Hastelloy B
Introducción a Hastelloy B
Hastelloy B es una aleación de níquel-molibdeno resistente a la corrosión, desarrollada específicamente para su uso en entornos fuertemente reductores, en particular en ácido clorhídrico. Con una resistencia excepcional al cloruro de hidrógeno, y a los ácidos sulfúrico, acético y fosfórico —incluso bajo condiciones severas— Hastelloy B es un material preferido para componentes mecanizados por CNC utilizados en reactores químicos, intercambiadores de calor y sistemas de recuperación de ácidos.
Hastelloy B mantiene una excelente ductilidad y propiedades mecánicas en un amplio rango de temperaturas y, por lo general, se mecaniza por CNC en condición recocida. Su resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y al picado lo hace ideal para aplicaciones con medios agresivos y procesos de alta pureza.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Hastelloy B
Hastelloy B (UNS N10001 / ASTM B333 / B335) es una aleación forjada, reforzada por solución sólida. Está disponible en barras, láminas y placas laminadas en caliente, estiradas en frío y recocidas. El material es especialmente conocido por su resistencia extrema al ácido clorhídrico y a medios no oxidantes.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (p.% en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | Balance (≥65.0) | Elemento base; resistencia a la corrosión en medios reductores |
Molibdeno (Mo) | 26.0–30.0 | Elemento de aleación principal; mejora la resistencia al picado y a la corrosión por rendijas |
Hierro (Fe) | 2.0–4.0 | Equilibra la resistencia mecánica |
Carbono (C) | ≤0.02 | Controlado para reducir la precipitación de carburos durante la soldadura |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤0.10 | Se mantiene bajo para evitar susceptibilidad al ataque intergranular |
Cromo (Cr) | ≤1.0 | Contenido bajo para evitar comportamiento propenso a la oxidación |
Cobalto (Co) | ≤1.0 | Impureza limitada para estabilidad de propiedades |
Azufre (S) | ≤0.03 | Minimizado para reducir el agrietamiento en caliente durante mecanizado y soldadura |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 9.22 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 10.2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.23 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 12.3 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 390 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 200 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición recocida)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥40% (longitud calibrada de 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 180–220 HB | ASTM E10 |
Tenacidad al impacto | Excelente en condiciones criogénicas y a temperatura ambiente | ASTM E23 |
Características clave de Hastelloy B
Resistencia extrema a la corrosión: Presenta tasas de corrosión <0.02 mm/año en HCl al 20% en ebullición y <0.05 mm/año en ácido acético al 50% a 80°C (ASTM G31).
Formulación de bajo carbono: Reduce la precipitación de carburos durante la soldadura o ciclos térmicos, manteniendo la resistencia a la corrosión en las zonas afectadas por el calor.
Resistencia al agrietamiento por tensión: Resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión tanto en entornos con iones cloruro como fluoruro, comunes en reactores químicos.
Compatibilidad de fabricación: Mantiene la estabilidad dimensional durante el mecanizado CNC, el conformado y el procesamiento térmico.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Hastelloy B
Desafíos de mecanizado
Endurecimiento por deformación
La aleación se endurece rápidamente por trabajo durante el contacto con la herramienta, lo que incrementa el desgaste si se emplean avances inadecuados.
Control térmico
La baja conductividad térmica provoca acumulación de calor en el filo de corte, aumentando el riesgo de fallo de herramienta en mecanizado en seco.
Formación de viruta
Genera virutas continuas y tenaces con mala rotura, lo que requiere geometrías agresivas rompevirutas.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Carburo recubierto por PVD (K20–K40) o insertos cerámicos | Mantiene el filo a altas temperaturas |
Recubrimiento | TiAlN o AlCrN (3–4 µm) | Minimiza el desgaste de flanco y el filo recrecido |
Geometría | Ángulo positivo 10–15°, filo bruñido (~0.02 mm de radio) | Reduce fuerzas de corte y retrasa el endurecimiento superficial |
Parámetros de corte (ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | DOC (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 10–20 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
Acabado | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamiento superficial para piezas mecanizadas en Hastelloy B
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP densifica piezas fundidas o fabricadas por adición para mejorar la resistencia a la fatiga y eliminar porosidad interna.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico incluye recocido a 1150°C ±15°C seguido de un enfriamiento rápido (temple) para evitar sensibilización y conservar la resistencia a la corrosión.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones requiere GTAW de bajo aporte térmico con material de aporte ERNiMo-7 para minimizar la corrosión en la zona afectada por el calor.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC puede aplicarse para protección indirecta frente a vapores ácidos o como aislamiento térmico en conjuntos de reactor.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM permite generar geometrías de precisión sin inducir esfuerzos mecánicos ni distorsión por zona afectada térmicamente.
Taladrado profundo
Taladrado profundo permite formar canales de refrigeración o de flujo de ácido con relaciones L/D de hasta 30:1.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluyen ensayos de inmersión por corrosión (ASTM G31), ensayos de sensibilización (ASTM A262) y perfilado de dureza (ASTM E18).
Aplicaciones industriales de componentes de Hastelloy B
Procesamiento químico
Cuerpos de bombas para ácidos, tubos de intercambiadores de calor y recipientes de reacción.
Mantiene el desempeño en concentraciones de HCl >40% a 100°C.
Equipos farmacéuticos
Revestimientos de reactores, mezcladores y sellos para entornos ácidos de alta pureza.
No contaminante y resistente a la corrosión incluso con haluros en trazas.
Decapado y recuperación de metales
Boquillas, accesorios de tubería y deflectores de intercambiadores de calor en unidades de recuperación de ácido nítrico y sulfúrico.
Resiste el ataque localizado durante la circulación de ácido.
Pulpa y papel
Digestores y tubos de evaporadores de licor negro expuestos a agentes de blanqueo ácidos.
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