Hastelloy, een dure legering met een hogere sterkte en taaiheid dan roestvrij staal, neemt een zeer belangrijke positie in binnen de hoogwaardige productie. Het behoudt zijn sterkte in omgevingen met hoge temperaturen, vervormt niet snel en is zeer goed bestand tegen oxidatie en reductie, waardoor het voldoet aan de eisen voor gebruik in diverse extreme omgevingen. Hieronder geven we een systematische toelichting op dit materiaal.
Wat is Hastelloy?
Hastelloy is een hoogwaardige, corrosiebestendige legering op basis van nikkel, waaraan chroom, molybdeen en wolfraam zijn toegevoegd en die bij een hoge temperatuur van ongeveer 1000 °C gelijkmatig is gesmolten. De natuurlijke kleur van het metaal is zilverwit, maar na een behandeling bij hoge temperatuur of een andere specifieke bewerking vormt zich op het oppervlak een donkergouden oxidelaag met een tijgerpatroon. Hastelloy-materialen worden hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën: B, C en G. Het wordt voornamelijk gebruikt in sterk corrosieve omgevingen waar op ijzer gebaseerd Cr-Ni- of Cr-Ni-Mo-roestvrij staal en niet-metalen materialen niet kunnen worden gebruikt. Het wordt in het buitenland op grote schaal toegepast in de aardolie- en chemische industrie, de milieubescherming en vele andere sectoren.
Hoe Hastelloy wordt vervaardigd
Het productieproces van Hastelloy begint doorgaans met een strenge selectie van grondstoffen met een hoge zuiverheidsgraad, zoals nikkel, chroom en molybdeen. Deze worden vervolgens onderworpen aan vacuüminductiesmelten (VIM) bij ongeveer 1450–1550 °C (vacuümniveau ongeveer 10⁻³–10⁻⁴ Torr). Indien nodig wordt vacuümboogher smelten (VAR) toegepast voor verdere verfijning, met als doel het gehalte aan onzuiverheden te verlagen en de structurele uniformiteit te verbeteren.
Na het smelten wordt de legering in blokken gegoten, vervolgens gesmeed bij een temperatuur van ongeveer 1200–1250 °C (smeerverhouding doorgaans ≥4:1), waarna warmwalsen of warmpersen volgt om de korrels te verfijnen en de dichtheid te verbeteren. Vervolgens wordt een oplossingsbehandeling uitgevoerd bij 1050–1150 °C (waarbij het materiaal ongeveer 30–60 minuten wordt vastgehouden en vervolgens snel wordt afgekoeld voor gloeien). Bij sommige legeringen is ook een verouderingsbehandeling nodig om versterkende fasen te laten neerslaan. Ten slotte worden het oppervlak gereinigd en worden de chemische samenstelling, de mechanische eigenschappen en de corrosiebestendigheid gecontroleerd om te garanderen dat de legering voldoet aan de toepassingsnormen.
Samenstelling van Hastelloy
Bij Hastelloy worden drie kwaliteitscategorieën gebruikt: B/C/G, omdat de verhoudingen in de materiaalsamenstelling verschillen om aan de eisen van verschillende omgevingen te voldoen.
Hastelloy B-2 (N10665)
B-2 is een typische nikkelbasislegering met een hoog molybdeengehalte en een laag chroomgehalte, met nikkel (ongeveer 70%) als matrix, een zeer hoog molybdeengehalte (26%–30%) en een uiterst laag chroomgehalte (≤1%). Deze samenstelling zorgt voor een uitstekende corrosiebestendigheid in sterk reducerende omgevingen (zoals zoutzuur), maar voor relatief zwakkere prestaties in oxiderende omgevingen. Het algemene kenmerk is “hoog Mo, laag Cr”.
Hastelloy B-3 (N10675)
B-3 is een geoptimaliseerde versie op basis van B-2, met ongeveer 65% nikkel + een hoog molybdeengehalte (28%–32%), waarbij het chroomgehalte op passende wijze is verhoogd (1%–3%) en de beheersing van de legeringselementen is verbeterd. De voordelen liggen in een betere thermische stabiliteit en een grotere weerstand tegen interkristallijne corrosie, waardoor het geschikt is voor complexere werkomstandigheden. Over het geheel genomen is het een “verbeterde legering met een hoog molybdeengehalte”.
