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Hastelloy B-2

Eine Nickel-Molybdän-Superlegierung, entwickelt für hervorragende Leistung in reduzierenden Säureumgebungen. Durch niedrige Eisen- und Kohlenstoffgehalte verbessert sie die Schweißbarkeit, CNC-Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in chemischen Prozesssystemen.

Einführung in Hastelloy B-2

Hastelloy B-2 ist eine geschmiedete Nickel-Molybdän-Legierung, die für die Beständigkeit gegenüber stark reduzierenden Medien – insbesondere Salzsäure (HCl) – entwickelt wurde. Als weiterentwickelte Variante von Hastelloy B bietet sie eine höhere thermische Stabilität, bessere Schweißbarkeit sowie eine geringere Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion und Knife-Line-Angriff in Wärmeeinflusszonen (WEZ).

Die optimierte Zusammensetzung mit minimierten Eisen- und Kohlenstoffgehalten sorgt für eine überlegene Korrosionsbeständigkeit in der chemischen Verfahrenstechnik. Hastelloy B-2 wird häufig CNC-bearbeitet zu Bauteilen wie Wärmetauscher-Komponenten, Pumpengehäusen und Säurehandling-Ausrüstung, bei denen strukturelle Integrität und chemische Kompatibilität entscheidend sind.

Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Hastelloy B-2

Hastelloy B-2 (UNS N10665 / ASTM B333 / B335) ist eine mischungshärtende Nickel-Molybdän-Legierung mit verfeinerter Verunreinigungs- und Spurenelementkontrolle. Sie bleibt über einen weiten Temperaturbereich strukturell stabil und wird typischerweise im geglühten Zustand (annealed) eingesetzt, um optimale Eigenschaften zu gewährleisten.

Chemische Zusammensetzung (typisch)

Element	Zusammensetzungsbereich (Gew.-%)	Hauptfunktion
Nickel (Ni)	Rest (≥65,0)	Grundelement; gewährleistet Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Medien
Molybdän (Mo)	26,0–30,0	Verbessert Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion
Eisen (Fe)	≤2,0	Kontrolliert zur Verbesserung von Korrosionsbeständigkeit und Stabilität
Kohlenstoff (C)	≤0,01	Verhindert Karbidausscheidung in der Wärmeeinflusszone
Mangan (Mn)	≤1,0	Verbessert Warmumformbarkeit
Silizium (Si)	≤0,1	Reduziert zur Verringerung interkristalliner Korrosion
Kobalt (Co)	≤1,0	Als Verunreinigung begrenzt
Chrom (Cr)	≤1,0	Niedrig gehalten, um die Leistung in reduzierenden Medien nicht zu beeinträchtigen
Schwefel (S)	≤0,02	Minimiert zur Vermeidung von Heißrissen während der Verarbeitung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert (typisch)	Prüfnorm/Bedingung
Dichte	9,22 g/cm³	ASTM B311
Schmelzbereich	1330–1380 °C	ASTM E1268
Wärmeleitfähigkeit	10,5 W/m·K bei 100 °C	ASTM E1225
Elektrischer Widerstand	1,25 µΩ·m bei 20 °C	ASTM B193
Wärmeausdehnung	12,2 µm/m·°C (20–300 °C)	ASTM E228
Spezifische Wärmekapazität	395 J/kg·K bei 20 °C	ASTM E1269
Elastizitätsmodul	200 GPa bei 20 °C	ASTM E111

Mechanische Eigenschaften (geglühter Zustand)

Eigenschaft	Wert (typisch)	Prüfnorm
Zugfestigkeit	690–760 MPa	ASTM E8/E8M
Streckgrenze (0,2 %)	275–345 MPa	ASTM E8/E8M
Bruchdehnung	≥40 % (Messlänge 25 mm)	ASTM E8/E8M
Härte	180–220 HB	ASTM E10
Kerbschlagzähigkeit	Ausgezeichnet bei kryogenen und Umgebungstemperaturen	ASTM E23

Wesentliche Merkmale von Hastelloy B-2

Überlegene Säurebeständigkeit: Bietet Korrosionsraten <0,01 mm/Jahr in siedender 20%iger Salzsäure und übertrifft viele hoch-nickelhaltige Legierungen in reduzierenden Medien.
Verbesserte Schweißbarkeit: Im Vergleich zu Hastelloy B weniger anfällig für schweißbedingten interkristallinen Angriff durch reduzierte C-, Si- und Fe-Gehalte.
Thermische Stabilität: Widersteht Phasenseparation und behält Korrosionsbeständigkeit nach thermischen Zyklen zwischen 425–870 °C.
CNC-freundliche geglühte Struktur: Gleichmäßige Korngröße und Duktilität unterstützen feine Oberflächen und enge Toleranzen (<±0,01 mm) bei bearbeiteten Teilen.

Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Hastelloy B-2

Bearbeitungsherausforderungen

Kaltverfestigung

Die Oberflächenhärte kann sich beim Zerspanen um 30–40% erhöhen, wenn die Vorschübe zu niedrig sind, was zu starkem Werkzeugverschleiß führt.

Wärmeentwicklung

Die geringe Wärmeleitfähigkeit lässt die Temperaturen in der Schnittzone über 600 °C steigen, wodurch eine optimierte Kühlschmierstoffführung erforderlich wird.

Werkzeuganhaftung

Der hohe Nickelgehalt begünstigt Spanadhäsion und Aufbauschneidenbildung bei Standard-Wendeschneidplatten.

Optimierte Bearbeitungsstrategien

Werkzeugauswahl

Parameter	Empfehlung	Begründung
Werkzeugwerkstoff	PVD-beschichtetes Hartmetall (ISO K20–K30) oder Keramik-Wendeschneidplatten	Hohe Verschleißbeständigkeit unter thermischer Belastung
Beschichtung	AlTiN oder AlCrN (3–5 µm)	Reduziert Wärmeaufnahme und Spananhaftung
Geometrie	Positiver Spanwinkel (10–15°), verrundete Schneiden (0,02–0,04 mm Radius)	Verbessert Spanfluss und Oberflächenqualität

Schnittparameter (ISO 3685)

Operation	Geschwindigkeit (m/min)	Vorschub (mm/U)	Schnitttiefe (mm)	Kühlschmierstoffdruck (bar)
Schruppen	10–20	0,20–0,30	2,0–3,0	90–120
Schlichten	20–35	0,05–0,10	0,5–1,0	120–150

Oberflächenbehandlung für bearbeitete Hastelloy-B-2-Teile

Heißisostatisches Pressen (HIP)

HIP verbessert die Ermüdungslebensdauer und eliminiert Porosität in kritischen Guss- oder additiv gefertigten Bauteilen.

Wärmebehandlung

Wärmebehandlung umfasst ein Glühen bei 1065 °C ±10 °C mit anschließendem schnellem Abschrecken zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit.

Schweißen von Superlegierungen

Schweißen von Superlegierungen erfolgt mittels GTAW mit ERNiMo-7 Zusatzwerkstoff, um Phasensegregation zu minimieren und die Korrosionsbeständigkeit im Nahtbereich sicherzustellen.

Thermische Barrierebeschichtung (TBC)

TBC-Beschichtung kann eingesetzt werden, um die Bauteillebensdauer in Mehrphasen- oder Säuredampf-Umgebungen zu verlängern.

Funkenerosion (EDM)

EDM ermöglicht berührungslose Bearbeitung von engen Toleranzgeometrien in Wärmetauscherplatten oder Fittings.

Tieflochbohren

Tieflochbohren unterstützt L/D-Verhältnisse bis 30:1 für Reaktorleitungen, Säureverteileröffnungen und interne Kanäle.

Werkstoffprüfung und Analyse

Werkstoffprüfung umfasst Korrosionsprüfungen (ASTM G28 Methode A), metallographische Bewertung (ASTM E3) sowie mechanische Verifikation (ASTM E8, E18).

Industrieanwendungen von Hastelloy-B-2-Komponenten

Chemische Verfahrenstechnik

Pumpengehäuse, Laufräder und Säuredüsen für HCl-reiche Umgebungen.
Erhält Korrosionsraten <0,05 mm/Jahr selbst bei 90 °C in reduzierenden Säureströmungen.

Pharma-Reaktoren

Mischwellen, Auskleidungen und Behälter in Kontakt mit hochreinen reduzierenden Medien.
Verhindert Kontamination und Lochfraß durch Chloride und Sulfide.

Beizen und Säureregeneration

Bauteile in HF-, HCl- und Schwefelsäure-Rückgewinnungslinien.
Widersteht Mehrphasenströmungen und schnellen thermischen Zyklen.

Metalloberflächenbehandlung

Heizelemente und Anoden in starken Säurebädern.
Behält mechanische Integrität bei Langzeitimmersion.