Hastelloy superlegeringen: eigenschappen en toepassingen
De belangrijkste functie van Hastelloy's is zijn bestendigheid tegen hoge temperaturen, hoge spanningen in een corrosieve omgeving. Hastelloy is een legering van kobalt, chroom, nikkel en molybdeen, het is duur bij de aanschaf maar rekening houdend met de levensduur uiteindelijk niet, het is zeer goed bestand tegen corrosie en hoge temperatuur en toegepast in gasturbines, in vliegtuigmotoren en in kernreactoren. Hastelloy is een moeilijker te bewerken metaal, wordt vaak met een laser bewerkt en bij voorkeur in de vorm gegoten. Hastelloy's worden gebruikt voor drukvaten, leidingen en appendages in de chemische industrie. Door toevoegen van Mg, Be, Al, Si, Ti en Mo aan nikkellegeringen worden de mechanische eigenschappen opgevoerd door o.a. precipitatie harding.
Hastelloy toepassingen / Bron: JohnLockeLost, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)Algemeen
Hastelloy is de naam van een serie corrosievaste legeringen die ook wel aangeduid worden met “superalloys” of “high-performance alloys”. Het overheersende legeringselement in Hastelloy is nikkel, andere legeringselementen zijn molybdenum, chroom, kobalt, ijzer, koper, mangaan, titaan zirconium, aluminium, koolstof en wolfraam. In de loop der tijd zijn ondersoorten ontwikkeld waarop de nadruk op één of enkele van de eigenschappen ligt.Overzicht chemische samenstelling Hastelloy legeringen
| alloy | C% | Co% | Cr% | Mo% | V% | W% | Al% | Cu% | Nb% | Ti% | Fe% | Ni% | andere% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hastelloy B | 0,1 | 1,25 | 0,6 | 28 | 0,3 | --- | --- | --- | --- | --- | 5,5 | rest balans | Mn 0,8 Si 0,70 |
| Hastelloy B2 | 0,02 | 1 | 1 | 26-30 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 2 | rest balans | Mn 1,0 Si 0,1 |
| Hastelloy C | 0,07 | 1,25 | 16 | 17 | 0,3 | 40 | --- | --- | --- | --- | 5,75 | rest balans | Mn 1,0 Si 0,70 |
| Hastelloy C4 | 0,015 | 2 | 14-18 | 14-17 | --- | --- | --- | --- | --- | 0,70 | 3 | rest balans | Mn 1,0 Si 0,08 |
| Hastelloy C276 | 0,02 | 2,5 | 14-16,5 | 15-17 | 0,35 | 3,0-4,5 | --- | --- | --- | --- | 4-7 | rest balans | Mn 1,0 Si 0,05 |
| Hasteloy F | 0,02 | 1,25 | 22 | 6,5 | --- | 0,5 | --- | --- | 2,1 | --- | 21 | rest balans | Mn 1,5 Si 0,50 |
| Hastelloy G | 0,05 | 2,5 | 21,0-23,5 | 5,5-7,5 | --- | 1,0 | --- | 1,5-2,5 | 1,7-2,5 | --- | 18-21 | rest balans | Mn 1,0-2,0 P 0,04 Si 1,0 |
| Hastelloy G2 | 0,03 | --- | 23-26 | 5-7 | --- | --- | --- | 0,7-1,2 | --- | 0,7-1,5 | rest balans | 47-52 | Mn 1,0 Si 1,0 |
| Hastelloy N | 0,06 | 0,25 | 7 | 16,5 | --- | 0,20 | --- | 0,10 | --- | --- | 3 | rest balans | Mn 0,40 Si 0,25 B 0,01 |
| Hastelloy S | 0,02 | 2 | 15,5 | 14,5 | 0,6 | 1 | 0,2 | --- | --- | --- | 3 | rest balans | Mn 0,50 Si 0,40 B 0,0009 La 0,02 |
| Hastelloy W | 0,06 | 1,25 | 5 | 24,5 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 5,5 | rest balans | Mn 0,05 Si0,50 |
| Hastelloy X | 0,1 | 1,5 | 22 | 9 | --- | 0,6 | --- | --- | --- | 18,5 | --- | rest balans | Mn 0,60 Si 0,60 |