Hastelloy C-276 (N10276)
C-276 is een typische synergetische, corrosiebestendige legering met meerdere elementen. Deze legering is op basis van nikkel (ongeveer 57%) en bevat een relatief hoog gehalte aan chroom (14,5%–16,5%), molybdeen (15%–17%) en wolfraam (3%–4,5%). Deze combinatie zorgt voor een uitstekende corrosiebestendigheid in zowel oxiderende als reducerende omgevingen, met name een uitstekende weerstand tegen put- en spleetcorrosie. Hastelloy C276 is een van de meest gebruikte corrosiebestendige legeringen voor algemeen gebruik.
Hastelloy C-22 (N06022)
Hastelloy C22 is een verder verbeterde versie op basis van Hastelloy C276. Het heeft een hoger chroomgehalte (20%–22,5%) + een gemiddeld molybdeengehalte (12,5%–14,5%) + wolfraam. Deze aanpassing verbetert de corrosiebestendigheid in sterk oxiderende media aanzienlijk, terwijl de weerstand tegen plaatselijke corrosie behouden blijft. Het behoort tot de “C-serie legeringen, geoptimaliseerd voor oxiderende omgevingen”.
Hastelloy G-30 (N06030)
G-30 wordt gekenmerkt door een hoog chroomgehalte (30%–35%) + een gemiddeld tot laag molybdeengehalte (5%–7%) + toegevoegd koper (2%–3%), met een relatief laag nikkelgehalte (ongeveer 43%). Dankzij deze samenstelling presteert het uitstekend in sterk oxiderende zuren (met name salpeterzuur en fluorhoudende omgevingen). De toevoeging van koper verbetert de aanpasbaarheid aan bepaalde zure media, waardoor het een typische “oxydatiebestendige legering met hoog chroomgehalte” is.
Samenvatting in één zin: De Hastelloy B-serie is ontworpen voor een hoge corrosiebestendigheid in reducerende omgevingen (zoals zoutzuur), de Hastelloy C-serie biedt een evenwichtige corrosiebestendigheid in zowel oxiderende als reducerende omgevingen, en de Hastelloy G-serie presteert uitstekend in oxiderende omgevingen.
Eigenschappen van Hastelloy
Fysische eigenschappen:
Dichtheid: Meestal tussen 8,6 en 9,2 g/cm³, waardoor het tot de metaalsoorten met een hoge dichtheid behoort. Dit betekent dat het een compacte structuur en een hoge sterkte heeft, waardoor het stabieler is in apparatuur die onder hoge druk staat, afdichtingen vereist of corrosiebestendig moet zijn, maar het zorgt ook voor een hoger gewicht van de onderdelen.
Smeltpunt: Ongeveer 1325–1418 °C, wat wijst op een goede hittebestendigheid. Een hoog smeltpunt betekent dat het materiaal onder hoge temperaturen (zoals in chemische reactoren en warmtewisselaars) niet snel zacht wordt of defect raakt.
Warmtegeleidingsvermogen: Ongeveer 9–11 W/(m·K) bij kamertemperatuur, oplopend tot ongeveer 18–19 W/(m·K) naarmate de temperatuur stijgt. Dit duidt op een matig tot laag warmtegeleidingsvermogen, wat bijdraagt aan het vertragen van snelle warmteoverdracht in corrosieve omgevingen met hoge temperaturen en aan het verbeteren van de systeemstabiliteit.
Specifieke warmtecapaciteit: Ongeveer 370–425 J/(kg·K), die licht toeneemt bij stijgende temperatuur. Het materiaal warmt langzamer op nadat het warmte heeft opgenomen, wat temperatuurschommelingen helpt opvangen en zorgt voor een goede thermische stabiliteit.
Elektrische weerstand: Ongeveer 1,2–1,37 μΩ·m (of ongeveer 137 μΩ·cm), waarmee het tot de materialen met een relatief hoge weerstand behoort. Dit duidt op een slechte elektrische geleidbaarheid, maar kan in bepaalde corrosiebestendige elektrische of verwarmingstoepassingen juist een voordeel zijn.
