Hastelloy B-3鎳基高溫合金焊接性能
哈氏合金B(yǎng)-3(N10675)概述:
哈氏合金B(yǎng)-3(N10675)是一種鎳基高溫合金，由鎳、鉬、鈷等元素組成，鎳含量約為65%。哈氏合金B(yǎng)-3(N10675)鎳基合金是在哈氏合金B(yǎng)2的基礎上改進的新材料，提高了材料的熱穩(wěn)定性，從而提高了耐腐蝕性能，同時提高了熱成型和冷成型性能。近年來，它越來越多地應用于化工設備的制造。
哈氏合金B(yǎng)-3(N10675)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，硬度、抗拉強度和屈服強度增加，延伸率降低。
2.成形特點:經過分析，Hastelloy B-3的成形特點主要有:
(1) Hastelloy B-3具有高伸長率，這為冷壓創(chuàng)造了有利條件。
(2) Hastelloy B-3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，但殘余應力的存在可能會導致焊接時焊縫出現(xiàn)熱裂紋。因此，對于后期需要進行焊接加工的工件，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。經常使用中間和最終熱處理工藝。
(5) Hastelloy B-3材料在高溫下對氧化介質、硫、磷、鉛等低熔點金屬非常敏感。
(6)在600 ~ 800℃的溫度范圍內，加熱時間過長，Hastelloy B-3合金會產生脆性相，導致延伸率下降，當外力或變形限制在此溫度范圍內時，容易產生熱裂紋。因此，采用熱成型時，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方法，成型后必須立即進行脫脂處理或堿洗。
(8)工件用水冷卻后，表面氧化膜較厚，應充分酸洗。如果氧化膜殘留，可能會在下次壓制時產生裂紋；必要時可以在酸洗前噴砂。
3、焊接成型:
(1)成型前，如果需要將原毛坯焊接在一起，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。即使每一層都經過打磨和清洗，也很難保證徹底清洗干凈，還有微小的氧化層殘留，也可能影響焊縫的成形和加工性能。工件焊接前，必須清除坡口和母材表面的附著物和氧化層，因為氧化膜和雜質的存在會影響焊縫和熱影響區(qū)的性能。焊接采用小電流，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燒損。壓制前應將焊縫表面打磨光滑，去除焊縫表面的厚氧化層，輔以酸洗。由于Hastelloy B-3焊縫的氧化層很硬，直接酸洗很難去除，在壓制成型過程中容易產生細小裂紋，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，就可以不進行熱處理。但是在熱成形過程中，溫度變化很大，每個區(qū)域都不一樣。即使是與模具直接接觸的表面也可能比金屬內部的溫度低得多，這是很難測量和控制的。一旦局部材料在加工過程中進入敏感溫度區(qū)，在后期的固溶熱處理中就很難消除微裂紋等缺陷。借鑒加工廠的經驗，選擇了冷成型工藝。壓制方法以模壓為佳，也要求冷旋壓或溫度不超過400℃的溫旋壓。
(3)在冷成形過程中，當變形率較大時，應采用分步成形工藝。分步成形需要中間熱處理，應選擇固溶熱處理，溫度控制在1000℃以上。選擇固溶熱處理工藝，溫度達到1060 ~ 1080℃。工件壓制成型后，需要進行固溶熱處理，消除殘余應力，避免影響后續(xù)焊接質量。
4、熱處理:
在Hastelloy B-3(N10675) Hastelloy熱處理前和熱處理過程中，保持工件清潔無污染非常重要。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燃燒器，燃料中的硫含量越低越好。根據(jù)材料生產廠家的推薦，天然氣和液化石油氣中總硫含量不大于0.1% (v)，城市煤氣中硫含量不大于0.25 g/m3，燃料中硫含量小于0.5% (w)。
爐氣必須是清潔的，略呈還原性，避免爐氣在氧化態(tài)和還原性之間波動，加熱火焰不能直接接觸工件。工件入爐前必須支撐好，以免高溫下變形不良。工件的升溫速度要盡可能快，待爐溫達到熱處理溫度后，工件才能入爐。出爐后應迅速用水冷卻，并采用浸漬法噴涂或均勻噴涂于整個區(qū)域。嚴禁使用水管進行澆注，以防冷熱不均造成異常變形或撕裂。
