Hastelloy B-2
Hastelloy B-2の概要
Hastelloy B-2は、強い還元性薬液、特に塩酸（HCl）に対する耐食性を目的に設計された、鍛造（wrought）ニッケル-モリブデン合金です。Hastelloy Bを改良したグレードとして、熱的安定性の向上、溶接性の改善、ならびに熱影響部（HAZ）における応力腐食割れやナイフラインアタックの感受性低減が期待されます。
鉄や炭素などの不純物を厳格に管理した最適化組成により、化学プロセス環境での耐食性を強化しています。Hastelloy B-2は、熱交換器部品、ポンプハウジング、酸取扱い設備など、構造健全性と薬液適合性が重要な部品へCNC加工されることが多い材料です。
Hastelloy B-2の化学的・物理的・機械的特性
Hastelloy B-2（UNS N10665 / ASTM B333 / B335）は、固溶強化型のニッケル-モリブデン合金で、低不純物化により特性の安定性を高めています。広い温度域で組織安定性を維持し、一般に最適性能を得るため焼なまし（アニール）状態で使用されます。
化学成分（代表値）
元素 | 組成範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | 残部（≥65.0） | 母材元素；還元性媒体での耐食性を確保 |
モリブデン（Mo） | 26.0–30.0 | 孔食・すきま腐食耐性の向上 |
鉄（Fe） | ≤2.0 | 耐食性と安定性を高めるため制限 |
炭素（C） | ≤0.01 | HAZでの炭化物析出を抑制 |
マンガン（Mn） | ≤1.0 | 熱間加工性を改善 |
ケイ素（Si） | ≤0.1 | 粒界腐食リスク低減のため低減 |
コバルト（Co） | ≤1.0 | 不純物として制限 |
クロム（Cr） | ≤1.0 | 還元性環境での性能低下を避けるため低含有 |
硫黄（S） | ≤0.02 | プロセス中の高温割れ防止のため低減 |
物理特性
特性 | 代表値（典型） | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 9.22 g/cm³ | ASTM B311 |
融解温度範囲 | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 10.5 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.25 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張係数 | 12.2 µm/m·°C（20–300°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 395 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
ヤング率（弾性率） | 200 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械的特性（焼なまし状態）
特性 | 代表値（典型） | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥40%（標点距離 25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 180–220 HB | ASTM E10 |
衝撃靭性 | 極低温～常温で優れる | ASTM E23 |
Hastelloy B-2の主な特長
優れた耐酸性：沸騰20%塩酸で<0.01 mm/年の腐食速度を示し、還元性環境における多くの高Ni合金を上回ります。
溶接性の改善：Hastelloy Bに比べ、C・Si・Feを低減することで溶接起因の粒界腐食感受性を低減します。
熱的安定性：425–870°Cの熱サイクル後も相分離を抑え、耐食性を維持しやすい。
アニール組織のCNC適性：安定した粒度と延性により、加工品で高品位な仕上げと高精度（<±0.01 mm）を狙いやすい。
Hastelloy B-2のCNC加工における課題と解決策
加工上の課題
加工硬化
送りが低すぎると切削中に表面硬さが30–40%上昇し、工具摩耗が増大します。
発熱
低熱伝導により切削域温度が600°Cを超えることがあり、クーラント最適化が必要です。
工具への凝着
Ni高含有により切りくず凝着や構成刃先が発生しやすく、標準インサートでは不利です。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | PVDコート超硬（ISO K20–K30）またはセラミックインサート | 熱負荷下での耐摩耗性が高い |
コーティング | AlTiN または AlCrN（3–5 µm） | 吸熱低減と凝着抑制 |
形状 | 正すくい 10–15°、ホーニング刃（R 0.02–0.04 mm） | 切りくず流れと面粗さを改善 |
切削条件（ISO 3685）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（DOC）（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 10–20 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 90–120 |
仕上げ加工 | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
加工済みHastelloy B-2部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIPは、重要鋳造品や積層造形部品に対して、内部欠陥（ポロシティ）除去と疲労寿命向上を目的に適用されます。
熱処理
熱処理は、1065°C ±10°Cでの焼なまし後に急冷し、耐食性を保持することを目的とします。
超合金溶接
超合金溶接では、相分離や偏析を抑えつつ溶接部の耐食性を確保するため、ERNiMo-7溶加材を用いたGTAWが一般的です。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、混相流や酸蒸気環境での部品寿命延長を目的に適用される場合があります。
放電加工（EDM）
EDMは、熱交換器プレートや継手など、厳しい公差の形状を非接触で加工するのに有効です。
深穴加工（Deep Hole Drilling）
深穴加工は、反応器配管、酸分配ポート、内部流路などでL/D最大30:1程度の加工に対応します。
材料試験・分析
材料試験には、耐食試験（ASTM G28 Method A）、金相評価（ASTM E3）、機械特性検証（ASTM E8、E18）などが含まれます。
Hastelloy B-2部品の産業用途
化学プロセス
HClリッチ環境向けのポンプボディ、インペラ、酸ノズル。
還元性酸の流動条件下で90°Cでも<0.05 mm/年の腐食速度を維持します。
製薬用リアクター
高純度の還元性薬液に曝される攪拌軸、ライナー、容器。
塩化物・硫化物起因の孔食や汚染を抑制します。
酸洗・酸再生
HF、HCl、硫酸の回収ライン部品。
混相流および急速な熱サイクルに耐えます。
金属表面処理
強酸浴に長期浸漬される加熱要素、電極（アノード）部品。
長期使用でも機械的健全性を維持します。
