Stellite 21钴基合金棒【百科】

Stellite 21钴基合金板百科

Stellite 21 是一种以钴为基体、以铬和钼为主要强化元素的铸造钴基高温合金，同时也因其卓越的耐磨耐蚀性能被归为重要的耐磨合金。它通常以精密铸造件或通过板材、焊材等形式应用于工业领域。Stellite 21合金板即指由该合金轧制而成的板状材料，以其在严苛环境下的优异表现而闻名。

一、 概述与核心特性

Stellite 21合金在Stellite（司太立）合金家族中属于应用最广泛的牌号之一。它在设计上平衡了高温性能、耐磨性、耐腐蚀性和抗冲击性，其核心优势源于其独特的钴铬钼合金系统以及固有的金属碳化物强化结构。

其主要特性可概括为：

优异的耐磨与抗磨损性能：在滑动磨损、磨料磨损和微动磨损条件下表现突出。

出色的耐腐蚀性：能抵抗多种酸、碱、盐溶液及高温氧化的侵蚀，尤其在非氧化性介质中性能优异。

良好的高温性能：在高达980°C的温度下仍能保持较高的强度和抗蠕变能力，硬度衰减慢。

出众的抗冲击和抗擦伤能力：相比许多硬而脆的陶瓷或金属陶瓷材料，具有更好的韧性。

良好的尺寸稳定性：在反复加热冷却循环中变形倾向小。

与大多数金属的低亲和性：减少了在滑动接触中发生咬合或粘着的风险。

二、 主要化学成分

Stellite 21的典型化学成分（重量百分比）为：

钴 (Co)：余量（通常占主导，约50%以上），提供基体、高温强度和韧性。

铬 (Cr)：约26-30%，主要提供抗氧化和耐腐蚀能力，并形成硬质碳化物。

钼 (Mo)：约5-7%，固溶强化基体，显著提高强度、红硬性和耐腐蚀性（尤其耐点蚀）。

碳 (C)：约0.2-0.3%，与铬形成碳化物，提供弥散强化，是耐磨性的关键。

镍 (Ni)：约2-3%，稳定奥氏体结构，改善塑性和热加工性。

硅 (Si)、锰 (Mn)：少量，作为脱氧剂和微量合金元素。

铁 (Fe)：少量杂质。

三、 物理与机械性能（典型值）

密度：约8.4 g/cm³。

熔点：约1330-1410°C。

硬度：铸造态或热处理后，室温硬度通常在HRC 28-38范围内。其“硬度”不仅体现在数值上，更在于高温下硬度的保持能力（红硬性）。

抗拉强度：室温下约760-930 MPa。

屈服强度：室温下约550-690 MPa。

延伸率：约5-10%，具有一定的塑性。

热膨胀系数：与钢接近，这有利于将其作为涂层或部件与钢基体配合使用。

四、 主要应用领域

Stellite 21合金板及其制品广泛应用于需要耐受磨损、腐蚀和高温的极端工况，典型领域包括：

航空航天：

涡轮发动机的密封环、叶片冠部、垫片等高温耐磨部件。

飞机起落架和作动系统的耐磨衬套、轴承表面。

能源与化工：

核电站阀门（如主蒸汽隔离阀、稳压器安全阀）的阀座、阀芯表面。

石化工业的高压泵柱塞、套筒、阀门内件、搅拌器轴套。

燃气轮机与蒸汽轮机的密封和耐磨部件。

医疗器械：

用于制造人工关节（如髋关节、膝关节）的耐磨接触面，因其生物相容性和优异的耐磨耐蚀性。

工业制造与模具：

热作模具（如压铸模、玻璃模具）的耐磨镶块或内衬。

塑料挤出机的螺杆和机筒耐磨区域。

其他工业：

造纸机械的耐磨刀片和辊面。

海洋工程中的耐海水腐蚀耐磨部件。

五、 加工与制造

成型：Stellite 21合金主要通过精密铸造（熔模铸造）和粉末冶金工艺制造近净形零件。合金板材则通常通过热轧或热锻工艺生产，由于其加工硬化倾向强，热加工是主要的成型手段。

机加工：属于难加工材料。推荐使用硬质合金或陶瓷刀具，采用低转速、大进给、充分的冷却液进行加工。磨削是常用的精加工方法。

焊接：可焊性良好，常用作堆焊焊材（焊丝、焊条、粉末）。通过等离子弧焊（PTA）、钨极惰性气体保护焊（TIG）、氧乙炔火焰堆焊等方式，在普通钢材表面熔覆一层Stellite 21，以大幅提升基体材料关键部位的耐磨耐蚀性能，性价比极高。

热处理：通常进行固溶处理和时效处理以优化碳化物分布和基体组织，获得最佳的综合性能。

总结

Stellite 21钴基合金板是一种高性能的工程材料，它完美地融合了钴基合金的高温强度、铬提供的耐腐蚀性以及钼和碳化物带来的耐磨性。虽然其初始成本和加工难度较高，但在延长关键设备寿命、提高运行可靠性、减少停机维修方面带来的经济效益显著。它是应对高温、磨损、腐蚀协同作用等极端工况的可靠选择，在现代高端工业中扮演着不可或缺的角色。