Elasticiteitsmodulus: Ongeveer 200–217 GPa, die licht afneemt naarmate de temperatuur stijgt. Het materiaal heeft een hoge stijfheid en vertoont onder belasting slechts een geringe vervorming.
Thermische uitzettingscoëfficiënt: Ongeveer 10,3–12,4×10⁻⁶/K, met een geringe verandering bij stijgende temperatuur. Dit betekent dat het materiaal bij temperatuurschommelingen slechts geringe maatveranderingen ondergaat, wat bijdraagt aan het behoud van de maatvastheid en de afdichtingsprestaties tijdens thermische cycli.
Mechanische eigenschappen:
Treksterkte: doorgaans tussen 690 en 960 MPa. Hoe hoger de waarde, hoe groter het draagvermogen, waardoor het materiaal geschikt is voor omstandigheden met hoge druk en hoge belasting.
Vloeigrens (0,2%-offset): Meestal tussen 283 en 417 MPa, wat wijst op een goede structurele stabiliteit.
Rek (A5): Ongeveer 40%–53%. Het materiaal heeft een goede vervormbaarheid en taaiheid, waardoor het vóór breuk aanzienlijk kan vervormen. Hierdoor is het minder gevoelig voor bros breken en geschikt voor complexe bewerkingen en toepassingen waarbij slagvastheid vereist is.
Hardheid: Ongeveer HBW 90–110 HRB. Gemiddelde hardheid, die slijtvastheid biedt en tegelijkertijd een goede bewerkbaarheid garandeert (zoals koudvervorming en lassen).
Elektrische eigenschappen:
De elektrische eigenschappen van Hastelloy variëren enigszins afhankelijk van de kwaliteit, maar over het algemeen vertoont het een relatief hoge soortelijke weerstand (ongeveer 1,2–1,4 μΩ·m of gelijkwaardig) en een lage geleidbaarheid, die aanzienlijk lager is dan die van koper en aluminium, maar beter dan die van gewoon roestvrij staal. De soortelijke weerstand neemt licht toe bij hogere temperaturen, wat wijst op een goede stabiliteit bij hoge temperaturen. Tegelijkertijd veranderen de elektrische eigenschappen in sterk corrosieve omgevingen, zoals sterke zuren, basen en chloorhoudende media, nauwelijks en blijven ze gedurende lange tijd stabiel. Daarom is het materiaal geschikt voor elektrische aansluitingen, sensoren en functionele componenten in omstandigheden met hoge temperaturen en sterke corrosie.
Corrosiebestendigheid
De verschillende Hastelloy-series hebben elk hun eigen specifieke toepassing op het gebied van corrosiebestendigheid:
B-serie (zoals B-2, B-3) is uiterst goed bestand tegen corrosie door sterk reducerende stoffen zoals zoutzuur en fluorwaterstofzuur, maar presteert relatief slecht in oxiderende omgevingen;
C-serie presteert het best in alle opzichten; zo is C-276 geschikt voor diverse gemengde oxiderende en reducerende omgevingen, presteert C-22 beter in sterk oxiderende media, en C-2000 biedt een uitstekende corrosiebestendigheid in zowel oxiderende als reducerende omgevingen;
G-serie (zoals G-30) vertoont, dankzij het hoge chroomgehalte, een uitstekende corrosiebestendigheid tegen oxiderende gemengde zuren zoals fosforzuur en zwavelzuur.
Over het algemeen is Hastelloy afhankelijk van elementen zoals Cr, Mo en W voor de vorming van een stabiele beschermlaag, die effectieve weerstand biedt tegen gelijkmatige corrosie, putcorrosie, spleetcorrosie en spanningscorrosiescheurtjes. De specifieke keuze moet op basis van een alomvattende afweging worden bepaald, rekening houdend met de eigenschappen van het medium, de temperatuur en de concentratie.