Mechanische eigenschappen Hastelloy B(3)
| Treksterkte MPa | Strekgrens(MPa) | Elasticiteitsmodules (GPa) | Breukrek (%) |
|---|---|---|---|
| 1000-1200 | --- | 216 | <53 |
Fysische eigenschappen B(3)
| Dichtheid g/cm3 | Smeltpunt (°C) | Uitzettingscoëfficient tussen 20-100°C (1/°C) | Maximale werktemperatuur in lucht (°C) | Warmtegeleidingsvermogen bij 23°C (W/m°C.) |
|---|---|---|---|---|
| 9,22 | 1418 | (10,6/°C).10-6 | 400 | 11,2 |
Fysische eigenschappen Hastelloy C22
| Dichtheid (g/cm3) | Smelten (°C) | Warmteuitzettingscoëfficient (m/m°C) | Warmtegeleidingsvermogen (W/m°C) | Specieke warmte J/kg°C |
|---|---|---|---|---|
| 8,69 | 1357-1399 | 24-204°C 12,4 x 10-6 24-427°C 13,3 x 10-6 24-649°C 14,6 x 10-6 24-871°C 15,8 x 10-6 24-982°C 16,2 x 10-6 | 48°C 10,1 100°C 11,1 200°C 13,3 300°C 15,5 400°C 17,5 500°C 19,5 600°C 21,3 | 52°C 414 100°C 423 200°C 444 300°C 460 400°C 476 500°C 485 600°C 514 |
Hastelloy C22: Elasticiteitsmodulus als functie van de werktemperatuur
| Product | Toestand | Meettemperatuur(°C) | Elasticiteitsmodules E (GPa) |
|---|---|---|---|
| Plaat | Oplossendgloeien 1121(°C) gedurende circa 30 minuten afhankelijk van de materiaaldikte, snel afkoelen | 20°C 93°C 204°C 316°C 427°C 528°C 649°C 760°C 871°C 982°C | 206 203 196 190 183 177 171 163 154 145 |
Hastelloy C22: treksterkte strekgrens en taaiheid als functie van de werktemperatuur
| Testmetaal (mm) | Meettemperatuur(°C) | Treksterkte(N/mm2) | Strekgrens 0,2% (N/mm2) | Breukrek A50 % |
|---|---|---|---|---|
| 6,4-19,1 | 20 | 800 | 407 | 57 |
| 6,4-19,1 | 93 | 758 | 375 | 58 |
| 6,4-19,1 | 204 | 700 | 303 | 57 |
| 6,4-19,1 | 316 | 675 | 290 | 62 |
| 6,4-19,1 | 427 | 655 | 283 | 67 |
| 6,4-19,1 | 538 | 627 | 256 | 61 |
| 6,4-19,1 | 649 | 586 | 250 | 65 |
| 6,4-19,1 | 760 | 524 | 241 | 63 |
Mechanische eigenschappen van Hastelloy 276 oplossend gegloeid
| Proefstaaf | meettemperatuur (°C) | treksterkte (N/mm2) | Strekgrens 0,2% | Rek over 50 mm (%) |
|---|---|---|---|---|
| Dikte 1,6-4,7mm | 204 | 695 | 290 | 56 |
| idem | 316 | 665 | 262 | 64 |
| idem | 427 | 655 | 241 | 65 |
| idem | 583 | 620 | 234 | 60 |
Fysische eigenschappen Hastelloy C276
| Smelttraject (°C) | Dichtheid (g/cm3) | Elasticiteitsmodules (GPa) | Specifieke warmte (J/kg°C) | Warmteuitzettingscoëfficient 20-100 °C (1/°C) | Specifieke elektrische weerstand [Ω · mm² · m-1] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1323-1371 | 8,89 | Circa 205 | 427 | 11.2x10-6 | 1.3 |
Mechanische eigenschappen Hastelloy N
| Hastelloy N | Toestand | Meettemperatuur°C | Kerfslagwaarde Charpy V-Notch ft-lb |
|---|---|---|---|
| Proefstaaf D=12,7 mm | Warmtebehandeld 30 min op 1180°C, aan de lucht afgekoeld? | 20 260 427 593 760 927 | 85 97 95 83 75 69 |
Fysische eigenschappen van Hastelloy N
