InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Hastelloy superlegeringen: eigenschappen en toepassingen

Hastelloy superlegeringen: eigenschappen en toepassingen

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)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

alloyC%Co%Cr%Mo%V%W%Al%Cu%Nb%Ti%Fe%Ni%andere%
Hastelloy B0,11,250,6280,3---------------5,5rest
balans
Mn 0,8
Si 0,70
Hastelloy B20,021126-30------------------2rest
balans
Mn 1,0
Si 0,1
Hastelloy C 0,071,2516170,340------------ 5,75rest
balans
Mn 1,0
Si 0,70
Hastelloy C40,015214-1814-17------------ ---0,703rest
balans
Mn 1,0
Si 0,08
Hastelloy C2760,022,514-16,515-170,353,0-4,5------------ 4-7rest
balans
Mn 1,0
Si 0,05
Hasteloy F0,021,25226,5---0,5------2,1--- 21rest
balans
Mn 1,5
Si 0,50
Hastelloy G0,052,521,0-23,55,5-7,5---1,0---1,5-2,51,7-2,5---18-21rest
balans
Mn 1,0-2,0
P 0,04
Si 1,0
Hastelloy G20,03---23-265-7---------0,7-1,2 ---0,7-1,5rest
balans
47-52
Mn 1,0
Si 1,0
Hastelloy N0,060,25716,5---0,20---0,10------ 3rest
balans
Mn 0,40
Si 0,25
B 0,01
Hastelloy S0,02215,514,50,610,2---------3rest
balans
Mn 0,50
Si 0,40
B 0,0009
La 0,02
Hastelloy W0,061,25524,5--------------- ---5,5rest
balans
Mn 0,05
Si0,50
Hastelloy X0,11,5229---0,6---------18,5 ---rest
balans
Mn 0,60
Si 0,60

Mechanische eigenschappen Hastelloy B(3)

Treksterkte MPaStrekgrens(MPa)Elasticiteitsmodules (GPa)Breukrek (%)
1000-1200---216<53

Fysische eigenschappen B(3)

Dichtheid g/cm3Smeltpunt (°C)Uitzettingscoëfficient tussen 20-100°C (1/°C)Maximale werktemperatuur in lucht (°C)Warmtegeleidingsvermogen bij 23°C (W/m°C.)
9,221418(10,6/°C).10-640011,2
°C

Fysische eigenschappen Hastelloy C22

Dichtheid
(g/cm3)
Smelten
(°C)
Warmteuitzettingscoëfficient
(m/m°C)
Warmtegeleidingsvermogen
(W/m°C)
Specieke warmte
J/kg°C
8,691357-139924-204°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

ProductToestand Meettemperatuur(°C) Elasticiteitsmodules E (GPa)
PlaatOplossendgloeien 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 %
6,4-19,12080040757
6,4-19,19375837558
6,4-19,120470030357
6,4-19,131667529062
6,4-19,142765528367
6,4-19,153862725661
6,4-19,164958625065
6,4-19,176052424163
(Ksi omzetten naar N/mm2 door vermenigvuldiging met 6.895).

Mechanische eigenschappen van Hastelloy 276 oplossend gegloeid

Proefstaafmeettemperatuur (°C)treksterkte (N/mm2)Strekgrens 0,2%Rek over 50 mm (%)
Dikte 1,6-4,7mm20469529056
idem31666526264
idem42765524165
idem58362023460
Ksi kan omgezet worden in MPa (N/mm2) door vermenigvuldiging met 6.895

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]
1323-13718,89Circa 20542711.2x10-61.3

Mechanische eigenschappen Hastelloy N

Hastelloy N ToestandMeettemperatuur°C Kerfslagwaarde Charpy V-Notch ft-lb
Proefstaaf D=12,7 mmWarmtebehandeld 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)
8,861300-140021°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

CSiMnPSCrMoNiCuAl Co Fe
<0,01<0,10<0,50<0,025<0,01522-2415-16,50rest balans0,500,10-0,40<0.30 <1,50

Mechanische eigenschappen bij 20℃van Alloy 59 (Krupp)

Treksterkte N/mm2Strekgrens N/mm2Rek A5 %Elasticiteitsmodules E KN/mm2
690314>40210

Fysische eigenschappen bij 20℃ van Alloy 59 Krupp

Dichtheid (g/cm3)Specifieke warmtecapaciteit (J/kg℃) Warmtegeleidingsvermogen (W/m℃)Elektrische weerstand (mΩ m²/m)Smelttraject (℃)
8,641410,41,261310-1360

Toepassing

Voorbeelden: Installaties voor afvalverbranding, azijnzuur productie, ontzwavelen van verbrandingsgassen.
© 2014 - 2019 Custor, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Nikkelprijs: de prijs van nikkelNikkelprijs: 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: Het elementNikkel is een relatief duur metaal die vooral bekend is als legeringselement in staal. De roestvaststaal industrie verbr…
Kobalt: Het elementKobalt: 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 ofwel hotelzilver, alpaca en nikkelzilverNieuwzilver is een zilverkleurige legering van koper, zink en nikkel. Andere ingeburgerde namen voor nieuwzilver zijn: h…
Wat te doen bij een nikkel allergie?Wat te doen bij een nikkel allergie?Terwijl velen van ons hebben gehoord van een huisstofmijtallergie, een honden of kattenallergie, een pinda allergie, glu…
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)

Reageer op het artikel "Hastelloy superlegeringen: eigenschappen en toepassingen"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Custor
Laatste update: 16-02-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 13
Schrijf mee!