Veelvoorkomende soorten Hastelloy
Hastelloy wordt in eerste instantie verwerkt tot ingots, die vervolgens door middel van walsen, smeden, extrusie en trekken worden verwerkt tot platen, buizen, staven en andere vormen voor verdere verwerking en gebruik. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende vormen van Hastelloy:
1. Staven en profielen
Ronde staven: Dit is de meest voorkomende vorm van Hastelloy. Dankzij de hoge sterkte en de weerstand tegen zuren, basen en corrosie wordt het gebruikt voor de productie van essentiële transmissieonderdelen, zoals pompassen en klepstelen, maar ook voor zeer sterke bouten, moeren en andere bevestigingsmiddelen en elektroden.
Staven met speciale vorm: met onder meer zeshoekige, vierkante en rechthoekige dwarsdoorsneden, ontworpen om aan specifieke montage- en constructie-eisen te voldoen, waardoor verdere bewerking wordt beperkt. Worden vaak gebruikt voor de productie van zwaar uitgevoerde moeren, klephendels, sleutels, schuifelementen en speciale dragende constructieonderdelen.
Draad: Wordt doorgaans in rollen geleverd en kenmerkt zich door een uitstekende flexibiliteit en lascontinuïteit. Het wordt gebruikt als lasdraad om ervoor te zorgen dat de lasnaad dezelfde corrosiebestendigheid heeft als het basismateriaal. Daarnaast wordt het gebruikt voor de vervaardiging van precisieveren, draadgaas en filterelementen in sterk corrosieve omgevingen.
2. Platen, vellen en stroken
Platen (Hastelloy-platen): Dikte 0,5 mm – 150 mm, dunne en middeldikke Hastelloy-platen, met een oppervlaktebehandeling door beitsen, slijpen of polijsten. Hastelloy-metalen platen bieden corrosiebestendige barrières en worden gebruikt in reactorbehuizingen en -koppen, buisplaten en behuizingen van warmtewisselaars, tankbekledingen, schoorsteenbekledingen, evenals zware flenzen en leidingsystemen.
Hastelloy-stroken: Smalle en dunne Hastelloy-rollen, die voornamelijk worden gebruikt voor balgen of gestanste onderdelen. Dankzij hun goede flexibiliteit en maatnauwkeurigheid zijn ze geschikt voor continue stansbewerkingen en worden ze voornamelijk gebruikt voor de productie van metalen balgen (uitzetverbindingen), afdichtingspakkingen, veerringen, kabelmantels en diverse nauwkeurig gestanste constructieonderdelen.
Hastelloy-folie: Uiterst dunne Hastelloy-folie (meestal minder dan 0,1 mm), gebruikt in precisie-instrumenten. Dankzij de ultradunne eigenschappen en het grote specifieke oppervlak is het oppervlak vrij van gaatjes en heeft het een goede gladheid. Wordt vaak gebruikt voor het afschermen van sporen van media of voor uiterst nauwkeurige metingen. Wordt toegepast in omgevingen met hoge temperaturen of sterke corrosie voor afdichtingsfolies, membranen van precisiesensoren, stroomcollectoren voor batterijen, elektromagnetische afschermingslagen en isolatielagen in de nucleaire industrie.
3. Leidingen en buizen
Naadloze buizen: vervaardigd uit massieve Hastelloy-blokken door middel van warm extrusie en koudwalsen, zonder lasnaden over de gehele lengte en met een uniforme en dichte structuur. Naadloze Hastelloy-buizen worden gebruikt in hogedrukpijpleidingen in chemische fabrieken, nucleaire koelsystemen, diepzee-olie- en gaswinning en ketels, vaak in combinatie met Hastelloy-buisfittingen.
Gelaste buizen: Gelaste Hastelloy-buizen worden vervaardigd door staalplaten of -banden te walsen en vervolgens in de lengterichting te lassen met behulp van technieken zoals plasma- of laserlassen. In vergelijking met naadloze buizen bieden ze een hogere productie-efficiëntie, kostenvoordelen en flexibelere afmetingen, waardoor buizen met een grote diameter mogelijk zijn, en worden ze vaak gebruikt in combinatie met Hastelloy-fittingen.
