Hastelloy B
Introdução ao Hastelloy B
Hastelloy B é uma liga níquel-molibdênio resistente à corrosão, desenvolvida especificamente para uso em ambientes fortemente redutores, especialmente em ácido clorídrico. Com excelente resistência ao cloreto de hidrogênio, aos ácidos sulfúrico, acético e fosfórico — mesmo sob condições severas — o Hastelloy B é um material preferido para componentes usinados em CNC utilizados em reatores químicos, trocadores de calor e sistemas de recuperação de ácidos.
O Hastelloy B mantém ótima ductilidade e propriedades mecânicas em uma ampla faixa de temperatura e, tipicamente, é usinado em CNC na condição recozida. Sua resistência à corrosão sob tensão e à corrosão por pites o torna ideal para aplicações com meios agressivos e processamento de alta pureza.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Hastelloy B
Hastelloy B (UNS N10001 / ASTM B333 / B335) é uma liga forjada, endurecida por solução sólida. Está disponível em barras, chapas e placas laminadas a quente, trefiladas a frio e recozidas. O material é mais conhecido por sua resistência extrema ao ácido clorídrico e a meios não oxidantes.
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (em massa, %) | Função Principal |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | Balanço (≥65,0) | Elemento base; resistência à corrosão em meios redutores |
Molibdênio (Mo) | 26,0–30,0 | Principal elemento de liga; melhora resistência a pites e corrosão por fresta |
Ferro (Fe) | 2,0–4,0 | Equilibra a resistência mecânica |
Carbono (C) | ≤0,02 | Controlado para reduzir precipitação de carbonetos durante soldagem |
Manganês (Mn) | ≤1,0 | Melhora a trabalhabilidade a quente |
Silício (Si) | ≤0,10 | Mantido baixo para evitar suscetibilidade a ataque intergranular |
Cromo (Cr) | ≤1,0 | Baixo teor evita comportamento propenso à oxidação |
Cobalto (Co) | ≤1,0 | Impureza limitada para estabilidade de propriedades |
Enxofre (S) | ≤0,03 | Minimizado para reduzir trinca a quente durante usinagem e soldagem |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 9,22 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 1330–1380°C | ASTM E1268 |
Condutividade Térmica | 10,2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividade Elétrica | 1,23 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansão Térmica | 12,3 µm/m·°C (20–300°C) | ASTM E228 |
Capacidade Calorífica Específica | 390 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 200 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Condição Recozida)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥40% (comprimento de medida 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 180–220 HB | ASTM E10 |
Tenacidade ao Impacto | Excelente em condições criogênicas e ambiente | ASTM E23 |
Principais Características do Hastelloy B
Resistência Extrema à Corrosão: Apresenta taxas de corrosão <0,02 mm/ano em HCl 20% em ebulição e <0,05 mm/ano em ácido acético 50% a 80°C (ASTM G31).
Formulação de Baixo Carbono: Reduz a precipitação de carbonetos durante soldagem ou ciclos térmicos, mantendo a resistência à corrosão na ZAC (zona afetada pelo calor).
Resistência à Corrosão sob Tensão: Resiste à corrosão sob tensão em ambientes com íons cloreto e fluoreto, comuns em reatores químicos.
Compatibilidade de Fabricação: Mantém estabilidade dimensional durante usinagem CNC, conformação e processamento térmico.
Desafios e Soluções de Usinagem CNC para Hastelloy B
Desafios de Usinagem
Encruamento
A liga encrua rapidamente durante o contato da ferramenta, aumentando o desgaste se forem usados avanços inadequados.
Controle Térmico
A baixa condutividade térmica resulta em acúmulo de calor na aresta de corte, elevando o risco de falha da ferramenta em usinagem a seco.
Formação de Cavaco
Gera cavacos contínuos e tenazes, com baixa quebrabilidade, exigindo geometrias de quebra-cavaco mais agressivas.
Estratégias de Usinagem Otimizadas
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Metal duro com revestimento PVD (K20–K40) ou insertos cerâmicos | Mantém a aresta de corte em altas temperaturas |
Revestimento | TiAlN ou AlCrN (3–4 µm) | Minimiza desgaste de flanco e aresta postiça (built-up edge) |
Geometria | Ângulo de saída positivo 10–15°, aresta honed (~0,02 mm de raio) | Reduz forças de corte e retarda o endurecimento superficial |
Parâmetros de Corte (ISO 3685)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | DOC (mm) | Pressão do Refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 10–20 | 0,20–0,30 | 2,0–3,0 | 100–120 |
Acabamento | 20–35 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 120–150 |
Tratamento de Superfície para Peças em Hastelloy B Usinadas
Prensagem Isostática a Quente (HIP)
HIP densifica peças fundidas ou fabricadas por manufatura aditiva para aumentar resistência à fadiga e remover porosidade interna.
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico inclui recozimento a 1150°C ±15°C seguido de têmpera rápida, para evitar sensibilização e manter a resistência à corrosão.
Soldagem de Superligas
Soldagem de Superligas requer GTAW de baixo aporte térmico com metal de adição ERNiMo-7 para minimizar corrosão na ZAC.
Revestimento Barreira Térmica (TBC)
Revestimento TBC pode ser aplicado para proteção indireta contra vapores ácidos ou isolamento térmico em conjuntos de reatores.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
EDM viabiliza geometrias de alta precisão sem induzir tensão mecânica ou distorções por zona termicamente afetada.
Furação Profunda
Furação Profunda permite a formação de canais de resfriamento ou escoamento de ácido com razões L/D de até 30:1.
Ensaios e Análise de Materiais
Ensaios de Materiais incluem ensaio de imersão em corrosão (ASTM G31), ensaio de sensibilização (ASTM A262) e perfil de dureza (ASTM E18).
Aplicações Industriais de Componentes em Hastelloy B
Processamento Químico
Corpos de bombas para ácidos, tubos de trocadores de calor e vasos de reação.
Mantém desempenho em concentrações de HCl >40% a 100°C.
Equipamentos Farmacêuticos
Revestimentos de reatores, misturadores e vedações para ambientes ácidos de alta pureza.
Não contaminante e resistente à corrosão mesmo na presença de haletos em traços.
Decapagem e Recuperação de Metais
Bicos, conexões e defletores de trocadores de calor em unidades de recuperação de ácidos nítrico e sulfúrico.
Resiste a ataque localizado durante a circulação de ácido.
Papel e Celulose
Digestores e tubos de evaporadores de licor negro expostos a agentes ácidos de branqueamento.
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