高(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)是指以(yi)鐵、鎳、鈷為(wei)基,能(neng)(neng)在600℃以(yi)上的高(gao)(gao)溫(wen)下抗氧化(hua)、耐腐蝕,并(bing)能(neng)(neng)在一定應力作用下長期(qi)工作的一類金(jin)屬材料(liao),具有優異的高(gao)(gao)溫(wen)強度,良好的抗氧化(hua)和抗熱腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng),良好的疲勞(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、斷(duan)裂韌(ren)性(xing)(xing)等綜合性(xing)(xing)能(neng)(neng),又被稱為(wei)“超合金(jin),”主要應用于(yu)航空、航天、艦船、車輛、工業燃機(ji)和能(neng)(neng)源(yuan)領域。
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(xue)成分
00Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金(jin)化(hua)學成分(fen)見下表,其特點是低(di)碳、低(di)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. 全面(mian)腐蝕
一般情況0Cr16Ni60Mo16W4的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)數據對00Cr16Ni60Mo16W4也是適(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)。表3-5-26和圖(tu)3-5-16~圖(tu)3-5-21列出了該合(he)金本身進行腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗所取得(de)的(de)(de)結(jie)果(guo)。顯然,00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金固(gu)溶態(tai)的(de)(de)耐蝕(shi)特(te)點與0Cr16Ni60Mo16W4完(wan)全一致。因此,前(qian)述(shu) 0Cr16Ni60Mo16W4 合(he)金的(de)(de)耐蝕(shi)性結(jie)果(guo)仍(reng)可(ke)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)00Cr16Ni60Mo16W4合(he)金。
2. 局部腐蝕
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。
在10%FeCl3 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。
3. 加速腐蝕(shi)試驗(yan)
加(jia)(jia)速腐(fu)蝕試(shi)驗是為了迅速確定(ding)(ding) Hastelloy C-276合金的(de)耐(nai)蝕性是否滿足工廠實際(ji)腐(fu)蝕環(huan)境的(de)需(xu)要。加(jia)(jia)速腐(fu)蝕試(shi)驗所選用(yong)(yong)的(de)介質一般要較實際(ji)使用(yong)(yong)條件更加(jia)(jia)苛(ke)刻。對鎳鉻鉬型(xing)耐(nai)蝕合金而言(yan),按(an)規定(ding)(ding)要進行鹽酸彎曲試(shi)驗和硫酸鐵試(shi)驗。
鹽酸彎曲試驗系10%沸騰HCI酸中試驗24小時,然后將試樣彎曲180°。焊接(jie)試樣則(ze)要求(qiu)垂直于(yu)焊縫方向彎曲,且彎曲中部位要位于(yu)熱影響區。彎曲后的試樣在放(fang)大10倍下觀察有(you)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。
三、力(li)學性能
表(biao) 3-5-29 系 00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)室溫(wen)和(he)(he)高溫(wen)瞬時力學(xue)性(xing)能(neng)。表(biao) 3-5-30 則系焊接金屬(shu)的(de)力學(xue)性(xing)能(neng)。 表(biao) 3-5-31 和(he)(he) 表(biao) 3-5-32 分別為不同熱處理條件下的(de)低溫(wen)沖擊(ji)性(xing)能(neng)和(he)(he)室溫(wen)硬度。
四、物理性能
00Cr16Ni60Mo16W4 合金的(de)物理性能(neng)件下(xia)表
五、焊接性(xing)能(neng)
Hastelloy C-276合金焊(han)接(jie)(jie)性能良(liang)好,可(ke)以采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)進行焊(han)接(jie)(jie)無(wu)特殊困難。而TIG、MIG和(he)手工電弧焊(han)則是最常用(yong)(yong)的(de)。但當用(yong)(yong)于耐蝕(shi)用(yong)(yong)途時,不推薦(jian)選用(yong)(yong)乙炔焊(han)方法(fa)。焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中要防(fang)止熱輸入(ru)過大(da),對于埋弧焊(han)更(geng)應特別注(zhu)意。
六、冷熱加工(gong)及(ji)成型性能(neng)
0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)冷加工(gong)并(bing)(bing)無特殊困難。但是(shi),其熱(re)(re)加工(gong)則是(shi)鎳(nie)基耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)中較困難的(de)(de)(de)一種。這并(bing)(bing)不是(shi)由(you)于(yu)其熱(re)(re)塑(su)性(xing)低,而是(shi)由(you)于(yu)變形抗力大(da),加工(gong)工(gong)藝(yi)控制要(yao)求嚴格所致。圖3-5-14和圖3-5-15系國內對0Cr16Ni60Mo16W4合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)進行試驗所取(qu)得的(de)(de)(de)結果。顯然,電渣重熔冶煉可(ke)明(ming)顯提高(gao)此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)。合(he)(he)金(jin)(jin)鍛態的(de)(de)(de)熱(re)(re)塑(su)性(xing)高(gao)于(yu)鑄態。合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱(re)(re)加工(gong)及熱(re)(re)成型溫(wen)度以1000~1200℃為宜。
七、熱(re)處理
在沒有特殊規(gui)定和要求的(de)情(qing)況(kuang)下,Hastelloy C-276合(he)金進(jin)行固溶處理,即(ji)在1121℃下加熱后(hou)急冷。在此種狀態下,Hastelloy C-276合(he)金才具有最佳(jia)的(de)耐蝕、力學綜(zong)合(he)性能(neng)。
八、應用
Hastelloy C-276合金(jin)在冶金(jin)廠可生產(chan)板、管、絲、帶(dai)、棒(bang)材以(yi)及鍛(duan)件和(he)鑄件。此(ci)合金(jin)由于在氯(lv)化物(wu)以(yi)及含各(ge)種有機酸(suan)(suan)(suan)的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)、亞硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)、各(ge)種有機酸(suan)(suan)(suan)、高(gao)溫氟化氫(qing)等介(jie)質中的(de)良好的(de)耐(nai)(nai)全面腐蝕和(he)局部腐蝕性能,因此(ci)可制造(zao)耐(nai)(nai)這(zhe)些介(jie)質腐蝕的(de)各(ge)種容器、管道、閥門、塔、槽等。