HASTELLOY B-3合金介绍
时间：2021-01-04 阅读：382
主要特性
焊接状态下具有杰出的抗腐蚀性
HASTELLOY® B-3® 合金是镍钼合金家族中的一个新成员，它对于任何温度和浓度的盐酸都有*的抗腐蚀性。同时它对于硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其他不具有氧化性的介质也具有有良好的抗腐蚀性。而且，由于对其化学成分作了调整，它的热稳定性相比于原来的HASTELLOY® B-2 合金有了大幅的提高。B-3® 合金对点腐蚀、应力腐蚀开裂、刀状腐蚀和焊接的热影响区的腐蚀等均有很高的抗力。
加工制造
由于改进，HASTELLOY® B-3® 合金的热稳定性有了明显的提高，就可把以前B-2合金部件加工中所产生的相关问题减到少。这时由于在 B-3® 合金中，金属间有害相形成的倾向很小，使它在加热过程中及继后的各种形式的热循环中比 B-2 有更大的韧性。B-3® 合金有良好的成形和焊接性能。在 1230℃ 加热时，如有足够时间使部件总体均热，就可进行锻造和其他热加工。B-3® 合金是一种低碳合金，可以用控制终锻温度来达到控制 晶粒大小的目的。
B-3® 合金也能通过冷加工来成形，虽然有较快的加工硬化发生，但所有常规的冷加工技术对它均适用。
试验表明， B-3® 合金在浓度为20%的沸腾盐酸中当冷压缩变形度不大于50%时，与它在固溶热处理时相比其抗均匀腐蚀的能力没有降低。
B-3® 合金可以用所有常用的焊接方法焊接，但我们不推荐在腐蚀环境下使用的部件用氧乙炔焊和埋弧焊方法。要特别注意焊接时采取一定的预防措施以防止过度热输入。
热处理
除非客户特别要求，所有 HASTELLOY® B-3® 合金锻件都是以固溶热处理状态供应。B-3合金的温度是 1065℃ 并随后快速淬冷。薄板或线材作光亮退火，其加热温度为 1150℃，随后在氢中冷却。
可供应的锻件形状
可提供的HASTELLOY® B-3® 合金锻件为薄板、厚板、带材、棒材、线材、管子、锻坯等等。
应用
HASTELLOY® B-3® 合金可适用于先前 B-2 合金所有的用途。同 B-2 合金一样, B-3® 不推荐使用于三价铁盐和二价铜盐存在的环境中，因为这些盐会很快引起腐蚀破坏。当盐酸接触到铁和铜时, 会与之发生化学反应生成三价铁盐和二价铜盐。
ASME 锅炉和压力容器规范
ASME 已为固溶退火的 HASTELLOY® B-3® 合金(UNS N10675)公布了规范实例2140。 这合金同时也已列入ASTM 标准，其中技术条件 B333 (厚板，薄板, 带材), B335 (棒材), B366 (焊接管件), B564 (锻件), B619 (焊管), B622 (无缝管) 和 B626 (小径焊管)。
标准化学成分，重量百分比
65Nib-28.5Mo-1.5Cr-1.5Fe-3Co*-3Mn*-3W*-0.5Al*0.2Ti*-0.1Si*-0.01C*
b小 *大
水溶液腐蚀
在沸腾酸中的抗均匀腐蚀性*
酸介质 | 浓度, 重量百分比 | 平均年腐蚀率 mm |
醋酸 | 10 | 0.005 |
30 | 0.005 | |
50 | 0.005 | |
70 | 0.005 | |
99 （冰醋酸） | 0.017 | |
甲酸 | 10 | 0.010 |
20 | 0.015 | |
30 | 0.015 | |
40 | 0.013 | |
60 | 0.008 | |
89 | 0.005 | |
盐酸 | 1 | 0.005 |
2 | 0.03 | |
5 | 0.10 | |
10 | 0.14 | |
15 | 0.22 | |
20 | 0.31 | |
20 （焊接状态） | 0.35 | |
20 （含50 ppm Fe3+） | 2.0 | |
磷酸（化学纯） | 10 | 0.06 |
30 | 0.05 | |
50 | 0.08 | |
85 | 0.07 | |
硫酸 | 2 | 0.010 |
5 | 0.018 | |
10 | 0.020 | |
20 | 0.03 | |
30 | 0.03 | |
30（含50 ppm Fe3+） | 0.48 | |
40 | 0.03 | |
50 | 0.04 | |
50（焊接状态） | 0.06 | |
50（在540℃下时效48小时） | 0.05 | |
60 | 0.06 | |
70 | 0.17 |
*除非注明，这些数据取自三个生产炉号，经固溶热处理。测试数据是4个24小时实验数据的平均值
在沸腾酸中抗均匀腐蚀性能的比较
酸介质 | 平均年腐蚀率 （mm） | |||
B-3 合金 | B-2 合金 | 316L | MONEL 400 | |
50% 醋酸 | 0.005 | 0.010 | 0.005 | - |