| Dichtheid (g/cm3) | Smeltzone (°C) | Elektrische weerstand (microohm.m) | Warmteuitzettings coëfficient (m/m°C). | Warmtegeleidings vermogen (W/m.°C) | Specifieke warmte (J/kg.°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8,86 | 1300-1400 | 21°C- 1,20 705°C- 1,26 815 °C- 1,24 | 21-982°C- 15.8 x 10-6 21-204°C- 11.6 x 10-6 21-316°C- 12.3 x 10-6 21-427°C- 12.7 x 10-6 21-649°C- 14.0 x 10-6 21-760°C- 14.7 x 10-6 21-871°C- 15.3 x 10-6 | 100°C- 11.5 x 10-6 200°C- 13.1 x 10-6 300°C -14.4 x 10-6 400°C- 16.5 x 10-6 500°C -18.0 x 10-6 600°C- 20.3 x 10-6 700°C -23.6 x 10-6 | 100°C - 419 300°C- 456 480°C-477 570°C- 523 660°C- 582 700°C- 578 |
Bespreking van de Hastelloy groep
De Hastelloy legeringen overlappen elkaar wat hun eigenschappen betreft. Het lijkt moeilijk om een juiste materiaalkeuze te maken. In de praktijk gebruikt men reeds bepaalde legeringen en aan de hand van ervaringen wordt bij vervanging in overleg met de staalfabrikant al of niet overgegaan op een zusterlegering die bestaande materiaal problemen moet oplossen om de levensduur te verlengen.Hastelloy Alloy B
Hastelloy B is bestand tegen chemische corrosie en is hittebestendig. Het wordt toegepast in luchtvaart, ruimtevaart en petrochemische industrie. Omgevingstemperatuur kan variëren tot 1500 °C, afhankelijk van de omstandigheden. Het metaal is bestand tegen zwavelzuur en een groot aantal niet-oxiderende zuren en tegen een aantal organische zuren. Scheuren door spanningscorrosie (SCC: Stress Corrosion Cracking) o.a in de warmtebeïnvloede laszone wordt voorkomen door vertraging van de uitscheiding van (precipitatie) carbiden.Hastelloy Alloy C-4
Hastelloy C4 heeft een goede hittevastheid. Weerstaat de vorming van precipitaties in/aan korrelgrenzen in warmtebeïnvloede laszones en heeft daarom grote weerstand tegen scheuren door spanningscorrosie en een oxiderende atmosfeer. De legering kan warm bewerkt worden bijvoorbeeld door slagextrusie. Het metaal wordt gehard bij kouddeformatie, wordt diepgetrokken, geforceerd, in vorm geperst of gestantst. De gangbare lasmethoden worden toegepast echter zuurstof-acetyleen lassen wordt afgeraden.Hastelloy Alloy C276
Hastelloy C276 is een verbeterde versie van Hastelloy C en wordt gebruikt wegens zijn corrosieweerstand in een oxiderende en reducerende omgeving en zijn weerstand tegen pitting en stress-corrosie (SCC), want C-276 gaat de carbide vorming in/aan de korrelgrenzen in de warmtebeïnvloede zone van lasverbindingen tegen. Toepassingen in de papierindustrie, voor onderdelen die blootstaan aan zure gas, voor rookgas-ontzwaveling. Verder voor verdampers, warmtewisselaars in zwavelzuur milieu en zwavelzuur reactoren. Typische toepassingen voor de vervaardiging van componenten in de chemische en petrochemische organische chloride processen. ook toegepast in apparatuur voor de farmaceutische en voedselverwerkende apparatuur.Hastelloy Alloy C-22
Beter corrosiebestendig dan C-276, weerstand tegen diverse organische zuren, tegen door chloride veroorzaakte spanningscorrosie (SCC). Hastelloy C22 wordt veelvuldig gebruikt in de chemische en petrochemische industrie. Legering is geschikt voor hoge temperatuur en een milieu verontreinigd met sporen van zeewater, anorganische- en organische zuren o.a mierenzuur en azijnzuur.Hastelloy Alloy G