Capillaire buizen: Hastelloy-capillaire buizen zijn uiterst nauwkeurig vervaardigde Hastelloy-buizen met een buitendiameter van ongeveer 0,2–6 mm en extreem dunne wanden. Ze vereisen nauwkeurige trek-, slijp-, reinigings- en inspectieprocessen en worden gekenmerkt door een hoge maatnauwkeurigheid en een uitstekende gladheid van de binnenwand. Materialen (zoals C-276) beschikken over een uitstekende corrosiebestendigheid, weerstand tegen hoge temperaturen en hoge druk, en weerstand tegen putcorrosie, waardoor een stabiele werking in sterk corrosieve omgevingen mogelijk is.
4. Smeedstukken en halffabricaten
Dit zijn doorgaans grondstoffen die worden gebruikt voor verdere verwerking.
Smeedstukken: Vervaardigd door middel van smeedprocessen, met een hogere dichtheid en grotere sterkte; worden vaak gebruikt voor de productie van belangrijke onderdelen zoals flenzen, bochten, klephuizen, enz.
Ingots en knuppels: Eerste vormen na het smelten, die worden gebruikt voor verdere wals- of smeedbewerkingen, en die ook kunnen worden gebruikt voor CNC-bewerking om betrouwbaardere onderdelen op maat te vervaardigen.
5. Bijzondere formulieren
Gaas: Hastelloy-gaas (zoals C-276, B-2, C-22) wordt geweven in platbinding of keperstof, waardoor fijne deeltjes effectief worden tegengehouden en elektromagnetische interferentie wordt geblokkeerd. Wordt gebruikt voor filtratie en zeven in de chemische en aardolie-industrie, ter bescherming van apparatuur voor rookgasontzwaveling en -ontstikking, in filtratiesystemen in nucleaire installaties en voor precisiefiltratie in de biofarmaceutische industrie, waarbij het zorgt voor betrouwbare scheidingsprestaties in extreme omgevingen.
Poeder: Hastelloy-poeder (gangbare kwaliteiten zoals Hastelloy X, Hastelloy C-276 en Hastelloy C-22) wordt geproduceerd via geavanceerde verstuivingsprocessen en kenmerkt zich door een hoge zuiverheid, goede vloeibaarheid en bolvormigheid. Het is speciaal ontworpen voor additive manufacturing (3D-printen) en poedermetallurgie. Het wordt gebruikt in onderdelen voor hoge temperaturen van lucht- en ruimtevaartmotoren, complexe stromingskanaalonderdelen in de chemische sector en op maat gemaakte onderdelen in de nucleaire industrie, waardoor snelle vormgeving en reparatie van hoogwaardige legeringen onder extreme omstandigheden mogelijk wordt.
Om u een beter inzicht te geven, is de volgende tabel als volgt ingedeeld:
| Vormcategorie | Specifieke formulieren | Typische toepassingen |
| Hastelloy-staven | Ronde staven, zeshoekige staven, geslepen staven | Bouten, moeren, ringen, pomponderdelen, klepstelen |
| Hastelloy-platen | Platen, middelmatige/dikke platen, stroken | Chemische tankbekledingen, warmtewisselaars, reactoren |
| Hastelloy-buizen | Naadloze buizen, capillaire buizen | Vloeistofleidingen, instrumentatieleidingen |
| Hastelloy-smeedstukken | Flenzen, bochten, koppelstukken | Leidingkoppelingen, onderdelen voor hogedrukkleppen |
| Andere soorten Hastelloy | Gaas, poeders | Filters, complexe 3D-geprinte onderdelen |
Aanvulling: Hastelloy (zoals C-276, B-2, C-22, enz.) is relatief moeilijk te bewerken en is gevoelig voor verharding door bewerking. Daarom moet bij de aankoop of het ontwerp, naast de vorm, ook aandacht worden besteed aan de leveringstoestand van het materiaal (zoals de toestand na oplossingsgloeien), die rechtstreeks van invloed is op de prestaties bij de daaropvolgende bewerking.
