Hastelloy B-3哈氏合金-力學性能
Hastelloy B-3概述:
1.B-3合金是鎳鉬合金家族的新成員。它在任何溫度和濃度下對鹽酸都具有優(yōu)異的耐腐蝕性。同時對硫酸、醋酸、甲酸、磷酸等非氧化介質(zhì)具有良好的耐腐蝕性。
2.由于其化學成分的調(diào)整，其熱穩(wěn)定性較原B-2合金有了很大的提高。B-3合金具有較高的抗點蝕、應力腐蝕、刀口腐蝕和焊接熱影響區(qū)腐蝕的能力。
Hastelloy B-3(N10675)合金的主要特性、焊接和加工：
1.材料分析:Hastelloy B-3(N10675) Hastelloy板材在固溶狀態(tài)下的力學性能:隨著加熱溫度的升高，其抗拉強度、屈服強度和彈性模量會降低，而延伸率、熱膨脹系數(shù)、熱導率和比熱會略有升高；然而，隨著冷變形速率的增加，其硬度、抗拉強度和屈服強度增加，而伸長率降低。
2.成形加工特點:經(jīng)過分析，Hastelloy B-3的成形加工特點主要有:
(1)Hastelloy B-3材料延伸率高，為冷壓創(chuàng)造了有利條件。
(2) Hastelloy B-3材料比奧氏體不銹鋼更硬，加工硬化傾向更明顯，所以在冷成型時需要更大的壓力或分步成型。
(3)當Hastelloy B-3材料的冷成型變形率小于10%時，不會影響工件的耐腐蝕性能，但在焊接過程中，殘余應力的存在可能會使焊縫產(chǎn)生熱裂紋。因此，對于后期需要焊接的工件，應盡可能消除殘余應力的影響。
(4)劇烈變形的冷成形會增加Hastelloy B-3材料的屈強比，也會增加應力腐蝕和裂紋的敏感性。經(jīng)常使用中間和最終熱處理工藝。
(5) Hastelloy B-3在高溫下對氧化介質(zhì)、硫、磷、鉛等低熔點金屬非常敏感。
(6)在600 ~ 800℃的溫度范圍內(nèi)，加熱時間過長會產(chǎn)生Hastelloy B-3合金的脆性相，導致延伸率下降。而且，當外力或變形限制在這個溫度范圍內(nèi)時，容易發(fā)生熱裂。因此，使用熱成型時，溫度必須控制在900℃以上。
(7)在哈氏B-3材料加工壓制前，將模具與工件接觸的表面清洗干凈；冷加工時可采用潤滑，成型后應立即進行脫脂或堿洗。
(8)加工件出爐水冷后，表面氧化膜較厚，應充分酸洗。如果有氧化膜殘留，可能在下一次壓制時開裂；必要時可以在酸洗前噴砂。
3.焊接和成型:
(1)成型加工前，如果需要拼接原毛坯，選擇GTAW焊接方法，這樣可以更好的保護焊縫不被氧化。如果采用手工電弧焊方法，容易造成中間焊縫被氧化。即使每一層都經(jīng)過打磨和清洗，也很難保證徹底清洗干凈，有輕微的氧化層殘留，也可能影響焊縫的成形和加工性能。焊接工件前，必須清除坡口和母材表面的附著物和氧化層，因為氧化膜和雜質(zhì)的存在會影響焊縫和熱影響區(qū)的性能。選擇低焊接電流，避免速度過慢，不擺動，層間溫度控制在100℃以下，正反兩面采用氬氣保護，避免合金元素高溫氧化燃燒。壓制前應將焊縫表面打磨光滑，并用酸洗去除焊縫表面的厚氧化層。由于Hastelloy B-3材料焊縫中的氧化層非常堅硬，直接酸洗很難去除，而且在壓制過程中容易產(chǎn)生細小裂紋，影響焊縫的性能。
(2)熱成型的優(yōu)點是可以一次成型，可以避免加工硬化。如果能控制好成型溫度，也可以不進行熱處理。但是熱成形過程中溫度變化很大，每個區(qū)域都不一樣。甚至與模具直接接觸的表面也可能比金屬內(nèi)部的溫度低得多，這使得測量和控制變得困難。一旦局部材料在加工過程中進入溫度敏感區(qū)，在后期的固溶熱處理中就很難消除微裂紋等缺陷。借鑒加工廠的經(jīng)驗，選擇了冷成型工藝。壓制方法優(yōu)選為模壓，當需要旋壓時，應采用冷旋壓或溫度不超過400℃的溫旋壓。
(3)在冷成形過程中，當變形率較高時，應采用分步成形工藝。分步成型需要中間熱處理，最好是固溶熱處理，溫度要控制在1000℃以上。選擇固溶熱處理工藝，溫度達到1060 ~ 1080℃。壓制成型后需要進行固溶熱處理，消除殘余應力，避免影響后續(xù)焊接質(zhì)量。
4.熱處理:
Hastelloy B-3(N10675) Hastelloy合金在熱處理前和熱處理過程中，應始終保持工件清潔無污染，這一點非常重要。在加熱過程中，工件不應與硫、磷、鉛等低熔點金屬接觸，否則會破壞合金的性能，使合金變脆。加熱爐是電爐。如果使用燃氣或燃油爐，燃料中的硫含量越低越好。根據(jù)材料制造商的建議，天然氣和液化石油氣中的總硫含量不大于0.1% (V)，城市煤氣中的總硫含量不大于0.25g/m3，燃料油中的總硫含量應小于0.5% (W)。
爐氣必須是干凈的，并且是稍微可還原的。應避免爐氣在氧化和還原之間波動，加熱火焰不能直接接觸工件。工件在進入熔爐之前必須被支撐，以避免在高溫下產(chǎn)生不良變形。工件加熱速度盡量快，只有爐溫達到熱處理溫度后，工件才能進入爐內(nèi)。水從爐中排出后，應迅速冷卻，并用浸漬法均勻噴灑整個區(qū)域。禁止用水管澆注，以防冷熱不均造成異常變形或撕裂。
哈氏合金B(yǎng)-3的金相組織:
Hastelloy B-3具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。該合金中鐵和鉻的含量被控制在非常低的值，這阻礙了Ni4Mo相在700-800℃的析出，從而降低了加工過程中的脆化風險。
哈氏合金B(yǎng)-3的特點:
瞬間暴露在中溫下仍能保持優(yōu)異的可塑性；優(yōu)異的耐點蝕性和耐應力腐蝕開裂性；優(yōu)異的刀口耐蝕性和熱影響區(qū)耐蝕性；優(yōu)異的耐醋酸、醋酸、磷酸等非氧化性酸的性能；在各種濃度和溫度下具有優(yōu)異的耐鹽酸腐蝕性能；
Hastelloy B-3的應用領(lǐng)域有:
B-3合金可用于以前B-2合金的所有用途。B-3和B-2合金一樣，不建議在有鐵鹽和銅鹽存在的環(huán)境中使用，因為這些鹽會很快造成腐蝕破壞。當鹽酸與鐵和銅接觸時，會與它們反應生成鐵鹽和銅鹽。
