、Hastelloy、Monel、Incoloy等主流国际品牌以及国标(GB)、国军标(GJB)中的GH、NS等系列牌号。具体库存情况需以他们的实时反馈为准。

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