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        陕西青冶特种材料有限公司

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        生产地址:西安市灞桥区酒十路东岭钢铁公司院内

        材料牌号:Hastelloy B3哈氏合金
        美国牌号:UNS N10675
        一、 Hastelloy B3(N10675)哈氏合金概述:
        Hastelloy B3(N10675)是一种以镍、钼、钴等元素组成的镍基高温合金,含镍量约为65 %。  Hastelloy B3(N10675)镍基合金材料是在哈氏合金B2的基础上改进的新材料,提高了材料的热稳定性,从而提高了耐蚀性能,同时,改善了热成形与冷成形性能。近年来,已经越来越多地应用于化工装备的生产制造中。
        二、Hastelloy B3(N10675)化学成分:见表1-1。
         表1-1                                                                 %

        C≤ Si≤ Mn≤ P≤ S≤ Cr≥ Ni≥ Mo≥ Cu≤
        0.01 0.10 3.00 0.030 0.010 1.00-3.00 65.0 27.0-32.0 0.20
        Nb/Ta≤ Al≤ Ti≤ Fe≤ Co≤ V≤ W≤ Ni+Mo Ta≤
        0.20 0.50 0.20 1.00-3.00 3.00 0.20 3.00 94.0-98.0 0.20

        三、 Hastelloy B3(N10675)哈氏合金主要特性及焊接与加工:
        1、材料分析:Hastelloy B3(N10675)哈氏合金板材固溶状态的力学性能:随加热温度上升,其抗拉强度、屈服强度、弹性模量会降低,而延伸率、热膨胀系数、导热系数和比热略有升高;而随冷态变形率的增加,其硬度、抗拉强度和屈服强度增加,延伸率降低。
        2、成形加工特性:经分析,哈氏合金B3的成形加工特性主要有:
        (1)、哈氏合金B3材料的延伸率较高,为冷压成形创造了有利条件。
        (2)、哈氏合金B3材料比奥氏体不锈钢坚硬,加工硬化倾向更明显,所以在冷成形时需要更大的压力,或分步成形。
        (3)、哈氏合金B3材料冷成形变形率小于10%时,不会对加工件的耐腐蚀性能造成影响,但在焊接加工中,残余应力的存在可能会给焊缝造成热裂纹。因此,对于后期需要焊接加工的工件,还是应尽可能消除残余应力的影响。
        (4)、变形严重的冷成形会提高哈氏合金B3材料的屈强比,还会增加应力腐蚀和裂纹的敏感性,常采用中间和最终热处理工艺。
        (5)、哈氏合金B3材料在高温下对氧化性介质及硫、磷、铅及其他低熔点金属非常敏感。
        (6)、在600~800℃区间,加热时间过长,哈氏B3合金会产生脆性相,导致延伸率降低,而且在此温度区间外力或变形受到限制时,容易发生热裂纹。因此采用热成形时,温度必须控制在900℃以上。
        (7)、哈氏合金B3材料加工压制前,与工件接触的模具表面清理干净;冷加工时,可采用润滑方法,成形后须立即脱脂处理或用碱清洗。
        (8)、加工件出炉水冷后,表面的氧化膜较厚,应充分酸洗,如残留有氧化膜,可能在下次压制时产生裂纹;必要时,可在酸洗前喷砂处理。
        3、焊接与成形:
        (1)、在成形加工前,原坯料如果需要拼接焊缝,最好选择钨极氩弧焊(GTAW)焊接方法,这样才能更好地保护焊缝不被氧化,如果采用手工电弧焊方法,很容易造成中间焊道被氧化,即使每层打磨清理,也难保清理彻底,有细微的氧化层残留,也可能会对焊缝的成形加工性能造成影响。 工件焊接之前,必须去除坡口和母材表面的附着物和氧化层,因为氧化膜和杂质的存在会影响焊缝和热影响区的性能。焊接最好选用小电流,避免过慢的速度, 不摆动,层间温度控制在100℃以下,采用正、背两面氩气保护,避免合金元素高温氧化烧损。 压制前应将焊缝表面打磨光滑,去除焊缝表面较厚的氧化层并辅以酸洗。因为哈氏合金B3材料焊缝的氧化层很坚硬,直接酸洗难以去除,在压制成形过程中很容易产生细微的裂纹,对焊缝的性能造成影响。
        (2)、热成形的优点是可一次成形,能避免加工硬化,如果成形温度能控制好,还可免去热处理。但热成形过程中温度变化很大,且每个区域都有不同,甚至与模具直接接触的表面可能要远低于金属内部的温度,很难测量和控制,一旦在加工过程中局部材料进入敏感温度区,产生微裂纹等缺陷, 便很难在后期的固溶热处理中消除。吸取加工厂的经验, 选择了冷成形工艺。压制方法优先选用模压,必须采用旋压时也要采用冷旋压,或温度不超过400℃的温旋压。
        (3)、冷成形过程中,变形率较大时要采用分步成形工艺。分步成形要进行中间热处理,宜选用固溶热处理,温度控制在1000℃以上。选择固溶热处理工艺,温度达到1060~1080℃。加工件最终压制成形后还要再进行一次固溶热处理,消除残余的应力,避免影响后续的焊接质量。
        4、热处理:
        Hastelloy B3(N10675)哈氏合金在热处理之前和热处理过程中,应始终保持 工件清洁和无污染, 这一点非常重要。在加热过程中,工件不能接触硫、磷、铅及其他低熔点金属,否则会损害合金的性能,使合金变脆。加热炉最好为电炉,如采用燃气或燃油炉,燃料中的含硫量越低越好,根据材料厂家推荐,天然气和液化石油气中的硫的总含量不大于0.1% (V),城市煤气中硫的含量不大于0.25g/m3 ,燃油中硫含量应少于0.5%(W)为较好。
        炉气必须洁净并以微还原性为宜,应避免炉气在氧化性和还原性之间波动,加热火焰不能直接接触工件。工件入炉前必须支撑,避免高温下发生不良变形。工件升温速度尽可能快,必须待炉温达到热处理温度后工件才能入炉。出炉后应快速水冷,用浸入法或全面积均匀喷淋,严禁采用水管浇注,以防冷热不均,导致发生异常变形或撕裂。

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