Hastelloy G is een legering met goede corrosie weerstand in een oxiderende en reducerende omgeving. Bestand tegen zwavelzuur en fosforzuur. Hastelloy G weerstaat zuren en logen. Het wordt toegepast in veel Chemische installaties, met name die waarbij zwavelzuur en fosforzuur een rol spelen. Het wordt gebruikt in rookgas ontzwaveling installaties en in andere vormen van bestrijding van verontreiniging. Hastelloy G wordt ook gebruikt in de pulp-en papierindustrie.Hastelloy Alloy N
Goede corrosieweerstand tegen fluorzouten bij temperaturen van 700 tot 870°C. Er treed geen noemenswaardige corrosie op bij werktemperaturen tot 650°C.Heeft goede oxidatieweerstand in de lucht. Het houdt zich goed bij continu gebruik tot 980°C, piektemperaturen tot 1040°C zijn toelaatbaar. Er treedt geen brosheid op bij deze temperaturen. Het metaal kan worden geëxtrudeerd en verwerkt tot buizen.Voor gebruik bij hoge temperaturen, bijvoorbeeld installaties voor hete fluorzouten. Warm bewerkt (smeden) tussen 870°C en 1180°C. Oplossend gloeien wordt geadviseerd na warm of koud deformatie. Oplossend gloeien verhitten tot 1040°C, gloeitijd (circa 30 minuten) afhankelijk van materiaaldikte, daarna snel in lucht afkoelen.Hastelloy Alloy X
Hastelloy X is ontwikkeld om grote oxidatieweerstand te combineren met grote sterkte bij hoge werktemperatuur. Sterkte en corrosie weerstand consistent tot 1200° C. Goed lasbaar met beklede elektroden, TIG en MIG en weerstandlassen. Weerstand tegen corrosie in oxiderende en neutrale sfeer. Bestand tegen spanningscorrosie (SCC) in de petrochemische industrie. Goed vervormbaar. Het wordt gesmeed en koud gedeformeerd Toepassingsvoorbeelden zijn o.a. verbrandingskamers van gasturbines, Installaties voor warmtebehandeling, vlamhouders en onderdelen in de petrochemische industrie.Alloy 59
Alloy 59 is door Krupp ontwikkelde legering met laag koolstof- en silicium gehalte. Het metaal heeft een bijzondere weerstand tegen een groot aantal corrosieve stoffen onder oxiderende en reducerende omstandigheden. Het voorkomt pitting corrosie- en spannings-corrosie scheuren. Het heeft extra weerstand tegen mineraalzuren.Chemische samenstelling Alloy 59 Krupp
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | Al | Co | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| <0,01 | <0,10 | <0,50 | <0,025 | <0,015 | 22-24 | 15-16,50 | rest balans | 0,50 | 0,10-0,40 | <0.30 | <1,50 |
Mechanische eigenschappen bij 20℃van Alloy 59 (Krupp)
| Treksterkte N/mm2 | Strekgrens N/mm2 | Rek A5 % | Elasticiteitsmodules E KN/mm2 |
|---|---|---|---|
| 690 | 314 | >40 | 210 |
| Dichtheid (g/cm3) | Specifieke warmtecapaciteit (J/kg℃) | Warmtegeleidingsvermogen (W/m℃) | Elektrische weerstand (mΩ m²/m) | Smelttraject (℃) |
|---|---|---|---|---|
| 8,6 | 414 | 10,4 | 1,26 | 1310-1360 |
Toepassing
Voorbeelden: Installaties voor afvalverbranding, azijnzuur productie, ontzwavelen van verbrandingsgassen.© 2014 - 2024 Custor, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden. Per 2021 gaat InfoNu verder als archief, artikelen worden nog maar beperkt geactualiseerd.
