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高溫合金|Superalloy

高溫(wen)合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能(neng)(neng)在600℃以上的(de)高溫(wen)下(xia)抗(kang)氧(yang)化、耐腐蝕(shi),并能(neng)(neng)在一定應力(li)作用(yong)下(xia)長期工(gong)作的(de)一類金屬材料,具有優異的(de)高溫(wen)強(qiang)度,良好的(de)抗(kang)氧(yang)化和(he)抗(kang)熱(re)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),良好的(de)疲勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)、斷(duan)裂韌性(xing)等綜合性(xing)能(neng)(neng),又(you)被稱為“超合金,”主要(yao)應用(yong)于航(hang)(hang)空、航(hang)(hang)天(tian)、艦船、車輛、工(gong)業燃機(ji)和(he)能(neng)(neng)源領域。

產品分類 / 用途

GH 3304(Hastelloy C-276)

 Hastelloy C-276合金中外牌號: 美國UNS:N10276 ,德國DIN: NiMo16Cr15W  W-Nr: 2.4819  中國GB/T: NS 334  英國BS: NA 17D  化學成分標號:00Cr16Ni60Mo16W4


 (00Cr16Ni60Mo16W4 )Hastelloy C-276 合金于1965年問世,1970年后采用爐外精煉工藝(AOD,VOD)進行生產,以獲得超低碳(C ≤ 0.02% )和高純度的合金內在質量。為了降低0Cr16Ni60Mo16W4合金的焊后和熱成型后晶間腐蝕的敏感性和脆性,克服Hastelloy C合金焊接后或熱成型后尚需要進行固溶處理的嚴重缺點,除降低碳含量(C ≤ 0.02% )外,還降低了合金中的硅含量到≤ 0.08%。降低碳含量可減少合金中的碳化物析出的數量;降低硅含量可減少合金中金屬間相的沉淀數量,從而達到提高合金耐晶間腐蝕性能的目的。與此同時,合金的塑性、韌性和加工成型也有極大的改善。



一、化學成分(fen)


   00Cr16Ni60Mo16W4 合金化學(xue)成分見下表,其特點是低碳、低硅。


                                                                            Hastelloy C-276 ( GB NS 334 )合金的化學成分
元素名稱
      C 
   Si  Mn   P    S         Cr   Ni       Mo      W      Fe  Co    V
含量  ≤0.02 ≤0.08  ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03  14.5~16.5 ≥57 15.0~17.0 3.0~4.5  4.0~7.0≤2.5≤0.035



二、耐蝕性能


  1. 全(quan)面腐蝕


  一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)腐蝕數(shu)據對00Cr16Ni60Mo16W4也是適(shi)用(yong)的(de)。表3-5-26和圖3-5-16~圖3-5-21列出了該合金本(ben)身進行腐蝕試驗所取得的(de)結果。顯然(ran),00Cr16Ni60Mo16W4合金固溶態的(de)耐蝕特點(dian)與0Cr16Ni60Mo16W4完全一致。因此(ci),前述 0Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)耐蝕性結果仍(reng)可適(shi)用(yong)于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合金。


表 3-5-26.jpg

圖 3-5-18.jpg

圖 3-5-20.jpg

  

  2. 局(ju)部腐蝕


  試驗表明,00Cr16Ni60Mo16W4 合金的晶間腐蝕敏感性遠比0Cr16Ni60Mo16W4低。但是,當在600~1150℃敏化或焊后冷卻時,此合金中仍有二次碳化物和一些金屬間相析出,因而在某些介質條件下仍然影響00Cr16Ni60Mo16W4 合金在焊接用途的使用。在5%FeCl3+10%NaCl溶液中,室溫下試驗72h,00Cr16Ni60Mo16W4合金無論是焊態、固溶態,還是焊后熱處理態均無點蝕產生。表3-5-27系在一些介質中,00Cr16Ni60Mo16W4 合金耐點蝕試驗結果。


圖 3-5-21.jpg


  在10%FeCl中進行的縫隙腐蝕試驗結果標準,00Cr16Ni60Mo16W4  耐縫隙腐蝕性能也是較好的。


表 3-5-27.jpg


 3. 加速腐蝕(shi)試驗


   加(jia)速(su)腐蝕(shi)試驗(yan)是(shi)(shi)為了迅速(su)確定(ding) Hastelloy C-276合(he)金(jin)的耐蝕(shi)性是(shi)(shi)否(fou)滿足(zu)工廠實際腐蝕(shi)環境的需要(yao)(yao)(yao)。加(jia)速(su)腐蝕(shi)試驗(yan)所選用(yong)的介質一(yi)般要(yao)(yao)(yao)較實際使(shi)用(yong)條件(jian)更加(jia)苛刻(ke)。對鎳鉻鉬型耐蝕(shi)合(he)金(jin)而(er)言,按規定(ding)要(yao)(yao)(yao)進行鹽酸彎(wan)曲試驗(yan)和硫酸鐵試驗(yan)。


