스텔라이트 21 vs 스텔라이트 6: 코발트계 초내마모 합금의 결정적 차이 7가지

코발트 기반 초합금 스텔라이트(Stellite) 시리즈 중 가장 널리 쓰이는 스텔라이트 21과 스텔라이트 6. 둘 다 내마모·내식·고온 강도가 뛰어나지만, 몰리브덴(Mo) 유무가 7대 특성(조성, 물리적성질, 기계적성질, 경도, 열처리, 용접, 내식성)에서 명확한 차이를 만듭니다. 본 글에서는 엔지니어 관점에서 비교·정리합니다.

화학적 조성

스텔라이트 21: Co-Cr-Mo-W-C (Mo 5~6% 함유)
스텔라이트 6: Co-Cr-W-C (Mo 없음)
→ Mo는 고온 크립 강도·산화 저항성 향상에 기여.

7대 특성 상세 비교

1. 물리적 성질

• 밀도: 둘 다 ~8.4 g/cm³ 동일
• 열전도율: 스텔라이트 21이 약간 낮음 → 고온 단열 유리
• 열팽창계수: 스텔라이트 21이 낮음 → 치수 안정성 우수

2. 기계적 성질

• 항복 강도: 스텔라이트 21 > 스텔라이트 6 (Mo 고용체 강화)
• 탄성 계수: 스텔라이트 6 > 스텔라이트 21 → 강성·휨 저항 우위

3. 경도 (주조 상태 ~40 HRC)

• 적정 열처리 후: 스텔라이트 21 최대 50 HRC 달성 가능 (Mo 탄화물 석출)
• 스텔라이트 6: 40~45 HRC 유지
• → 극한 내마모·절삭 공구용은 스텔라이트 21 유리

4. 열처리

• 스텔라이트 21: Mo 함유로 열처리 공정 복잡, 고탄소로 균열 감수성 커 엄격한 가열/냉각 속도 제어 필수
• 스텔라이트 6: 상대적으로 단순, 균열 위험 낮음

5. 용접성

• 둘 다 TIG/MIG/플라즈마 아크 용접 가능
• 스텔라이트 21: Mo로 용접 난이도 높음, 예열·서냉 필수
• 스텔라이트 6: 용접성 양호, 현장 보수 용이

6. 내식성

• 고온 산화: 스텔라이트 21 Mo 효과로 우위
• 염화물/산성 부식: 스텔라이트 6 고Cr 효과로 우위

7. 대표 용도

• 스텔라이트 21: 가스터빈 노즐/베인, 로켓 노즐, 고온 밸브 시트, 절삭 공구 코팅
• 스텔라이트 6: 펌프 임펠러, 밸브 트림, 베어링 부시, 해양·화학 설비 마모 부품

선정 결정 가이드

• 650℃ 이상 고온·고응력·산화 분위기 → 스텔라이트 21
• 상온~중온 마모·부식 복합 환경, 현장 용접 보수 빈번 → 스텔라이트 6
• 예산 제약 시: 스텔라이트 6이 소재비·가공비 모두 저렴

결론

Mo 함유 여부가 고온 성능과 가공 난이도를 가릅니다. 운전 온도, 분위기, 유지보수 여건, 예산 4가지를 종합해 선정하고, 열처리·용접 절차서(WPS/PQR)는 반드시 소재 공급사·전문 기관과 협의해 확정하십시오.