Stellite31司太立板帶圓材質
Stellite合金套筒Stellite合金是一種能耐各種類型磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質合金，在我國翻譯成司太立合金，即通常所說的鈷基合金，Stellite合金由美國人Elwood Hayness 于1907年發明。Stellite合金是以鈷作為主要成分，含有相當數量的鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素，偶爾也還含有鐵的一類合金。根據合金中成分不同，它們可以制成焊絲，粉末用于硬面堆焊，熱噴涂、噴焊等工藝，也可以制成鑄鍛件和粉末冶金件。
中文名 stellite合金 類 型 硬質合金 別 名 太立合金 時 間 1907年發明
Stellite合金分類和主要牌號
按使用用途分類，Stellite合金可以分為Stellite耐磨損合金，Stellite耐高溫合金及Stellite耐磨損和水溶液腐蝕合金。一般使用工況下，其實都是兼有耐磨損耐高溫或耐磨損耐腐蝕的情況，有的工況還可能要求同時耐高溫耐磨損耐腐蝕，而越是在這種復雜的工況下，才越能體現Stellite合金的優勢。
Stellite合金的典型牌號有：Stellite1，Stellite4，Stellite6，Stellite8，Stellite12，Stellite20，Stellite21，Stellite31，Stellite100等。在我國，主要對Stellite高溫合金研究比較深入和透徹（國內典型研究與推廣單位是鋼鐵研究總院與北京融品科技有限公司）。與其它高溫合金不同，Stellite高溫合金不是由與基體牢固結合的有序沉淀相來強化，而是由已被固溶強化的奧氏體fcc基體和基體中分布少量碳化物組成。鑄造Stellite高溫合金卻是在很大程度上依靠碳化物強化。純鈷晶體在417℃以下是密排六方（hcp）晶體結構，在更高溫度下轉變為fcc。為了避免Stellite高溫合金在使用時發生這種轉變，實際上所有Stellite合金由鎳合金化，以便在室溫到熔點溫度范圍內使組織穩定化。Stellite合金具有平坦的斷裂應力-溫度關系，但在1000℃以上卻顯示出比其他高溫下具有優異的抗熱腐蝕性能，這可能是因為該合金含鉻量較高，這是這類合金的一個特征。
Stellite合金的發展
20世紀30年代末期，由于活塞式航空發動機用渦輪增壓器的需要，開始研制鈷基高溫合金。1942年﹐美國首先用牙科金屬材料Vitallium (Co-27Cr-5Mo-0.5Ti)制作渦輪增壓器葉片取得成功。在使用過程中這種合金不斷析出碳化物相而變脆。因此﹐把合金的含碳量降至0.3%，同時添加2.6%的鎳，以提高碳化物形成元素在基體中的溶解度，這樣就發展成為HA-21合金。40年代末，X-40和HA-21制作航空噴氣發動機和渦輪增壓器鑄造渦輪葉片和導向葉片，其工作溫度可達850-870℃。1953年出現的用作鍛造渦輪葉片的S-816，是用多種難熔元素固溶強化的合金。從50年代后期到60年代末，美國曾廣泛使用過4種鑄造Stellite合金：WI-52，X-45，Mar-M509和FSX-414。變形Stellite合金多為板材，如L-605用于制作燃燒室和導管。1966年出現的HA-188，因其中含鑭而改善了抗氧化性能。蘇聯用于制作導向葉片的Stellite合金∏K4﹐相當于HA-21。Stellite合金的發展應考慮鈷的資源情況。鈷是一種重要戰略資源，世界上大多數國家缺鈷，以致Stellite合金的發展受到限制。
Stellite合金性能特點
一般鈷基高溫合金缺少共格的強化相，雖然中溫強度低(只有鎳基合金的50-75%)，但在高于980℃時具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能，且有較好的焊接性。適于制作航空噴氣發動機、工業燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉以及柴油機噴嘴等。
碳化物強化相 鈷基高溫合金中***主要的碳化物是 MC，M23C6和M6C在鑄造Stellite合金中，M23C6是緩慢冷卻時在晶界和枝晶間析出的。在有些合金中，細小的M23C6能與基體γ形成共晶體。MC碳化物顆粒過大，不能對位錯直接產生顯著的影響，因而對合金的強化效果不明顯，而細小彌散的碳化物則有良好的強化作用。位于晶界上的碳化物(主要是M23C6)能阻止晶界滑移，從而改善持久強度，鈷基高溫合金HA-31(X-40)的顯微組織為彌散的強化相為 (CoCrW)6 C型碳化物。
在某些Stellite合金中會出現的拓撲密排相如西格瑪相和Laves等是有害的，會使合金變脆。Stellite合金較少使用金屬間化合物進行強化，因為Co3 (Ti﹐Al)﹑Co3Ta等在高溫下不夠穩定，但近年來使用金屬間化合物進行強化的Stellite合金也有所發展。
Stellite合金中碳化物的熱穩定性較好。溫度上升時﹐碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ相長大速度要慢，重新回溶于基體的溫度也較高(可達1100℃)，因此在溫度上升時﹐Stellite合金的強度下降一般比較緩慢。
Stellite合金有很好的抗熱腐蝕性能， 一般認為，Stellite合金在這方面優于鎳基合金的原因，是鈷的硫化物熔點(如Co-Co4S3共晶，877℃)比鎳的硫化物熔點(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高，并且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由于大多數Stellite合金含鉻量比鎳基合金高，所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽(如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層)。但Stellite合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。
Stellite合金的生產手段
早期的Stellite合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產。后來研制成的合金，如Mar-M509合金，因含有較多的活性元素鋯、硼等，用真空冶煉和真空鑄造生產。
Stellite合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感，為使鑄造Stellite合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能，必須控制鑄造工藝參數。Stellite合金需進行熱處理，主要是控制碳化物的析出。對鑄造Stellite合金而言，首*行高溫固溶處理，溫度通常為1150℃左右，使所有的一次碳化物，包括部分MC型碳化物溶入固溶體；然后再在870-980℃進行時效處理，使碳化物(***常見的為M23C6)重新析出。
