Hastelloy B-2: характеристики, состав и применение жаропрочного сплава

Высокое содержание молибдена (26-30%) в сплаве Hastelloy B-2 оказывает комплексное влияние на его свойства. Прежде всего, молибден значительно повышает стойкость сплава к восстановительным кислотам, особенно к соляной кислоте всех концентраций и серной кислоте низких и средних концентраций. Молибден также способствует повышению стойкости к точечной и щелевой коррозии, предотвращая разрушение пассивной пленки на поверхности металла. Кроме того, молибден упрочняет матрицу сплава, повышая его жаропрочность и сопротивление ползучести при высоких температурах. Однако высокое содержание молибдена несколько усложняет механическую обработку сплава и делает его более склонным к упрочнению при холодной деформации.

Сварка Hastelloy B-2 имеет ряд особенностей. Благодаря ультранизкому содержанию углерода (≤0,01%), сплав не подвержен сенсибилизации и образованию карбидов по границам зерен в зоне термического влияния, что обеспечивает высокую стойкость сварных соединений к межкристаллитной коррозии. Сварка может выполняться всеми распространенными методами, включая TIG, MIG, сварку покрытыми электродами и электронно-лучевую сварку. При сварке необходимо использовать присадочный материал того же состава или специально разработанные электроды. Важно обеспечить тщательную очистку свариваемых поверхностей и защиту сварочной ванны инертным газом (обычно аргоном) для предотвращения окисления. После сварки рекомендуется провести термическую обработку для снятия внутренних напряжений при температуре 1065-1120°C с последующим быстрым охлаждением.

Максимальная рекомендуемая рабочая температура для сплава Hastelloy B-2 в условиях постоянной эксплуатации составляет около 450-500°C в зависимости от агрессивности среды и уровня механических нагрузок. При более высоких температурах возможно снижение коррозионной стойкости и механических свойств. В кратковременном режиме сплав может выдерживать температуры до 600-650°C. Важно отметить, что в окислительных средах максимальная рабочая температура ниже из-за ограниченной стойкости к высокотемпературному окислению, связанной с низким содержанием хрома. Для приложений, требующих более высоких рабочих температур в окислительных средах, рекомендуется использовать сплавы серии C (например, Hastelloy C-276) или сплавы с более высоким содержанием хрома.

Hastelloy B-3 является усовершенствованной версией сплава B-2 с улучшенными технологическими свойствами. Основные отличия включают: добавление небольшого количества хрома (1-3%) для повышения стойкости к окислительным средам и высокотемпературному окислению; оптимизированное содержание углерода и других примесей для улучшения свариваемости; добавление небольшого количества вольфрама для повышения жаропрочности. В результате этих изменений Hastelloy B-3 обладает лучшей обрабатываемостью, свариваемостью и стойкостью к межкристаллитной коррозии, сохраняя при этом превосходную коррозионную стойкость в восстановительных средах, характерную для сплавов серии B. Кроме того, B-3 имеет несколько лучшую стойкость к окислительно-восстановительным средам, где могут присутствовать окислители в низких концентрациях.

Механическая обработка Hastelloy B-2 представляет определенные сложности из-за нескольких факторов. Во-первых, сплав имеет высокую прочность и твердость уже в отожженном состоянии. Во-вторых, он склонен к интенсивному деформационному упрочнению при обработке, что может быстро затуплять режущий инструмент. В-третьих, сплав имеет относительно низкую теплопроводность, что приводит к локальному перегреву в зоне резания. Для эффективной обработки рекомендуется использовать твердосплавный инструмент с положительными углами резания, работать на пониженных скоростях (примерно 30-50% от скоростей для нержавеющих сталей), обеспечивать жесткое закрепление заготовки и инструмента для минимизации вибраций, применять обильное охлаждение, использовать смазочно-охлаждающие жидкости на основе серы и хлора (если это не противоречит требованиям к конечному продукту).