Hastelloy B-2
Introducción a Hastelloy B-2
Hastelloy B-2 es una aleación forjada de níquel-molibdeno, diseñada para resistir agentes fuertemente reductores, en particular el ácido clorhídrico. Como versión mejorada de Hastelloy B, ofrece mayor estabilidad térmica, mejor soldabilidad y menor susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión y al ataque tipo “knife-line” (ataque en línea de cuchilla) en las zonas afectadas por el calor.
La composición optimizada de la aleación, con contenido minimizado de hierro y carbono, garantiza una resistencia a la corrosión superior en entornos de procesamiento químico. Hastelloy B-2 se mecaniza por CNC con frecuencia para fabricar componentes como piezas de intercambiadores de calor, carcasas de bombas y equipos para manejo de ácidos, donde la integridad estructural y la compatibilidad química son esenciales.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas de Hastelloy B-2
Hastelloy B-2 (UNS N10665 / ASTM B333 / B335) es una aleación de níquel-molibdeno reforzada por solución sólida, con control refinado de impurezas. Mantiene estabilidad estructural en un amplio rango de temperaturas y normalmente se utiliza en condición recocida para un desempeño óptimo.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (p.% en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | Balance (≥65.0) | Elemento base; garantiza resistencia a la corrosión en medios reductores |
Molibdeno (Mo) | 26.0–30.0 | Mejora la resistencia al picado y a la corrosión por rendijas |
Hierro (Fe) | ≤2.0 | Controlado para mejorar la resistencia a la corrosión y la estabilidad |
Carbono (C) | ≤0.01 | Evita la precipitación de carburos en las zonas afectadas por el calor |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤0.1 | Reducido para mitigar la corrosión intergranular |
Cobalto (Co) | ≤1.0 | Limitado como impureza |
Cromo (Cr) | ≤1.0 | Se mantiene bajo para no comprometer el desempeño en entornos reductores |
Azufre (S) | ≤0.02 | Minimizado para prevenir agrietamiento en caliente durante el proceso |
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 | 10.5 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.25 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 12.2 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 395 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-2
Resistencia superior a ácidos: Ofrece tasas de corrosión <0.01 mm/año en HCl al 20% en ebullición, superando a muchas aleaciones de alto níquel en entornos reductores.
Mejoras de soldabilidad: A diferencia de Hastelloy B, Hastelloy B-2 es menos propenso al ataque intergranular asociado a la soldadura debido a la reducción de C, Si y Fe.
Estabilidad térmica: Resiste la separación de fases y mantiene la resistencia a la corrosión tras ciclos térmicos entre 425–870°C.
Estructura recocida favorable para CNC: Un tamaño de grano y ductilidad consistentes ayudan a lograr acabados finos y tolerancias estrechas (<±0.01 mm) en piezas mecanizadas.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Hastelloy B-2
Desafíos de mecanizado
Endurecimiento por deformación
La dureza superficial puede aumentar 30–40% durante el corte si los avances son demasiado bajos, lo que provoca desgaste excesivo de herramienta.
Generación de calor
La baja conductividad térmica hace que la temperatura en la zona de corte supere los 600°C, por lo que es necesario optimizar el refrigerante.
Adhesión a la herramienta
El alto contenido de níquel favorece la adhesión de viruta y la formación de filo recrecido en insertos estándar.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Carburo recubierto por PVD (ISO K20–K30) o insertos cerámicos | Alta resistencia al desgaste bajo cargas térmicas |
Recubrimiento | AlTiN o AlCrN (3–5 µm) | Reduce la absorción de calor y la adhesión de viruta |
Geometría | Ángulo positivo (10–15°), filos bruñidos (radio 0.02–0.04 mm) | Mejora el flujo de viruta y el acabado 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 | 90–120 |
Acabado | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
Tratamiento superficial para piezas mecanizadas en Hastelloy B-2
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP mejora la vida a fatiga y elimina porosidad en piezas críticas fundidas o fabricadas por adición.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico implica recocido a 1065°C ±10°C seguido de enfriamiento rápido (temple) para conservar la resistencia a la corrosión.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones utiliza GTAW con material de aporte ERNiMo-7 para minimizar la segregación de fases y asegurar resistencia a la corrosión en la zona de soldadura.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC puede aplicarse para extender la vida útil en entornos de fases mixtas o vapores ácidos.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM permite mecanizado sin contacto de geometrías de tolerancia estrecha en placas de intercambiadores de calor o accesorios.
Taladrado profundo
Taladrado profundo admite relaciones L/D de hasta 30:1 para tuberías de reactor, puertos distribuidores de ácido y canalizaciones internas.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluyen ensayos de corrosión (ASTM G28 Método A), evaluación metalográfica (ASTM E3) y validación mecánica (ASTM E8, E18).
Aplicaciones industriales de componentes de Hastelloy B-2
Procesamiento químico
Cuerpos de bomba, impulsores y boquillas de ácido para entornos ricos en HCl.
Mantiene tasas de corrosión <0.05 mm/año incluso a 90°C en flujos de ácidos reductores.
Reactores farmacéuticos
Ejes de mezcla, revestimientos y recipientes expuestos a agentes reductores de alta pureza.
Evita contaminación y picado por cloruros y sulfuros.
Decapado y regeneración de ácido
Componentes en líneas de recuperación de HF, HCl y ácido sulfúrico.
Soporta flujos multifásicos y ciclos térmicos rápidos.
Acabado de metales
Elementos calefactores y ánodos expuestos a baños ácidos fuertes.
Mantiene la integridad mecánica bajo inmersión prolongada.
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