   鹽酸彎曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗系(xi)10%沸騰HCI酸中試(shi)(shi)(shi)驗24小(xiao)時,然后將試(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎曲(qu)180°。焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)則(ze)要求垂直于焊縫方向彎曲(qu),且彎曲(qu)中部位要位于熱影響(xiang)區(qu)。彎曲(qu)后的(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)在放(fang)大10倍下觀察有無晶間開裂現象。


   硫酸鐵試驗系在50%H2SO4+42g/LFe2(SO4)3沸騰溶液中試驗24h。若有晶間腐蝕存在,則試樣的腐蝕會加速。對于Hastelloy C-276合金,可允許的最高腐蝕速率為1.02mm/月或12.24mm/a。


表 3-5-28.jpg


三、力學性能


  表 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的室(shi)溫(wen)和高(gao)溫(wen)瞬時力(li)學性能(neng)。表 3-5-30 則系焊接金屬的力(li)學性能(neng)。 表 3-5-31 和 表 3-5-32 分別(bie)為不同(tong)熱處(chu)理條(tiao)件(jian)下的低溫(wen)沖擊性能(neng)和室(shi)溫(wen)硬度。


表 3-5-29.jpg

表 3-5-30.jpg


四(si)、物理性能(neng)


  00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)物理性能(neng)件下表


表 3-5-33.jpg


五、焊接性(xing)能


Hastelloy C-276合金焊(han)(han)接(jie)性能良好,可以采用通(tong)用的(de)焊(han)(han)接(jie)方(fang)法進行焊(han)(han)接(jie)無(wu)特殊困難。而TIG、MIG和手工電(dian)弧焊(han)(han)則是最(zui)常用的(de)。但當用于耐蝕(shi)用途(tu)時,不推薦選用乙(yi)炔焊(han)(han)方(fang)法。焊(han)(han)接(jie)過程(cheng)中要防止(zhi)熱輸入過大,對于埋弧焊(han)(han)更應特別(bie)注意。


六、冷熱加工及(ji)成型性(xing)能


  0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金冷加工并無特殊困難。但是(shi)(shi),其熱加工則是(shi)(shi)鎳基耐蝕合(he)金中較(jiao)困難的(de)一種(zhong)。這并不是(shi)(shi)由于其熱塑(su)性(xing)低,而是(shi)(shi)由于變(bian)形抗力大,加工工藝控(kong)制要求嚴格所(suo)致(zhi)。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)金的(de)熱塑(su)性(xing)進行試驗所(suo)取得的(de)結(jie)果。顯然,電渣重熔(rong)冶煉可明顯提高(gao)此合(he)金的(de)熱塑(su)性(xing)。合(he)金鍛態的(de)熱塑(su)性(xing)高(gao)于鑄態。合(he)金的(de)熱加工及熱成型溫(wen)度以1000~1200℃為宜。


七、熱(re)處理


 在(zai)沒(mei)有(you)特(te)殊規定和要求的情(qing)況下(xia),Hastelloy C-276合金(jin)進行固溶處理,即在(zai)1121℃下(xia)加熱后(hou)急冷。在(zai)此種狀態下(xia),Hastelloy C-276合金(jin)才(cai)具(ju)有(you)最(zui)佳的耐(nai)蝕、力學綜合性能。


八、應用


Hastelloy C-276合(he)金(jin)(jin)在冶金(jin)(jin)廠可(ke)生產板、管、絲、帶、棒材以(yi)及鍛件和鑄件。此合(he)金(jin)(jin)由于在氯化(hua)物以(yi)及含各種有(you)機(ji)酸(suan)的硫(liu)酸(suan)、亞硫(liu)酸(suan)、磷酸(suan)、各種有(you)機(ji)酸(suan)、高溫氟化(hua)氫等介質中的良好的耐全面腐蝕(shi)和局部腐蝕(shi)性能,因此可(ke)制(zhi)造耐這些介質腐蝕(shi)的各種容器、管道、閥門、塔、槽等。