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Hastelloy B-3

Uma liga avançada de níquel-molibdênio que oferece resistência superior à corrosão e excelente estabilidade térmica em ambientes químicos redutores. Projetada para componentes usinados em CNC em aplicações críticas químicas, farmacêuticas e de semicondutores.

Introdução ao Hastelloy B-3

Hastelloy B-3 é uma liga de níquel-molibdênio projetada para resistência excepcional ao ácido clorídrico, ao ácido acético e a outros agentes fortemente redutores. Como a evolução mais recente da família Hastelloy B, o B-3 corrige limitações de graus anteriores ao oferecer estabilidade térmica significativamente aprimorada, maior resistência à corrosão sob tensão (SCC) e menor sensibilidade à corrosão na zona afetada pelo calor (ZAC/HAZ) após soldagem.

Devido à sua excelente conformabilidade e desempenho anticorrosivo, o Hastelloy B-3 é amplamente utilizado em componentes usinados em CNC nas indústrias de processamento químico, farmacêutica e de tratamento de resíduos. A estrutura robusta da liga garante estabilidade dimensional e longa vida útil sob condições de serviço agressivas, especialmente onde há altas temperaturas e ácidos redutores.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Hastelloy B-3

Hastelloy B-3 (UNS N10675 / ASTM B333 / B335) é uma liga endurecida por solução sólida, projetada para reduzir as limitações de ligas B anteriores em zonas afetadas pelo calor. Apresenta melhor processabilidade e desempenho em condições soldadas.

Composição Química (Típica)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	Balanço (≥65,0)	Elemento base; fornece resistência à corrosão em meios redutores
Molibdênio (Mo)	28,5–30,5	Aumenta a resistência ao HCl e a outros ácidos não oxidantes
Ferro (Fe)	1,5–3,0	Melhora propriedades mecânicas
Cobalto (Co)	1,0–3,0	Melhora a estabilidade térmica
Cromo (Cr)	≤1,5	Controla corrosão em contornos de grão
Manganês (Mn)	≤3,0	Auxilia no trabalho a quente
Carbono (C)	≤0,01	Minimiza precipitação de carbonetos durante a soldagem
Silício (Si)	≤0,1	Reduzido para diminuir o risco de ataque intergranular
Alumínio (Al)	≤0,5	Controlado para garantir estabilidade estrutural
Enxofre (S)	≤0,02	Ajuda a prevenir trinca a quente em operações de CNC e soldagem

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor (Típico)	Norma/Condição de Ensaio
Densidade	9,24 g/cm³	ASTM B311
Faixa de Fusão	1350–1400°C	ASTM E1268
Condutividade Térmica	10,4 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividade Elétrica	1,29 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansão Térmica	12,2 µm/m·°C (20–300°C)	ASTM E228
Capacidade Calorífica Específica	390 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo de Elasticidade	195 GPa a 20°C	ASTM E111

Propriedades Mecânicas (Condição Recozida)

Propriedade	Valor (Típico)	Norma de Ensaio
Resistência à Tração	690–770 MPa	ASTM E8/E8M
Limite de Escoamento (0,2%)	275–350 MPa	ASTM E8/E8M
Alongamento	≥45% (comprimento de medida 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	180–220 HB	ASTM E10
Tenacidade ao Impacto	Excelente em temperatura ambiente e criogênica	ASTM E23

Principais Características do Hastelloy B-3

Estabilidade Térmica Aprimorada: Resiste à formação de fases intermetálicas durante exposição a 500–900°C, o que representa grande melhoria em relação ao B-2 e ao Hastelloy B.
Soldabilidade Superior: Mantém resistência à corrosão na ZAC sem necessidade de tratamento térmico pós-soldagem, reduzindo a complexidade de fabricação.
Alta Resistência à Corrosão: Apresenta taxas de corrosão <0,02 mm/ano em HCl 20% em ebulição e em ácido acético a 80°C, confirmadas por ensaios de imersão ASTM G31.
Compatibilidade com Usinagem CNC: Microestrutura estável permite usinagem de alta precisão com tolerâncias dentro de ±0,01 mm e acabamento fino abaixo de Ra 1,0 µm.

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para Hastelloy B-3

Desafios de Usinagem

Encruamento

O material apresenta expoente de encruamento (n ≈ 0,35), aumentando a dureza superficial e reduzindo a vida da ferramenta quando são usados passes rasos.

Retenção de Calor

A baixa condutividade térmica faz com que as temperaturas de corte excedam 600°C, tornando essencial o uso de refrigerante de alta pressão e através da ferramenta.

Gestão de Cavacos

Gera cavacos longos e contínuos, difíceis de evacuar em geometrias confinadas ou em cenários de alto avanço.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Metal duro com revestimento CVD/PVD (K20–K30) ou insertos cerâmicos	Resiste a temperaturas elevadas de usinagem
Revestimento	AlCrN ou TiAlN (3–5 µm)	Melhora o desprendimento do cavaco e reduz desgaste de flanco
Geometria	Ângulo de saída positivo (10–12°), hone de aresta 0,02–0,05 mm	Equilibra força de corte e controle de cavaco

Parâmetros de Corte (ISO 3685)

Operação	Velocidade (m/min)	Avanço (mm/rev)	DOC (mm)	Pressão do Refrigerante (bar)
Desbaste	10–18	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-3 Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP aplica pressão uniforme de até 100–200 MPa em temperaturas por volta de 1150°C, eliminando vazios internos e aumentando a resistência à fadiga em mais de 25% para componentes críticos.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico envolve recozimento a 1065–1100°C por 1–2 horas, seguido de têmpera rápida para suprimir separação de fases e restaurar a resistência à corrosão para <0,01 mm/ano em HCl.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas utiliza GTAW com metal de adição ERNiMo-10 e controle de temperatura entre passes <100°C para evitar sensibilização na ZAC e preservar ductilidade >40%.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC fornece até 200 µm de proteção cerâmica YSZ para componentes operando acima de 800°C em ambientes ácidos ou com vapores carregados.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM permite criação de microcaracterísticas com exatidão dimensional de ±0,005 mm e acabamento superficial Ra <0,8 µm, especialmente em geometrias de difícil acesso.

Furação Profunda

Furação Profunda possibilita furar até 30× o diâmetro usando ferramentas com refrigeração interna, essencial para formar caminhos de fluxo de ácido em carcaças de bombas e componentes de reatores.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais incluem ensaio de corrosão intergranular (ASTM A262 Prática C), validação mecânica (ASTM E8/E18) e análise microestrutural com SEM e EDS.