Toepassingen van Hastelloy:
Medische hulpmiddelen: Hastelloy biedt een uitstekende weerstand bij langdurige blootstelling aan oxiderende omgevingen bij hoge temperaturen. Veelvoorkomende medische toepassingen zijn onder meer stents, botboren, cerclagekabels, geleidestangen, orthopedische kabels en hartkleppen.
Petrochemie en scheepsbouw: Wordt gebruikt voor transport- en verwerkingsapparatuur voor media zoals geconcentreerde zuren, geconcentreerde basen en gemengde zuren, zoals pijpleidingen, afsluiters en ondersteunende onderdelen voor reactoren, en is tevens geschikt voor zware bedrijfsomstandigheden zoals rookgasontzwaveling, de behandeling van chloorrijke media en hulpsystemen in de nucleaire industrie. In de olie- en gassector wordt het veelvuldig gebruikt in boorapparatuur, boorgatgereedschap, olie- en gaspijpleidingen en afscheiders; in de maritieme techniek wordt het toegepast in zeewaterontziltingsinstallaties, constructieonderdelen van offshoreplatforms, schepen en apparatuur voor diepzee-oliewinning.
Lucht- en ruimtevaart: Productie van belangrijke hot-end-onderdelen van motoren. Bijvoorbeeld turbinebladen, turbineschijven, verbrandingskamers en onderdelen van het uitlaatsysteem van motoren; wordt gebruikt voor zeer sterke bevestigingsmiddelen zoals bouten, schroeven, moeren en ringen voor motoren en brandstofsystemen, evenals voor bepaalde structurele onderdelen van vleugels en de romp.
Farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie: Hastelloy wordt op grote schaal toegepast in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie en kan worden gebruikt in farmaceutische machines, bioreactoren en leidingen en afsluiters in transportsystemen voor hoogzuivere media. Het materiaal is tevens geschikt voor cleanroomapparatuur, reactoren en leidingsystemen van voedingskwaliteit en andere sanitaire onderdelen, waarmee de reinheid en veiligheid van het productieproces worden gewaarborgd.
Wat kan Weldo Machining voor u betekenen?
Het kiezen van een professionele en betrouwbare leverancier voor de bewerking van Hastelloy is net zo belangrijk. Weldo biedt CNC-bewerking, extrusie, slijpen en plaatbewerking. Met meer dan tien jaar productie-ervaring kunnen wij de meeste productie-uitdagingen aan, waarbij wij de bewerkingsnauwkeurigheid waarborgen en de eindproducten zo snel mogelijk aan onze klanten leveren. Mocht u iets nodig hebben, aarzel dan niet om neem contact met ons op voor de meest recente offerte en een virtuele rondleiding door de fabriek.
Project voor de precisiebewerking van Hastelloy
Hieronder ziet u ons op maat ontworpen Hastelloy-onderdeel, dat wordt gebruikt als basisonderdeel.Onze klant vroeg om de productie van 500 Hastelloy-basisonderdelen, met een wanddikte van 4 mm, een lengte van 16 mm, een gatdiameter van 2,5 mm, een nauwkeurigheidseis van 0,01 mm en een tolerantie van maximaal 0,015 mm.
Op basis van de eisen van de klant hebben we gekozen voor Hastelloy-buizen met een wanddikte van minimaal 5 mm. Door CNC-draaien en 5-assige HAAS-bewerking te combineren, hebben we de rondheidstolerantie en de mogelijkheid tot boren vanuit meerdere posities gewaarborgd, terwijl we cumulatieve fouten als gevolg van herhaaldelijk vastklemmen hebben voorkomen.
Tegelijkertijd hebben we een volledige inspectie uitgevoerd, waarbij we de diepte, diameter en nauwkeurigheid aan de hand van de tekeningen hebben gecontroleerd, en hebben we met behulp van een CMM (coördinatenmeetmachine) de onderlinge positie en diameter van de gaten geverifieerd, om er zeker van te zijn dat aan alle productie-eisen werd voldaan.
Er werden in totaal 503 onderdelen geproduceerd, waarvan er 500 volledig aan de eisen voldeden. De bestelling werd binnen de afgesproken termijn aan de klant geleverd en leverde positieve reacties op.
