Hastelloy B-3镍基高温合金焊接性能
哈氏合金B-3(N10675)概述:
哈氏合金B-3(N10675)是一种镍基高温合金，由镍、钼、钴等元素组成，镍含量约为65%。哈氏合金B-3(N10675)镍基合金是在哈氏合金B2的基础上改进的新材料，提高了材料的热稳定性，从而提高了耐腐蚀性能，同时提高了热成型和冷成型性能。近年来，它越来越多地应用于化工设备的制造。
哈氏合金B-3(N10675)的主要特性、焊接和加工：
1.材料分析:Hastelloy B-3(N10675) Hastelloy板材在固溶状态下的力学性能:随着加热温度的升高，其抗拉强度、屈服强度和弹性模量会降低，而延伸率、热膨胀系数、热导率和比热会略有升高；然而，随着冷变形速率的增加，硬度、抗拉强度和屈服强度增加，延伸率降低。
2.成形特点:经过分析，Hastelloy B-3的成形特点主要有:
(1) Hastelloy B-3具有高伸长率，这为冷压创造了有利条件。
(2) Hastelloy B-3比奥氏体不锈钢更硬，加工硬化倾向更明显，所以在冷成型时需要更大的压力或分步成型。
(3)当Hastelloy B-3材料的冷成型变形率小于10%时，不会影响工件的耐腐蚀性能，但残余应力的存在可能会导致焊接时焊缝出现热裂纹。因此，对于后期需要进行焊接加工的工件，应尽可能消除残余应力的影响。
(4)剧烈变形的冷成形会增加Hastelloy B-3材料的屈强比，也会增加应力腐蚀和裂纹的敏感性。经常使用中间和最终热处理工艺。
(5) Hastelloy B-3材料在高温下对氧化介质、硫、磷、铅等低熔点金属非常敏感。
(6)在600 ~ 800℃的温度范围内，加热时间过长，Hastelloy B-3合金会产生脆性相，导致延伸率下降，当外力或变形限制在此温度范围内时，容易产生热裂纹。因此，采用热成型时，温度必须控制在900℃以上。
(7)在哈氏B-3材料加工压制前，将模具与工件接触的表面清洗干净；冷加工时可采用润滑方法，成型后必须立即进行脱脂处理或碱洗。
(8)工件用水冷却后，表面氧化膜较厚，应充分酸洗。如果氧化膜残留，可能会在下次压制时产生裂纹；必要时可以在酸洗前喷砂。
3、焊接成型:
(1)成型前，如果需要将原毛坯焊接在一起，选择GTAW焊接方法，这样可以更好的保护焊缝不被氧化。如果采用手工电弧焊方法，容易造成中间焊缝被氧化。即使每一层都经过打磨和清洗，也很难保证彻底清洗干净，还有微小的氧化层残留，也可能影响焊缝的成形和加工性能。工件焊接前，必须清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。焊接采用小电流，避免速度过慢，不摆动，层间温度控制在100℃以下，正反两面采用氩气保护，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，去除焊缝表面的厚氧化层，辅以酸洗。由于Hastelloy B-3焊缝的氧化层很硬，直接酸洗很难去除，在压制成型过程中容易产生细小裂纹，影响焊缝的性能。
(2)热成型的优点是可以一次成型，可以避免加工硬化。如果能控制好成型温度，就可以不进行热处理。但是在热成形过程中，温度变化很大，每个区域都不一样。即使是与模具直接接触的表面也可能比金属内部的温度低得多，这是很难测量和控制的。一旦局部材料在加工过程中进入敏感温度区，在后期的固溶热处理中就很难消除微裂纹等缺陷。借鉴加工厂的经验，选择了冷成型工艺。压制方法以模压为佳，也要求冷旋压或温度不超过400℃的温旋压。
(3)在冷成形过程中，当变形率较大时，应采用分步成形工艺。分步成形需要中间热处理，应选择固溶热处理，温度控制在1000℃以上。选择固溶热处理工艺，温度达到1060 ~ 1080℃。工件压制成型后，需要进行固溶热处理，消除残余应力，避免影响后续焊接质量。
4、热处理:
在Hastelloy B-3(N10675) Hastelloy热处理前和热处理过程中，保持工件清洁无污染非常重要。在加热过程中，工件不应与硫、磷、铅等低熔点金属接触，否则会破坏合金的性能，使合金变脆。加热炉是电炉。如果使用燃气或燃油燃烧器，燃料中的硫含量越低越好。根据材料生产厂家的推荐，天然气和液化石油气中总硫含量不大于0.1% (v)，城市煤气中硫含量不大于0.25 g/m3，燃料中硫含量小于0.5% (w)。
炉气必须是清洁的，略呈还原性，避免炉气在氧化态和还原性之间波动，加热火焰不能直接接触工件。工件入炉前必须支撑好，以免高温下变形不良。工件的升温速度要尽可能快，待炉温达到热处理温度后，工件才能入炉。出炉后应迅速用水冷却，并采用浸渍法喷涂或均匀喷涂于整个区域。严禁使用水管进行浇注，以防冷热不均造成异常变形或撕裂。