40% 甲酸 | 0.013 | 0.018 | 1.041 | 0.053 |
50-55% 磷酸 | 0.076 | 0.152 | 0.457 | 0.114 |
50% 硫酸 | 0.043 | 0.030 | >500 | 4.699 |
20% 盐酸 | 0.305 | 0.381 | >500 | 40.310 |
在HF溶液中平均抗均匀腐蚀性能*
% HF | 所示温度下平均年腐蚀率 （mm） | |
52℃ | 79℃ | |
1 | 0.22 | 0.28 |
3 | 0.22 | 0.32 |
5 | 0.23 | 0.35 |
10 | 0.25 | 0.41 |
20 | 0.30 | 0.58 |
48 | 0.34 | 0.89 |
70 | 0.80 | - |
*这些数据取自三个生产炉号，为固溶热处理状态。
平薄板样品，经工厂退火处理并在700℃下时效一小时
沸腾溶液 | B 2 合金 | B 3 合金 |
5% H2SO4 | 在印记特定位置有晶间应力腐蚀裂纹 |
无裂纹 |
0.5% H2SO4 | ||
20% HCl |
冷加工对在沸腾20%HCl中抗腐蚀性的影响*
冷加工率 % | 硬度 RC | 抗拉强度 MPa | 0.2% 的屈服强度 MPa | 51mm 延伸率 % | 年腐蚀率 （mm） |
0 | 18 | 860 | 425 | 57 | 0.33 |
10 | 30 | 965 | 690 | 40 | 0.33 |
20 | 37 | 1095 | 895 | 25 | 0.33 |
30 | 41 | 1240 | 1060 | 13 | 0.33 |
40 | 44 | 1395 | 1185 | 9 | 0.33 |
50 | 46 | 1525 | 1260 | 8 | 0.33 |
与B-2合金相比，B-3合金大的优势就在于在瞬间暴露于中温时，它仍能保持好的韧性。这种暴露通常规律性地发生在加工的热处理过程中。当短时暴露于700℃的温度时，B-2合金非常容易脆化，而B-3合金则表现出显著的抗脆化能力，并可使这种暴露长达几小时。这为合金被制作为复杂的，诸如成型装置的部件提供了便利。
室温下平均热稳定性数据
运行温度 ℃ |
运行时间 小时 | 终抗拉强度 MPa | 0.2% 的屈服强度 MPa |
延伸率 % | 断面收缩率 % | 却贝V-缺口冲击值 J |
无 | 无 | 890 | 385 | 60.4 | 73.0 | 358 |
425 | 1000 | 900 | 405 | 57.2 | 71.7 | 358 |
4000 | 905 | 410 | 56.8 | 71.6 | 358 | |
8000 | 870 | 395 | 57.4 | 70.5 | 358 | |
12,000 | 880 | 405 | 57.5 | 70.4 | 358 | |
16,000 | 915 | 410 | 57.6 | 71.4 | 358 | |
480 | 1000 | 470 | 535 | 50.0 | 67.1 | 355 |
4000 | 995 | 580 | 48.3 | 65.5 | 358 | |
8000 | 960 | 555 | 48.9 | 64.4 | 285 | |
12,000 | 975 | 565 | 49.9 | 65.2 | 313 | |
16,000 | 1020 | 590 | 48.8 | 64.6 | 237 | |
540 | 1000 | 1005 | 570 | 48.4 | 64.7 | 320 |
4000 | 1055 | 615 | 45.6 | 61.4 | 145 | |
8000 | 1050 | 625 | 47.1 | 59.5 | 79 | |
12,000 | 1060 | 635 | 44.2 | 59.2 | 111 | |
16,000 | 1120 | 660 | 43.7 | 57.5 | 79 | |
595 | 1000 | 1165 | 720 | 38.8 | 54.9 | 34 |
4000 | 1230 | 810 | 31.5 | 37.2 | 20 | |
8000 | 1210 | 815 | 28.7 | 35.7 | 18 | |
12,000 | 1230 | 830 | 26.4 | 31.7 | 18 | |
16,000 | 1280 | 870 | 25.3 | 29.6 | 11 |
典型拉伸性能
薄板*的拉伸性质
测试温度 ℃ | 抗拉强度 MPa | 0.2%的屈服强度 MPa | 51mm 延伸率 % |
室温 | 860 | 420 | 53.4 |
95 | 830 | 380 | 56.9 |
205 | 760 | 325 | 59.7 |
