Stellite 21 (materiálové číslo 2.4799, UNS R30021 / R30075), v mezinárodním průmyslu rovněž označovaná jako Cobalt 21 nebo pod slévárenskou specifikací CoCrMo, je lirá superslitina na bázi kobaltu s nízkým obsahem uhlíku. Na rozdíl od většiny ostatních slitin řady Stellite (např. Stellite 6), které využívají k zpevnění karbidy wolframu, je Stellite 21 zpevněna tuhým roztokem molybdenu (až 6 %) v kobalt-chromové matrici. Tato specifická metalurgická modifikace dává materiálu mimořádnou houževnatost, excelentní odolnost proti prudkým změnám teplot (tepelným šokům), rázovému mechanickému zatížení a skvělou biokompatibilitu. Slitina vykazuje vysokou odolnost proti opotřebení, kavitaci a oxidaci za žáru, přičemž si zachovává výrazně vyšší tažnost než oceli s vysokým obsahem karbidů.
Garantované chemické složení a limitní tolerance podle přísné letecké normy AMS 5385 pro investiční odlitky a chirurgického standardu ASTM F75 (vyjádřeno v hmotnostních procentech):
| Prvek | Co | Cr | Mo | Ni | Fe | Mn | Si | C | N |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. (%) | Zbytek | 25,00 | 5,00 | 1,50 | – | – | – | 0,20 | – |
| Max. (%) | Zbytek | 30,00 | 7,00 | 4,00 | 3,00 | 1,00 | 1,00 | 0,35 | 0,25 |
Mechanické hodnoty investičních přesných odlitků v litém stavu (As-Cast) a po případném homogenizačním žíhání podle specifikací AMS 5385 a ASTM F75:
| Mechanický parametr | Garantované hodnoty pro přesné odlitky (AMS 5385) | Typické hodnoty pro čistý navařený stav (As-Welded) | Typické vlastnosti za vysokých teplot (nad 600 °C) |
|---|---|---|---|
| Tvrdost za pokojové teploty | 25 – 33 HRC (~ 250 – 310 HBW) | 27 – 36 HRC (~ 270 – 340 HV) | Vynikající tvrdost za tepla, drží stabilitu do 750 °C |
| Pevnost v tahu Rₘ (MPa) | ≥ 665 MPa | ~ 700 – 800 MPa | ~ 480 MPa (Při 700 °C) |
| Mez kluzu Rₚ₀,₂ (MPa) | ≥ 485 MPa | ~ 510 MPa | ~ 310 MPa |
| Tažnost A₅ (%) | ≥ 8 % (Výrazně plastičtější než Stellite 6) | ~ 4 – 7 % | ~ 10 – 15 % |
| Modul pružnosti v tahu E (GPa) | 210 GPa | 215 GPa | ~ 165 GPa (při 700 °C) |
Hodnoty fyzikálních veličin kobaltové lité slitiny Stellite 21 v závislosti na rostoucím teplotním zatížení:
| Fyzikální parametr | Při 20 °C | Při 200 °C | Při 400 °C | Při 600 °C |
|---|---|---|---|---|
| Hustota (g/cm³) | 8,33 | 8,28 | 8,22 | 8,16 |
| Měrná tepelná vodivost (W/m·K) | 14,3 | 15,9 | 18,0 | 20,5 |
| Měrná tepelná kapacita (J/kg·K) | 425 | 450 | 480 | 515 |
| Koeficient tepelné roztažnosti (10⁻⁶/K) | – | 11,2 | 12,4 | 13,7 |
| Teplota solidu / likvidu (°C) | 1295 °C / 1395 °C | |||
| Magnetismus | Materiál je striktně nemagnetický (ideální pro lékařské implantáty v MRI). | |||
Nízký obsah uhlíku a absence velkých primárních karbidů wolframu odlišují Stellite 21 od tradičních stelitových řad. Kovová matice na bázi Co-Cr-Mo dokáže extrémně účinně pohlcovat rázovou mechanickou energii a odolávat cyklickému tepelnému namáhání bez vzniku únavových mikrotrhlin. Slitina vykazuje excelentní chování proti hydrodynamické kavitaci a erozivnímu opotřebení proudícími médii, což ji předurčuje k ochraně ventilových sedel v parních elektrárnách.
Obsah chromu až 30 % vytváří neprostupnou pasivační vrstvu oxidů, která ocel bezpečně chrání proti oxidaci v agresivních spalinách až do teploty 950 °C. Slitina vykazuje mimořádnou odolnost vůči chemické korozi v ropném průmyslu (podle norem NACE MR0175). Díky úplné absenci toxických prvků a vynikající korozní netečnosti v lidském organismu je tato slitina jedním z celosvětově nejuznávanějších kovových materiálů pro permanentní medicínské implantáty.
Vzhledem k nižší výchozí tvrdosti (cca 30 HRC) je Stellite 21 mechanicky lépe obrobitelná než Stellite 6. Přesto má vysokou houževnatost a vykazuje rychlé deformační zpevňování. CNC třískové operace vyžadují tuhé stroje, karbidové nástroje ISO K20 s ostře broušenou pozitivní geometrií a konstantní posuv pod záplavovým chlazením. Jako navařovací materiál se nanáší metodami TIG (GTAW), MIG (GMAW) nebo plazmovým přenosem oblouku (PTA). Při navařování tvrdých vrstev na ocelové podklady se doporučuje mírný předehřev základního kovu na teplotu 200 °C až 300 °C (podle tloušťky a typu oceli) k omezení vnitřního pnutí, riziko vzniku trhlin při chladnutí svaru je však podstatně nižší než u ostatních stelitových jakostí.
Kobaltovou superslitinu Stellite 21 / 2.4799 dodáváme v kompletním sortimentu forem, od navařovacích materiálů po přesné odlitky a medicínské tyče:
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Poskytnutá data jsou bez záruky – konkrétní hodnoty je vždy třeba ověřit v aktuálním atestu dodávaného materiálu.