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Hastelloy B-3

Un alliage avancé nickel-molybdène offrant une résistance supérieure à la corrosion et une excellente stabilité thermique dans les environnements chimiques réducteurs. Conçu pour des composants usinés CNC destinés aux applications critiques chimiques, pharmaceutiques et des semi-conducteurs.

Introduction au Hastelloy B-3

Le Hastelloy B-3 est un alliage nickel-molybdène conçu pour offrir une résistance exceptionnelle à l’acide chlorhydrique, à l’acide acétique et à d’autres produits chimiques fortement réducteurs. Dernière évolution de la famille Hastelloy B, le B-3 corrige les limites des nuances précédentes grâce à une stabilité thermique nettement améliorée, une résistance accrue à la fissuration par corrosion sous contrainte et une sensibilité réduite à la corrosion de la zone affectée thermiquement (ZAT/HAZ) après soudage.

Grâce à son excellente formabilité et à ses performances anticorrosion, le Hastelloy B-3 est largement utilisé pour des composants usinés CNC dans les secteurs du traitement chimique, de la pharmacie et du traitement des déchets. La structure robuste de l’alliage garantit une stabilité dimensionnelle et une longue durée de vie en service agressif, en particulier lorsque des températures élevées et des acides réducteurs sont présents.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Hastelloy B-3

Le Hastelloy B-3 (UNS N10675 / ASTM B333 / B335) est un alliage renforcé par solution solide, conçu pour répondre aux faiblesses des alliages de la série B antérieurs dans les zones affectées thermiquement. Il présente une meilleure aptitude à la mise en œuvre et de meilleures performances en état soudé.

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)	28,5–30,5	Renforce la résistance à l’acide chlorhydrique et à d’autres acides non oxydants
Fer (Fe)	1,5–3,0	Améliore les propriétés mécaniques
Cobalt (Co)	1,0–3,0	Améliore la stabilité thermique
Chrome (Cr)	≤1,5	Contrôle la corrosion aux joints de grains
Manganèse (Mn)	≤3,0	Aide au travail à chaud
Carbone (C)	≤0,01	Minimise la précipitation de carbures lors du soudage
Silicium (Si)	≤0,1	Réduit pour diminuer le risque d’attaque intergranulaire
Aluminium (Al)	≤0,5	Contrôlé pour assurer la stabilité structurale
Soufre (S)	≤0,02	Prévient la fissuration à chaud en usinage CNC et en soudage

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme/condition d’essai
Densité	9,24 g/cm³	ASTM B311
Plage de fusion	1350–1400°C	ASTM E1268
Conductivité thermique	10,4 W/m·K à 100°C	ASTM E1225
Résistivité électrique	1,29 µΩ·m à 20°C	ASTM B193
Dilatation thermique	12,2 µm/m·°C (20–300°C)	ASTM E228
Capacité calorifique massique	390 J/kg·K à 20°C	ASTM E1269
Module d’élasticité	195 GPa à 20°C	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état recuit)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	690–770 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2%)	275–350 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	≥45% (longueur de base 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureté	180–220 HB	ASTM E10
Résilience (choc)	Excellente à température ambiante et cryogénique	ASTM E23

Caractéristiques clés du Hastelloy B-3

Stabilité thermique renforcée : résiste à la formation de phases intermétalliques lors d’expositions à 500–900°C, amélioration majeure par rapport aux Hastelloy B et B-2.
Soudabilité supérieure : conserve la résistance à la corrosion dans la ZAT sans nécessiter de traitement thermique après soudage, réduisant la complexité de fabrication.
Haute résistance à la corrosion : présente des vitesses de corrosion <0,02 mm/an dans du HCl bouillant à 20% et dans l’acide acétique à 80°C, confirmées par des essais d’immersion ASTM G31.
Compatibilité avec l’usinage CNC : une microstructure stable permet l’usinage de haute précision avec des tolérances de l’ordre de ±0,01 mm et un état de surface fin inférieur à Ra 1,0 µm.

Défis et solutions d’usinage CNC pour le Hastelloy B-3

Défis d’usinage

Écrouissage

Le matériau présente un exposant d’écrouissage (n ≈ 0,35), ce qui augmente la dureté de surface et réduit la durée de vie outil si des passes trop faibles sont utilisées.

Rétention thermique

La faible conductivité thermique peut faire dépasser 600°C en zone de coupe ; l’arrosage haute pression traversant l’outil est donc essentiel.

Gestion des copeaux

Produit des copeaux longs et continus, difficiles à évacuer dans des géométries confinées ou en conditions d’avance élevée.

Stratégies d’usinage optimisées

Choix des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau d’outil	Carbure revêtu CVD/PVD (K20–K30) ou plaquettes céramique	Supporte des températures de coupe élevées
Revêtement	AlCrN ou TiAlN (3–5 µm)	Améliore le décollement des copeaux et réduit l’usure en dépouille
Géométrie	Angle de coupe positif (10–12°), arête rodée 0,02–0,05 mm	Équilibre efforts de coupe et contrôle des copeaux

Paramètres de coupe (ISO 3685)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression de lubrifiant (bar)
Ébauche	10–18	0,20–0,30	2,0–3,0	100–120
Finition	20–35	0,05–0,10	0,5–1,0	120–150

Traitements de surface pour les pièces en Hastelloy B-3 usinées

Pressage isostatique à chaud (HIP)

HIP applique une pression uniforme jusqu’à 100–200 MPa à des températures autour de 1150°C, éliminant les vides internes et augmentant la résistance en fatigue de plus de 25% pour les composants critiques.

Traitement thermique

Traitement thermique comprend un recuit à 1065–1100°C pendant 1 à 2 heures, suivi d’une trempe rapide afin de supprimer la séparation de phases et de restaurer une résistance à la corrosion <0,01 mm/an en HCl.

Soudage de superalliages

Soudage de superalliages utilise le GTAW avec métal d’apport ERNiMo-10 et des températures interpasses <100°C pour éviter la sensibilisation en ZAT et préserver une ductilité >40%.

Revêtement barrière thermique (TBC)

Revêtement TBC peut fournir jusqu’à 200 µm de protection céramique YSZ pour des composants opérant au-delà de 800°C en environnements acides ou chargés en vapeurs.

Usinage par décharge électrique (EDM)

EDM permet la réalisation de micro-détails avec une précision dimensionnelle de ±0,005 mm et un état de surface Ra <0,8 µm, notamment dans des géométries difficiles d’accès.

Perçage profond

Perçage profond permet des perçages jusqu’à 30× le diamètre avec des outils alimentés par arrosage interne, indispensable pour créer des voies d’écoulement d’acide dans des corps de pompe et des composants de réacteurs.

Essais et analyses matériaux

Essais matériaux inclut des essais de corrosion intergranulaire (ASTM A262 Prat. C), des validations mécaniques (ASTM E8/E18) et des analyses de microstructure par SEM et EDS.