315 | 720 | 300 | 63.4 |
425 | 705 | 290 | 32.0 |
540 | 675 | 270 | 59.0 |
650 | 715 | 315 | 55.8 |
* 对光亮退火的3.2mm薄板的数据有效
厚板*的拉伸性质
测试温度 ℃ | 抗拉强度 MPa | 0.2% 的屈服强度 MPa | 51mm 延伸率 % | 断面收缩率* % |
室温 | 885 | 400 | 57.8 | 67.5 |
95 | 845 | 375 | 58.2 | 67.3 |
205 | 795 | 330 | 60.9 | 68.1 |
315 | 765 | 305 | 61.6 | 65.5 |
425 | 745 | 285 | 61.7 | 64.9 |
540 | 730 | 275 | 61.7 | 61.5 |
650 | 735 | 290 | 64.6 | 54.9 |
- *该数据为三个炉号六捆板中测得的平均结果。一半的测试数据是在6.35mm板的平板试样上测得的。其他的则从更厚的板的圆棒试样上取得。因此，断面收缩率的数据是仅从这些试样中获得。
动态弹性模量
温度℃ | 动态弹性模量 GPa |
室温 | 216 |
100 | 213 |
200 | 208 |
300 | 202 |
400 | 197 |
500 | 190 |
600 | 185 |
700 | 178 |
800 | 168 |
900 | 157 |
1000 | 147 |
要物理性质
密度 | 温度℃ | 公制单位 |
室温 | 9.22 g/cm3 | |
熔化温度范围 | 1370-1418 |
|
电阻率 | 室温 | 137 μΩ-cm |
100 | 137 μΩ-cm | |
200 | 137 μΩ-cm | |
300 | 138 μΩ-cm | |
400 | 138 μΩ-cm | |
500 | 140 μΩ-cm | |
600 | 143 μΩ-cm | |
700 | 142 μΩ-cm | |
800 | 137 μΩ-cm | |
900 | 132 μΩ-cm | |
1000 | 130 μΩ-cm | |
平均热膨胀系数 | 25-100 | 10.6 X 10-6 m/m-℃ |
25-200 | 11.1 X 10-6 m/m-℃ | |
25-300 | 11.4 X 10-6 m/m-℃ | |
25-400 | 11.6 X 10-6 m/m-℃ | |
25-500 | 11.8 X 10-6 m/m-℃ | |
25-600 | 11.8 X 10-6 m/m-℃ | |
25-700 | 12.2 X 10-6 m/m-℃ | |
25-800 | 13.1 X 10-6 m/m-℃ | |
25-900 | 13.9 X 10-6 m/m-℃ | |
25-1000 | 14.4 X 10-6 m/m-℃ | |
热扩散系数 | 室温 | 3.0 X 10-3 cm2/sec |
100 | 3.2 X 10-3 cm2/sec | |
200 | 3.4 X 10-3 cm2/sec | |
300 | 3.7 X 10-3 cm2/sec | |
400 | 4.0 X 10-3 cm2/sec | |
500 | 4.4 X 10-3 cm2/sec | |
600 | 4.5 X 10-3 cm2/sec | |
700 | 4.9 X 10-3 cm2/sec | |
800 | 4.7 X 10-3 cm2/sec | |
900 | 4.5 X 10-3 cm2/sec | |
1000 | 4.9 X 10-3 cm2/sec | |
导热系数 | 室温 | 11.2 W/m-K |
100 | 12.1 W/m-K | |
200 | 13.4 W/m-K | |
300 | 14.8 W/m-K | |
400 | 16.3W/m-K | |
500 | 17.9 W/m-K | |
600 | 19.6 W/m-K | |
700 | 21.4 W/m-K | |
800 | 23.3 W/m-K | |
900 | 25.4 W/m-K | |
1000 | 27.5 W/m-K | |
| 温度℃ | 单位 |
比热 | 室温 | 373 J/Kg-K |
100 | 382 J/Kg-K | |
200 | 409 J/Kg-K | |
300 | 421 J/Kg-K | |
400 | 431 J/Kg-K | |
500 | 436 J/Kg-K | |
600 | 434 J/Kg-K | |
700 | 595 J/Kg-K | |
800 | 589 J/Kg-K | |
900 | 577 J/Kg-K | |
1000 | 575 J/Kg-K |