Nikkelprijs: de prijs van nikkelDe nikkelprijs is de afgelopen jaren voortdurend gestegen. Het beleggen in nikkel kan erg voordelig zijn. Er zijn versch…
Nikkel: Het elementNikkel is een relatief duur metaal die vooral bekend is als legeringselement in staal. De roestvaststaal industrie verbr…
Kobalt: Het elementKobalt is een glimmend ferromagnetisch, zilver-wit, hard doch bros metaal (element). Het lijkt op nikkel maar met een bl…
Nieuwzilver ofwel hotelzilver, alpaca en nikkelzilverNieuwzilver is een zilverkleurige legering van koper, zink en nikkel. Andere ingeburgerde namen voor nieuwzilver zijn: h…
Het aantonen van zilverZilver is een glanzend, niet magnetisch, zacht buigbaar metaal. Voorwerpen van zilver worden na verloop van tijd donker…
Wat is een smartgun?Na smartphones, smart TV's en smartwatches komt er stilaan een nieuwe smart revolutie op gang. Smart guns: pistolen en g…
Gerelateerde artikelen
Nikkelprijs: de prijs van nikkelDe nikkelprijs is de afgelopen jaren voortdurend gestegen. Het beleggen in nikkel kan erg voordelig zijn. Er zijn versch…
Nikkel: Het elementNikkel is een relatief duur metaal die vooral bekend is als legeringselement in staal. De roestvaststaal industrie verbr…
Kobalt: Het elementKobalt is een glimmend ferromagnetisch, zilver-wit, hard doch bros metaal (element). Het lijkt op nikkel maar met een bl…
Nieuwzilver ofwel hotelzilver, alpaca en nikkelzilverNieuwzilver is een zilverkleurige legering van koper, zink en nikkel. Andere ingeburgerde namen voor nieuwzilver zijn: h…
Het aantonen van zilverZilver is een glanzend, niet magnetisch, zacht buigbaar metaal. Voorwerpen van zilver worden na verloop van tijd donker…
Wat is een smartgun?Na smartphones, smart TV's en smartwatches komt er stilaan een nieuwe smart revolutie op gang. Smart guns: pistolen en g…Bronnen en referenties
- Inleidingsfoto: Heather Smith, Wikimedia Commons (CC BY-3.0)
- http://www.thyssenkrupp-vdm.com/fileadmin/Downloads/Datenblaetter/de/Nicrofer5923hMo_d.pdf (alloy 59)
- http://www.tantaline.com/Hastelloy-362.aspx
- http://www.rpfindia.com/metal-products.html(FOTOS)
- http://en.wikipedia.org/wiki/Haynes_International
- http://www.hpalloy.com/Alloys/allAlloys.html
- http://www.jacquet.biz/JACQUET/nederland/Contact
- http://www.astm.org/Standards/B574.htm
- http://www.haynesintl.com/pdf/h2007.pdf
- http://www.titanmf.com/alloys/applications-of-hastelloy/
- http://www.haynesintl.com/ApplicationsLandBase.htm
- http://dir.indiamart.com/impcat/hastelloy-flanges.html
- Afbeelding bron 1: JohnLockeLost, Wikimedia Commons (CC BY-SA-3.0)
Custor (173 artikelen)
Laatste update: 16-02-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 13
Laatste update: 16-02-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 13
Per 2021 gaat InfoNu verder als archief. Het grote aanbod van artikelen blijft beschikbaar maar er worden geen nieuwe artikelen meer gepubliceerd en nog maar beperkt geactualiseerd, daardoor kunnen artikelen op bepaalde punten verouderd zijn. Reacties plaatsen bij artikelen is niet meer mogelijk.