Hastelloy B-2
Introduction au Hastelloy B-2
Le Hastelloy B-2 est un alliage corroyé nickel-molybdène conçu pour résister aux agents réducteurs puissants, en particulier l’acide chlorhydrique. Version améliorée du Hastelloy B, il offre une meilleure stabilité thermique, une soudabilité supérieure et une sensibilité réduite à la fissuration par corrosion sous contrainte ainsi qu’à l’attaque « knife-line » dans les zones affectées thermiquement.
La composition optimisée de l’alliage, avec des teneurs minimisées en fer et en carbone, garantit une résistance à la corrosion renforcée dans les environnements de procédés chimiques. Le Hastelloy B-2 est fréquemment usiné CNC pour des composants tels que des pièces d’échangeurs thermiques, des corps de pompe et des équipements de manipulation d’acides, lorsque l’intégrité structurelle et la compatibilité chimique sont essentielles.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Hastelloy B-2
Le Hastelloy B-2 (UNS N10665 / ASTM B333 / B335) est un alliage nickel-molybdène renforcé par solution solide, avec un contrôle affiné des impuretés. Il conserve une stabilité structurale sur une large plage de températures et est généralement utilisé à l’état recuit pour des performances optimales.
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (pds.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Nickel (Ni) | Équilibre (≥65,0) | Élément de base ; assure la résistance à la corrosion en milieux réducteurs |
Molybdène (Mo) | 26,0–30,0 | Améliore la résistance au piquage et à la corrosion caverneuse |
Fer (Fe) | ≤2,0 | Contrôlé pour renforcer la résistance à la corrosion et la stabilité |
Carbone (C) | ≤0,01 | Empêche la précipitation de carbures dans les zones affectées thermiquement |
Manganèse (Mn) | ≤1,0 | Améliore l’aptitude au travail à chaud |
Silicium (Si) | ≤0,1 | Réduit pour limiter la corrosion intergranulaire |
Cobalt (Co) | ≤1,0 | Limité en tant qu’impureté |
Chrome (Cr) | ≤1,0 | Maintenu bas pour ne pas compromettre les performances en milieux réducteurs |
Soufre (S) | ≤0,02 | Minimisé pour prévenir la fissuration à chaud lors du procédé |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme/condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 9,22 g/cm³ | ASTM B311 |
Plage de fusion | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
Conductivité thermique | 10,5 W/m·K à 100°C | ASTM E1225 |
Résistivité électrique | 1,25 µΩ·m à 20°C | ASTM B193 |
Dilatation thermique | 12,2 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
Capacité calorifique massique | 395 J/kg·K à 20°C | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 200 GPa à 20°C | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état recuit)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥40% (longueur de base 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureté | 180–220 HB | ASTM E10 |
Résilience (choc) | Excellente aux températures cryogéniques et ambiantes | ASTM E23 |
Caractéristiques clés du Hastelloy B-2
Résistance supérieure aux acides : offre des vitesses de corrosion <0,01 mm/an dans du HCl bouillant à 20%, surpassant de nombreux alliages à forte teneur en nickel en milieux réducteurs.
Amélioration de la soudabilité : contrairement au Hastelloy B, le Hastelloy B-2 est moins sujet aux attaques intergranulaires liées au soudage grâce à des teneurs réduites en C, Si et Fe.
Stabilité thermique : résiste à la séparation de phases et conserve sa résistance à la corrosion après cyclage thermique entre 425 et 870°C.
Structure recuite favorable à l’usinage CNC : une taille de grain et une ductilité homogènes aident à obtenir de bons états de surface et des tolérances serrées (<±0,01 mm) sur les pièces usinées.
Défis et solutions d’usinage CNC pour le Hastelloy B-2
Défis d’usinage
Écrouissage
La dureté de surface peut augmenter de 30–40% pendant la coupe si les avances sont trop faibles, entraînant une usure excessive des outils.
Génération de chaleur
La faible conductivité thermique peut faire dépasser 600°C dans la zone de coupe, ce qui nécessite une optimisation de l’arrosage.
Adhérence à l’outil
La forte teneur en nickel favorise l’adhérence des copeaux et la formation d’arête rapportée sur les plaquettes standard.
Stratégies d’usinage optimisées
Choix des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau d’outil | Carbure revêtu PVD (ISO K20–K30) ou plaquettes céramique | Haute résistance à l’usure sous charge thermique |
Revêtement | AlTiN ou AlCrN (3–5 µm) | Réduit l’absorption de chaleur et l’adhérence des copeaux |
Géométrie | Angle de coupe positif 10–15°, arêtes rodées (rayon 0,02–0,04 mm) | Améliore l’écoulement du copeau et l’état de surface |
Paramètres de coupe (ISO 3685)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression de lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 10–20 | 0,20–0,30 | 2,0–3,0 | 90–120 |
Finition | 20–35 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 120–150 |
Traitement de surface pour les pièces en Hastelloy B-2 usinées
Pressage isostatique à chaud (HIP)
HIP améliore la tenue en fatigue et élimine la porosité sur les pièces critiques moulées ou fabriquées additivement.
Traitement thermique
Traitement thermique consiste en un recuit à 1065°C ±10°C suivi d’une trempe rapide afin de conserver la résistance à la corrosion.
Soudage de superalliages
Soudage de superalliages utilise le GTAW avec métal d’apport ERNiMo-7 pour minimiser la ségrégation de phases et garantir la résistance à la corrosion dans la zone soudée.
Revêtement barrière thermique (TBC)
Revêtement TBC peut être appliqué pour prolonger la durée de vie des composants en environnements multiphases ou sous vapeurs acides.
Usinage par décharge électrique (EDM)
EDM permet un usinage sans contact de géométries à tolérances serrées sur des plaques d’échangeurs thermiques ou des raccords.
Perçage profond
Perçage profond prend en charge des rapports L/D jusqu’à 30:1 pour des tubes de réacteurs, des orifices de distribution d’acide et des canaux internes.
Essais et analyses matériaux
Essais matériaux inclut des essais de corrosion (ASTM G28 Méthode A), une évaluation métallographique (ASTM E3) et une validation mécanique (ASTM E8, E18).
Applications industrielles des composants en Hastelloy B-2
Industrie chimique
Corps de pompes, roues/impulseurs et buses d’acide pour environnements riches en HCl.
Maintient des vitesses de corrosion <0,05 mm/an même à 90°C en flux d’acides réducteurs.
Réacteurs pharmaceutiques
Arbres d’agitation, revêtements et cuves exposés à des agents réducteurs haute pureté.
Évite la contamination et le piquage dus aux chlorures et aux sulfures.
Décapage et régénération d’acides
Composants de lignes de récupération d’acides HF, HCl et sulfurique.
Résiste aux écoulements multiphases et aux cycles thermiques rapides.
Finition des métaux
Éléments chauffants et anodes exposés à des bains acides concentrés.
Conserve l’intégrité mécanique lors d’une immersion prolongée.
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