UNS N10276, algemeen bekend als Hastelloy C276, is een eersteklas nikkellegering en heeft een uitzonderlijke corrosieweerstand. Hoewel de belangrijkste eigenschap ervan is dat het bestand is tegen alles, van oxidatie- tot reductiemiddelen, is de hardheid evenzeer van cruciaal belang voor de prestaties. Deze blog gaat dieper in op de precieze chemische samenstelling van Hastelloy C276 en de sterkte en hardheid ervan.
UNS N10276 Chemische samenstelling
De eigenschappen van Hastelloy C276 zijn een direct gevolg van de chemische samenstelling, zoals gedefinieerd door de normen ASTM B574. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de belangrijkste composities.
|
Element |
Inhoud (%) |
Functies |
|
Nikkel (Ni). |
Evenwicht |
Biedt de fundamentele austenitische (vlak-gecentreerde kubieke) matrix, waardoor inherente ductiliteit en taaiheid wordt gegarandeerd. |
|
Molybdeen (Mo). |
15.0 - 17.0 |
De primaire versterker voor vaste oplossingen. Molybdeenatomen, die groter zijn dan nikkelatomen, veroorzaken een aanzienlijke roosterspanning, waardoor de sterkte en hardheid drastisch toenemen. Het biedt ook uitstekende weerstand tegen het verminderen van zuren en putcorrosie/spleetcorrosie. |
|
Chroom (Cr) |
14.5 - 16.5 |
Biedt weerstand tegen oxiderende media (bijv. nitraten, ijzerzouten) en vormt een beschermende passieve film. Draagt matig bij aan de versterking van solide oplossingen. |
|
Wolfraam (W). |
3.0 - 4.5 |
Werkt op dezelfde manier als molybdeen als een krachtig middel om vaste oplossingen te versterken, waardoor de sterkte bij hoge- temperaturen en de lokale corrosieweerstand verder worden verbeterd. |
|
IJzer (Fe). |
4.0 - 7.0 |
Een gecontroleerde onzuiverheid die zorgt voor enige versterking van de solide oplossing terwijl de compatibiliteit van de legering behouden blijft. |
|
Kobalt (Co). |
Maximaal 2,5 |
Meestal gecontroleerd als onzuiverheid. |
|
Mangaan (Mn) |
Maximaal 1,0 |
Een deoxidatiemiddel dat wordt gebruikt tijdens het smeltproces. |
|
Vanadium (V). |
Maximaal 0,35 |
Gecontroleerd als een onzuiverheid. |
|
Silicium (Si). |
Maximaal 0,08 |
Op een zeer laag niveau gehouden om de vorming van broze intermetallische fasen te voorkomen. |
|
Koolstof (C). |
Maximaal 0,01 |
Strikt geminimaliseerd om de precipitatie van carbidefasen aan de korrelgrenzen tijdens het lassen of thermische blootstelling te voorkomen, wat de corrosieweerstand zou kunnen aantasten. |
|
Fosfor (P) |
Maximaal 0,04 |
|
|
Zwavel (S). |
Maximaal 0,03 |
Een schadelijke onzuiverheid wordt laag gehouden om de zuiverheid en lasbaarheid te behouden. |
UNS N10276 begrijpenHardheid
De hardheid van een metaal verwijst naar de weerstand tegen vervorming, zoals inkepingen, krassen of slijtage. De hardheid van Hastelloy C276 wordt niet bereikt door warmtebehandeling, maar door een fundamenteel metallurgisch mechanisme dat solide oplossingsversterking wordt genoemd.
Waarom is Hastelloy C276 zo moeilijk?
Zuiver nikkel heeft een relatief zachte kristalstructuur en een goede ductiliteit. In Hastelloy C-276 worden molybdeen (Mo) en wolfraam (W) voornamelijk opgelost in het nikkelrooster om een vaste oplossing te vormen. De atoomgroottes van deze "opgeloste" atomen verschillen van die van de "oplosmiddel"-nikkelatomen.
De grotere molybdeen- en wolfraamatomen veroorzaken plaatselijke vervormingen of spanningen binnen het geordende nikkelrooster. Wanneer er krachten op het materiaal worden uitgeoefend, wordt de beweging van dislocaties (defecten die plastische vervorming in metalen veroorzaken) aanzienlijk gehinderd door deze spanningsvelden.
Het verplaatsen van dislocaties binnen het vervormde rooster vereist meer energie. Deze algehele beperking van de dislocatiebeweging maakt de gehele legering sterker, taaier en harder dan puur nikkel of materialen met een lager legeringsgehalte. Chroom en ijzer dragen ook bij aan dit effect, maar niet zo significant als molybdeen en wolfraam.
UNS N10276 hardheidswaarden
Hastelloy C-276 wordt doorgaans geleverd in gegloeide toestand, wat een optimaal evenwicht biedt tussen corrosieweerstand, ductiliteit en sterkte. De hardheid in deze toestand is constant hoog vanwege de inherente versterking van de vaste oplossing.
Typisch hardheidsbereik (gegloeide toestand):
Rockwell-hardheid (HRC): 20 - 26 HRC.
Brinell-hardheid (HBW): 200 - 220 HBW.
Weerstand tegen slijtage en erosie: het harde oppervlak is bestand tegen slijtage door slurries, zwevende deeltjes en vloeistoffen met hoge- snelheid.
Structurele integriteit: Dankzij de hoge sterkte kunnen componenten hun vorm behouden en weerstand bieden aan vervorming onder hoge druk en mechanische belasting.
Overweging bij de fabricage: Hoewel deze hardheid gunstig is voor gebruik, betekent deze dat de bewerking en koudbewerking van C276 meer kracht en geschikt gereedschap vereisen in vergelijking met zachtere materialen.
Conclusie
Door het Mo- en W-gehalte te verhogen om de corrosieweerstand te verbeteren en tegelijkertijd het koolstof- en siliciumgehalte te verlagen, hebben onderzoekers een legering gecreëerd die zowel een van de meest corrosie-resistente materialen op aarde is als een van de -makkelijkst-te-bewerkbare hoog-nikkellegeringen.
Wanneer u voor Hastelloy C276 kiest, kiest u voor een legering met precies de juiste hardheidsbalans: sterk genoeg om vervorming onder zware bedrijfsomstandigheden te weerstaan, maar toch zacht genoeg om met vertrouwen te worden gevormd en gelast.
